[發明專利]使用牽引驅動部件的車載DC充電電路

有效

• 申請號: 201910108548.0
• 申請日: 2019-02-03
• 公開（公告）號: CN110190658B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: B·M·康倫
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;B60L53/24;B60L53/66
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

一種DC充電電路具有開關對和具有最大電壓容量的電池組，以及功率逆變器模塊(PIM)。開關對將電池組連接到PIM或從PIM斷開。電機具有共用電動機中性端子的相繞組。相繞組電連接到PIM的相應開關對。開關模塊具有一個或兩個附加開關以及中心開關，附加開關選擇性地將PIM連接到站，中心開關選擇性地將站連接到電動機中性端子。當最大電壓容量超過最大充電電壓時，控制器執行建立PIM的升壓模式的方法。通過閉合RESS的開關對，閉合開關模塊的中心開關和附加開關中的一個，并打開另一個附加開關(如果存在)來建立升壓模式。

技術領域

本發明涉及車輛充電領域，特別涉及使用牽引驅動部件的車載DC充電電路。

引言

電力傳動系通常包括一個或多個多相/交流(AC)電機。每個電機的相繞組通過高壓直流(DC)電池組經由功率逆變器供電。功率逆變器內的半導體開關對的開關控制最終產生AC輸出電壓，該AC輸出電壓適于激勵相位繞組，并且最終引起產生轉矩的機器旋轉。用于現代插入式電動或混合電動車輛或其他移動式或固定式高壓系統的電池組可以通過經由車載充電端口將電池組連接到車外電源而進行充電。

背景技術

當車外電源產生AC充電電壓時，在車輛上使用AC-DC轉換器以將AC充電電壓轉換為適于存儲在電池組的單個電池單元中的DC電壓。轉換器可以包括無源二極管橋和有源控制的半導體開關，它們的導通/截止導通狀態使用脈寬調制(PWM)或其他合適的開關控制技術來控制，這種開關控制消除AC充電電壓波形的負周期。在DC快速充電系統中，使用高壓DC電源代替AC電源并且消除AC-DC轉換器，其中DC充電選項提供相對高功率/高速的充電選項。

用于在具有電傳動系的現代車輛上推進的電池組的電壓容量繼續增加，以便延長電驅動范圍并改善總體驅動性能。作為這種電池改進的結果，DC快速充電基礎設施和充電方法將繼續發展，以便提供與較新電池組的充電要求相匹配的充電功率能力。然而，將較高功率充電站集成到現有電池充電基礎設施中的有意步伐將確保至少對于可預見的未來而言持續需要較舊的較低功率充電站。由于這種趨勢，給定的DC快速充電站可能不能對某些高壓電池組完全充電。

發明內容

本發明涉及一種車載直流(DC)充電電路，其中使用動力系牽引驅動部件來確保與傳統的車外DC快速充電站的向后兼容性，該車外DC快速充電站能夠以小于車載高壓電池組的最大電壓容量的電壓電平提供充電電壓。

如上所述，無論是單獨使用電力供電，還是采用使用可燃燃料來點火發動機的混合配置，電動車輛都可以配備具有超過DC快速充電站的最大充電電壓容量的最大電壓容量的電池組。作為說明性示例，典型的400伏DC(VDC)電池組可以使用400-500VDC從車外DC快速充電站完全充電。然而，新興的電池組或許額定為800-1000VDC或更高，因此不能在這樣的充電水平下實現完全充電狀態。因此，本方法旨在確保新興的高壓電池組與現有的低壓DC快速充電基礎設施的向后兼容性，通過將牽引驅動部件(即電動機相繞組)、功率逆變器開關和其他開關并入集成電路拓撲中的DC充電電路來實現。

在說明性實施例中，DC充電電路包括具有開關對的RESS和具有最大電壓容量的高壓電池組。此外，DC充電電路包括功率逆變器模塊(PIM)，其一側電連接到RESS。RESS的開關對選擇性地將電池組連接到PIM或從PIM斷開，即，當處于閉合/二進制1狀態時連接到PIM，而當處于斷開/二進制0狀態時從PIM斷開。電機形成DC充電電路的一部分，并且在示例性的三相實施例中包括第一相繞組、第二相繞組和第三相繞組，這些相繞組共用中性抽頭或節點，并且這些節點在下文中稱為電動機中性端子。電機的第一相繞組、第二相繞組和第三相繞組分別電連接到PIM開關的第一開關對、第二開關對和第三開關對。每個PIM開關對包括兩個能夠控制的半導體開關，每個能夠控制的半導體開關具有反并聯連接的二極管。