專利名稱：充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對高壓蓄電池和低壓蓄電池進(jìn)行充電的充電裝置，其中，該高壓 蓄電池向電動汽車所具備的三相電動機(jī)供應(yīng)驅(qū)動電力，而該低壓蓄電池向電動汽車所具備 的電子部件及照明裝置等供應(yīng)運(yùn)行電力。尤其涉及利用降壓型(Buck type)的單相整流器 和三相電動機(jī)及逆變器進(jìn)行升降壓(Buck-Boost)運(yùn)行，從而將商用交流電流的功率因子 控制在接近1的水平的同時(shí)，對高壓蓄電池進(jìn)行充電，而且，利用被積蓄于高壓蓄電池的電 力對低壓蓄電池進(jìn)行充電，另外，對逆變器、高壓充電器及低壓充電器進(jìn)行整合以獲得布線 上的優(yōu)點(diǎn)，且利用一個(gè)DSP整合控制及通信的充電裝置。
背景技術(shù)：
一般而言，電動汽車具備高壓蓄電池，其充有約72V的高壓；三相電動機(jī)，其利用 被積蓄于高壓蓄電池的電力進(jìn)行驅(qū)動以使汽車行駛；逆變器，其用于驅(qū)動三相電動機(jī)。利用上述高壓蓄電池的充電電力驅(qū)動上述三相電動機(jī)存在一定的限制，即若被積 蓄于高壓蓄電池的電力放電至規(guī)定電力以上，則再也不能驅(qū)動三相電動機(jī)。因此，電動汽車需具備高壓充電器，以利用高壓充電器的輸出電力對上述高壓蓄 電池進(jìn)行充電。另外，電動汽車除三相電動機(jī)之外，還具備電子裝置及照明裝置等使用低壓，例如 12V電力的各種負(fù)載，且安裝有用于驅(qū)動這些使用低壓的負(fù)載的低壓蓄電池，以及具備用于 對低壓蓄電池進(jìn)行充電的低壓充電器。但是，上述逆變器、高壓充電器及低壓充電器，各以相互分離的狀態(tài)存在，而為了 將逆變器、高壓充電器及低壓充電器安裝于電動汽車上，在設(shè)計(jì)上耗費(fèi)很多時(shí)間和人力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種充電裝置，其利用三相電動機(jī)及逆變器對高壓 蓄電池進(jìn)行充電。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種利用被積蓄于高壓蓄電池的電力對低壓蓄電池 進(jìn)行充電的充電裝置。本發(fā)明的又一目的在于，提供一種將逆變器、高壓蓄電池及低壓充電器設(shè)置為一 體的充電裝置。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，不限于上述提及的技術(shù)問題，對未提及的其它技術(shù) 問題，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠在下述內(nèi)容中明確理解。本發(fā)明充電裝置，增加了降壓型整流器，并利用Y形連接的三相電動機(jī)的感應(yīng)器 和逆變器的切換使其進(jìn)行升降壓運(yùn)行，從而將商用交流電力的功率因子控制在接近1的水 平的同時(shí)，對高壓蓄電池進(jìn)行充電。因此，本發(fā)明充電裝置，其特征在于，包括三相電動機(jī)，以Y形連接；第一整流單 元，將交流電流進(jìn)行整流而輸出至上述三相電動機(jī)的中性點(diǎn)；第二整流部/逆變器，當(dāng)為充電模式時(shí)，利用上述第一整流部的輸出電流對高壓蓄電池進(jìn)行充電，而當(dāng)為運(yùn)行模式時(shí)， 切換上述高壓蓄電池的充電電流以驅(qū)動上述三相電動機(jī)；高壓充電控制部，當(dāng)為充電模式 時(shí)，控制上述第一整流部及上述第二整流部/逆變器，以對上述高壓蓄電池進(jìn)行充電；以及 DSP (Digital Signal Processor 數(shù)字式信號處理器)，當(dāng)為運(yùn)行模式時(shí)，控制上述第二整 流部/逆變器以驅(qū)動上述三相電動機(jī)，而當(dāng)為充電模式時(shí)，控制上述高壓充電控制部，以對 上述高壓蓄電池進(jìn)行充電。另外，特征在于，上述第一整流部為與上述三相電動機(jī)結(jié)合，以降壓方式對上述交 流電流進(jìn)行整流的降壓型單相整流器。另外，特征在于，上述第一整流部，包括整流器，其對所輸入的交流電流進(jìn)行橋式 整流；以及切換元件，其根據(jù)上述高壓充電部的控制，切換上述整流器的輸出電流，從而輸 出至上述三相電動機(jī)的中性點(diǎn)，而且與逆變器同時(shí)運(yùn)行，從而將商用交流電流的功率因子 控制在接近1的水平。另外，特征在于，上述第一整流部還包括，過濾器，其過濾隨著切換動作所產(chǎn)生的 波紋電流，以將衰減波紋的輸入交流電流輸出至上述整流器。另外，特征在于，上述第一整流部還包括，續(xù)流二極管，其在上述第二整流部/逆 變器利用蓄積于上述三相電動機(jī)的電流對上述高壓蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，形成閉合電路。另外，特征在于，上述第二整流部/逆變器，包括多個(gè)切換元件，在上述高壓蓄電 池的兩個(gè)端子之間，以每兩個(gè)為一對分別串聯(lián)；以及多個(gè)二極管，其分別串聯(lián)于上述多個(gè)切 換元件；其中，上述三相電動機(jī)的各相的端子連接在以每兩個(gè)為一對分別串聯(lián)的上述切換 元件之間的連接點(diǎn)上。特征在于，上述多個(gè)切換元件，當(dāng)為運(yùn)行模式時(shí)，由上述DSP切換多個(gè)切換元件， 而當(dāng)為充電模式時(shí)，由上述高壓充電控制部切換連接于上述三相電動機(jī)的各相的端子和上 述高壓蓄電池的負(fù)極端子之間的多個(gè)切換元件。特征在于，上述高壓充電控制部，包括充電狀態(tài)檢測部，其檢測上述高壓蓄電池 的充電狀態(tài)；充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部，其利用上述充電狀態(tài)檢測部及上述整流器的輸出電壓 而產(chǎn)生充電基準(zhǔn)電壓；充電電流檢測部，其檢測由上述第一整流部輸出的上述高壓蓄電池 的充電電流；以及切換信號產(chǎn)生部，其根據(jù)上述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部及上述充電電流檢測 部的輸出信號而產(chǎn)生切換信號，并輸出至上述第一整流部及上述第二整流部/逆變器。特征在于，上述第一整流部，包括整流器，其對所輸入的交流電流進(jìn)行橋式整流 并將其輸出至上述三相電動機(jī)的中性點(diǎn)；以及多個(gè)切換元件，根據(jù)上述高壓充電控制部的 控制相互交替，從而對上述整流器對上述所輸入的交流電流的橋式整流進(jìn)行切換。另外，特征在于，上述第一整流部還包括過濾器，其過濾上述所輸入的交流電流并 輸出至上述整流器。特征在于，上述高壓充電控制部，包括充電狀態(tài)檢測部，其檢測上述高壓蓄電池 的充電狀態(tài)；充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部，其利用上述充電狀態(tài)檢測部及上述整流器的輸出電壓 而產(chǎn)生充電基準(zhǔn)電壓；充電電流檢測部，其檢測由上述第一整流部輸出的上述高壓蓄電池 的充電電流；切換信號產(chǎn)生部，其根據(jù)上述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部及上述充電電流檢測部的 輸出信號而產(chǎn)生切換信號，并輸出至上述第二整流部/逆變器；極性判斷部，其判斷上述所 輸入的交流電流的極性；逆變器，其反轉(zhuǎn)上述切換信號產(chǎn)生部所產(chǎn)生的切換信號；以及多個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其根據(jù)上述極性判斷部的輸出信號進(jìn)行切換，從而將上述切換信號產(chǎn)生部所 產(chǎn)生的切換信號及上述逆變器的輸出信號選擇性地輸出至多個(gè)切換元件的門(Gate)。特征在于，上述充電狀態(tài)檢測部，包括多個(gè)電阻，其對上述高壓蓄電池的充電電 壓進(jìn)行分壓；運(yùn)算放大器，其對上述多個(gè)電阻所分壓的電壓和預(yù)先設(shè)定的上述高壓蓄電池 的浮動充電基準(zhǔn)電壓進(jìn)行運(yùn)算放大；以及最小值選擇部，其對上述運(yùn)算放大器的輸出電壓 和預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)電流的平均電壓的電平進(jìn)行比較，從而選擇最小值。特征在于，上述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部，包括衰減器，其按照預(yù)先設(shè)定的增益對所 述整流器的輸出電壓進(jìn)行衰減；以及乘法器，其將上述衰減器的輸出電壓與上述充電狀態(tài) 檢測部的輸出電壓進(jìn)行相乘。特征在于，上述充電電流檢測部，包括電流互感器，其檢測上述第一整流部輸出 的充電電流；以及積分器，其對上述電流互感器檢測出的充電電流進(jìn)行積分。另外，特征在于，上述充電電流檢測部還包括復(fù)位部，其在上述電流互感器未檢測 到充電電流時(shí)，去除積蓄于上述電流互感器的磁能(Magnetic energy) 0另外，特征在于，上述充電電流檢測部還包括切換元件，其根據(jù)上述切換信號產(chǎn)生 部所產(chǎn)生的切換信號，去除積蓄于上述積分器的積分電流。特征在于，上述切換信號產(chǎn)生部，包括比較器，其對上述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部的 輸出電壓及上述充電電流檢測部的輸出電壓進(jìn)行比較；以及觸發(fā)器(Flip-Flop)，其根據(jù) 時(shí)鐘信號置位，并根據(jù)上述比較器的輸出信號復(fù)位而產(chǎn)生切換信號，并輸出至上述充電電 流檢測部、上述第一整流部及上述第二整流部/逆變器。另外，特征在于，本發(fā)明充電裝置，還包括低壓充電部，其利用上述高壓蓄電池的 充電電流對低壓蓄電池進(jìn)行充電；以及低壓充電控制部，其根據(jù)上述DSP的控制對上述低 壓充電部進(jìn)行控制，從而利用上述高壓蓄電池的充電電流對上述低壓蓄電池進(jìn)行充電。另外，特征在于，上述低壓充電部，包括交流電流變換部，其通過切換將被積蓄于 上述高壓蓄電池的電流變換為交流電流；電壓降壓部，其對上述交流電流變換部所變換的 交流電流的電壓電平進(jìn)行降壓；以及直流電壓變換部，其對經(jīng)上述電壓降壓部降壓的交流 電流進(jìn)行整流并變換為直流電流，從而對上述低壓蓄電池進(jìn)行充電。 另外，特征在于，上述低壓充電控制部，包括電流互感器，其檢測從上述低壓充電 部流向上述低壓蓄電池的電流；以及切換控制部，其根據(jù)上述電流互感器的檢測電流及上 述低壓蓄電池(BAT2)的充電電壓，產(chǎn)生切換信號并將其輸出至上述交流電流變換部。本發(fā)明充電裝置增加降壓型單相整流器，并利用Y形連接的三相電動機(jī)和逆變器 的切換使其進(jìn)行升降壓運(yùn)行，從而能夠簡化電路的構(gòu)成，而且，與為了將逆變器、高壓充電 器及低壓充電器分別安裝于電動汽車而需要設(shè)計(jì)的現(xiàn)有技術(shù)相比，電動汽車的設(shè)計(jì)變得更 加簡便。另外，本發(fā)明可通過一個(gè)DSP進(jìn)行控制，從而簡化了與外部連接的通信線。另外，本發(fā)明不僅可利用三相電動機(jī)及逆變器簡便地對高壓蓄電池進(jìn)行充電，而 且可利用被積蓄于高壓蓄電池的電流簡便地對低壓蓄電池進(jìn)行充電。


以下參照附圖，通過不限定本發(fā)明的實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，并圖中的同一要素用同一符號表示。圖1為本發(fā)明充電裝置的全部結(jié)構(gòu)的框圖。圖2為本發(fā)明充電裝置中的第一整流部及第二整流部/逆變器的一理想實(shí)施例的 詳細(xì)電路圖。圖3為本發(fā)明充電裝置中的高壓充電控制部的一理想實(shí)施例的詳細(xì)電路圖。圖4的(a)至(f)為圖2及圖3的各部位的波形圖。圖5為本發(fā)明充電裝置中的第一整流部及高壓充電控制部的另一理想實(shí)施例的 詳細(xì)電路圖。圖6為本發(fā)明充電裝置中的低壓充電控制部及低壓充電部的理想實(shí)施例的電路 圖。
具體實(shí)施方式
100 ；三相電動機(jī)110 ；第一整流部
120 ；第二整流部122 ；過電壓抑制部
130 ；高壓充電控制部
140 ；:DSP (Digital Signal Processor 數(shù)字式信號處理器)
150 ；低壓充電部
160 ；低壓充電控制部302 ；運(yùn)算放大器
304 ；最小值選擇部312 ；衰減器
314 乘法器322 ；復(fù)位部
324 積分器332 ；比較器
334 ；觸發(fā)器500 ；極性判斷部
600 ；交流電流變換部610 ；電壓降壓部
620 ；直流電壓變換部630 ；切換控制部
Ll -L3 感應(yīng)器Cl - C8 電容器
Dl )D17 二極管Sffl SW12 切換元件
CTl、CT2 電流互感器RO R4 電阻
CLK ；時(shí)鐘信號Iref‘基準(zhǔn)電流的平均電壓
Vflo_ref 高壓蓄電池的浮動充電基準(zhǔn)電壓
TVS ；過電壓抑制用二極管
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更簡單明了地說明本發(fā)明的 原理和概念，但本發(fā)明并不限定于后述的實(shí)施例。并且，只提供便于基本理解本發(fā)明的簡單結(jié)構(gòu)示意圖，供本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 理解并實(shí)施本發(fā)明的各種實(shí)施方式。圖1為本發(fā)明充電器的一理想實(shí)施例的電路圖。其中，符號100為三相電動機(jī)。上 述三相電動機(jī)100的線圈以Y形連接。符號110為第一整流部。例如，上述第一整流部110為與上述三相電動機(jī)100結(jié)合，以降壓方式(Buck type)對單相交流電流AC進(jìn)行整流的降壓型(Buck type)單相整流 器，其對所輸入的單相交流電流AC進(jìn)行整流并輸出至上述三相電動機(jī)100的中性點(diǎn)，而且 與將要后述的逆變器同時(shí)運(yùn)行，從而將商用交流電流的功率因子控制在接近1的水平的同 時(shí)，對高壓蓄電池BATl進(jìn)行充電。符號120為第二整流部/逆變器。當(dāng)為充電模式時(shí)，上述第二整流部/逆變器120 與上述第一整流部110同時(shí)被切換，以對Y形連接的三相電動機(jī)100進(jìn)行電力蓄積及升壓 (Boost)，從而對高壓蓄電池BATl進(jìn)行充電。另外，當(dāng)為運(yùn)行模式時(shí)，上述第二整流部/逆 變器120，利用被積蓄于上述高壓蓄電池BATl的電流產(chǎn)生三相電流，從而驅(qū)動上述三相電 動機(jī)100。符號130為高壓充電控制部。當(dāng)充電模式時(shí)，上述高壓充電控制部130控制上述 第一整流部Iio及上述第二整流部/逆變器120，以向上述高壓蓄電池BATl充高壓電。符號140為DSP (Digital Signal Processor 數(shù)字式信號處理器)。當(dāng)充電模式 時(shí)，上述DSP140使上述高壓充電控制部130控制上述第一整流部110及上述第二整流部/ 逆變器120，以向上述高壓蓄電池BATl充高壓電。另外，當(dāng)運(yùn)行模式時(shí)，上述DSP140控制上 述第二整流部/逆變器120，以利用上述高壓蓄電池BATl的充電電流驅(qū)動上述三相電動機(jī) 100。符號150為低壓充電部。上述低壓充電部150利用被積蓄于上述高壓蓄電池BATl 的電流對低壓蓄電池BAT2充低壓電。符號160為低壓充電控制部。上述低壓充電控制部160根據(jù)上述DSP140的控制 對上述低壓充電部150進(jìn)行控制，從而利用被積蓄于上述高壓蓄電池BATl的電流對上述低 壓蓄電池BAT2充低壓電。具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明充電裝置，當(dāng)充電模式時(shí)，根據(jù)DSP140的控制，使上述高 壓充電控制部130控制上述第一整流部110及上述第二整流部/逆變器120，從而第一整流 部110對所輸入的商用交流電流AC進(jìn)行整流，并利用第一整流部110的切換和三相電動機(jī) 110及第二整流部/逆變器120，將所輸入的商用交流電流AC的功率因子控制在接近1的 水平的同時(shí)，對高壓蓄電池BATl進(jìn)行充電。另外，低壓充電控制部160根據(jù)上述DSP140的控制，判斷被積蓄于低壓蓄電池 BAT2的電力狀態(tài)，并根據(jù)所判斷的電力狀態(tài)，對控制低壓充電部150進(jìn)行控制，從而利用被 積蓄于上述高壓蓄電池BATl的電力，向上述低壓蓄電池BAT2充低壓電。圖2為本發(fā)明充電裝置中的第一整流部及第二整流部/逆變器的一理想實(shí)施例的 詳細(xì)電路圖。如圖2所示，上述第一整流部110，包括過濾器112，其對輸入至感應(yīng)器Ll及 電容器Cl的交流電流AC進(jìn)行過濾；整流器114，其通過二極管Dl D4對上述過濾器112 的輸出電力進(jìn)行整流；切換元件SW1，其根據(jù)上述高壓充電控制部130所輸出的控制信號， 切換上述二極管Dl D4的輸出電流，從而輸出至上述三相電動機(jī)100的中性點(diǎn)；以及續(xù)流 (Free Wheeling) 二極管D5，當(dāng)上述切換元件SWl處于斷開狀態(tài)時(shí)，使積蓄于上述三相電動 機(jī)100的電流，通過上述第二整流部/逆變器120充至上述高壓蓄電池BATl。上述第二整流部/逆變器120，具備多個(gè)切換元件(SW2、SW3)、(SW4、SW5)、(SW6、 SW7)，其并聯(lián)于上述高壓蓄電池BATl ；多個(gè)二極管D6 D11，其分別連接于上述多個(gè)切換 元件SW2 SW7的漏極和源極之間；以及過電壓抑制部122，其對過電壓進(jìn)行抑制；其中，
9上述高壓充電控制部130所輸出的控制信號施加至上述多個(gè)切換元件SW3、Sff5, SW7的門 (Gate)ο在上述過電壓抑制部122中，高壓蓄電池BATl的兩個(gè)端子之間串聯(lián)有電阻R3及 過電壓抑制用二極管TVS。圖3為本發(fā)明充電裝置中的高壓充電控制部的一理想實(shí)施例的詳細(xì)電路圖。如圖 3所示，本發(fā)明高壓充電控制部130，包括充電狀態(tài)檢測部300，其對上述高壓蓄電池BATl 的充電狀態(tài)進(jìn)行檢測；充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部310，其利用上述充電狀態(tài)檢測部300及上述整 流器114的輸出電壓Vac產(chǎn)生充電基準(zhǔn)電壓；充電電流檢測部320，其檢測從上述第一整流 部110輸出的上述高壓蓄電池BAT的充電電流；以及切換信號產(chǎn)生部330，其根據(jù)上述充電 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部310及上述充電電流檢測部320的輸出信號產(chǎn)生上述切換元件SW1、Sff3, Sff5, SW7的切換信號。在上述充電狀態(tài)檢測部300中，電阻R1、R2串聯(lián)在上述高壓蓄電池BATl的兩個(gè)端 子上，而上述電阻R1、R2的連接點(diǎn)通過電阻R4連接在運(yùn)算放大器302的反轉(zhuǎn)輸入端子(_) 上，而且，在上述運(yùn)算放大器302的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上，施加有預(yù)先設(shè)定的浮動充電基 準(zhǔn)電壓Vfl0_ref，從而使上述運(yùn)算放大器302的輸出端子通過阻抗Z反饋連接至其反轉(zhuǎn)輸 入端子(_)上。另外，上述運(yùn)算放大器302的輸出端子連接在最小值選擇部304的一側(cè)輸 入端子上，而預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)電流的平均電壓Iref施加至最小值選擇部304的另一側(cè)輸入 端子上。上述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部310，包括衰減器312，將上述整流器114的輸出電壓 Vac以預(yù)先設(shè)定的增益進(jìn)行衰減；以及乘法器314，將上述衰減器312的輸出電壓與上述充 電狀態(tài)檢測部300的輸出電壓進(jìn)行相乘，以產(chǎn)生充電基準(zhǔn)電壓。上述充電電流檢測部320，包括復(fù)位部322，在對上述切換元件SWl進(jìn)行切換而輸 出的電流進(jìn)行檢測的電流互感器CTl的兩個(gè)端子之間，串聯(lián)電阻R5及二極管D12，從而去除 殘留于上述電流互感器CTl的磁能；積分器324，在上述電流互感器CTl的兩個(gè)端子之間， 串聯(lián)二極管D13及電容器C2，以對上述電流互感器CTl的檢測電流進(jìn)行積分；以及切換元 件SW8，去除上述積分器324的積分電流。上述切換信號產(chǎn)生部330，包括比較器332，其對上述充電電流檢測部320的輸出 電壓和上述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部310的輸出電壓進(jìn)行比較；以及觸發(fā)器334，其根據(jù)時(shí)鐘信 號置位并根據(jù)上述比較器332的輸出信號復(fù)位，從而向輸出端子Q產(chǎn)生上述切換元件SW1、 Sff3, Sff5, SW7的切換信號的同時(shí)，向輸出端子/Q產(chǎn)生上述切換元件SW8的切換信號。在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，高壓蓄電池BATl的充電電壓被充電狀態(tài)檢測部300 的電阻Rl、R2分壓，而被分壓的電壓通過電阻R4施加至運(yùn)算放大器302的反轉(zhuǎn)輸入端子 ㈠上。另外，在上述運(yùn)算放大器302的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上，施加有預(yù)先設(shè)定的上述高 壓蓄電池BATl的浮動充電基準(zhǔn)電壓Vflo_ref。上述運(yùn)算放大器302對被積蓄于上述高壓蓄電池BATl的電壓電平和上述浮動充 電基準(zhǔn)電壓Vf lo_ref電平進(jìn)行運(yùn)算放大并輸入至最小值選擇部304的一側(cè)輸入端子，而預(yù) 先設(shè)定的基準(zhǔn)電流的平均電壓Iref輸入至上述最小值選擇部304的另一側(cè)輸入端子。上述最小值選擇部304，對上述運(yùn)算放大器302的輸出電壓和上述預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)電流的平均電壓Iref進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果為小的電壓作為檢測信號進(jìn)行輸出。另外，上述整流器114的輸出電壓Vac輸入至充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部310的衰減器 312進(jìn)行衰減，而衰減器312的輸出信號在乘法器314中，與上述充電狀態(tài)檢測部300所輸 出的充電狀態(tài)檢測信號進(jìn)行相乘，以產(chǎn)生例如圖4的(a)所示的被半波整流的正弦波的充 電基準(zhǔn)電壓，而且，所產(chǎn)生的正弦波的充電基準(zhǔn)電壓輸入至切換信號產(chǎn)生部330的比較器 332的反轉(zhuǎn)輸入端子(_)。另外，當(dāng)上述切換元件SWl處于接通狀態(tài)時(shí)，上述充電電流檢測部320利用電流互 感器CTl對通過上述切換元件SWl輸出的充電電流進(jìn)行檢測。另外，當(dāng)上述切換元件SWl處 于斷開狀態(tài)時(shí)，積蓄于上述電流互感器CTl的磁能通過復(fù)位部322的電阻R5及二極管D12 去除，而當(dāng)上述切換元件SWl重新處于接通狀態(tài)時(shí)，則由電流互感器CTl檢測通過上述切換 元件SWl輸出的充電電流。上述電流互感器CTl所檢測出的充電電流通過積分器324的二極管D13充于電容 器C2并積分成如圖4的(b)所示的狀態(tài)，而積分器324的輸出電壓輸入至上述切換信號產(chǎn) 生部330的比較器332的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。上述比較器332對上述乘法器314所輸出的正弦波的充電基準(zhǔn)電壓和上述積分器 324的輸出電壓進(jìn)行比較，以產(chǎn)生如圖4的(c)所示的脈沖信號，而上述比較器332產(chǎn)生的 脈沖信號施加至觸發(fā)器334的復(fù)位端子R，而且，如圖4的(d)所示的時(shí)鐘信號CLK施加至 上述觸發(fā)器334的置位端子S。因此，上述觸發(fā)器334根據(jù)上述時(shí)鐘信號CLK置位，并根據(jù)上述比較器332的輸 出信號復(fù)位，以如圖4的(e)所示，向輸出端子Q產(chǎn)生切換信號，從而對切換元件SW1、SW3、 Sff5, SW7進(jìn)行切換。當(dāng)上述觸發(fā)器334復(fù)位而向輸出端子/Q輸出邏輯1的高電壓時(shí)，因所輸出的邏輯 1的高電壓施加至切換元件SW8的門，因此切換元件SW8成為接通狀態(tài)，而在被積蓄于上述 積分器324的電容器C2上的電壓，通過上述切換元件SW8去除之后，積分器3 對上述電 流互感器CTl所檢測的電流進(jìn)行積分，從而積分器3M輸出如上所述的如圖4的(b)所示 的脈沖信號。當(dāng)上述觸發(fā)器3M置位而向輸出端子Q輸出邏輯1的高電壓時(shí)，第一整流部 110的切換元件SWl和第二整流部/逆變器120的切換元件SW3、SW5、SW7都成為接通狀態(tài)。若上述切換元件SW1、SW3、Sff5, SW7處于接通狀態(tài)時(shí)，從外部輸入的商用交流電流 AC，在第一整流部110的過濾器112中，通過電感器Ll及電容器Cl過濾而噪聲信號等被去 除，并在整流器114中被橋式整流而變換為脈動電流電力。經(jīng)上述整流器114變換的脈動電流電力，如圖4的(f)所示，通過切換元件SWl輸 入至三相電動機(jī)100的中性點(diǎn)并輸出至三相電動機(jī)100的各相端子。輸出至上述三相電動機(jī)100的各相端子的充電電流，將通過上述切換元件SW3、 SW5、SW7流向上述整流器114，從而脈動電流電力積蓄在上述三相電動機(jī)100中。即，上述整 流器114輸出的脈動電流電力，依次通過切換元件SWl、三相電動機(jī)100以及切換元件SW3、 Sff5, SW7重新流向上述整流器114，從而脈動電流電力積蓄在上述三相電動機(jī)100中。另外，當(dāng)上述觸發(fā)器3 復(fù)位而向輸出端子Q輸出邏輯0的低電壓時(shí)，第一整流部 110的切換元件SWl和第二整流部/逆變器120的切換元件SW3、SW5、SW7都成為斷開狀態(tài)。 若上述切換元件SW1、SW3、SW5、SW7都成為斷開狀態(tài)，則積蓄在上述三相電動機(jī)100中的電力，依次通過二極管D6、D8、D10、高壓蓄電池BATl以及續(xù)流二極管D5流向上述三相電動機(jī) 100，從而對上述高壓蓄電池BATl進(jìn)行充電。在此，當(dāng)因切換元件SWl、Sff3, Sff5, SW7都處于斷開狀態(tài)，從而積蓄在三相電動機(jī) 100中的電流通過續(xù)流二極管D5續(xù)流而對高壓蓄電池BATl進(jìn)行充電時(shí)，若上述三相電動機(jī) 100的某一個(gè)相斷線而導(dǎo)致電流的流動突然斷開，則有可能在切換元件SW3、Sff5, SW7產(chǎn)生 過電壓，從而導(dǎo)致?lián)p傷。在上述情況下，本發(fā)明將接通過電壓抑制部122的過電壓抑制用二極管TVS，從而 防止上述切換元件SW3、Sff5, SW7被過電壓損傷。圖5為本發(fā)明充電裝置中的第一整流部及高壓充電控制部的另一理想實(shí)施例的 詳細(xì)電路圖。如圖5所示，本發(fā)明另一實(shí)施例的第一整流部110，包括過濾器112，其將所 輸入的外部交流電流AC通過感應(yīng)器Ll及電容器Cl進(jìn)行過濾；整流器114，其利用二極管 Dl D4橋式整流上述過濾器112的輸出電流并輸出至上述三相電動機(jī)100的中性點(diǎn)；以 及多個(gè)切換元件SW9、SW10，其分別與上述二極管D1、D3串聯(lián)以對整流器114的橋式整流進(jìn) 行切換。另外，本發(fā)明另一實(shí)施例的高壓充電控制部，包括極性判斷部500，其判斷上述 過濾器112所輸出的交流電流的極性；逆變器510，其反轉(zhuǎn)上述觸發(fā)器334的輸出端子Q的 輸出信號；第一轉(zhuǎn)換開關(guān)520，其根據(jù)上述極性判斷部500的輸出信號而被切換，從而上述 觸發(fā)器334的輸出端子Q的輸出信號選擇性地施加至上述切換元件SW9、SW10的門；以及第 二轉(zhuǎn)換開關(guān)530，其根據(jù)上述極性判斷部500的輸出信號而被切換，從而上述逆變器510的 輸出信號選擇性地施加至上述切換元件SW9、SfflO的門。在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的第一整流部及高壓充電控制部的另一實(shí)施例中，上述 觸發(fā)器334向輸出端子Q所輸出的切換信號施加至第一轉(zhuǎn)換開關(guān)520的置位端子的同時(shí)， 使上述觸發(fā)器334的輸出端子Q輸出的切換信號通過逆變器510反轉(zhuǎn)之后，施加至第二轉(zhuǎn) 換開關(guān)530的置位端子。在上述狀態(tài)下，由極性判斷部500判斷經(jīng)上述過濾器112過濾而輸出的交流電流 AC的極性，并根據(jù)所判段的極性產(chǎn)生控制信號，從而施加至第一及第二轉(zhuǎn)換開關(guān)520、530 的控制端子。則上述第一及第二轉(zhuǎn)換開關(guān)520、530根據(jù)上述極性判斷部500的輸出信號，使施 加于置位端子的切換信號選擇性地施加至切換元件SW9、SfflO的門。例如，當(dāng)施加至感應(yīng)器Ll及電容器Cl的連接點(diǎn)的交流電流AC的極性為正時(shí)，上 述極性判斷部500將第一及第二轉(zhuǎn)換開關(guān)520、530的置位端子連接至一側(cè)固定端子al、a2。則上述觸發(fā)器334輸出至輸出端子Q的切換信號，通過第一轉(zhuǎn)換開關(guān)520施加至 切換元件SW9的門，另外，上述觸發(fā)器334輸出至輸出端子Q的切換信號通過逆變器510反 轉(zhuǎn)之后，通過第二轉(zhuǎn)換開關(guān)530施加至切換元件SWlO的門，從而使切換元件SW9、SW10選擇 性地成為接通或斷開狀態(tài)。另外，當(dāng)施加至感應(yīng)器Ll及電容器Cl的連接點(diǎn)的交流電流AC 的極性為負(fù)時(shí)，上述極性判斷部500將第一及第二轉(zhuǎn)換開關(guān)520、530的置位端子連接至另 一側(cè)固定端子bl、b2。則上述觸發(fā)器334輸出至輸出端子Q的切換信號，通過第一轉(zhuǎn)換開關(guān)520施加至 切換元件SWlO的門，另外，上述觸發(fā)器334輸出至輸出端子Q的切換信號通過逆變器510反轉(zhuǎn)之后，通過第二轉(zhuǎn)換開關(guān)530施加至切換元件SW9的門，從而使切換元件SW9、SfflO選 擇性地成為接通或斷開狀態(tài)。在上述狀態(tài)下，當(dāng)上述觸發(fā)器334向輸出端子Q輸出邏輯1的高電壓，且施加至感 應(yīng)器Ll及電容器Cl的連接點(diǎn)的交流電流AC的極性為正時(shí)，上述切換元件SW9成為接通狀 態(tài)的同時(shí)，切換元件SW3、Sff5, SW7也成為接通狀態(tài)。則經(jīng)上述過濾器112過濾的交流電流AC，通過切換元件SW9及二極管Dl輸入至三 相電動機(jī)100的中性點(diǎn)并輸出至三相電動機(jī)100的各相的端子，而輸出至三相電動機(jī)100 的各相的端子的電流，通過切換元件SW3、Sff5, SW7及二極管D4流向過濾器112，從而使電 力蓄積至三相電動機(jī)100中。在上述狀態(tài)下，當(dāng)上述觸發(fā)器334向輸出端子Q輸出邏輯0的低電壓，且施加至感 應(yīng)器Ll及電容器Cl的連接點(diǎn)的交流電流AC的極性為負(fù)時(shí)，上述切換元件SW3、Sff5, Sff7, SW9成為斷開狀態(tài)的同時(shí)，切換元件SWlO也成為斷開狀態(tài)。則蓄積在上述三相電動機(jī)100中的電流通過二極管D6、D8、D10、高壓蓄電池BAT1、 二極管D4、切換元件SWlO及二極管D3流向上述三相電動機(jī)100的中性點(diǎn)，從而對上述高壓 蓄電池BATl進(jìn)行充電。圖6為本發(fā)明充電裝置中的低壓充電控制部及低壓充電部的理想實(shí)施例的電路 圖。如圖6所示，上述低壓充電部150，包括交流電流變換部600，其由電容器C3 C6、切 換元件SW11、SW12以及二極管D14、D14構(gòu)成，上述電容器C3 C6對被積蓄于上述高壓蓄 電池BATl的電流進(jìn)行切換而變換成交流電流；電壓降壓部610，由對上述交流電流變換部 600所變換的交流電流的電壓電平進(jìn)行降壓的電容器C7、感應(yīng)器L2及互感器T構(gòu)成；以及 直流電壓變換部620，由對上述電壓降壓部所降壓的交流電流進(jìn)行整流并變換為直流電流， 而對上述低壓蓄電池BAT2進(jìn)行充電的二極管D16、D17、感應(yīng)器L3及電容器C8構(gòu)成。另外，本發(fā)明的低電壓充電控制部160，包括電流互感器CT2，其檢測從上述直流 電壓變換部620流向上述低壓蓄電池BAT2的電流；以及切換控制部630，其根據(jù)上述電流 互感器CT2的檢測電流及上述低壓蓄電池BAT2的充電電壓，產(chǎn)生切換信號而施加至上述交 流電流變換部600的切換元件SW11、SW12的門。在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，電流互感器CT2對從上述直流電壓變換部620流向 上述低壓蓄電池BAT2的電流進(jìn)行檢測并輸入至切換控制部630，另外，低壓蓄電池BAT2的 充電電壓輸入至上述切換控制部630。則上述切換控制部630，通過上述電流互感器CT2的檢測電流和上述高壓蓄電池 BATl的充電電壓，判斷是否需要對上述低壓蓄電池BAT2進(jìn)行充電。當(dāng)需對上述低壓蓄電池BAT2進(jìn)行充電時(shí)，由上述切換控制部630產(chǎn)生切換信號并 施加至交流電流變換部600的切換元件SWl 1、Sff 12的門。在此，由切換控制部630輸出至上述切換元件SW11、SW12的門的切換信號，其極性相反。由此，上述切換元件SW11、SW12交替處于接通或斷開狀態(tài)，并通過重復(fù)上述過程 將積蓄于高壓蓄電池BATl的電流變換為交流電流。S卩，當(dāng)上述切換元件SWll處于接通狀態(tài)，且上述切換元件SW12處于斷開狀態(tài)時(shí)， 被積蓄于上述高壓蓄電池BATl的電力通過切換元件SWll及電容器C4流向上述高壓蓄電池BATl的負(fù)極端子，而當(dāng)上述切換元件SWll處于斷開狀態(tài)，且上述切換元件SW12處于接 通狀態(tài)時(shí)，被積蓄于上述高壓蓄電池BATl的電力通過電容器C5及切換元件SW12流向上述 高壓蓄電池BATl的負(fù)極端子，從而變換為交流電流。經(jīng)上述交流電流變換部600變換的交流電流，通過電壓降壓部610的電容器C7及 感應(yīng)器L2施加至互感器T的第一線圈而通過降壓感應(yīng)至二次線圈，而降壓感應(yīng)至互感器T 的二次線圈的交流電流，通過直流電壓變換部620的二極管D16、D17被雙波整流，并通過感 應(yīng)器L3及電容器C8變換為直流電壓之后，施加至低壓蓄電池BAT2而被充電。另外，當(dāng)處于駕駛電動汽車的運(yùn)行模式時(shí)，上述DSP140控制高壓充電控制部130， 從而阻止第一整流部Iio及第二整流部/逆變器120對交流電流進(jìn)行整流。另外，上述DSP140選擇性地驅(qū)動上述第二整流部/逆變器120所具備的切換元件 SW2 SW7，以將被積蓄于高壓蓄電池BATl的直流電流變換為三相交流電流，而變換的三相 交流電流施加至三相電動機(jī)100，從而驅(qū)動三相電動機(jī)100。在此，上述DSP140選擇性地驅(qū)動上述第二整流部/逆變器120所具備的切換元件 SW2 SW7而驅(qū)動三相電動機(jī)100的運(yùn)行為一般技術(shù)，因此，在此不再說明。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，包括 三相電動機(jī)，以Y形連接；第一整流部，其對交流電流進(jìn)行整流并輸出至所述三相電動機(jī)的中性點(diǎn)； 第二整流部/逆變器，當(dāng)為充電模式時(shí)，其利用所述第一整流部的輸出電流對高壓蓄 電池進(jìn)行充電，而當(dāng)為運(yùn)行模式時(shí)，則切換所述高壓蓄電池的充電電流，從而驅(qū)動所述三相 電動機(jī)；高壓充電控制部，當(dāng)為充電模式時(shí)，其控制所述第一整流部及所述第二整流部/逆變 器，以對所述高壓蓄電池進(jìn)行充電；以及DSP，當(dāng)為運(yùn)行模式時(shí)，其控制所述第二整流部/逆變器以驅(qū)動所述三相電動機(jī)，而當(dāng) 為充電模式時(shí)，則控制所述高壓充電控制部以對所述高壓蓄電池進(jìn)行充電。
2.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，所述第一整流部為，與所述三相電動機(jī)結(jié)合，以降壓方式對所述交流電流進(jìn)行整流的 降壓型單相整流器。
3.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，所述第一整流部包括 整流器，其對所輸入的交流電流進(jìn)行橋式整流；切換元件，其根據(jù)所述高壓充電部的控制，切換所述整流器的輸出電流并輸出至所述 三相電動機(jī)的中性點(diǎn)；過濾器，其對所輸入的交流電流進(jìn)行過濾并輸出至所述整流器；以及 續(xù)流二極管，其在所述第二整流部/逆變器利用被積蓄于所述三相電動機(jī)的電流對所 述高壓蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，形成閉合電路。
4.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，所述第二整流部/逆變器包括 多個(gè)切換元件，其以每兩個(gè)為一對分別串聯(lián)在所述高壓蓄電池的兩個(gè)端子之間； 多個(gè)二極管，其分別串聯(lián)于所述多個(gè)切換元件；以及過電壓抑制部，其對過電壓進(jìn)行抑制；其中，所述三相電動機(jī)的各相端子連接在以每兩個(gè)為一對分別串聯(lián)的所述切換元件之 間的連接點(diǎn)上。
5.如權(quán)利要求4所述的充電裝置，其特征在于，對于所述多個(gè)切換元件，當(dāng)為運(yùn)行模式時(shí)，由所述DSP切換多個(gè)切換元件，而當(dāng)為充電模式時(shí)，則由所述高壓充 電控制部對連接于所述三相電動機(jī)的各相端子和所述高壓蓄電池的負(fù)極端子之間的多個(gè) 切換元件進(jìn)行切換。
6.如權(quán)利要求3所述的充電裝置，其特征在于，所述高壓充電控制部包括 充電狀態(tài)檢測部，其對所述高壓蓄電池的充電狀態(tài)進(jìn)行檢測；充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部，其利用所述充電狀態(tài)檢測部及所述整流器的輸出電壓而產(chǎn)生充 電基準(zhǔn)電壓；充電電流檢測部，其對由所述第一整流部輸出的所述高壓蓄電池的充電電流進(jìn)行檢 測；以及切換信號產(chǎn)生部，其根據(jù)所述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部及所述充電電流檢測部的輸出信號 而產(chǎn)生切換信號，并輸出至所述第一整流部及所述第二整流部/逆變器。
7.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，所述第一整流部包括整流器，對所輸入的交流電流進(jìn)行橋式整流并將其輸出至所述三相電動機(jī)的中性點(diǎn)； 多個(gè)切換元件，其根據(jù)所述高壓充電控制部的控制相互交替切換，以切換所述整流器 對所述所輸入的交流電流進(jìn)行的橋式整流；以及過濾器，其過濾所述所輸入的交流電流并輸出至所述整流器。
8.如權(quán)利要求7所述的充電裝置，其特征在于，所述高壓充電控制部包括 充電狀態(tài)檢測部，其對所述高壓蓄電池的充電狀態(tài)進(jìn)行檢測；充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部，其利用所述充電狀態(tài)檢測部及所述整流器的輸出電壓而產(chǎn)生充 電基準(zhǔn)電壓；充電電流檢測部，其對由所述第一整流部輸出的所述高壓蓄電池的充電電流進(jìn)行檢測；切換信號產(chǎn)生部，其根據(jù)所述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部及所述充電電流檢測部的輸出信號 而產(chǎn)生切換信號，并輸出至所述第二整流部/逆變器； 極性判斷部，其判斷所述所輸入的交流電流的極性； 逆變器，其反轉(zhuǎn)所述切換信號產(chǎn)生部所產(chǎn)生的切換信號；以及 多個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，其根據(jù)所述極性判斷部的輸出信號進(jìn)行切換，從將所述切換信號產(chǎn)生 部所產(chǎn)生的切換信號及所述逆變器的輸出信號，選擇性地輸出至多個(gè)切換元件的門。
9.如權(quán)利要求6或8所述的充電裝置，其特征在于，所述充電狀態(tài)檢測部包括 多個(gè)電阻，其對所述高壓蓄電池的充電電壓進(jìn)行分壓；運(yùn)算放大器，其對所述多個(gè)電阻分壓的電壓和預(yù)先設(shè)定的所述高壓蓄電池的浮動充電 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行運(yùn)算放大；以及最小值選擇部，其對所述運(yùn)算放大器的輸出電壓和預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)電流的平均電壓電 平進(jìn)行比較，從而選擇最小值。
10.如權(quán)利要求6或8所述的充電裝置，其特征在于，所述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部包括 衰減器，其按照預(yù)先設(shè)定的增益對所述整流器的輸出電壓進(jìn)行衰減；以及乘法器，其將所述衰減器的輸出電壓與所述充電狀態(tài)檢測部的輸出電壓進(jìn)行相乘。
11.如權(quán)利要求6或8所述的充電裝置，其特征在于，所述充電電流檢測部包括 電流互感器，其對所述第一整流部所輸出的充電電流進(jìn)行檢測；積分器，其對所述電流互感器所檢測的充電電流進(jìn)行積分；復(fù)位部，在所述電流互感器未檢測到充電電流時(shí)，其去除積蓄于所述電流互感器的磁 能；以及切換元件，其根據(jù)所述切換信號產(chǎn)生部所產(chǎn)生的切換信號，去除積蓄于所述積分器的 積分電流。
12.如權(quán)利要求6或8所述的充電裝置，其特征在于，所述切換信號產(chǎn)生部包括比較器，其對所述充電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部的輸出電壓及所述充電電流檢測部的輸出電壓 進(jìn)行比較；以及觸發(fā)器，其根據(jù)時(shí)鐘信號而置位，并根據(jù)所述比較器的輸出信號復(fù)位，以產(chǎn)生切換信號 并輸出至所述充電電流檢測部、所述第一整流部以及所述第二整流部/逆變器。
13.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，還包括低壓充電部，其利用所述高壓蓄電池的充電電流對低壓蓄電池進(jìn)行充電；以及低壓充電控制部，其根據(jù)所述DSP的控制對所述低壓充電部進(jìn)行控制，從而利用所述 高壓蓄電池的充電電流對所述低壓蓄電池進(jìn)行充電。
14.如權(quán)利要求13所述的充電裝置，其特征在于，所述低壓充電部包括交流電流變換部，其將被積蓄于所述高壓蓄電池的電流進(jìn)行切換，從而變換為交流電流；電壓降壓部，其對所述交流電流變換部所變換的交流電流的電壓電平進(jìn)行降壓；以及 直流電壓變換部，其對經(jīng)所述電壓降壓部降壓的交流電流進(jìn)行整流并變換為直流電 流，以對所述低壓蓄電池進(jìn)行充電。
15.如權(quán)利要求14所述的充電裝置，其特征在于，所述低壓充電控制部包括 電流互感器，其對從所述低壓充電部流向所述低壓蓄電池的電流進(jìn)行檢測；以及 切換控制部，其根據(jù)所述電流互感器的檢測電流及所述低壓蓄電池BAT2的充電電壓，產(chǎn)生切換信號并輸出至所述交流電流變換部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種充電裝置，其利用三相電動機(jī)及驅(qū)動三相電動機(jī)的逆變器對高壓蓄電池進(jìn)行充電，并利用被積蓄于高壓蓄電池的電力對低壓蓄電池進(jìn)行充電，包括三相電動機(jī)，以Y形連接；第一整流部，整流交流電流并輸出至所述三相電動機(jī)的中性點(diǎn)；第二整流部/逆變器，當(dāng)充電模式時(shí)，利用所述第一整流部的輸出電流對高壓蓄電池進(jìn)行充電，而當(dāng)運(yùn)行模式時(shí)，切換所述高壓蓄電池的充電電力以驅(qū)動所述三相電動機(jī)；高壓充電控制部，當(dāng)充電模式時(shí)，控制所述第一整流部及所述第二整流部/逆變器，以對所述高壓蓄電池進(jìn)行充電；DSP，當(dāng)運(yùn)行模式時(shí)，控制所述第二整流部/逆變器以驅(qū)動所述三相電動機(jī)，而當(dāng)充電模式時(shí)，控制所述高壓充電控制部，以對所述高壓蓄電池進(jìn)行充電。
文檔編號H02J7/00GK102136746SQ20111003198
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者李載昊, 梁千錫 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社