[发明专利]用于初始化充电系统的系统和方法

说明书

关于联邦政府资助的研究或开发的陈述

本发明是在由美国能源部授予的协议No. DE-FC26-07NT43123下通过政府支持完成的。该政府具有本发明中的某些权利。

技术领域

本文中描述的主题的实施例总体上涉及汽车交通工具中的电气系统，并且更具体地，所述主题的实施例涉及发动能量输送系统的控制策略。

背景技术

插入式混合动力以及全电动交通工具近年来已逐渐变得普及。这些交通工具通常具有大型的电池系统，其可花费数小时来充电，同时消耗大量的电力。用于电池系统的电流充电系统被构造成插接到民用或商用电网中。然而，当充电系统首次被连接时，可形成大的电压尖峰，其可能潜在地损坏充电系统和电池系统。

发明内容

依据一个实施例，提供了一种充电系统。所述充电系统可以包括但并不局限于：第一接口，其被构造成接收来自AC电压源的电压；矩阵转换模块，其包括电连接至所述第一接口的多个开关，并被构造成向所述电池提供充电电压；和控制器，其通信地连接至所述矩阵转换模块，其中所述控制器被构造成：确定所述电池的电压；基于所述电池的电压确定AC电压源的角度，以发动对所述电池的充电；以及控制所述多个开关，以在所述AC电压源的所确定角度与所述AC电压源的后续零交叉点(zero-crossing)之间向所述电池提供充电电压。

依据另一实施例，提供了一种使用联接至矩阵转换模块的交流(AC)电压源对电池充电的方法。所述方法可以包括但并不局限于：通过控制模块确定所述电池的电压；基于所述电池的电压通过所述控制模块确定AC电压源的角度，以发动对所述电池的充电；以及通过所述控制模块控制所述矩阵转换模块，以在所述AC电压源的所确定角度与所述AC电压源的后续零交叉点之间向所述电池提供充电电压。

依据又一实施例，提供了一种用于对电池充电的充电系统。所述充电系统可以包括但并不局限于：第一接口，其被构造成接收来自交流(AC)电压源的电压；能量转换模块，其包括电连接至所述第一接口的多个开关，并被构造成向所述电池提供充电电压；和控制器，其通信地连接至所述能量转换模块，其中所述控制器被构造成：控制所述多个开关，以在所述电池的电压小于所述AC电压源的峰值电压时，在所述AC电压源的所确定角度与所述AC电压源的后续零交叉点之间向所述电池提供充电电压；以及当所述电池的电压大于所述AC电压源的峰值电压时，控制所述多个开关以向所述电池提供升高电压。

本公开还提供以下技术方案：

1. 一种用于对电池充电的充电系统，包括：

第一接口，其被构造成接收来自交流(AC)电压源的电压；

矩阵转换模块，其包括电连接至所述第一接口的多个开关，并被构造成向所述电池提供充电电压；和

控制器，其通信地连接至所述矩阵转换模块，其中所述控制器被构造成：

　　确定所述电池的电压；

　　基于所述电池的电压确定AC电压源的角度，以发动对所述电池的充电；以及

　　控制所述多个开关，以在所述AC电压源的所确定角度与所述AC电压源的后续零交叉点之间向所述电池提供充电电压。

2. 如技术方案1所述的充电系统，其中，所述控制器进一步被构造成： 

基于所述电池的电压和所述AC电压源的峰值电压确定用于所确定角度的下边界；以及

当所确定角度低于所述下边界时，将所确定角度定界到所述下边界。

3. 如技术方案2所述的充电系统，其中，基于以下公式来确定所述下边界：

,

其中，αmin是所述下边界，Vout是所述电池的电压，而Vacmax是所述AC电压源的峰值电压。

4. 如技术方案3所述的充电系统，其中，所述控制器进一步被构造成： 

基于所述电池的电压、所述AC电压源的峰值电压、所述充电系统中的最大所需电流和所确定的下边界，来确定用于所确定角度的上边界；以及

当所确定角度大于所述上边界时，将所确定角度定界到所述上边界。

5. 如技术方案4所述的充电系统，其中，所述控制器进一步被构造成使用多维查询表来确定所述上边界。

6. 如技术方案5所述的充电系统，其中，所述多维查询表基于以下公式：

,

其中，ILmax是所述充电系统中的最大所需电流，ω是取决于电网频率的单位为rad/s的角频率，L是所述矩阵转换模块中的电感器的感应系数，而αmax是所述上边界。