CN101373928A - 一种用于汽车的电源转换器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于汽车的电源转换器系统。DC/DC电源转换器包括电可配置变压器/电感器。所述电可配置变压器/电感器接收电源插头。所述电源插头取决于其配置去配置变压器/电感器及DC/DC电源转换器的运转。电源插头可允许接入从电源转换器接收到的电能。电源插头也可以将从远端电源得到的电能传送至电源转换器。

Description

一种用于汽车的电源转换器系统
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的电源转换器系统及其配置方法。
背景技术
替代燃料驱动车辆可包括储能单元，例如电池。DC/DC(直流/直流)电源转换器可被用来从储能单元转换电能以供使用，例如，供替代燃料驱动车辆的发动机使用。这样，来自储能单元的电能可被用来移动车辆。
发明内容
本发明的实施例可采用用于汽车的电源转换器系统的形式。该系统包括用于以第一电压接收电能且以第二电压供应电能的电源转换器。电源转换器包括用于接收可摘式电插头的电可配置变压器。当可摘式电插头插入时，电配置该变压器。
本发明的实施例可采用用于包括电可配置的变压器的车辆电源转换器的可摘式电插头系统的形式。该系统包括用于配置变压器的电气运行的可摘式电插头。该插头包括电触点，用于将插头与变压器电连接，用于电配置变压器以及用于使电源转换器进入激活状态。
本发明的实施例可采用电配置用于汽车的电源转换器系统的方法的形式。该方法包括提供配置以第一电压接收电能并以第二电压供应电能的电源转换器。该电源转换器包括用于接收可摘式电插头的电可配置变压器。该方法也包括提供可摘式电插头用于配置该电可配置变压器的电气运行。该方法进一步包括将该可摘式电插头与该电可配置变压器电性连接。
尽管图示并说明了根据本发明的一些实施例，这些揭示并不能解释为权利范围的限制。在不脱离本发明的范围下可做多种变更和采用替代的设计。
附图说明
图1是用于包括DC/DC电源转换器的汽车的电能分配系统例子的部分示意图。
图2是图1中DC/DC电源转换器的变压器例子的示意图。
图3是可与图2中变压器结合使用的电源插头例子的示意图。
图4是图2中的变压器与图3中的电源插头的示意图。
图5是图1中的DC/DC电源转换器的变压器的另一个例子及可与所述变压器一起使用的电源插头的另一个例子的部分示意图。
图6是图1中的变压器的另一个例子及可与所述变压器一起使用的电源插头的另一个例子的示意图。
图7是图1中的变压器的又一个例子及可与所述变压器一起使用的电源插头的又一个例子的示意图。
图8是图7中的变压器及可与所述变压器一起使用的电源插头的另外一个例子的示意图。
图9是图1中的变压器的另一个例子及可与所述变压器一起使用的电源插头的另一个例子的示意图。
具体实施方式
替代燃料驱动车辆，例如混合电力汽车(HEV)的车辆的电源转换器，例如大功率DC/DC电源转换器可配置在多种应用中。例如，从DC/DC电源转换器得到的隔离输出电能可通过车载或车外/便携式的转换器来产生50/60Hz AC(交流)输出以大范围应用，例如用于民用电。
一些转换器拓扑结构，如双向的DC/DC电源转换器拓扑结构将电能在输入与输出之间转移。如果用带有一个或多个隔离的次级线圈的变压器替代转换器的电感器，则转换器也可提供隔离的输出电能。这种隔离的电能可被另外的电源转换器转换为如50/60Hz AC。
一些变压器的初级线圈与次级线圈可并联或串联。这样可增加组件利用并可改善系统性能。将初级线圈与次级线圈并联，如果他们具有相同数量的匝数，则可增加转换器的电流额定值和/或减小电感铜损。串联初级线圈与次级线圈可增加扼流圈的电感值，扼流圈可减小纹波电流与铁损。
如果电源转换器的次级线圈具有双重功能，则在转换器重新配置前控制器可停止转换器的运转。电源连接器可与联锁一体化，如插头，其可允许自转换器接入电源。一些联锁可设计为在任何主连接之前处于断开。
通用的插座可设计成不同互接可安装在插座的不同的侧面、方位、角度、位置等上。同样地，电源转换器的功能可依赖于插头如何插入。例如，插头可被配置为，如果插头用一种方式插入，则转换器的变压器的初级线圈与次级线圈为并联，且如果插头用另一种方式插入，则初级线圈与次级线圈为串联。其他配置也在预期之内。例如，插头可包括确定期望的输出电压或输出数目等的互连。
图1为车辆12的电源系统10的示意图。电源系统10包括高压电池14、电机驱动16、18及DC/DC电源转换器20。电池14通过电源转换器20与电机驱动16、18电连接。在其他实施例中，其他的负载与电源，如更少的电机驱动、额外的电池等可与电源转换器电连接。
图1中的电源转换器20包括电感器/变压器22、开关24、26及电容器25、27。通过选择性地切换开关24、26，电源转换器20可从电池14接收电源(如Vx)，并将其升压为例如用于电机驱动16、18的电压Vy。电源转换器20也可以从电机驱动16、18接收电源Vy并将其降压为用于电池14随后储存的电压Vx。表1概括了可得到的Vx、Vy和Vm的示例值：
表1
 
Vx(伏特)300 Vy(伏特)300-500 Vm(伏特)0-Vy
在其他实施例中，电源转换器20可采用其他的拓扑结构，例如，其作为单向升压转换器等。
图2是电感器/变压器22的实施例的示意图。图2中的电感器/变压器22包括初级线圈28与次级线圈30。图2中的初级线圈28包括接线柱31、33。接线柱31、33可通过电源插头35(图3)的管脚32、34(图3)与Vx和Vm电连接。图2中的次级线圈30包括接线柱36、38。接线柱36、38也可以与电源插头35的管脚32、34电连接。在其他实施例中，电感器/变压器22根据设计要求可具有两个以上接线柱，如六个等。在没有电源插头35时，由于Vx和Vm没有被电连接，电源转换器20将保持非激活。
联锁接线柱40、42与控制器43(图4)电连接。联锁接线柱40、42可与电源插头35(图3)的联锁导线44、46(图3)电连接。如下讨论，这种电连接可利于与控制器43通讯。
图3是电源插头35的示意图。管脚32包括电导线48、50且管脚34包括电导线52、54。电导线50、54分别与电源线56、58电连接。电源线56、58允许电力装置，如电源工具经过电源转换器20(图1)与电源插头35从后续的电池14(图1)接入电能。例如，电源线56、58也允许电源经过电源插头35与电源转换器20将能量储存在电池14中。
联锁导线44、46与联锁电源线60、62电连接。如下讨论，这种电连接可利于与控制器43通讯。
图4是电源插头35与电感器/变压器22相插的示意图。当插入时，电导线48、52分别将初级线圈28的接线柱31、33与Vx和Vm电连接。电导线50、54分别将接线柱36、38与电源线56、58电连接。这样，电源线56、58提供与电池14(图1)电隔离的电能。
联锁导线44、46将控制器43与联锁电源线60、62电连接。在其他实施例中，可采用不止两个的联锁电源线，例如是四个。在图4中的实施例，电力装置可经过这种电连接与控制器43通讯。例如，通讯信号可通过联锁接线柱40、42、联锁导线44、46及联锁电源线60、62而从控制器43传送至电力装置。同样地，通讯信号可通过联锁电源线60、62、联锁导线44、46及联锁接线柱40、42从电力装置传送至控制器43。在其他实施例中，这种通讯可通过光学(如光纤、红外线等)或通过非接触电磁发生。
图5是电感器/变压器122与电源插头135的部分示意图。以100为因子不同标号的元件具有相似(尽管不必要相同)的描述，如控制器43、143。线圈164横跨联锁接线柱140，142。线圈166横跨联锁导线144、146。从控制器143发送的通过线圈164的电信号感应通过线圈166的电信号。同样地，从电力装置发送的通过线圈166的电信号感应通过线圈164的电信号。
图6是电源插头235与电感器/变压器222的示意图。电导线264将初级线圈228与Vx及电源线256电连接。电导线254将电源线258与共接线柱266(如接地)电连接。这样，电源线256、258提供例如没有与电池214(未图示)隔离的电能。
图7是电源插头335与电感/变压器322的示意图。电导线368、370将初级线圈328与次级线圈330并联电连接。
电源插头335包括电子标签372，如具有预定阻抗的电阻器、具有预定电容的电容器等。控制器343可确定与电感器/变压器322相插的电源插头类型，例如，通过联锁接线柱340、342与联锁导线344、346发送信号，并测量接收信号的电压变化来进行确定。例如，电源插头135(图4)可具有导致如1V的压降的电子标签(未图示)。电源插头(图6)可具有导致例如2V的压降的电子标签(未图示)。
图8是电源插头435与电感器/变压器322的示意图。电导线374、376，378、380将初级线圈328与次级线圈330电串联。电子标签472包括有源电路，所述有源电路可响应通过控制器343发送的功率/信号产生一系列脉冲信号。
图9是电源插头535与电感器/变压器522的示意图。电导线568、570将初级线圈528与次级线圈530电并联。管脚584包括电导线586。电源线556通过电导线586与接线柱582电连接。电源线558通过电导线570与接线柱533、538电连接。电源线559通过电导线568与接线柱531、536电连接。这样，电源线556、558、559提供没有与电池514(未图示)隔离的交流电(AC power)。
尽管说明与描述了本发明的一些实施例，这些实施例不视为本发明的所有可能的形式。更适合地，说明书使用的词语不应是限制，应了解的是在不脱离本发明精神和范围下可作多种改变。

Claims (12)

1.一种用于汽车的电源转换器系统，包括：
用于以第一电压接收电能且以不同于第一电压预定量的第二电压提供电能的电源转换器，其中，电源转换器包括用于接收可摘式电插头的电可配置变压器，其中，当可摘式电插头插入时，电配置所述电可配置变压器。
2.如权利要求1所述的电源转换器系统，其中，可摘式电插头被配置用于将至少部分所接收的电能提供至车辆远端的电气负载。
3.如权利要求1所述的电源转换器系统，其中，可摘式电插头被配置用于从车辆远端的电源接收电能并将接收的电能提供至电源转换器。
4.如权利要求1所述的电源转换器系统，进一步包括：用于控制电源转换器的控制器，其中，可摘式电插头包括识别器，以及其中，所述控制器被配置用于读取所述识别器。
5.如权利要求4所述的电源转换器系统，其中，识别器包括无源元件。
6.如权利要求4所述的电源转换器系统，其中，识别器包括有源元件。
7.如权利要求1所述的电源转换器系统，进一步包括：用于控制电源转换器的控制器，其中，可摘式电插头配置用于允许控制器与车辆远端的电力装置通讯。
8.如权利要求7所述的电源转换器系统，其中，可摘式电插头包括通讯介质以在控制器与车辆远端的电力装置间传递通讯。
9.如权利要求8所述的电源转换器系统，其中，通讯介质包括一个或多个电触点。
10.如权利要求8所述的电源转换器系统，其中，所述通讯介质包括非接触式耦合。
11.如权利要求1所述的电源转换器系统，其中，电源转换器具有激活状态和非激活状态，其中，当所述可摘式电插头没有与所述电可配置变压器电连接时，所述电源转换器进入到非激活状态。
12.如权利要求1所述的电源转换器系统，其中，可摘式电插头配置所述电可配置变压器以使所述电可配置变压器作为电感器运行。
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