[發(fā)明專利]集成式功率變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210468009.6
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103825349A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程小猛;布魯諾·P·萊坤森;雅可夫·L·法密利恩特
• 申請（專利權(quán)）人: 伊頓公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混合動(dòng)力車和電動(dòng)車領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)車用集成式功率變換器。

背景技術(shù)

如圖1a-1b所示，在混合動(dòng)力車和電動(dòng)車中，使用功率變換器將車載電池的輸出電壓提升到車輛電動(dòng)機(jī)所需的水平。

使用上述功率變換器的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了解耦設(shè)計(jì)，即在保持相對較低的電池輸出電壓的同時(shí)，又能夠?qū)囕v的電動(dòng)機(jī)提供較高電壓。由于所需的車載電池輸出電壓較低，可以減少對串聯(lián)的電池單元；由于能夠?qū)囕v的電動(dòng)機(jī)提供較高電壓，車輛得以獲得較高的行駛速度。

而且在另一個(gè)方面，對于安全和斷路器技術(shù)（safety?and?breakertechnology）來說，600V的電壓是一個(gè)重要的閾值，所以車載電池的輸出電壓應(yīng)該限制在600V之內(nèi)；而車輛電動(dòng)機(jī)由于高速行駛需要更高的電壓，所以功率變換器使得既滿足了電動(dòng)機(jī)的需求又解決了安全的問題。

但是，功率變換器的增加也增加了車輛的成本，并且對車內(nèi)空間和冷卻的要求更高。參考圖2，圖2為圖1b的一部分，其中，功率變換器至少包括兩個(gè)開關(guān)、一個(gè)電感和一個(gè)電容（濾波電容器）。所以，雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，車輛制造商考慮到成本因素沒有在混合動(dòng)力車和電動(dòng)車中大規(guī)模采用功率變換器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種集成式功率變換器，復(fù)用功率變換器的電路，從而以較低的成本實(shí)現(xiàn)功率變換功能。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于以可充電電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作的交通工具的功率變換器，包括：

功率變換器單元，分別連接外部電源和所述電池，適于通過電壓變換，提供自外部電源至所述電池或自所述電池至外部電源的電壓；

模式控制單元，適于控制所述功率變換器單元，使得所述功率變換器單元適于：

在第一模式下，在所述外部電源與所述電池之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，從而將電能從所述外部電源供給至所述電池，或者將電能從所述電池供給至所述外部電源；

在第二模式下，將所述電池的電壓不經(jīng)過功率變換直接對所述電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電壓；以及

在第三模式下，將所述電池的電壓不經(jīng)過功率變換以為所述電動(dòng)機(jī)提供第一部分電壓，同時(shí)將所述電池的電壓經(jīng)過功率變換以為所述電動(dòng)機(jī)提供第二部分電壓，所述第一部分電壓與所述第二部分電壓共同對所述電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電壓。

可選的，其中所述功率變換單元包括隔離雙向功率變換電路，具有連接外部電源的第一側(cè)以及連接所述電池的第二側(cè)，所述隔離雙向功率變換電路適于在第一側(cè)的電壓與第二側(cè)的電壓之間進(jìn)行電壓變換，其中所述功率變換器被構(gòu)造為適于在所述第一模式和所述第三模式中復(fù)用所述雙向功率變換電路。

可選的，其中所述功率變換單元還包括第一變換單元，連接至所述第一側(cè)，用于提供交流-直流轉(zhuǎn)換。

可選的，其中所述隔離雙向功率變換電路包括：

第二變換單元，位于所述第一側(cè)，用于提供交流-直流轉(zhuǎn)換；

第三變換單元，位于所述第二側(cè)，用于提供交流-直流轉(zhuǎn)換；以及

隔離變壓器，適于通過交流電感應(yīng)耦合第二變換單元和所述第三變換單元。

可選的，所述模式控制單元包括三個(gè)直流接觸器，其中：

第一接觸器的一端接在所述電池的第一極性端上，另一端接在所述第一側(cè)的第二極性端上；

第二接觸器的一端接在所述電池的第一極性端上，另一端接功率變換器至所述電機(jī)的直流輸出的第一極性端上；

第三接觸器的一端接在所述第一側(cè)的第一極性端上，另一端接在功率變換器至所述電機(jī)的直流輸出的第一極性端上；以及

所述電池的第二極性端接功率變換器至所述電機(jī)的直流輸出的第二極性端上；

其中所述第一極性端為正極、第二極性端為負(fù)極，或所述第一極性端為負(fù)極、第二極性端為正極。

根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，提供一種用于該功率變換器的控制方法，其中在第一模式下，控制第一接觸器、第三接觸器關(guān)斷，且第二接觸器關(guān)斷或?qū)ǎ辉诘诙Ｊ较驴刂频谝唤佑|器、第三接觸器關(guān)斷，且第二接觸器導(dǎo)通；以及在第三模式下控制第一接觸器、第三接觸器導(dǎo)通，且第二接觸器關(guān)斷。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述模式控制單元包括的三個(gè)直流接觸器的布置方式為：

第一接觸器的一端接在所述電池的第一極性端上，另一端接在所述第一側(cè)的第二極性端上；

第二接觸器的一端接在所述第一側(cè)的第一極性端上，另一端接在所述第一側(cè)的第二極性端上；

第三接觸器的一端接在所述第一側(cè)的第一極性端上，另一端接在功率變換器至所述電機(jī)的直流輸出的第一極性端上；以及