[发明专利]用于控制电动或混合动力车辆上车载的充电设备的方法

说明书

一种用于控制电池(20)‑充电设备(10)的方法，该充电设备包括在输出端处具有两个DC电源总线的整流器级(11)，每个DC电源总线连接至一个电容器(C1，C2)，每个电容器耦合至DC到DC转换器级(12)的LLC谐振转换器电路(14，16)，每个LLC电路包括一组开关(140，160)，该组开关在输入端处连接至一个输出电容器、并在输出端处串联连接至谐振电路以及变压器的第一绕组，该变压器的第二绕组链接至与该电池(20)链接的二极管桥(141，161)。根据该方法，针对每个LLC电路：‑将该电容器的端子两端的电压测量值与设定点电压进行比较；‑根据该电容器的端子两端的电压与该设定点电压之间的差值的符号来设置所述一组开关的切换频率。

本发明涉及一种用于控制包括隔离的AC到DC(AC电流-DC电流)转换器的三相输入或单相输入充电设备的方法。这种充电设备尤其适合于用作电动或混合动力机动车辆上车载的设备。

这些车辆配备有高压电池并且通常包括车载充电器，即直接安装在车辆中的电池充电设备。这些充电设备的主要功能是从配电电网上可获得的电力对电池进行再充电。因此，其将AC电流转换为DC电流。针对充电设备，并且最具体地针对车载充电器所追求的标准是高效、小体积、电隔离、可靠性良好、操作安全、电磁干扰发射较低、并且输入电流谐波水平较低。

三相输入充电设备、即能够从三相供电电网对电池进行充电的充电设备，以及单相输入充电设备、即能够从单相供电电网对电池进行充电的充电设备是已知的。三相输入充电设备相对于单相输入充电设备具有更高的充电功率，其中功率例如为22kW。为了连接至单相电网，可能需要多个充电功率水平，例如最高达7kW。

图1展示了电动或混合动力车辆上车载的用于从供电电网30对该车辆的高压电池20进行再充电的隔离充电设备10的已知拓扑结构，该车载充电设备10通过该电网的线路阻抗40连接至该供电电网。

为了实施具有电隔离的AC到DC转换功能，已知使用包括第一AC到DC转换器级和第二DC到DC(DC电流-DC电流)转换器级12的充电设备10，该第一AC到DC转换器级包括功率因数校正(PFC)电路11以便限制输入电流谐波，该第二DC到DC转换器级用于控制充电并且还用于为操作安全提供隔离功能。输入滤波器13常规地集成在车载充电设备10的输入端处，相对于电网30在PFC电路11的上游。

PFC电路11由集成控制器(未示出)管理，该集成控制器实时分析并校正电流相对于电压的趋势。其通过与电压的整流正弦波进行比较从中推导出形状误差，并且其通过控制通过高频切换的能量的量并将能量储存在电感器中来校正这些形状误差。更确切地，其作用是在充电器的电源的输入端处获得非相位偏移的且尽可能是正弦的电流。

针对PFC电路，可以实施具有三个开关的三电平三相整流器，通常被称为三相维也纳式(Vienna)整流器。从功率因数校正性能的角度来看，选择这种拓扑结构特别有利。

参照图2，三相维也纳式整流器110类型的PFC整流器级11包括三个并联的输入相位连接A、B、C，每个输入相位连接耦合至三相供电电网的一个相位并且每个通过串联的电感线圈L1、L2、L3链接至形成该三相维也纳式整流器的开关臂的一对开关S1、S2、S3。输入滤波器13位于每个相位上的电感器L1、L2、L3的上游。

每一对开关S1、S2、S3包括由当相应输入电流Ia、Ib、Ic为正时被驱动的第一相应开关1H、2H、3H和当该相应输入电流为负时被驱动的第二相应开关1L、2L、3L形成的串联组件。这些开关由闭合和断开受控的半导体部件形成，比如例如，与二极管反向并联连接的MOS(“金属氧化物半导体”的缩写)晶体管。开关1H、2H、3H也被称为高压侧开关，并且开关1L、2L、3L也被称为低压侧开关。

三相维也纳式整流器还包括三个并联支路1、2和3，每个支路都包括两个二极管D1和D2、D3和D4以及D5和D6，这些二极管形成了具有六个二极管的三相桥，使得可以对从三相供电电网4取得的电流和电压进行整流。三相维也纳式整流器的每个输入端通过各自的并联输入连接连接至位于同一个支路1、2和3的两个二极管之间的连接点。