电动车辆的电池充电器制造技术

电动车辆的电池充电器（B1）包含至少三个相同的电流受控AC-DC转换器模块（M1，M2，M3），这些AC-DC转换器模块（M1，M2，M3）具有并联连接到电池（44）的充电端子的反向电流受保护输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】电动车辆的电池充电器（B1）包含至少三个相同的电流受控AC-DC转换器模块（M1，M2，M3），这些AC-DC转换器模块（M1，M2，M3）具有并联连接到电池（44）的充电端子的反向电流受保护输出。【专利说明】电动车辆的电池充电器本专利技术涉及电动车辆的电池充电器。已知的电动车辆的电池充电器配置为适应于内置在车上的车载充电器或配置为安装在电站中的固定快速充电器。车载充电器可以在用户的家中插到单相230V-16A干线电力插座使得可整夜用大约3.5kW幅度的充电功率对电池充电。快速充电器典型地由3相400V-40A干线源供电并且可具有几十kW的充电功率以便在10至30min的时间内将电池充电至它的全容量的80-100%。它们例如根据电动车辆的CHAdeMo标准的规范(http://chadem0.com/)需要车用连接。两个类型的电池充电器都需要使用高质量电子部件，其可以承受高电压和高电流并且因此相对昂贵。本专利技术的目标是提供可以以低成本制造的可靠电池充电器。为了实现该目标，根据本专利技术的电池充电器包含至少三个相同的电流受控AC-DC转换器模块，AC-DC转换器模块具有并联连接到电池的充电端子的反向电流受保护输出。因为转换器模块是电流受控的，而所有模块的输出电压由电池电压确定并且从而相等，将输出连接在一起使得进入电池的充电电流将是由个体模块提供的电流的总和，这是可能的。从而，模块可对于较低峰值电流而设计，使得可使用较不昂贵部件。因为每个充电器包含多个模块，模块的大规模生产导致进一步的成本降低。每个模块的输出受到例如二极管的保护，使得在模块中的一个失效的情况下可以可靠地避免破坏性反向电流。本专利技术的更具体的可选特征在附属的权利要求中指示。优选地，具有相同的基本部署的模块用于车载充电器和快速充电器两者，快速充电器的更高功率通过组合更大量的模块而实现。在优选实施例中，甚至车载充电器具有模块化构造并且包含三个模块。这三个模块可并联连接到230V单相AC电压但还可连接到三相电压源。在后一个情况下，模块的输入侧将连接到采用三角形配置的三个相，使得每个模块将由400V AC电压驱动。一方面，这允许用更高的功率操作车载充电器，并且因此当三相电力源在家庭中可用时缩短电池充电时间。另一方面，多个这样的单元(每个单元由三个模块形成)可组合来形成从3相源供电的固定快速充电器。在优选实施例中，转换器模块由谐振转换器形成，可通过改变激励转换器的谐振电路的开关的开关频率和/或开关方式而在大的控制范围内控制这些谐振转换器的输出电流。因为谐振转换器的效率在接近谐振频率(S卩，以最大功率)操作它时最高，通过改变充电器的有效模块的数量而大致使输出电流适应需求，并且输出电流到需求的细调通过以减少的功率仅操作模块中的一个而所有其他有效模块以全功率操作来实现，这是优选的。如果模块中的一个将失效，可以生成信号，其指示剩余模块的功率对于控制电池充电过程的电池控制器仍可用，使得可用减少的功率来继续充电过程。现在将连同图一起描述本专利技术的实施例，其中: 图1是功率转换器模块的电路图； 图2示出用于解释在图1中示出的功率转换器模块的功能的波形； 图3示出图示具有减少的输出电流的操作模式的波形； 图4是用于控制在图1中示出的转换器模块的开关的控制器的框图； 图5和6示出图示转换器模块的不同操作模式的波形； 图7是包含三个转换器模块并且配置为车载电池充电器的转换器单元的框图； 图8示出在图7中示出的单元的转换器模块的电力供应电路； 图9是转换器单元的示意横截面图； 图10是图示控制图7至9中示出的单元的转换器模块的输出电流的方法的图； 图11是包含图7至9中图示的类型的多个单元的快速充电器的框图； 图12是图示控制构成快速充电器的单元的输出电流的方法的图； 图13是根据另一个实施例的快速充电器的框图；并且 图14是图示控制单元(其构成图13中示出的快速充电器)的输出电流的方法的图。首先，参考图1至6，根据本专利技术将描述谐振转换器的示例，其可用作电池充电器中的转换器模块Ml。如在图1中示出的，谐振转换器模块Ml设置成将输入电压Uin转换成DC输出电压uwt，其将等于电池电压。该输入电压Uin是由电压源12供应的DC电压或脉冲DC电压。谐振回路14由电感器Lr和两个电容器Cr1和Cr2形成并且经由由开关Q1和Q2形成的半桥16而连接到电压源12。开关％和02是电子开关，例如IGBT。这些开关的栅极连接到电子模块控制器18 (图4)，其将稍后描述。缓冲电容器Csl、Cs2并联连接到中开关Q1和Q2的每个。开关以大约从25kHz至50kHz幅度的开关频率交替地断开和闭合以便促使谐振回路14 (其例如可具有25kHz的谐振频率)振荡。谐振回路14的电容分量由电容器Crt和(；2形成，电容器Crt和Crf正如开关Q1和Q2那样关于电感器L对称设置。电容器Crt连接在电压源12的正极与电感器L之间，并且电容器(；2连接在电感器L与电压源的负极之间。具有相等容量的两个电容器C2和C3串联连接在电压源12的正极与负极之间(与谐振回路14并联)。当谐振回路振荡时，将电感器L连接到电容器C2和C3的点处的电压Ur将围绕由电容器C2和C3之间的中点限定的中心电压而振荡。电压Ur驱动变压器T的一次侧，该变压器T的二次侧连接到由二极管全桥D和电容器C4形成的整流器20。跨电容器C4的电压降形成输出电压Utjut。当负载(电池)被连接时，电容器C4的放电电路闭合,并且输出电流Irat可流动来对电池充电。当开关Q1导通而开关Q2关断时，输入电流Iin将流过开关Q1和电感器L,来对电容器(；2充电。只要跨电感器L的电压降是正的(Uin >1)，谐振回路14中的电流仁将增加，并且电容器Crt将放电。当电容器Crt已经完全放电时，电感器L将促使电流L继续，使得将进一步对电容器Crf充电并且将以相反的极性对电容器Crt充电。跨电感器L的电压降变成负的并且电流L减小。最终，电流L将改变符号。然后，开关Q1被切断并且开关Q2接通，使得将经由电感器L和开关Q2对电容器Crt和Crf放电。电流将增加直到电容器(；2放电，并且然后电流将逐渐降至零，同时电压I相对于电压源12的负极变成负的。然后，再次切断开关Q2并且接通开关Q1，使得另一个循环可开始。这样，变压器T中的一次电流保持振荡。当开关Q1和Q2的开关频率接近谐振回路14的谐振频率时，将传输最大功率。为了防止电压源12经由开关Q1和Q2而被短路，这些开关的导通期必须总是由某一最小停工时间隔开。在这些停工时间期间，本来会流过开关的电流将转入缓冲电容器Csl、Cs2并且到更小的部件，进入IGBT的装置电容内。图2 (A)图不开关Q1和Q2的导通和关断期序列。在该不例中，导通期由停工时间Td隔开，其大于上文提到的最小停工时间(其中一些原因将在下文变得清楚)。图2 (B)图示由电压传感器22 (图1)在两个开关Q1和Q2之间的结点处感测的电压Us的波形。从而，电压Us对应于跨开关Q2的电压降而Uin-Us代表跨开关Q1的电压降。由于在图1中示出的电路的对称性，在图2 (B)中示出的电压Us的波形是点对称的。图2 (C)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M卡多鲁斯，JH希夫费伦，M格雷宁格，D范卡斯特伦，
申请(专利权)人：ABB有限公司，
类型：
国别省市：