CN102136746A - 充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电装置，其利用三相电动机及驱动三相电动机的逆变器对高压蓄电池进行充电，并利用被积蓄于高压蓄电池的电力对低压蓄电池进行充电，包括：三相电动机，以Y形连接；第一整流部，整流交流电流并输出至所述三相电动机的中性点；第二整流部/逆变器，当充电模式时，利用所述第一整流部的输出电流对高压蓄电池进行充电，而当运行模式时，切换所述高压蓄电池的充电电力以驱动所述三相电动机；高压充电控制部，当充电模式时，控制所述第一整流部及所述第二整流部/逆变器，以对所述高压蓄电池进行充电；DSP，当运行模式时，控制所述第二整流部/逆变器以驱动所述三相电动机，而当充电模式时，控制所述高压充电控制部，以对所述高压蓄电池进行充电。

Description

充电装置

技术领域

本发明涉及用于对高压蓄电池和低压蓄电池进行充电的充电装置，其中，该高压蓄电池向电动汽车所具备的三相电动机供应驱动电力，而该低压蓄电池向电动汽车所具备的电子部件及照明装置等供应运行电力。尤其涉及利用降压型(Buck type)的单相整流器和三相电动机及逆变器进行升降压(Buck-Boost)运行，从而将商用交流电流的功率因子控制在接近1的水平的同时，对高压蓄电池进行充电，而且，利用被积蓄于高压蓄电池的电力对低压蓄电池进行充电，另外，对逆变器、高压充电器及低压充电器进行整合以获得布线上的优点，且利用一个DSP整合控制及通信的充电装置。

背景技术

一般而言，电动汽车具备：高压蓄电池，其充有约72V的高压；三相电动机，其利用被积蓄于高压蓄电池的电力进行驱动以使汽车行驶；逆变器，其用于驱动三相电动机。

利用上述高压蓄电池的充电电力驱动上述三相电动机存在一定的限制，即若被积蓄于高压蓄电池的电力放电至规定电力以上，则再也不能驱动三相电动机。

因此，电动汽车需具备高压充电器，以利用高压充电器的输出电力对上述高压蓄电池进行充电。

另外，电动汽车除三相电动机之外，还具备电子装置及照明装置等使用低压，例如12V电力的各种负载，且安装有用于驱动这些使用低压的负载的低压蓄电池，以及具备用于对低压蓄电池进行充电的低压充电器。

但是，上述逆变器、高压充电器及低压充电器，各以相互分离的状态存在，而为了将逆变器、高压充电器及低压充电器安装于电动汽车上，在设计上耗费很多时间和人力。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种充电装置，其利用三相电动机及逆变器对高压蓄电池进行充电。

本发明的另一目的在于，提供一种利用被积蓄于高压蓄电池的电力对低压蓄电池进行充电的充电装置。

本发明的又一目的在于，提供一种将逆变器、高压蓄电池及低压充电器设置为一体的充电装置。

本发明所要解决的技术问题，不限于上述提及的技术问题，对未提及的其它技术问题，本领域的普通技术人员能够在下述内容中明确理解。

本发明充电装置，增加了降压型整流器，并利用Y形连接的三相电动机的感应器和逆变器的切换使其进行升降压运行，从而将商用交流电力的功率因子控制在接近1的水平的同时，对高压蓄电池进行充电。

因此，本发明充电装置，其特征在于，包括：三相电动机，以Y形连接；第一整流单元，将交流电流进行整流而输出至上述三相电动机的中性点；第二整流部/逆变器，当为充电模式时，利用上述第一整流部的输出电流对高压蓄电池进行充电，而当为运行模式时，切换上述高压蓄电池的充电电流以驱动上述三相电动机；高压充电控制部，当为充电模式时，控制上述第一整流部及上述第二整流部/逆变器，以对上述高压蓄电池进行充电；以及DSP(Digital Signal Processor：数字式信号处理器)，当为运行模式时，控制上述第二整流部/逆变器以驱动上述三相电动机，而当为充电模式时，控制上述高压充电控制部，以对上述高压蓄电池进行充电。

另外，特征在于，上述第一整流部为与上述三相电动机结合，以降压方式对上述交流电流进行整流的降压型单相整流器。

另外，特征在于，上述第一整流部，包括：整流器，其对所输入的交流电流进行桥式整流；以及切换元件，其根据上述高压充电部的控制，切换上述整流器的输出电流，从而输出至上述三相电动机的中性点，而且与逆变器同时运行，从而将商用交流电流的功率因子控制在接近1的水平。

另外，特征在于，上述第一整流部还包括，过滤器，其过滤随着切换动作所产生的波纹电流，以将衰减波纹的输入交流电流输出至上述整流器。

另外，特征在于，上述第一整流部还包括，续流二极管，其在上述第二整流部/逆变器利用蓄积于上述三相电动机的电流对上述高压蓄电池进行充电时，形成闭合电路。

另外，特征在于，上述第二整流部/逆变器，包括：多个切换元件，在上述高压蓄电池的两个端子之间，以每两个为一对分别串联；以及多个二极管，其分别串联于上述多个切换元件；其中，上述三相电动机的各相的端子连接在以每两个为一对分别串联的上述切换元件之间的连接点上。

特征在于，上述多个切换元件，当为运行模式时，由上述DSP切换多个切换元件，而当为充电模式时，由上述高压充电控制部切换连接于上述三相电动机的各相的端子和上述高压蓄电池的负极端子之间的多个切换元件。

特征在于，上述高压充电控制部，包括：充电状态检测部，其检测上述高压蓄电池的充电状态；充电基准电压产生部，其利用上述充电状态检测部及上述整流器的输出电压而产生充电基准电压；充电电流检测部，其检测由上述第一整流部输出的上述高压蓄电池的充电电流；以及切换信号产生部，其根据上述充电基准电压产生部及上述充电电流检测部的输出信号而产生切换信号，并输出至上述第一整流部及上述第二整流部/逆变器。

特征在于，上述第一整流部，包括：整流器，其对所输入的交流电流进行桥式整流并将其输出至上述三相电动机的中性点；以及多个切换元件，根据上述高压充电控制部的控制相互交替，从而对上述整流器对上述所输入的交流电流的桥式整流进行切换。

另外，特征在于，上述第一整流部还包括过滤器，其过滤上述所输入的交流电流并输出至上述整流器。

特征在于，上述高压充电控制部，包括：充电状态检测部，其检测上述高压蓄电池的充电状态；充电基准电压产生部，其利用上述充电状态检测部及上述整流器的输出电压而产生充电基准电压；充电电流检测部，其检测由上述第一整流部输出的上述高压蓄电池的充电电流；切换信号产生部，其根据上述充电基准电压产生部及上述充电电流检测部的输出信号而产生切换信号，并输出至上述第二整流部/逆变器；极性判断部，其判断上述所输入的交流电流的极性；逆变器，其反转上述切换信号产生部所产生的切换信号；以及多个转换开关，其根据上述极性判断部的输出信号进行切换，从而将上述切换信号产生部所产生的切换信号及上述逆变器的输出信号选择性地输出至多个切换元件的门(Gate)。

特征在于，上述充电状态检测部，包括：多个电阻，其对上述高压蓄电池的充电电压进行分压；运算放大器，其对上述多个电阻所分压的电压和预先设定的上述高压蓄电池的浮动充电基准电压进行运算放大；以及最小值选择部，其对上述运算放大器的输出电压和预先设定的基准电流的平均电压的电平进行比较，从而选择最小值。

特征在于，上述充电基准电压产生部，包括：衰减器，其按照预先设定的增益对所述整流器的输出电压进行衰减；以及乘法器，其将上述衰减器的输出电压与上述充电状态检测部的输出电压进行相乘。

特征在于，上述充电电流检测部，包括：电流互感器，其检测上述第一整流部输出的充电电流；以及积分器，其对上述电流互感器检测出的充电电流进行积分。

另外，特征在于，上述充电电流检测部还包括复位部，其在上述电流互感器未检测到充电电流时，去除积蓄于上述电流互感器的磁能(Magnetic energy)。

另外，特征在于，上述充电电流检测部还包括切换元件，其根据上述切换信号产生部所产生的切换信号，去除积蓄于上述积分器的积分电流。

特征在于，上述切换信号产生部，包括：比较器，其对上述充电基准电压产生部的输出电压及上述充电电流检测部的输出电压进行比较；以及触发器(Flip-Flop)，其根据时钟信号置位，并根据上述比较器的输出信号复位而产生切换信号，并输出至上述充电电流检测部、上述第一整流部及上述第二整流部/逆变器。

另外，特征在于，本发明充电装置，还包括：低压充电部，其利用上述高压蓄电池的充电电流对低压蓄电池进行充电；以及低压充电控制部，其根据上述DSP的控制对上述低压充电部进行控制，从而利用上述高压蓄电池的充电电流对上述低压蓄电池进行充电。

另外，特征在于，上述低压充电部，包括：交流电流变换部，其通过切换将被积蓄于上述高压蓄电池的电流变换为交流电流；电压降压部，其对上述交流电流变换部所变换的交流电流的电压电平进行降压；以及直流电压变换部，其对经上述电压降压部降压的交流电流进行整流并变换为直流电流，从而对上述低压蓄电池进行充电。

另外，特征在于，上述低压充电控制部，包括：电流互感器，其检测从上述低压充电部流向上述低压蓄电池的电流；以及切换控制部，其根据上述电流互感器的检测电流及上述低压蓄电池(BAT2)的充电电压，产生切换信号并将其输出至上述交流电流变换部。

本发明充电装置增加降压型单相整流器，并利用Y形连接的三相电动机和逆变器的切换使其进行升降压运行，从而能够简化电路的构成，而且，与为了将逆变器、高压充电器及低压充电器分别安装于电动汽车而需要设计的现有技术相比，电动汽车的设计变得更加简便。

另外，本发明可通过一个DSP进行控制，从而简化了与外部连接的通信线。

另外，本发明不仅可利用三相电动机及逆变器简便地对高压蓄电池进行充电，而且可利用被积蓄于高压蓄电池的电流简便地对低压蓄电池进行充电。

附图说明

以下参照附图，通过不限定本发明的实施例，对本发明进行详细说明，并图中的同一要素用同一符号表示。

图1为本发明充电装置的全部结构的框图。

图2为本发明充电装置中的第一整流部及第二整流部/逆变器的一理想实施例的详细电路图。

图3为本发明充电装置中的高压充电控制部的一理想实施例的详细电路图。

图4的(a)至(f)为图2及图3的各部位的波形图。

图5为本发明充电装置中的第一整流部及高压充电控制部的另一理想实施例的详细电路图。

图6为本发明充电装置中的低压充电控制部及低压充电部的理想实施例的电路图。

具体实施方式

100：三相电动机            110：第一整流部

120：第二整流部            122：过电压抑制部

130：高压充电控制部

140：DSP(Digital Signal Processor：数字式信号处理器)

150：低压充电部

160：低压充电控制部        302：运算放大器

304：最小值选择部          312：衰减器

314：乘法器                322：复位部

324：积分器                332：比较器

334：触发器                500：极性判断部

600：交流电流变换部        610：电压降压部

620：直流电压变换部        630：切换控制部

L1～L3：感应器             C1～C8：电容器

D1～D17：二极管            SW1～SW12：切换元件

CT1、CT2：电流互感器       R0～R4：电阻

CLK：时钟信号              Iref：基准电流的平均电压

Vflo_ref：高压蓄电池的浮动充电基准电压

TVS：过电压抑制用二极管

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以便更简单明了地说明本发明的原理和概念，但本发明并不限定于后述的实施例。

并且，只提供便于基本理解本发明的简单结构示意图，供本领域的普通技术人员理解并实施本发明的各种实施方式。

图1为本发明充电器的一理想实施例的电路图。其中，符号100为三相电动机。上述三相电动机100的线圈以Y形连接。

符号110为第一整流部。例如，上述第一整流部110为与上述三相电动机100结合，以降压方式(Buck type)对单相交流电流AC进行整流的降压型(Buck type)单相整流器，其对所输入的单相交流电流AC进行整流并输出至上述三相电动机100的中性点，而且与将要后述的逆变器同时运行，从而将商用交流电流的功率因子控制在接近1的水平的同时，对高压蓄电池BAT1进行充电。

符号120为第二整流部/逆变器。当为充电模式时，上述第二整流部/逆变器120与上述第一整流部110同时被切换，以对Y形连接的三相电动机100进行电力蓄积及升压(Boost)，从而对高压蓄电池BAT1进行充电。另外，当为运行模式时，上述第二整流部/逆变器120，利用被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电流产生三相电流，从而驱动上述三相电动机100。

符号130为高压充电控制部。当充电模式时，上述高压充电控制部130控制上述第一整流部110及上述第二整流部/逆变器120，以向上述高压蓄电池BAT1充高压电。

符号140为DSP(Digital Signal Processor：数字式信号处理器)。当充电模式时，上述DSP140使上述高压充电控制部130控制上述第一整流部110及上述第二整流部/逆变器120，以向上述高压蓄电池BAT1充高压电。另外，当运行模式时，上述DSP140控制上述第二整流部/逆变器120，以利用上述高压蓄电池BAT1的充电电流驱动上述三相电动机100。

符号150为低压充电部。上述低压充电部150利用被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电流对低压蓄电池BAT2充低压电。

符号160为低压充电控制部。上述低压充电控制部160根据上述DSP140的控制对上述低压充电部150进行控制，从而利用被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电流对上述低压蓄电池BAT2充低压电。

具有上述结构的本发明充电装置，当充电模式时，根据DSP140的控制，使上述高压充电控制部130控制上述第一整流部110及上述第二整流部/逆变器120，从而第一整流部110对所输入的商用交流电流AC进行整流，并利用第一整流部110的切换和三相电动机110及第二整流部/逆变器120，将所输入的商用交流电流AC的功率因子控制在接近1的水平的同时，对高压蓄电池BAT1进行充电。

另外，低压充电控制部160根据上述DSP140的控制，判断被积蓄于低压蓄电池BAT2的电力状态，并根据所判断的电力状态，对控制低压充电部150进行控制，从而利用被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电力，向上述低压蓄电池BAT2充低压电。

图2为本发明充电装置中的第一整流部及第二整流部/逆变器的一理想实施例的详细电路图。如图2所示，上述第一整流部110，包括：过滤器112，其对输入至感应器L1及电容器C1的交流电流AC进行过滤；整流器114，其通过二极管D1～D4对上述过滤器112的输出电力进行整流；切换元件SW1，其根据上述高压充电控制部130所输出的控制信号，切换上述二极管D1～D4的输出电流，从而输出至上述三相电动机100的中性点；以及续流(Free Wheeling)二极管D5，当上述切换元件SW1处于断开状态时，使积蓄于上述三相电动机100的电流，通过上述第二整流部/逆变器120充至上述高压蓄电池BAT1。

上述第二整流部/逆变器120，具备：多个切换元件(SW2、SW3)、(SW4、SW5)、(SW6、SW7)，其并联于上述高压蓄电池BAT1；多个二极管D6～D11，其分别连接于上述多个切换元件SW2～SW7的漏极和源极之间；以及过电压抑制部122，其对过电压进行抑制；其中，上述高压充电控制部130所输出的控制信号施加至上述多个切换元件SW3、SW5、SW7的门(Gate)。

在上述过电压抑制部122中，高压蓄电池BAT1的两个端子之间串联有电阻R3及过电压抑制用二极管TVS。

图3为本发明充电装置中的高压充电控制部的一理想实施例的详细电路图。如图3所示，本发明高压充电控制部130，包括：充电状态检测部300，其对上述高压蓄电池BAT1的充电状态进行检测；充电基准电压产生部310，其利用上述充电状态检测部300及上述整流器114的输出电压Vac产生充电基准电压；充电电流检测部320，其检测从上述第一整流部110输出的上述高压蓄电池BAT的充电电流；以及切换信号产生部330，其根据上述充电基准电压产生部310及上述充电电流检测部320的输出信号产生上述切换元件SW1、SW3、SW5、SW7的切换信号。

在上述充电状态检测部300中，电阻R1、R2串联在上述高压蓄电池BAT1的两个端子上，而上述电阻R1、R2的连接点通过电阻R4连接在运算放大器302的反转输入端子(-)上，而且，在上述运算放大器302的非反转输入端子(+)上，施加有预先设定的浮动充电基准电压Vflo_ref，从而使上述运算放大器302的输出端子通过阻抗Z反馈连接至其反转输入端子(-)上。另外，上述运算放大器302的输出端子连接在最小值选择部304的一侧输入端子上，而预先设定的基准电流的平均电压Iref施加至最小值选择部304的另一侧输入端子上。

上述充电基准电压产生部310，包括：衰减器312，将上述整流器114的输出电压Vac以预先设定的增益进行衰减；以及乘法器314，将上述衰减器312的输出电压与上述充电状态检测部300的输出电压进行相乘，以产生充电基准电压。

上述充电电流检测部320，包括：复位部322，在对上述切换元件SW1进行切换而输出的电流进行检测的电流互感器CT1的两个端子之间，串联电阻R5及二极管D12，从而去除残留于上述电流互感器CT1的磁能；积分器324，在上述电流互感器CT1的两个端子之间，串联二极管D13及电容器C2，以对上述电流互感器CT1的检测电流进行积分；以及切换元件SW8，去除上述积分器324的积分电流。

上述切换信号产生部330，包括：比较器332，其对上述充电电流检测部320的输出电压和上述充电基准电压产生部310的输出电压进行比较；以及触发器334，其根据时钟信号置位并根据上述比较器332的输出信号复位，从而向输出端子Q产生上述切换元件SW1、SW3、SW5、SW7的切换信号的同时，向输出端子/Q产生上述切换元件SW8的切换信号。

在具有上述结构的本发明中，高压蓄电池BAT1的充电电压被充电状态检测部300的电阻R1、R2分压，而被分压的电压通过电阻R4施加至运算放大器302的反转输入端子(-)上。

另外，在上述运算放大器302的非反转输入端子(+)上，施加有预先设定的上述高压蓄电池BAT1的浮动充电基准电压Vflo_ref。

上述运算放大器302对被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电压电平和上述浮动充电基准电压Vflo_ref电平进行运算放大并输入至最小值选择部304的一侧输入端子，而预先设定的基准电流的平均电压Iref输入至上述最小值选择部304的另一侧输入端子。

上述最小值选择部304，对上述运算放大器302的输出电压和上述预先设定的基准电流的平均电压Iref进行比较，并将比较结果为小的电压作为检测信号进行输出。

另外，上述整流器114的输出电压Vac输入至充电基准电压产生部310的衰减器312进行衰减，而衰减器312的输出信号在乘法器314中，与上述充电状态检测部300所输出的充电状态检测信号进行相乘，以产生例如图4的(a)所示的被半波整流的正弦波的充电基准电压，而且，所产生的正弦波的充电基准电压输入至切换信号产生部330的比较器332的反转输入端子(-)。

另外，当上述切换元件SW1处于接通状态时，上述充电电流检测部320利用电流互感器CT1对通过上述切换元件SW1输出的充电电流进行检测。另外，当上述切换元件SW1处于断开状态时，积蓄于上述电流互感器CT1的磁能通过复位部322的电阻R5及二极管D12去除，而当上述切换元件SW1重新处于接通状态时，则由电流互感器CT1检测通过上述切换元件SW1输出的充电电流。

上述电流互感器CT1所检测出的充电电流通过积分器324的二极管D13充于电容器C2并积分成如图4的(b)所示的状态，而积分器324的输出电压输入至上述切换信号产生部330的比较器332的非反转输入端子(+)。

上述比较器332对上述乘法器314所输出的正弦波的充电基准电压和上述积分器324的输出电压进行比较，以产生如图4的(c)所示的脉冲信号，而上述比较器332产生的脉冲信号施加至触发器334的复位端子R，而且，如图4的(d)所示的时钟信号CLK施加至上述触发器334的置位端子S。

因此，上述触发器334根据上述时钟信号CLK置位，并根据上述比较器332的输出信号复位，以如图4的(e)所示，向输出端子Q产生切换信号，从而对切换元件SW1、SW3、SW5、SW7进行切换。

当上述触发器334复位而向输出端子/Q输出逻辑1的高电压时，因所输出的逻辑1的高电压施加至切换元件SW8的门，因此切换元件SW8成为接通状态，而在被积蓄于上述积分器324的电容器C2上的电压，通过上述切换元件SW8去除之后，积分器324对上述电流互感器CT1所检测的电流进行积分，从而积分器324输出如上所述的如图4的(b)所示的脉冲信号。当上述触发器324置位而向输出端子Q输出逻辑1的高电压时，第一整流部110的切换元件SW1和第二整流部/逆变器120的切换元件SW3、SW5、SW7都成为接通状态。

若上述切换元件SW1、SW3、SW5、SW7处于接通状态时，从外部输入的商用交流电流AC，在第一整流部110的过滤器112中，通过电感器L1及电容器C1过滤而噪声信号等被去除，并在整流器114中被桥式整流而变换为脉动电流电力。

经上述整流器114变换的脉动电流电力，如图4的(f)所示，通过切换元件SW1输入至三相电动机100的中性点并输出至三相电动机100的各相端子。

输出至上述三相电动机100的各相端子的充电电流，将通过上述切换元件SW3、SW5、SW7流向上述整流器114，从而脉动电流电力积蓄在上述三相电动机100中。即，上述整流器114输出的脉动电流电力，依次通过切换元件SW1、三相电动机100以及切换元件SW3、SW5、SW7重新流向上述整流器114，从而脉动电流电力积蓄在上述三相电动机100中。

另外，当上述触发器324复位而向输出端子Q输出逻辑0的低电压时，第一整流部110的切换元件SW1和第二整流部/逆变器120的切换元件SW3、SW5、SW7都成为断开状态。若上述切换元件SW1、SW3、SW5、SW7都成为断开状态，则积蓄在上述三相电动机100中的电力，依次通过二极管D6、D8、D10、高压蓄电池BAT1以及续流二极管D5流向上述三相电动机100，从而对上述高压蓄电池BAT1进行充电。

在此，当因切换元件SW1、SW3、SW5、SW7都处于断开状态，从而积蓄在三相电动机100中的电流通过续流二极管D5续流而对高压蓄电池BAT1进行充电时，若上述三相电动机100的某一个相断线而导致电流的流动突然断开，则有可能在切换元件SW3、SW5、SW7产生过电压，从而导致损伤。

在上述情况下，本发明将接通过电压抑制部122的过电压抑制用二极管TVS，从而防止上述切换元件SW3、SW5、SW7被过电压损伤。

图5为本发明充电装置中的第一整流部及高压充电控制部的另一理想实施例的详细电路图。如图5所示，本发明另一实施例的第一整流部110，包括：过滤器112，其将所输入的外部交流电流AC通过感应器L1及电容器C1进行过滤；整流器114，其利用二极管D1～D4桥式整流上述过滤器112的输出电流并输出至上述三相电动机100的中性点；以及多个切换元件SW9、SW10，其分别与上述二极管D1、D3串联以对整流器114的桥式整流进行切换。

另外，本发明另一实施例的高压充电控制部，包括：极性判断部500，其判断上述过滤器112所输出的交流电流的极性；逆变器510，其反转上述触发器334的输出端子Q的输出信号；第一转换开关520，其根据上述极性判断部500的输出信号而被切换，从而上述触发器334的输出端子Q的输出信号选择性地施加至上述切换元件SW9、SW10的门；以及第二转换开关530，其根据上述极性判断部500的输出信号而被切换，从而上述逆变器510的输出信号选择性地施加至上述切换元件SW9、SW10的门。

在具有上述结构的本发明的第一整流部及高压充电控制部的另一实施例中，上述触发器334向输出端子Q所输出的切换信号施加至第一转换开关520的置位端子的同时，使上述触发器334的输出端子Q输出的切换信号通过逆变器510反转之后，施加至第二转换开关530的置位端子。

在上述状态下，由极性判断部500判断经上述过滤器112过滤而输出的交流电流AC的极性，并根据所判段的极性产生控制信号，从而施加至第一及第二转换开关520、530的控制端子。

则上述第一及第二转换开关520、530根据上述极性判断部500的输出信号，使施加于置位端子的切换信号选择性地施加至切换元件SW9、SW10的门。

例如，当施加至感应器L1及电容器C1的连接点的交流电流AC的极性为正时，上述极性判断部500将第一及第二转换开关520、530的置位端子连接至一侧固定端子a1、a2。

则上述触发器334输出至输出端子Q的切换信号，通过第一转换开关520施加至切换元件SW9的门，另外，上述触发器334输出至输出端子Q的切换信号通过逆变器510反转之后，通过第二转换开关530施加至切换元件SW10的门，从而使切换元件SW9、SW10选择性地成为接通或断开状态。另外，当施加至感应器L1及电容器C1的连接点的交流电流AC的极性为负时，上述极性判断部500将第一及第二转换开关520、530的置位端子连接至另一侧固定端子b1、b2。

则上述触发器334输出至输出端子Q的切换信号，通过第一转换开关520施加至切换元件SW10的门，另外，上述触发器334输出至输出端子Q的切换信号通过逆变器510反转之后，通过第二转换开关530施加至切换元件SW9的门，从而使切换元件SW9、SW10选择性地成为接通或断开状态。

在上述状态下，当上述触发器334向输出端子Q输出逻辑1的高电压，且施加至感应器L1及电容器C1的连接点的交流电流AC的极性为正时，上述切换元件SW9成为接通状态的同时，切换元件SW3、SW5、SW7也成为接通状态。

则经上述过滤器112过滤的交流电流AC，通过切换元件SW9及二极管D1输入至三相电动机100的中性点并输出至三相电动机100的各相的端子，而输出至三相电动机100的各相的端子的电流，通过切换元件SW3、SW5、SW7及二极管D4流向过滤器112，从而使电力蓄积至三相电动机100中。

在上述状态下，当上述触发器334向输出端子Q输出逻辑0的低电压，且施加至感应器L1及电容器C1的连接点的交流电流AC的极性为负时，上述切换元件SW3、SW5、SW7、SW9成为断开状态的同时，切换元件SW10也成为断开状态。

则蓄积在上述三相电动机100中的电流通过二极管D6、D8、D10、高压蓄电池BAT1、二极管D4、切换元件SW10及二极管D3流向上述三相电动机100的中性点，从而对上述高压蓄电池BAT1进行充电。

图6为本发明充电装置中的低压充电控制部及低压充电部的理想实施例的电路图。如图6所示，上述低压充电部150，包括：交流电流变换部600，其由电容器C3～C6、切换元件SW11、SW12以及二极管D14、D14构成，上述电容器C3～C6对被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电流进行切换而变换成交流电流；电压降压部610，由对上述交流电流变换部600所变换的交流电流的电压电平进行降压的电容器C7、感应器L2及互感器T构成；以及直流电压变换部620，由对上述电压降压部所降压的交流电流进行整流并变换为直流电流，而对上述低压蓄电池BAT2进行充电的二极管D16、D17、感应器L3及电容器C8构成。

另外，本发明的低电压充电控制部160，包括：电流互感器CT2，其检测从上述直流电压变换部620流向上述低压蓄电池BAT2的电流；以及切换控制部630，其根据上述电流互感器CT2的检测电流及上述低压蓄电池BAT2的充电电压，产生切换信号而施加至上述交流电流变换部600的切换元件SW11、SW12的门。

在具有上述结构的本发明中，电流互感器CT2对从上述直流电压变换部620流向上述低压蓄电池BAT2的电流进行检测并输入至切换控制部630，另外，低压蓄电池BAT2的充电电压输入至上述切换控制部630。

则上述切换控制部630，通过上述电流互感器CT2的检测电流和上述高压蓄电池BAT1的充电电压，判断是否需要对上述低压蓄电池BAT2进行充电。

当需对上述低压蓄电池BAT2进行充电时，由上述切换控制部630产生切换信号并施加至交流电流变换部600的切换元件SW11、SW12的门。

在此，由切换控制部630输出至上述切换元件SW11、SW12的门的切换信号，其极性相反。

由此，上述切换元件SW11、SW12交替处于接通或断开状态，并通过重复上述过程将积蓄于高压蓄电池BAT1的电流变换为交流电流。

即，当上述切换元件SW11处于接通状态，且上述切换元件SW12处于断开状态时，被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电力通过切换元件SW11及电容器C4流向上述高压蓄电池BAT1的负极端子，而当上述切换元件SW11处于断开状态，且上述切换元件SW12处于接通状态时，被积蓄于上述高压蓄电池BAT1的电力通过电容器C5及切换元件SW12流向上述高压蓄电池BAT1的负极端子，从而变换为交流电流。

经上述交流电流变换部600变换的交流电流，通过电压降压部610的电容器C7及感应器L2施加至互感器T的第一线圈而通过降压感应至二次线圈，而降压感应至互感器T的二次线圈的交流电流，通过直流电压变换部620的二极管D16、D17被双波整流，并通过感应器L3及电容器C8变换为直流电压之后，施加至低压蓄电池BAT2而被充电。

另外，当处于驾驶电动汽车的运行模式时，上述DSP140控制高压充电控制部130，从而阻止第一整流部110及第二整流部/逆变器120对交流电流进行整流。

另外，上述DSP140选择性地驱动上述第二整流部/逆变器120所具备的切换元件SW2～SW7，以将被积蓄于高压蓄电池BAT1的直流电流变换为三相交流电流，而变换的三相交流电流施加至三相电动机100，从而驱动三相电动机100。

在此，上述DSP140选择性地驱动上述第二整流部/逆变器120所具备的切换元件SW2～SW7而驱动三相电动机100的运行为一般技术，因此，在此不再说明。

Claims (15)

1.一种充电装置，包括：

三相电动机，以Y形连接；

第一整流部，其对交流电流进行整流并输出至所述三相电动机的中性点；

第二整流部/逆变器，当为充电模式时，其利用所述第一整流部的输出电流对高压蓄电池进行充电，而当为运行模式时，则切换所述高压蓄电池的充电电流，从而驱动所述三相电动机；

高压充电控制部，当为充电模式时，其控制所述第一整流部及所述第二整流部/逆变器，以对所述高压蓄电池进行充电；以及

DSP，当为运行模式时，其控制所述第二整流部/逆变器以驱动所述三相电动机，而当为充电模式时，则控制所述高压充电控制部以对所述高压蓄电池进行充电。

2.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，

所述第一整流部为，与所述三相电动机结合，以降压方式对所述交流电流进行整流的降压型单相整流器。

3.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述第一整流部包括：

整流器，其对所输入的交流电流进行桥式整流；

切换元件，其根据所述高压充电部的控制，切换所述整流器的输出电流并输出至所述三相电动机的中性点；

过滤器，其对所输入的交流电流进行过滤并输出至所述整流器；以及

续流二极管，其在所述第二整流部/逆变器利用被积蓄于所述三相电动机的电流对所述高压蓄电池进行充电时，形成闭合电路。

4.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述第二整流部/逆变器包括：

多个切换元件，其以每两个为一对分别串联在所述高压蓄电池的两个端子之间；

多个二极管，其分别串联于所述多个切换元件；以及

过电压抑制部，其对过电压进行抑制；

其中，所述三相电动机的各相端子连接在以每两个为一对分别串联的所述切换元件之间的连接点上。

5.如权利要求4所述的充电装置，其特征在于，对于所述多个切换元件，

当为运行模式时，由所述DSP切换多个切换元件，而当为充电模式时，则由所述高压充电控制部对连接于所述三相电动机的各相端子和所述高压蓄电池的负极端子之间的多个切换元件进行切换。

6.如权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述高压充电控制部包括：

充电状态检测部，其对所述高压蓄电池的充电状态进行检测；

充电基准电压产生部，其利用所述充电状态检测部及所述整流器的输出电压而产生充电基准电压；

充电电流检测部，其对由所述第一整流部输出的所述高压蓄电池的充电电流进行检测；以及

切换信号产生部，其根据所述充电基准电压产生部及所述充电电流检测部的输出信号而产生切换信号，并输出至所述第一整流部及所述第二整流部/逆变器。

7.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述第一整流部包括：

整流器，对所输入的交流电流进行桥式整流并将其输出至所述三相电动机的中性点；

多个切换元件，其根据所述高压充电控制部的控制相互交替切换，以切换所述整流器对所述所输入的交流电流进行的桥式整流；以及

过滤器，其过滤所述所输入的交流电流并输出至所述整流器。

8.如权利要求7所述的充电装置，其特征在于，所述高压充电控制部包括：

充电状态检测部，其对所述高压蓄电池的充电状态进行检测；

充电基准电压产生部，其利用所述充电状态检测部及所述整流器的输出电压而产生充电基准电压；

充电电流检测部，其对由所述第一整流部输出的所述高压蓄电池的充电电流进行检测；

切换信号产生部，其根据所述充电基准电压产生部及所述充电电流检测部的输出信号而产生切换信号，并输出至所述第二整流部/逆变器；

极性判断部，其判断所述所输入的交流电流的极性；

逆变器，其反转所述切换信号产生部所产生的切换信号；以及

多个转换开关，其根据所述极性判断部的输出信号进行切换，从将所述切换信号产生部所产生的切换信号及所述逆变器的输出信号，选择性地输出至多个切换元件的门。

9.如权利要求6或8所述的充电装置，其特征在于，所述充电状态检测部包括：

多个电阻，其对所述高压蓄电池的充电电压进行分压；

运算放大器，其对所述多个电阻分压的电压和预先设定的所述高压蓄电池的浮动充电基准电压进行运算放大；以及

最小值选择部，其对所述运算放大器的输出电压和预先设定的基准电流的平均电压电平进行比较，从而选择最小值。

10.如权利要求6或8所述的充电装置，其特征在于，所述充电基准电压产生部包括：

衰减器，其按照预先设定的增益对所述整流器的输出电压进行衰减；以及

乘法器，其将所述衰减器的输出电压与所述充电状态检测部的输出电压进行相乘。

11.如权利要求6或8所述的充电装置，其特征在于，所述充电电流检测部包括：

电流互感器，其对所述第一整流部所输出的充电电流进行检测；

积分器，其对所述电流互感器所检测的充电电流进行积分；

复位部，在所述电流互感器未检测到充电电流时，其去除积蓄于所述电流互感器的磁能；以及

切换元件，其根据所述切换信号产生部所产生的切换信号，去除积蓄于所述积分器的积分电流。

12.如权利要求6或8所述的充电装置，其特征在于，所述切换信号产生部包括：

比较器，其对所述充电基准电压产生部的输出电压及所述充电电流检测部的输出电压进行比较；以及

触发器，其根据时钟信号而置位，并根据所述比较器的输出信号复位，以产生切换信号并输出至所述充电电流检测部、所述第一整流部以及所述第二整流部/逆变器。

13.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，还包括：

低压充电部，其利用所述高压蓄电池的充电电流对低压蓄电池进行充电；以及

低压充电控制部，其根据所述DSP的控制对所述低压充电部进行控制，从而利用所述高压蓄电池的充电电流对所述低压蓄电池进行充电。

14.如权利要求13所述的充电装置，其特征在于，所述低压充电部包括：

交流电流变换部，其将被积蓄于所述高压蓄电池的电流进行切换，从而变换为交流电流；

电压降压部，其对所述交流电流变换部所变换的交流电流的电压电平进行降压；以及

直流电压变换部，其对经所述电压降压部降压的交流电流进行整流并变换为直流电流，以对所述低压蓄电池进行充电。

15.如权利要求14所述的充电装置，其特征在于，所述低压充电控制部包括：

电流互感器，其对从所述低压充电部流向所述低压蓄电池的电流进行检测；以及

切换控制部，其根据所述电流互感器的检测电流及所述低压蓄电池BAT2的充电电压，产生切换信号并输出至所述交流电流变换部。

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