專利名稱：充電裝置和包括該充電裝置的電動(dòng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電裝置和包括該充電裝置的電動(dòng)車，更具體地涉及一種能夠使用交流(AC)電力穩(wěn)定地進(jìn)行充電的充電裝置和包括該充電裝置的電氣裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)車輛對(duì)人類生活而言是必不可少的，但其導(dǎo)致空氣污染且由于極大的能量消耗而導(dǎo)致能源耗盡。因而，取代使用內(nèi)燃機(jī)的汽車，已開發(fā)并使用利用電力作為動(dòng)力的電動(dòng)車或者利用內(nèi)燃機(jī)和電力的結(jié)合的混合動(dòng)力車。同時(shí)，這種電動(dòng)車或者混合動(dòng)力車使用電機(jī)和電池來產(chǎn)生輸出，且已進(jìn)行了各種嘗試來改善輸出和范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因而，鑒于上述問題而做出本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提供一種能夠使用AC電力穩(wěn)定地執(zhí)行充電的充電裝置和包括該充電裝置的電動(dòng)車。根據(jù)本發(fā)明的一方案，上述和其他目的可以通過提供一種充電裝置來實(shí)現(xiàn)，該充電裝置包括:整流器，在充·電模式下對(duì)輸入的交流(AC)電力進(jìn)行整流；交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力以將轉(zhuǎn)換后的DC電力供應(yīng)至電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，其中，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括:連接至所述整流器的第一降壓開關(guān)元件；第一升壓開關(guān)元件；第一電感器，連接在所述第一降壓開關(guān)元件與第一升壓開關(guān)元件之間；第一二極管，并聯(lián)連接在所述第一降壓開關(guān)元件與所述第一電感器之間；以及第二二極管，連接在所述第一升壓開關(guān)元件與所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供一種充電裝置，包括:整流器，在充電模式下對(duì)輸入的交流(AC)電力進(jìn)行整流；交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力以將轉(zhuǎn)換后的DC電力供應(yīng)至電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，其中，每個(gè)所述降壓升壓轉(zhuǎn)換器執(zhí)行交錯(cuò)操作，且所述交錯(cuò)式第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序(timing)和所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序在降壓模式或降壓升壓模式下部分地重疊。根據(jù)本發(fā)明的又一方案，提供一種電動(dòng)車，包括:電池；電機(jī)；逆變器，在電機(jī)運(yùn)行模式下將由所述電池提供的直流(DC)電力轉(zhuǎn)換為交流(AC)電力以驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)；以及充電裝置，包括:整流器，在充電模式下對(duì)輸入的AC電力進(jìn)行整流；交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為DC電力以將轉(zhuǎn)換后的DC電力供應(yīng)至所述電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，其中，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括:第一降壓開關(guān)元件，連接至所述整流器；第一升壓開關(guān)元件；第一電感器，連接在所述第一降壓開關(guān)元件與所述第一升壓開關(guān)元件之間；第一二極管，并聯(lián)連接在所述第一降壓開關(guān)元件與所述第一電感器之間；以及第二二極管，連接在所述第一升壓開關(guān)元件與所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出之間。根據(jù)本發(fā)明的再一方案，提供一種電動(dòng)車，包括:電池；電機(jī)；逆變器，在電機(jī)運(yùn)行模式下將從所述電池提供的直流(DC)電力轉(zhuǎn)換為交流(AC)電力以驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)；以及充電裝置，包括:整流器，在充電模式下對(duì)輸入的AC電力進(jìn)行整流；交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為DC電力以將轉(zhuǎn)換后的DC電力供應(yīng)至所述電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，其中，每個(gè)所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器執(zhí)行交錯(cuò)操作，且所述交錯(cuò)式第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序和所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序在降壓模式或降壓升壓模式下部分地重疊。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明中可以更為清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，其中:圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的電動(dòng)車的本體的圖示；圖2是示出圖1中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部配置的方框圖；圖3是示出圖2的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的充電裝置的電路圖；圖4A至圖4F是解釋圖3中的第一降`壓升壓轉(zhuǎn)換器的操作的圖示；圖5A和圖5B是示出圖3中的轉(zhuǎn)換器控制器的內(nèi)部配置的各種實(shí)例的方框圖；圖6A至圖6C是示出圖5A的轉(zhuǎn)換器控制器的波形的圖示；圖7A至圖7C是示出圖5B的轉(zhuǎn)換器控制器的波形的圖示；以及圖8是示出圖2的轉(zhuǎn)換器控制器的內(nèi)部配置的方框圖。
具體實(shí)施例方式將參考所附附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。以下說明中使用的后綴“單元”和“部分”僅為了易于說明本說明書的目的，而并不具有它們自身中和它們自身的重要含義或作用。因而，“單元”和“部分”可交互使用。圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的電動(dòng)車的本體的圖示。參考圖1，根據(jù)本實(shí)施例的電動(dòng)車100可以包括:電池205，用于供應(yīng)電力；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200，用于從電池205接收電力并驅(qū)動(dòng)電機(jī)250，該電機(jī)250由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；前輪150和后輪155，通過電機(jī)250而旋轉(zhuǎn)；以及前懸架160和后懸架165，用于防止道路上的振動(dòng)傳遞至車輛本體。同時(shí)，電動(dòng)車100還可以包括驅(qū)動(dòng)齒輪(未示出)，其用于根據(jù)齒輪比(gear ratio)調(diào)節(jié)電機(jī)250的旋轉(zhuǎn)速率。電池205將電力供應(yīng)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200。具體地，電池205將直流(DC)電力供應(yīng)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200的電容器(圖2的C)。電池205可由一組多個(gè)電池單元(unit cell)構(gòu)成。多個(gè)電池單元可由電池管理系統(tǒng)(BMS)管理以保持恒定電壓，并可通過BMS產(chǎn)生恒定電壓。例如，BMS可以檢測電池205的電壓并將所檢測的電壓傳遞到電子控制器(未示出)或者電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200中的控制器(圖2的230)。如果電池電壓降至下限或更低，則BMS可以將存儲(chǔ)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200中的電容器(圖2的C)中的DC電力供應(yīng)至電池205。如果電池電壓升至上限或更高 ，則BMS可以將DC電力供應(yīng)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200中的電容器(圖2的C)。電池205期望地由可充電或可放電的蓄電池(secondary cell)構(gòu)成，但不以此為限。在電機(jī)運(yùn)行模式下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200經(jīng)由電力輸入電纜(未示出)從電池205接收DC電力。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200將從電池205接收的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，并將AC電力供應(yīng)至電機(jī)250。轉(zhuǎn)換的AC電力可以是三相AC電力。在電機(jī)運(yùn)行模式下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200經(jīng)由設(shè)置在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200中的三相輸出電纜(未示出)將三相AC電力供應(yīng)至電機(jī)250。在充電模式下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200可以接收輸入的AC電力，將輸入的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并將DC電力供應(yīng)至電池205。因而，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200可以包括充電裝置(圖2的203)。在本說明書中，盡管電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200包括充電裝置(圖2的203)，但是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200可以與充電裝置相同。以下的說明基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200包括充電裝置(圖2的203)的情況。稍后將參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200。電機(jī)250包括靜止部分的定子130和轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)子135。電機(jī)250包括接收從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200供應(yīng)的AC電力的輸入電纜140。電機(jī)250例如可以是三相電機(jī)。當(dāng)將每一相的電壓/頻率可變AC電力供應(yīng)至每一相的定子線圈時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速根據(jù)所供應(yīng)的頻率而改變。電機(jī)250可以是感應(yīng)電機(jī)、無刷DC (BLDC)電機(jī)或磁阻電機(jī)。驅(qū)動(dòng)齒輪(未示出)可以安裝在電機(jī)250的一側(cè)。驅(qū)動(dòng)齒輪根據(jù)齒數(shù)比轉(zhuǎn)換電機(jī)250的轉(zhuǎn)動(dòng)能。由驅(qū)動(dòng)齒輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)能被傳遞到前輪150和/或后輪155以使電動(dòng)車100運(yùn)動(dòng)。前懸架160和后懸架165分別將前輪150和后輪155支撐在車輛本體上。前懸架160和后懸架165的上下方向由彈簧或減震器支撐，以使得道路振動(dòng)不被傳遞到車輛本體。前輪150可以包括轉(zhuǎn)向(steering)系統(tǒng)(未示出)。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制前輪150的方向以使電動(dòng)車100轉(zhuǎn)向。盡管在圖1中未示出，但電動(dòng)車100還可以包括控制電動(dòng)車100的電氣設(shè)備的電子控制器。該電子控制器可以控制上述BMS。電子控制器可基于來自用于感測電動(dòng)車100的傾斜的傾斜傳感器(未示出)、用于感測電動(dòng)車100的速度的速度傳感器(未示出)、用于感測制動(dòng)踏板的操作的制動(dòng)傳感器(未示出)以及用于感測加速踏板的操作的加速傳感器(未示出)的感測信號(hào)，根據(jù)各種驅(qū)動(dòng)模式(驅(qū)動(dòng)模式、倒退模式、空擋模式、停車模式等)來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)指令。驅(qū)動(dòng)指令例如可以是轉(zhuǎn)矩指令或速度指令。根據(jù)本實(shí)施例的電動(dòng)車100可被解釋為不僅包括使用電池和電機(jī)的純電動(dòng)車也包括使用電池和電機(jī)同時(shí)使用引擎的混合動(dòng)力車?；旌蟿?dòng)力車還可以包括能夠選擇電池、引擎和傳動(dòng)裝置中的至少一個(gè)的切換裝置。混合動(dòng)力車可被分為用于將從引擎輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的串聯(lián)混合型以及同時(shí)使用從引擎產(chǎn)生的機(jī)械能和從電池產(chǎn)生的電能的并聯(lián)混合型。圖2是示出圖1中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部配置的方框圖，且圖3是示出圖2的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的充電裝置的電路圖。根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器200可以包括充電裝置203、電池205、逆變器420、逆變器控制器430和DC/DC轉(zhuǎn)換器445。該DC/DC轉(zhuǎn)換器445是可選的元件。充電裝置203接收輸入的AC電力201，將AC電力201轉(zhuǎn)換為DC電力，并將轉(zhuǎn)換的DC電力供應(yīng)至電池205。為此，充電裝置20 3可以包括整流器405、轉(zhuǎn)換器410和轉(zhuǎn)換器控制器415。整流器405將所接收的輸入的AC電力201進(jìn)行整流。盡管在圖3中示出了以橋式使用四個(gè)二極管Da、Db、Dc和Dd的用于單相AC電力的整流器405，但整流器405可以采用各種形式。轉(zhuǎn)換器410將從整流器405接收的整流后的電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并將轉(zhuǎn)換的DC電壓供應(yīng)至電池205。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器410使用包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a、410b…的交錯(cuò)式(interleaved)降壓升壓轉(zhuǎn)換器。交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a、410b…彼此并聯(lián)連接以執(zhí)行交錯(cuò)操作。彼此并聯(lián)連接的多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器通過交錯(cuò)執(zhí)行由電流分配產(chǎn)生的電壓控制。因而，交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器410中的電路元件的耐久性可以提高。同時(shí)，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如果在具有低輸出電壓的降壓模式或降壓升壓模式中執(zhí)行交錯(cuò)操作，則第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1以及第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b中的第二降壓開關(guān)元件S3的接通時(shí)間被控制為部分重疊。S卩，在降壓模式或降壓升壓模式中，多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a、410b…中的每一個(gè)均執(zhí)行交錯(cuò)操作，并且各降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a、410b…中的降壓開關(guān)元件的接通時(shí)間彼此重疊。因而，可以在交錯(cuò)操作期間補(bǔ)償?shù)洼敵鲭妷骸＜?，電池可以通過穩(wěn)定地將輸入AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力而充電。圖3示出了轉(zhuǎn)換器410的多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器之中的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b。以下將給出多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器之中的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b的說明。第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a可以包括第一升壓開關(guān)元件S2、連接至整流器405的第一降壓開關(guān)元件S1、連接在第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2之間的電感器U、并聯(lián)連接在第一降壓開關(guān)元件S1和電感器L1之間的第一二極管D1以及連接在第一升壓開關(guān)元件S2和轉(zhuǎn)換器410的輸出之間的第二二極管D2。第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b可以包括第二升壓開關(guān)元件S4、連接至整流器405的第二降壓開關(guān)元件S3、連接在第二降壓開關(guān)元件S3和第二升壓開關(guān)元件S4之間的電感器l2、并聯(lián)連接在第二降壓開關(guān)元件S3和電感器L2之間的第三二極管D3以及連接在第二升壓開關(guān)元件S4和轉(zhuǎn)換器410的輸出之間的第四二極管D4。第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b中的每一個(gè)均可以以降壓模式、升壓模式或降壓升壓模式運(yùn)行。這將參考圖4A和圖4B進(jìn)行說明。第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b在以降壓模式、升壓模式或降壓升壓模式運(yùn)行的同時(shí)使用用以存儲(chǔ)能量的共模電感L1和1^2。因而，充電裝置203的內(nèi)部電路得以簡化，且充電裝置203具有體積減小且效率提高的效果。同時(shí)，由于第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b不區(qū)別為降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器，因而不需要使用具有大額定電壓的電容器。因此，充電裝置203具有簡化的內(nèi)部電路，從而減小體積和制造成本。充電裝置203還可以包括連接至整流器405的輸出的第一電容器C1和連接至交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器410的輸出的第二電容器C2。充電裝置 203還可以包括用于檢測整流器405的輸出電壓的輸入電壓檢測器A、用于檢測交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓的輸出電壓檢測器B以及用于檢測流入交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器410中的電感器L1和L2中的電流的電流檢測器Fl和F2。輸入電壓感測器A可以檢測整流器405的輸出電壓。特別地，輸入電壓檢測器A可以檢測跨越電容器C1的兩端的電壓Vw為此，輸入電壓檢測器A可以包括電阻器、放大器等。所檢測的電壓Vca可以作為脈沖形式的離散信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)換器控制器415。輸出電壓檢測器B可以檢測交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓。特別地，輸出電壓檢測器B可以檢測跨越電容器C2的兩端的電壓\2。由于電容器C2與電池205并聯(lián)連接，因而所檢測的輸出電壓可以對(duì)應(yīng)于電池205的電壓。所檢測的輸出電壓Nc2可以作為脈沖形式的離散信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)換器控制器415。 第一電流檢測器Fl可以檢測流入第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410中的電感器L1中的電流iu，且第二電流檢測器F2檢測流入第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410中的電感器L2中的電流L。電流互感器、分流電阻器等可被用于第一和第二電流檢測器Fl和F2。所檢測的輸入電流iL1和^可以作為脈沖形式的離散信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)換器控制器415。轉(zhuǎn)換器控制器415可以基于由輸出電壓檢測器B所感測的輸出電壓\2和目標(biāo)輸出電壓V、來確定第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1的接通占空比(turn-on duty)以及第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b中的第二降壓開關(guān)元件S3的接通占空比。這將稍后參考圖5B進(jìn)行說明。例如，如果由輸出電壓檢測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Vc2低，則為了提高輸出電壓Vc2，轉(zhuǎn)換器控制器415可以增加第一降壓開關(guān)元件S1的接通占空比和第二降壓開關(guān)元件S3的接通占空比。如果由輸出電壓檢測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Vc2高，則為了降低輸出電壓，轉(zhuǎn)換器控制器415可以減小第一降壓開關(guān)元件S1的接通占空比和第二降壓開關(guān)元件S3的接通占空比。轉(zhuǎn)換器控制器415可以基于由輸出電壓感測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Vc2>目標(biāo)輸出電壓(2、由輸入電壓感測器A所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸入電壓Va和流入第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一電感器L1中的電流iu來確定第一升壓開關(guān)元件S2的接通占空比。這將稍后參考圖5B進(jìn)行說明。轉(zhuǎn)換器控制器415可以基于由輸出電壓感測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Vc2>目標(biāo)輸出電壓(2、由輸入電壓感測器A所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸入電壓Va和流入第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b中的第二電感器L2中的電流L來確定第二升壓開關(guān)元件S4的接通占空比。這將稍后參考圖5B進(jìn)行說明。例如，如果轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Vc2和流入第二電感器L2中的電流込之間的相位差增加，則為了減小相位差，轉(zhuǎn)換器控制器415可以增加或減小第一升壓開關(guān)元件S2的接通占空比和第二升壓開關(guān)元件S4的接通占空比。轉(zhuǎn)換器控制器415可以以降壓模式或降壓升壓模式控制第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2獨(dú)立地運(yùn)行，并且可以以降壓模式或降壓升壓模式控制第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b中的第二降壓開關(guān)元件S3和第二升壓開關(guān)元件S4獨(dú)立地運(yùn)行。這將稍后參考圖5B進(jìn)行說明。為了控制第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的開關(guān)元件S1和S2以及第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b中的開關(guān)元件S3和S4，轉(zhuǎn)換器控制器415輸出轉(zhuǎn)換器開關(guān)控制信號(hào)Scc至轉(zhuǎn)換器410。轉(zhuǎn)換器開關(guān)控制信號(hào)Scc是脈沖寬度調(diào)制(PWM)方案的開關(guān)控制信號(hào)，并且基于由輸出電壓檢測器B所感測的輸出電壓\2、由輸入電壓感測器A所感測的輸入電壓Vca和由電流檢測器Fl和F2所感測的電流iu和^而產(chǎn)生。逆變器420可以包括多個(gè)逆變器開關(guān)元件，以將由開關(guān)元件的接通/斷開操作所平滑的DC電壓Vdc轉(zhuǎn)換為被輸入至三相同步電機(jī)250的三相AC電壓va、vb和vc。逆變器420包括一 對(duì)串聯(lián)連接的上臂開關(guān)元件Sa、Sb和Sc以及串聯(lián)連接的下臂開關(guān)元件S’ a、S’ b和S’ C?？偣踩龑?duì)上、下臂開關(guān)元件Sa和S’ a、Sb和S’ b以及Sc和S’ c彼此并聯(lián)連接。多個(gè)二極管與各開關(guān)元件Sa、S’ a、Sb、S’ b、Sc和S’ c反向并聯(lián)連接。逆變器420中的開關(guān)元件基于由逆變器控制器430供應(yīng)的逆變器開關(guān)控制信號(hào)Sic而執(zhí)行接通/斷開操作。在電機(jī)250的操作模式下，逆變器420將從電池205產(chǎn)生的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力以驅(qū)動(dòng)電機(jī)250。逆變器控制器430可以控制逆變器420中的開關(guān)元件的操作。逆變器控制器430可以接收由輸出電流感測器(圖8中示出的E)檢測的輸出電流i。。為了控制逆變器420的開關(guān)操作，逆變器控制器430將開關(guān)控制信號(hào)Sic輸出至逆變器420。逆變器開關(guān)控制信號(hào)Sic是PWM方案的開關(guān)控制信號(hào)，并且基于由輸出電流檢測器E檢測的輸出電流值10而產(chǎn)生。輸出電流檢測器(圖8中示出的E)可以檢測在逆變器420與三相電機(jī)250之間流動(dòng)的輸出電流I。。即，輸出電流檢測器檢測流入電機(jī)250中的電流。輸出電流檢測器E可以檢測所有相的輸出電流ia、ib和i。，或者可以使用三相平衡檢測兩相輸出電流。輸出電流檢測器可以位于逆變器420與電機(jī)250之間。電流互感器、分流電阻器等可用于電流檢測。當(dāng)使用分流電阻器時(shí)，三個(gè)分流電阻器可以在逆變器420與電機(jī)250之間連接，或者三個(gè)分流電阻器的一端可以分別連接至三個(gè)下臂開關(guān)元件s’ a、S’ b和S’ C。同時(shí)，可以使用三相平衡而采用兩個(gè)分流電阻器。如果使用一個(gè)分流電阻器，則對(duì)應(yīng)的分流電阻器可以連接在上述電容器C與逆變器420之間。所檢測的輸出電流i。是脈沖形式的離散信號(hào)，并且可被施加到控制器430。逆變器開關(guān)控制信號(hào)Sic基于所檢測的輸出電流i。而產(chǎn)生。以下說明將在假設(shè)所檢測的輸出電流i。是三相輸出電流ia、ib和i。的前提下進(jìn)行。DC/DC轉(zhuǎn)換器445可以轉(zhuǎn)換電池205中存儲(chǔ)的DC電力的電平(level)，并將電平轉(zhuǎn)換后的DC電力輸出至逆變器420。DC/DC轉(zhuǎn)換器445可以不如之前所述包含在驅(qū)動(dòng)器200內(nèi)。用于存儲(chǔ)DC電力的電容器C可以連接在逆變器420與電池205之間。電容器C可以運(yùn)行為用于平滑和存儲(chǔ)輸入電力的平滑電容器。盡管在圖2中示出一個(gè)電容器作為平滑電容器，但也可以設(shè)置多個(gè)平滑電容器以保證電路元件的穩(wěn)定性。在圖2的示意性實(shí)例中，電容器C連接在逆變器420與DC/DC轉(zhuǎn)換器445之間。由于DC電力存儲(chǔ)在電容器C的兩端中，因而這兩端可被稱為DC端子或DC鏈路端子。驅(qū)動(dòng)器200還可以包括用于檢測跨越電容器C兩端的電壓的DC端子電壓檢測器(未示出)。DC端子電壓檢測器可以檢測跨越平滑電容器C兩端的DC端子電壓Vdc。為此，DC端子電壓檢測器可以包括電阻器、放大器等。所檢測的DC端子電壓Vdc是脈沖形式的離散信號(hào)，且可以輸入至逆變器·控制器430。如果在逆變器420與電池205之間不存在DC/DC轉(zhuǎn)換器445，則由DC端子電壓檢測器所檢測的DC端子電壓Vdc可以對(duì)應(yīng)于電池電壓VBAT。充電裝置203中的轉(zhuǎn)換器410、整流器405和逆變器控制器415可以形成在同一電路板上。這可以被稱為車載充電器(0BC)。如果充電裝置203中的轉(zhuǎn)換器410、整流器405和逆變器控制器415形成在同一電路板上，則充電裝置203可以小尺寸實(shí)現(xiàn)。以下將說明交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行。具體地，將說明第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a的運(yùn)行。圖4A至圖4E是解釋圖3中所示的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行的圖示。圖4A和圖4B示出第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a在升壓模式下的示例性運(yùn)行。參考圖4A，如果第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2接通，則由第一降壓開關(guān)元件S1、第一電感器L1和第一升壓開關(guān)元件S2形成閉合回路，從而電流I1流動(dòng)。因而，能量基于電流I1積累在電感器L1中。第二二極管D2不導(dǎo)通。參考圖4B，如果第一降壓開關(guān)元件S1接通且第一升壓開關(guān)元件S2斷開，則電流I2流過第一降壓開關(guān)元件S1、第一電感器L1和第二二極管D2。因而，圖4A中積累在電感器L1中的能量通過電流I2存儲(chǔ)在電容器C2和電池205中。從而，被升壓的DC電力存儲(chǔ)在電池205 中。S卩，在升壓模式下，第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1持續(xù)接通而第一升壓開關(guān)元件S2執(zhí)行接通/斷開操作，即，PWM操作。圖4C和圖4D示出第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a在降壓模式下的示例性運(yùn)行。參考圖4C，如果第一降壓開關(guān)元件S1接通且第一升壓開關(guān)元件S2斷開，則電流I3流過第一降壓開關(guān)元件S1、第一電感器L1和第二二極管D2。因而，DC電力通過電流I3存儲(chǔ)在電容器C2和電池205中。參考圖4D，如果第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2均斷開，則電流I4流過第一二極管D1、第一電感器L1和第二二極管D2。因而，在圖4C中積累在第一電感器L1中的能量由于電流I4被傳遞到電容器C2和電池205。從而，降壓的DC電力存儲(chǔ)在電池205中。S卩，在降壓模式中，第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1執(zhí)行接通/斷開操作，即，PWM操作，且第一升壓開關(guān)元件S2保持?jǐn)嚅_。同時(shí)，轉(zhuǎn)換器控制器415可以基于由輸出電壓檢測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓ve2、目標(biāo)輸出電壓V*e2以及由輸入電壓檢測器A所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸入電壓Vcl確定是否以升壓模式、降壓模式或降壓升壓模式運(yùn)行。例如，如果由輸出電壓檢測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Ve2小于目標(biāo)輸出電壓，則轉(zhuǎn)換器控制器415可以控制轉(zhuǎn)換器410以升壓模式運(yùn)行。即，轉(zhuǎn)換器控制器415可以如圖4A和圖4B所示控制轉(zhuǎn)換器410的運(yùn)行。作為另一實(shí)例，如果由輸出電壓檢測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Ve2大于目標(biāo)輸出電壓，則轉(zhuǎn)換器控制器415可以控制轉(zhuǎn)換器410以降壓模式運(yùn)行。即，轉(zhuǎn)換器控制器415可以如圖4C和圖4D所示控制轉(zhuǎn)換器410的運(yùn)行。圖4E和圖4F示 出第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a在降壓升壓模式下的示例性操作。參考圖4E，如果如圖4A所示第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2均接通，則由第一降壓開關(guān)元件S1、第一電感器L1和第一升壓開關(guān)元件S2形成閉合回路，從而電流I1流動(dòng)。因而，能量基于電流I1積累在電感器L1中。第
二二極管D2不導(dǎo)通。參考圖4F，如果如圖4D所示第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2均斷開，則電流I4流過第一二極管D1、第一電感器L1和第二二極管D20因而，在圖4E中積累在第一電感器L1中的能量由于電流I4被傳遞到電容器C2和電池205。從而，DC電力存儲(chǔ)在電池205中。即，在降壓升壓模式中，第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2執(zhí)行接通/斷開操作，即，PWM操作。同時(shí)，可以以與圖4A至圖4E所示相同的方式來執(zhí)行第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器4IOb的操作。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器控制器415可以以降壓模式或降壓升壓模式控制第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a中的第一降壓開關(guān)元件S1和第一升壓開關(guān)元件S2獨(dú)立地運(yùn)行，并且可以以降壓模式或降壓升壓模式控制第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b中的第二降壓開關(guān)元件S3和第二升壓開關(guān)元件S4獨(dú)立地運(yùn)行。圖5A和圖5B是示出圖3中的逆變器控制器的內(nèi)部配置的各種實(shí)例的方框圖。圖6A至圖6C是示出圖5A的轉(zhuǎn)換器控制器的波形的圖示，以及圖7A至圖7C是示出圖5B的轉(zhuǎn)換器控制器的波形的圖示。參考圖5A和圖6A至圖6C，轉(zhuǎn)換器控制器415的第一單元310計(jì)算由輸出電壓檢測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Vc2與目標(biāo)輸出電壓V、之間的差。比例積分(PI)控制器315對(duì)于該差執(zhí)行PI控制。限制器320限制PI控制值的上限值和下限值到預(yù)定范圍。第二單元325計(jì)算由輸入電壓檢測器A所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸入電壓Va的幅度，且第三單元330將輸入電壓Va的幅度乘以限制器320的輸出值。第四單元335將比例常數(shù)乘以第三單元330的輸出值以產(chǎn)生電感器電流指令值1\。第五單元340計(jì)算電感器電流指令值與由第一電流檢測器所檢測的電流Iu之間的差。PI控制器350對(duì)電感器電流指令值與由第一電流檢測器所檢測的電流Iu之間的差執(zhí)行PI控制。限制器360限制PI控制值的上限值和下限值到預(yù)定范圍。比較器370將限制器360的輸出值W1與參考波形%e進(jìn)行比較，并產(chǎn)生控制第一降壓開關(guān)元件S1的第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbuqu以及控制第一升壓開關(guān)兀件S2的第一升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtosti。第六單元345計(jì)算電感器電流指令值與由第二電流檢測器所感測的電流L之間的差。PI控制器355對(duì)電感器電流指令值與電流L2之間的差執(zhí)行PI控制。限制器365限制PI控制值的上限 值和下限值到預(yù)定范圍。比較器375將限制器365的輸出值W2與具有iso度相位延遲的參考波形rre進(jìn)行比較，并產(chǎn)生控制第二降壓開關(guān)元件S3的第二降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbucx2以及控制第二升壓開關(guān)元件S4的第二升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbmbt2。從圖5A可以理解，通過比較器370產(chǎn)生相同的第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbuqq和Gboosti，且通過比較器375產(chǎn)生相同的第二降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbucx2和第二升壓開關(guān)控制信號(hào)
Gb00ST2。S卩，如圖6A和圖6B所示，第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gram和第一升壓開關(guān)控制信號(hào)Gb00ST1可以是相同的，且第二降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbuck2和第二升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtost2可以是相同的。圖6A和圖6B示出在降壓升壓模式下的第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gram、第一升壓開關(guān)控制信號(hào)GB_、第二降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbucx2和第二升壓開關(guān)控制信號(hào)G_T2。作為另一實(shí)例，在降壓模式下，第一升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtosti和第二升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtost2可以是比PWM信號(hào)更低的電平信號(hào)。由于輸入到比較器370的參考信號(hào)Wre和輸入到比較器375的參考信號(hào)W’M之間具有180度的相位差，因而第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbuqq和第二降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbucx2互補(bǔ)地接通/斷開。即，第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b執(zhí)行交錯(cuò)操作，從而第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a的接通占空比和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b的接通占空比不重疊。因而，可以通過交錯(cuò)操作導(dǎo)致的電流分配來控制電壓。因而，流入內(nèi)部電路元件中的電流電平降低，從而電路元件的耐久性提高。因此，可以穩(wěn)定地進(jìn)行充電。圖6C示出通過不重疊的接通/斷開操作，流入第一電感器L1中的電流Iu和流入第二電感器L2中的電流I。的紋波?？梢岳斫?，紋波是基于輸入電流Ia。而形成的。因此，經(jīng)由第一電感器L1和第二電感器L2流入電感器C2中的電流是根據(jù)交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)流入第一電感器L1的電流Iu和流入第二電感器L2中的電流I。之和，且可以對(duì)應(yīng)于輸入電流lac。即,可以大大降低紋波。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，如圖7A至圖7C所示的開關(guān)控制信號(hào)由如圖5B所示的轉(zhuǎn)換器控制器415的配置產(chǎn)生。參考圖5B和圖7A至圖7C，轉(zhuǎn)換器控制器415中的第一單元310計(jì)算由輸出電壓檢測器B所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸出電壓Vc2與目標(biāo)輸出電壓V^2之間的差。PI控制器315對(duì)于輸出電壓\2與目標(biāo)輸出電壓Tc2之間的差執(zhí)行PI控制。限制器320限制PI控制值的上限值和下限值到預(yù)定范圍。比較器322將限制器320的輸出值Wa與參考波形Wm進(jìn)行比較，并產(chǎn)生控制第一降壓開關(guān)元件SI的第一降壓開關(guān)控制信號(hào)gbuqq。與比較器322相獨(dú)立地，比較器324將限制器320的輸出值Wa與具有180度相位延遲的參考波形rte進(jìn)行比較，并產(chǎn)生控制第二降壓開關(guān)元件S3的第二降壓開關(guān)控制信號(hào)
^BUCK2。因而，轉(zhuǎn)換器控制器415獨(dú)立地產(chǎn)生第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbuqq和第二降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbuck2。第二單元325計(jì)算由輸入電壓檢測器A所感測的轉(zhuǎn)換器410的輸入電壓Va的幅度，且第三單元330將輸入電壓Va的幅度乘以限制器320的輸出值Wa。第四單元335將比例常數(shù)乘以第三單元330的輸出值以產(chǎn)生電感器電流指令值1\。第七單元342計(jì)算電感器電流指令值與由第一電流檢測器所檢測的電流iu之間的差。PI控制器352對(duì)電感器電流指令值與電流iu之間的差執(zhí)行PI控制。限制器362限制PI控制值的上限值和下限值到預(yù)定范圍。比較器372將限制器362的輸出值Wbl與參考波形%e進(jìn)行比較，并產(chǎn)生控制第一升壓開關(guān)元件S2的第一升壓開關(guān)控制信號(hào)
Gboosti。第八單元347計(jì)算電感器電流指令值與由第二電流檢測器所感測的電流L之間的差，且PI控制器357對(duì)電感器電流指令值與電流L之間的差執(zhí)行PI控制。限制器367限制PI控制值的上限值和下限值到預(yù)定范圍。比較器377將限制器367的輸出值Wb2與具有iso度相位延遲的參考波形r re進(jìn)行比較，并產(chǎn)生控制第二升壓開關(guān)元件S4的第二升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtost2。因而，轉(zhuǎn)換器控制器415獨(dú)立地產(chǎn)生第一升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtosti和第二升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbmbt2。另外，轉(zhuǎn)換器控制器415獨(dú)立地產(chǎn)生第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gram、第二降壓開關(guān)控制信號(hào)GBra2、第一升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtosti和第二升壓開關(guān)控制信號(hào)GBTOST2。由于輸入到比較器322的參考信號(hào)%e和輸入到比較器324的參考信號(hào)W’ re之間具有180度的相位差，因而第一降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbuqq和第二降壓開關(guān)控制信號(hào)Gbucx2如圖7A所示交替地接通/斷開，且部分地重疊。在降壓模式或降壓升壓模式中，第一降壓開關(guān)元件S1和第二降壓開關(guān)元件S3的時(shí)序部分重疊，因而在第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器410a和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器410b之間出現(xiàn)電流共享(current sharing)。因此,可以提高輸出電壓電平。而且，可以改善輸出電壓低的降壓模式或降壓升壓模式中的交錯(cuò)運(yùn)行。即，可以通過穩(wěn)定地將輸入AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力而使電池充電。同時(shí)，由于 輸入到比較器362的參考信號(hào)Wra和輸入到比較器367的參考信號(hào)Ψre之間具有180度的相位差，因而第一升壓開關(guān)控制信號(hào)Gbtosti和第二升壓開關(guān)控制信號(hào)Gboost2交替地接通/斷開。 如果交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器410如圖7A所示以降壓模式或降壓升壓模式運(yùn)行，則第一降壓開關(guān)元件S1和第二降壓開關(guān)元件S3的時(shí)序部分重疊。因而，流入第一電感器L1中的電流Iu和流入第二電感器L2的電流I。的紋波如圖7C所示大大減少，尤其是顯著低于來自輸入AC電力的輸入電流Ia。。因而，交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器410中的電路元件的穩(wěn)定性提聞。圖8是示出圖2中的逆變器控制器的內(nèi)部配置的方框圖。逆變器控制器430可以包括軸轉(zhuǎn)換器510、速度計(jì)算器520、電流指令產(chǎn)生器530、電壓指令產(chǎn)生器540、軸轉(zhuǎn)換器550和開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生器560。軸轉(zhuǎn)換器510接收由輸出電流檢測器E檢測的三相輸出電流ia、ib和i。，并將三相輸出電流ia、ib和i。轉(zhuǎn)換為靜止坐標(biāo)系的兩相電流i α和i e。軸轉(zhuǎn)換器510可以將靜止坐標(biāo)系的兩相電流ia和ie轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的兩相電流id和iq。速度計(jì)算器520可以基于從位置傳感器235輸入的轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)H來計(jì)算速度 r。即，速度可以通過以位置信號(hào)除以時(shí)間而計(jì)算。位置傳感器235可以感測電機(jī)230的轉(zhuǎn)子的位置。為此，位置傳感器可以包括霍爾傳感器。速度計(jì)算器520可以產(chǎn)生計(jì)算的位置^和計(jì)算的速度 r。電流指令產(chǎn) 生器530基于計(jì)算的速度和目標(biāo)速度ω計(jì)算速度指令值并基于速度指令值ωζ產(chǎn)生電流指令值i\。例如，電流指令產(chǎn)生器530可以基于速度指令值ω*Γ (其為計(jì)算的速度(BiJP目標(biāo)速度ω之差)通過PI控制器535執(zhí)行PI控制，并產(chǎn)生電流指令值i\。盡管q軸電流指令值在圖8中示出為電流指令值，但也可以產(chǎn)生d軸電流指令值i*d。d軸電流指令值i*d可以設(shè)為O。電流指令產(chǎn)生器530還可以包括限制電流電平的限制器(未示出)，以使電流指令值1\不超出允許范圍。電壓指令產(chǎn)生器540基于d軸和q軸電流id和i,(其通過軸轉(zhuǎn)換器550被軸轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系)和由電流指令產(chǎn)生器530產(chǎn)生的電流指令值i*d和來產(chǎn)生d軸和q軸電壓指令值v*d和v\。例如，電壓指令產(chǎn)生器540基于q軸電流與q軸電流指令值之間的差通過PI控制器544來執(zhí)行PI控制，并且可以產(chǎn)生q軸電壓指令值v\。電壓指令產(chǎn)生器540基于d軸電流id和d軸電流指令值i*d通過PI控制器548執(zhí)行PI控制，并可以產(chǎn)生d軸電壓指令值v*d。對(duì)應(yīng)于d軸電流值i*d設(shè)為0，d軸電壓指令值Zd可以設(shè)為O。電壓指令產(chǎn)生器540還可以包括限制器(未示出)，限制電壓電平以使d軸和q軸電壓指令值/d和不超過允許范圍。所產(chǎn)生的d軸和q軸電壓指令值Zd和 < 輸入至軸轉(zhuǎn)換器550。軸轉(zhuǎn)換器550接收由速度計(jì)算器520計(jì)算的位置值<以及d軸和q軸電壓指令值< 和，并執(zhí)行軸轉(zhuǎn)換。
軸轉(zhuǎn)換器550將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系。在這種情況下，可以使用由速度計(jì)算器520計(jì)算的位置值<。然后，軸轉(zhuǎn)換器550將兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為三相靜止坐標(biāo)系，以產(chǎn)生三相輸出電壓指令值v\、V*b和V'。開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生器560基于三相輸出電壓指令值、八和/。根據(jù)PWM方案來產(chǎn)生逆變器開關(guān)控制信號(hào)Sic;。所產(chǎn)生的逆變器開關(guān)控制信號(hào)Sic;可以通過柵極驅(qū)動(dòng)器(未示出)轉(zhuǎn)換為柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸入至逆變器420中的每個(gè)開關(guān)元件的柵極。然后，逆變器420中的開關(guān)元件Sa、S，a、Sb、S’ b、Sc和S’ c執(zhí)行開關(guān)操作。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，充電裝置和包括該充電裝置的電動(dòng)車可以通過使用交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器(其DC電力充電至電池)，通過由交錯(cuò)操作引起的電流分配來控制電壓。由于降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括第一升壓開關(guān)元件、連接至整流器的第一降壓開關(guān)元件、連接在第一降壓開關(guān)元件和第一升壓開關(guān)元件之間的電感器、并聯(lián)連接在第一降壓開關(guān)元件和電感器之間的第一二極管以及連接在第一升壓開關(guān)元件和轉(zhuǎn)換器的輸出之間的第二二極管，因而無需在第一降壓開關(guān)元件與第一升壓開關(guān)元件之間使用具有大額定電壓的電容器。因此，裝置的內(nèi)部電路配置簡化，且體積和制造成本降低。另外，在降壓模式或降壓 升壓模式中，由于第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序和第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序部分地重疊，因而可以改善具有低輸出電壓的降壓模式或降壓升壓模式中的交錯(cuò)操作。即，可以通過將輸入AC電力穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為DC電力而使電池充電。同時(shí)，每個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的降壓開關(guān)元件和升壓開關(guān)元件獨(dú)立地運(yùn)行，可以通過將輸入AC電力穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為DC電力而使電池充電。而且，由于每個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器在降壓模式或升壓模式使用共同的電感器，故充電裝置的內(nèi)部電路配置得以簡化，充電裝置的體積減小，且效率提高。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的充電裝置和包括該充電裝置的電動(dòng)車不限于應(yīng)用至上述實(shí)施例的配置和方法。而是，所有或部分實(shí)施例可以選擇性地組合以執(zhí)行上述實(shí)施例的各種變型。本發(fā)明的充電裝置的運(yùn)行方法可以使用記錄介質(zhì)作為能由處理器讀取的代碼來實(shí)現(xiàn)，該記錄介質(zhì)可以由包含在充電裝置中的處理器讀取。盡管為了示意性目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解在不脫離所附權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和構(gòu)思的情況下可以進(jìn)行各種改型、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，包括: 整流器，在充電模式下對(duì)輸入的交流電力進(jìn)行整流； 交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為直流電力以將轉(zhuǎn)換后的直流電力供應(yīng)至電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器， 其中，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括: 連接至所述整流器的第一降壓開關(guān)元件； 第一升壓開關(guān)兀件； 第一電感器，連接在所述第一降壓開關(guān)元件與所述第一升壓開關(guān)元件之間； 第一二極管，并聯(lián)連接在所述第一降壓開關(guān)元件與所述第一電感器之間；以及 第二二極管，連接在所述第一升壓開關(guān)元件與所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)均執(zhí)行交錯(cuò)操作，且所述第一降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序和所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序在降壓模式或降壓升壓模式下部分地重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器在降壓模式操作和升壓模式操作期間共 同使用所述第一電感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器調(diào)節(jié)所述第一降壓開關(guān)元件的接通占空比以控制由所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓，并調(diào)節(jié)所述第一升壓開關(guān)元件的接通占空比以控制由所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓或輸出電流的功率因數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器調(diào)節(jié)所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)降壓開關(guān)元件的接通占空比以控制由所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓，并調(diào)整所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)升壓開關(guān)元件的接通占空比以控制由所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓或輸出電流的每個(gè)功率因數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，還包括: 第一電容器，連接至所述整流器的輸出； 第二電容器，連接至所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出； 輸入電壓檢測器，檢測所述整流器的輸出電壓； 輸出電壓檢測器，檢測所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；以及電流檢測器，檢測流入所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)電感器中的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，在降壓模式或降壓升壓模式中，所述第一降壓開關(guān)元件和所述第一升壓開關(guān)元件獨(dú)立地運(yùn)行，且并聯(lián)連接至所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件和第二升壓開關(guān)元件獨(dú)立地運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器基于所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和目標(biāo)輸出電壓，來確定所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一降壓開關(guān)元件的接通占空比、以及并聯(lián)連接至所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件的接通占空比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器 基于所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓、目標(biāo)輸出電壓、所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和流入所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一電感器中的電流，來確定所述第一升壓開關(guān)元件的接通占空比；以及 基于所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓、目標(biāo)輸出電壓、所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和流入并聯(lián)連接至所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二電感器中的電流，來確定所述第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二升壓開關(guān)元件的接通占空比。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，并聯(lián)連接至所述第一升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括: 第二升壓開關(guān)元件； 連接至所述整流器的第二降壓開關(guān)元件； 第二電感器，連接在所述第二降壓開關(guān)元件與所述第二升壓開關(guān)元件之間； 第三二極管，并聯(lián)連接在所述第二降壓開關(guān)元件與所述第二電感器之間；以及 第四二極管，連接在所述第二升壓開關(guān)元件與所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器之中除了所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器之外的其它轉(zhuǎn)換器`與所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器具有相同的配置，且并聯(lián)連接至所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器。
12.一種充電裝置，包括: 整流器，在充電模式下對(duì)輸入的交流電力進(jìn)行整流； 交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為直流電力以將轉(zhuǎn)換后的直流電力供應(yīng)至電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及 轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器， 其中，每個(gè)所述降壓升壓轉(zhuǎn)換器均執(zhí)行交錯(cuò)操作，且所述交錯(cuò)式第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序和所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序在降壓模式或降壓升壓模式下部分地重疊。
13.—種電動(dòng)車，包括: 電池； 電機(jī)； 逆變器，在電機(jī)運(yùn)行模式下將由所述電池提供的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力以驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)；以及 充電裝置，包括:整流器，在充電模式下對(duì)輸入的交流電力進(jìn)行整流；交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為直流電力以將轉(zhuǎn)換后的直流電力供應(yīng)至所述電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器， 其中，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括:第一降壓開關(guān)元件，連接至所述整流器； 第一升壓開關(guān)兀件； 第一電感器，連接在所述第一降壓開關(guān)元件與所述第一升壓開關(guān)元件之間； 第一二極管，并聯(lián)連接在所述第一降壓開關(guān)元件與所述第一電感器之間；以及 第二二極管，連接在所述第一升壓開關(guān)元件與所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動(dòng)車，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器調(diào)節(jié)所述第一降壓開關(guān)元件的接通占空比以控制由所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓，并調(diào)節(jié)所述第一升壓開關(guān)元件的接通占空比以控制由所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓或輸出電流的功率因數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動(dòng)車，其中，所述充電裝置還包括: 第一電容器，連接至所述整流器的輸出； 第二電容器，連接至所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出； 輸入電壓檢測器，檢測所述整流器的輸出電壓； 輸出電壓檢測器，檢測所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；以及電流檢測器，檢測流入所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)電感器中的電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動(dòng)車，其中，在所述充電裝置的降壓模式或降壓升壓模式中，所述第一降壓升壓·轉(zhuǎn)換器中的第一降壓開關(guān)元件和第一升壓元件獨(dú)立地運(yùn)行，且并聯(lián)連接至所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件和第二升壓開關(guān)元件獨(dú)立地運(yùn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動(dòng)車，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器 基于所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓、目標(biāo)輸出電壓、所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和流入所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一電感器中的電流，來確定所述第一升壓開關(guān)元件的接通占空比；以及 基于所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓、目標(biāo)輸出電壓、所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和流入并聯(lián)連接至所述第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二電感器中的電流，來確定所述第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二升壓開關(guān)元件的接通占空比。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動(dòng)車，還包括: 逆變器控制器，控制所述逆變器； 其中，所述逆變器控制器包括: 速度計(jì)算器，基于流入所述電機(jī)中的檢測電流或所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)來計(jì)算所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的速度信息； 電流指令產(chǎn)生器，基于所述速度信息和速度指令值來產(chǎn)生電流指令值； 電壓指令產(chǎn)生器，基于所述電流指令值和所述檢測電流來產(chǎn)生電壓指令值；以及 開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生器，基于所述電壓指令值產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述逆變器的開關(guān)控制信號(hào)。
19.一種電動(dòng)車,包括: 電池；電機(jī)； 逆變器，在電機(jī)運(yùn)行模式下將從所述電池提供的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力以驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)；以及 充電裝置，包括:整流器，在充電模式下對(duì)輸入的交流電力進(jìn)行整流；交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為直流電力以將轉(zhuǎn)換后的直流電力供應(yīng)至所述電池，所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器， 其中，每個(gè)所述多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器均執(zhí)行交錯(cuò)操作，且所述交錯(cuò)式第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第一降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序和所述交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第二降壓升壓轉(zhuǎn)換器中的第二降壓開關(guān)元件的接通時(shí)序在降壓模式或降壓升壓模式下部分 地重疊。
全文摘要
公開了一種充電裝置和包括該充電裝置的電動(dòng)車。該充電裝置包括整流器，在充電模式下對(duì)輸入的交流(AC)電力進(jìn)行整流；交錯(cuò)式降壓升壓(buck-boost)轉(zhuǎn)換器，將整流后的電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力以將轉(zhuǎn)換后的DC電力供應(yīng)至電池，交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)降壓升壓轉(zhuǎn)換器；以及轉(zhuǎn)換器控制器，控制交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器，其中，交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的第一降壓升壓轉(zhuǎn)換器包括連接至整流器的第一降壓開關(guān)元件；第一升壓開關(guān)元件；電感器，連接在第一降壓開關(guān)元件與第一升壓開關(guān)元件之間；第一二極管，并聯(lián)連接在第一降壓開關(guān)元件與電感器之間；以及第二二極管，連接在第一升壓開關(guān)元件與交錯(cuò)式降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出之間。
文檔編號(hào)H02J7/02GK103248102SQ201310047338
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者金政范, 樸贊興, 金東喜, 鄭潤澈, 李炳國, 柳承喜, 樸相勳 申請人:Lg電子株式會(huì)社