[发明专利]用于车辆应用的具有双逆变器驱动器的集成三相AC充电器

说明书

一种用于电动和插电式混合动力车辆应用的具有特载降压‑升压操作和任选的车辆到电网(V2G)能力的集成三相AC充电的动力传动系统以及用于开关控制的对应的方法和机器指令集。所述动力传动系统可包括具有关联的输入滤波器的三相电流源转换器(CSC)前端、极性反转模块以及在实施方案中双逆变器马达驱动器。所述双逆变器驱动器是反电动势和所述CSC所必需的DC电感两者的源。由于不需要附加磁性元件，因此提供了紧凑的设计，并且牵引模式所需要的车载冷却系统可被重新部署用于充电和V2G模式。所述动力传动系统通过任选的极性反转模块在充电模式与V2G模式之间进行模式转换。

交叉参考

本申请是于2018年8月30日提交的标题为“INTEGRATED BIDIRECTIONAL THREE-PHASE AC CHARGER FOR VEHICLE APPLICATIONS”的美国申请No.62/725711的非临时申请，并要求所有权益，包括该申请的优先权。本申请通过引用整体地并入。

技术领域

本文公开的实施方案通常涉及用于电动和插电式混合动力电动车辆应用的电力电子设备。更具体地，实施方案涉及具有集成充电能力的电动动力传动系统。

背景技术

广泛采用电动车辆的瓶颈之一是对车载电池充电所需要的时间。通常，从低电压单相交流(AC)电网、三相AC电网或直流(DC)电网连接供应用于对车辆电池充电的电力。

与三相AC电网不同，低电压DC电网当前不广泛可用；并且与单相AC电网比较，三相AC电网通常具有较高的电力可用性。例如，可在需要较高的电力可用性的诸如商业建筑、办公楼和工业设施的地方找到三相电网连接。附加地，例如，可从现有的三相配电线做出新的三相ac电网连接。用于实现三相AC充电的充电器可以在车辆外或车辆上。

车载集成充电器解决方案是有利的，因为通过将所有电力电子设备集成到车辆上并利用现有的车载冷却系统，它们具有显著地降低外部基础设施成本的潜力。

集成车载充电器的主要缺点是车辆的重量、体积和成本增加，这些由所呈现的解决方案解决。

发明内容

从DC源进行电网充电相对于由AC电网基础设施充电是较简单的方法，但不总是可用的。

AC电网基础设施更容易获得，但是在与电动车辆或混合动力电动车辆一起使用之前，转换方法通常需要昂贵或笨重的基础设施元件用于进行AC/DC转换。例如，AC/DC转换级可由附加的整流器电路进行，该附加的整流器电路在某些情形下，利用磁性部件来改进功率流/能量转移的效率。

这种类型的AC/DC转换级增加基础设施复杂性(例如，若在电动汽车充电站处的每一AC电网接口处都需要的话)，并且磁性部件(例如，电感器、电容器)既笨重(例如，这些部件占用充电站处的有限空间且重)又昂贵(例如，附加电感器可能特别昂贵)。

相对于常规的内燃发动机车辆，电动或混合动力电动车辆由于有害排放物减少而是所希望的。利用汽油或柴油的内燃发动机可放出大量二氧化碳和其他有害排放物，诸如甲烷、一氧化二氮，其可能导致气候变化。电动混合动力发动机可被适配为潜在地使用存储在其中的汽油/柴油和电力两者。

目前，由于对当前电动汽车充电站的成本和空间要求(例如，限制桩数)高，电动车辆采用受到电动车辆充电站的稀少可用性限制。电动汽车充电站之间的大距离或由于桩比待充电的车辆数少而导致的排队可严重地影响电动汽车的生存能力，因为电动车辆仅具有有限的续航里程。

因此，期望一种用于从AC电网(例如，多相AC电网)充电的改进的方法。所提出的方法是针对环境(绿色)技术的改进的电路拓扑(以及对应的电路、方法和存储在非暂时性机器可读介质上的机器指令集)，所述环境(绿色)技术能通过改进电动或混合动力车辆的生存能力来帮助解决或减轻环境影响。随着电动或混合动力车辆的生存能力被改进，可减少对内燃发动机的依赖以帮助保护自然环境和石油/天然气资源。