[發明專利]具有電隔離的雙向能量輸送的系統和方法

有效

• 申請號: 201010247400.4
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101997324A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: L·A·卡尤克
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 彭武

關于聯邦贊助研究或開發的聲明

本發明受到在DE-FC26-07NT43123下的政府支持，由美國能源部授權。政府對本發明享有某些權利。

技術領域

這里描述的主題的實施例總體上涉及汽車中的電氣系統，更具體而言，該主題的實施例涉及具有電隔離的充電系統。

背景技術

期望用于電動和/或混合動力車輛的充電系統適于在寬范圍的工作輸入/輸出電壓下輸送高功率，同時達到電隔離、一致功率因素、低諧波失真、高功率密度和低成本。很多充電系統采用兩個功率級設計。第一功率級包括寬輸入電壓范圍的一致功率因素升壓轉換器，其提供的輸出電壓高于被充電的能源的電壓。第二級提供電隔離，并且針對被充電的電源將電壓和電流處理到可接受的水平。然而，使用兩個功率級是不高效的(例如在部件尺寸、功率消耗和成本方面)和不夠靈活的，也就是說，兩功率級充電系統通常適用于兩個電源的特定電壓組合。此外，大多數現有技術充電系統是單向的，也就是說，兩個功率級在單個方向上提供充電電流的功率處理(例如，AC到DC)，并因此不能夠進行雙向能量輸送。

發明內容

根據一個實施例，提供一種用于充電系統的設備。所述充電系統包括：第一雙向轉換模塊；第二雙向轉換模塊；和聯接在所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊之間的隔離模塊。所述隔離模塊提供所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊之間的電隔離。

根據另一個實施例，提供一種控制充電系統的方法，所述充電系統包括在DC接口處聯接到DC能量源的第一雙向轉換模塊和在AC接口處聯接到AC能量源的第二雙向轉換模塊。所述方法包括：識別所述充電系統的能量輸送方向，所述能量輸送方向對應于所述DC接口處的DC電流的方向；和基于所述能量輸送方向操作所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊，使得所述DC電流在與所述能量輸送方向相對應的方向上流動。

在另一個實施例中，提供一種車輛充電系統。所述車輛充電系統包括：DC接口；AC接口；第一雙向轉換模塊，聯接到所述DC接口；和第二雙向轉換模塊，聯接到所述AC接口。隔離模塊聯接在所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊之間，所述隔離模塊提供所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊之間的電隔離。控制模塊聯接到所述AC接口、所述DC接口、所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊的控制模塊。所述控制模塊配置為：識別能量輸送方向；和基于所述能量輸送方向操作所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊，使得所述DC接口處的DC電流處于與所述能量輸送方向相對應的方向上。

本發明涉及下述技術方案。

1.一種充電系統，包括：

第一雙向轉換模塊；

第二雙向轉換模塊；

聯接到所述第一雙向轉換模塊的接口；

聯接在所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊之間的隔離模塊，所述隔離模塊提供所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊之間的電隔離；和

聯接到所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊的控制模塊，所述控制模塊配置為：

識別所述充電系統的能量輸送方向；和

基于所述能量輸送方向操作所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊，使得所述接口處的電流處于與所述能量輸送方向相對應的方向上。

2.根據方案1所述的充電系統，還包括：

聯接到所述接口的DC能量源，所述DC能量源具有DC電壓；

聯接到所述第二雙向轉換模塊的AC能量源，所述AC能量源具有AC電壓，其中：

基于所述能量輸送方向操作所述第一雙向轉換模塊和所述第二雙向轉換模塊，使得所述接口處的DC電流處于與所述能量輸送方向相對應的方向上。

3.根據方案2所述的充電系統，所述AC能量源在AC接口處聯接到所述第二雙向轉換模塊，其中當所述能量輸送方向對應于從所述DC能量源流出的所述DC電流時，所述控制模塊：

操作所述第一雙向轉換模塊以將DC電壓轉換為所述隔離模塊處的第一高頻率電壓，并且所述隔離模塊響應于所述第一高頻率電壓產生第二高頻率電壓；和

操作所述第二雙向轉換模塊以將來自所述隔離模塊的所述第二高頻率電壓轉換為所述AC接口處的AC電壓。

4.根據方案3所述的充電系統，其中所述控制模塊配置為基于所述DC電壓對所述AC電壓之比調節所述隔離模塊的匝數比，其中所述隔離模塊基于所述匝數比產生具有一定幅值的所述第二高頻率電壓。