CN101459342A - 电池充电设备 - Google Patents

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CN101459342A CNA2008101098196A CN200810109819A CN101459342A CN 101459342 A CN101459342 A CN 101459342A CN A2008101098196 A CNA2008101098196 A CN A2008101098196A CN 200810109819 A CN200810109819 A CN 200810109819A CN 101459342 A CN101459342 A CN 101459342A
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宋泓锡
张志勋
李永国
郑镇换
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    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
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Abstract

本发明提供重量减轻，体积减小和制造成本降低的电池充电设备。该设备包括：交流电源，该交流电源包括第一电极和第二电极，并向充电电池提供交流电压；二极管，其阳极连接至电池，而其阴极连接至第二电极，并对从交流电源供应的交流电压进行半波整流；三相马达，其连接至第一电极，并将二极管和交流电源提供的半波整流电压传输至电池；以及连接在三相马达和电池之间的逆变器，其将三相马达提供的电压转换为直流电压并将其传输至电池。可选地，该设备可包括交流电源、逆变器、三相马达和开关单元。

Description

电池充电设备
技术领域
本发明涉及电池充电设备。更具体地，本发明涉及重量减轻，体积减小和制造成本降低的电池充电设备。
背景技术
车辆的电池充电设备将外部电源供应的能量存储在高压电池中，且车辆由存储在电池中的能量驱动。
在该情况下，因为从外部电源供应的电压是交流电，电池充电设备要求独立的充电器将交流电压转换为直流电压并将其提供给电池。
而且，因为，外部电源经充电器提供的充电电流和电压必须足够高从而对电池快速充电，这要求电池装置高容量，增加电池充电设备的体积和成本。
充电器可由多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)、电容器、控制器组成，且多个IGBT与电容器的体积和重量必须增加，导致采用这类高容量装置的电池充电设备的制造成本增加。
背景技术中揭示的上述信息仅是为了增加对本发明背景的理解，因此其含有不构成现有技术的信息，且这些信息是本领域技术人员公知的。
发明内容
本发明是为了解决上述与现有技术相关的问题。本发明的一个目的是提供重量减轻，体积减小和制造成本降低的电池充电设备。
在优选实施方式中，本发明提供一种电池充电设备，其包括：交流电源，该交流电源包括第一电极和第二电极为充电电池提供交流电压；二极管，其阳极连接至电池而阴极连接至交流电源的第二电极，以便半波整流从交流电源供应的交流电压；三相马达，其连接至交流电源的第一电极并传输二极管和交流电源提供的半波整流电压至电池；以及连接在三相马达和电池之间的逆变器，其将三相马达提供的电压转换为直流电压从而传输至电池。
在另一个优选实施方式中，本发明提供电池充电设备，其包括：提供交流电压以便对电池充电的交流电源；连接至交流电源并包括多个绕组和中性点(neutral point)的三相马达；连接在三相马达和电池之间且转换交流电源供应的交流电压为直流电压并将其传输到电池的逆变器；包括第一开关、第二开关和第三开关并连接至三相马达中性点和三相马达各绕组的开关单元。
可以理解这里所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括机动车，一般如乘用车，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、多种商业车辆，以及船只，包括多种舟艇、飞行器等。
本发明上述和其他优点可从附图中显然看出并更详细地在附图中示出，附图包括在并构成本说明书一部分，下面的详细说明书以示例的形式解释本发明原理。
附图说明
本发明上面和其他的特征将参考某些示例性实施方式详细说明，其中说明了作为示例而非限制本发明的附图，其中：
图1是按照本发明优选实施方式的电池充电设备的电路图；和
图2是按照本发明另一个优选实施方式的电池充电设备的电路图。
图中给出的标识号包括下面进一步讨论的如下元件：
100，200：电池充电设备
110，210：交流电源
120，220：三相马达     130，230：逆变器
140：二极管            240：开关单元
B：电池
应该理解附图不必按比例，从而为说明本发明基本原理的多种优选特征提供一定简化的表示。这里公开的本发明的特定设计特征，例如包括特定尺寸、取向、位置和形状部分由特定需要的应用和使用环境决定。
具体实施方式
详细参考本发明优选实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记表示相同的元件。在下文中对实施方式进行说明以参考附图解释本发明。
参考图1，其示出了根据本发明的优选实施方式的电池充电设备的电路图。
如图所示，电池充电设备100包括交流电源110、三相马达120、逆变器130和二极管140。电池充电设备100可用作对各种车辆的电池进行充电的设备，这些车辆包括电动车，插入式(plug-in)燃料电池车或插入式混合动力车。
首先，交流电源100包括第一电极111和第二电极112。第一电极111连接至三相马达120的中性点，且第二电极112电连接至二极管140的阴极。交流电源110提供的交流电压被二极管140转化为半波交流电压。
在电池充电时，交流电源110的第一电极111和第二电极112分别连接至三相马达120和二极管140。在车辆的操作过程中，第一电极111和第二电极112处于开路状态。因为在车辆操作过程中三相马达120由电池B提供的电压驱动，交流电源110和三相马达120之间的电路是开路，因此可以防止交流电源110与三相马达120间的电路和交流电源100与二极管140间的电路短路。在这种情况下中，可通过诸如开关、插座或等效电路等的多种非限制性装置，将交流电源110与三相马达120间的电路和交流电源110与二极管140间的电路连接或开路。
三相马达120包括三个绕组，其通过三相接头而连接。三相马达120的三个绕组通过Y接头而连接，因此中性点连接至交流电源110的第一电极111，且各绕组连接至逆变器130。三相马达120对从交流电源110提供的交流电压进行半波整流，并将其传输至逆变器130。
逆变器130连接在电池B与三相马达120之间。逆变器130将由二极管140整流的交流电压半波转换为直流电压，并将其提供给电池B。此时，电池B由逆变器130提供的直流电压充电。在车辆操作过程中，逆变器130将电池B提供的直流电压转换为交流电压，并将其提供至三相马达120。此时，三相马达120由逆变器130提供的交流电压驱动。
二极管140包括阳极和阴极。阳极连接至电池B，而阴极连接至交流电源110的第二电极112。电池B包括两个电极，其中连接至二极管140的阳极的电极具有较低的电势。因为二极管140的阳极连接至电池B的电势较低的电极，所以可以防止各电路在电池充电过程中短路。
上述电池充电设备100可通过在逆变器130和三相马达120中加入二极管140而对电池B充电，无需使用独立的充电器。因此，电池充电设备100中使用的部件的数量减少，因而电池充电设备100的重量减轻，体积减小且制造成本降低。
接着，参考图2，其描绘了示出根据本发明优选实施方式的电池充电设备的电路图。类似地，电池充电设备200可用来对不同车辆电池充电，这些车辆包括电动车、插入式燃料电池车或插入式混合动力车。
如图所示，电池充电设备200包括交流电源210、三相马达220、逆变器230和开关单元240。开关单元240包括第一开关214、第二开关242和第三开关243。
首先，交流电源210包括第一电极211和第二电极212。第一电极211连接至三相马达220和第二开关242，且第二电极212电连接至三相马达220和第三开关243。在电池充电时，交流电源210的第一电极211和第二电极212分别连接在三相马达220和开关单元240之间。在车辆操作过程中，连接在三相马达220和开关单元240之间的第一电极211和第二电极212处于开路状态。因为在车辆操作过程中，三相马达220由电池B提供电压驱动，所以交流电源210和三相马达220之间的电路处于开路，所以可以防止交流电源210与三相马达220间的电路短路。在这种情况下，交流电源210和三相马达220之间的电路可通过诸如开关、插座或等效电路等的多种装置连接或断开；本发明中使用的电路没有特殊限制。
三相马达220连接在逆变器230和交流电源210之间。三相马达220包括通过三相接头而连接的三个绕组。三相马达220的三个绕组分别连接至开关单元240的第一开关241、第二开关242和第三开关243。连接至第二开关242的绕组被连接至交流电源210的第一电极211，而连接至第三开关243的绕组被连接至交流电源210的第二电极212。对三相马达220供应交流电源210的交流电压，并通过三相马达220的绕组和逆变器230将其转换为直流电压。在该情形中，三相马达220的绕组由电感器操作。
逆变器230连接在电池B和三相马达220之间。逆变器230将三相马达220提供的电压转换为直流电压，并将其提供给电池B。电池B由逆变器230提供的直流电压充电。在车辆操作过程中，逆变器230将电池B提供的直流电压转换为交流电压，并将其提供给三相马达220。三相马达220由逆变器230提供的交流电压驱动。
开关单元240包括第一开关241、第二开关242和第三开关243，并连接至三相马达220的各绕组和中性点。第二开关242连接至交流电源210的第一电极211，而第三开关243连接至交流电源210的第二电极212。在电池B被充电时，开关单元240断开从而断开三相马达220的各绕组与中性点之间的电路，因此使用三相马达220的绕组作为电感器传输交流电源210的电压至逆变器230。在车辆被操作时，开关单元240导通从而将三相马达220的各绕组连接至三相马达220的中性点。此时，逆变器230将电池B提供的直流电压转换为交流电压并将其传输给待驱动的三相马达220。
上述电池充电设备200可通过在逆变器230和三相马达220中加入开关单元240而对电池B充电，无需使用独立的充电器。因此，电池充电设备200中使用的部件的数目减少，因而电池充电设备100的重量减轻，体积减小且制造成本降低。
已经参考优选实施方式详细说明了本发明。然而，本领域技术人员可以理解，可不偏离本发明的原理和精神对这些实施方式做出变化，本发明的范畴由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种用于对电池充电的设备，包括：
交流电源，其包括第一电极和第二电极，并提供交流电压以对所述电池充电；
二极管，其包括连接至所述电池的阳极和连接至第二电极的阴极，且对所述交流电源提供的交流电压进行半波整流；
三相马达，其连接至所述第一电极并将所述二极管和所述交流电源提供的经半波整流的电压传输至所述电池；和
逆变器，其连接在所述三相马达与所述电池之间，并将所述三相马达提供的电压转换为直流电压从而将该直流电压传输至所述电池。
2.一种用于对电池充电的设备，包括：
交流电源，其提供交流电压以对所述电池充电；
三相马达，其连接至所述交流电源，并包括绕组和中性点；
逆变器，其连接在所述三相马达和所述电池之间，并将所述交流电源提供的交流电压转换为直流电压以将该直流电压提供至所述电池；和
开关单元，其包括第一开关、第二开关和第三开关，并与所述三相马达的所述中性点和所述三相马达的各所述绕组连接。
3.如权利要求2所述的对电池充电的设备，其中将所述交流电源提供的交流电压通过所述三相马达的绕组和所述逆变器转换为直流电压，接着将该直流电压提供至所述电池。
4.如权利要求2所述的对电池充电的设备，其中所述交流电源包括连接在所述三相马达与所述第二开关之间的第一电极，以及连接在所述三相马达与所述第三开关之间的第二电极。
5.如权利要求4所述的对电池充电的设备，其中在所述电池充电时，所述开关单元的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关断开，使得所述交流电源的交流电压通过所述三相马达的所述绕组提供至所述电池，从而对所述电池充电。
6.如权利要求2所述的对电池充电的设备，其中在所述三相马达由所述电池驱动时，所述开关单元的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关导通，使得所述三相马达的各所述绕组连接至所述三相马达的所述中性点。
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