CN102837621A - 用于电动车辆的切换装置和控制切换装置的方法 - Google Patents

用于电动车辆的切换装置和控制切换装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于电动车辆的切换装置和控制切换装置的方法，该切换装置包括信号选择部、变频器和控制器。信号选择部接收第一切换信号或第二切换信号，并且根据所述电动车辆的预先选择的操作模式选择所述第一切换信号或者所述第二切换信号，从而输出所选择的切换信号。变频器根据由所述信号选择部输出的所述切换信号而对电力执行直流/交流转换过程，并且输出电力。控制器感测所述电动车辆的操作模式选择信号，并且根据预先选择的操作模式产生控制信号，使得所述信号选择部选择所述第一切换信号或者所述第二切换信号。

Description

用于电动车辆的切换装置和控制切换装置的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年6月23日提交的申请号是10-2011-061402的韩国专利申请在35U.S.C.119下的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
实施例涉及一种电动车辆，尤其是涉及一种用于电动车辆的切换装置和控制切换装置的方法。
背景技术
替代能源车辆包括电动车辆（EVs）、既使用化石燃料又使用电能的混合电动车辆（HEVs）以及燃料电池电动车辆（FCEVs）。
电动车辆从电池接收动力，并且包括诸如变频器（inverter）的电机控制装置以控制电机，从而实现最佳效率。而且，因为电动车辆的电机替代了发动机，所以电动车辆是真正的不妨害生态环境的车辆，不会排放有毒气体。
图1是示出了用于如上所述的典型电动车辆的驱动系统的电路图。
结合图1，电动车辆100包括电池110、变频器120、电机130和控制器140。
电动车辆100通过由电池110供应的直流（DC）电力驱动。变频器120将DC电力转换成用于驱动电机130的三相交流（AC）电力。
控制器140通过使用脉宽调制（PWM）控制方法来控制变频器120以将DC电力转换成AC电力。从控制器140产生的门控信号（gatesignal）包括用于控制变频器120的PWM切换信号。
然而，存储在电池110中的驱动电机130的电力是有限的。当电池110放电到一定功率电平（power level）以下时，电池110无法驱动电机130。
因而，电动车辆100需要能够以高功率对电池110进行充电的高电压充电器。这种高电压充电器可以分类为：家用的使用单相电力的低速充电器；以及使用输送/供给电的三相电力的高速充电器。
然而，在现有技术中，变频器、高电压充电器和低电压充电器单独制造和安装。因而，重复的部分无效率地增加了车辆的成本、体积和重量。也就是说，变频器使用功率半导体开关来驱动电机，并且充电器使用功率半导体开关来充电。
为了解决该问题，变频器和充电器被集成，因而这里所使用的半导体开关也被集成，从而减少了在半导体开关中另外所使用的感应器的数目。
然而，当具有不同功能的功率半导体开关被集成在单个的功率半导体开关时，该单个的功率半导体将处理多个信号。此外，多个信号可能在一系列的处理过程中相互重叠或者相互冲突。
发明内容
实施例提供了一种用于电动车辆的切换装置和控制切换装置的方法，其包括具有集成功能的集成装置。
实施例也提供了一种用于电动车辆的切换装置和控制切换装置的方法，其包括具有集成功能的集成装置从而防止因切换操作造成的故障。
在一个实施例中，一种用于电动车辆的切换装置，包括：信号选择部，其接收第一切换信号或第二切换信号，并且根据所述电动车辆的预先选择的操作模式选择所述第一切换信号或者所述第二切换信号，从而输出所选择的切换信号；变频器，其根据由所述信号选择部输出的所述切换信号而对电力执行直流/交流转换过程，并且输出电力；以及控制器，其感测所述电动车辆的操作模式选择信号，并且根据预先选择的操作模式产生控制信号，使得所述信号选择部选择所述第一切换信号或者所述第二切换信号。
所述第一切换信号或所述第二切换信号可以包括脉宽调制（PMW）信号。
处于驱动模式下的所述控制器可以控制所述变频器根据所述第一切换信号操作。
处于驱动模式下的所述变频器可以根据所述第一切换信号将直流电力转换成三相交流电力从而驱动三相电机。
所述切换装置还可以包括：电池；以及三相电机，其中，所述变频器将由所述电池输出的直流电力转换成三相交流电力。
处于充电模式下的所述控制器可以使所述变频器根据所述第二切换信号操作。
所述切换装置还可以包括单相整流器，其将单相交流电力转换成直流电力，其中，处于充电模式下的所述变频器根据所述第二切换信号将单相交流电力转换成直流电力。
在另一个实施例中，一种控制电动车辆的切换装置的方法，包括：选择所述电动车辆的操作模式；根据所述操作模式输入第一切换信号或第二切换信号；将输入的切换信号输出到变频器；以及通过所述变频器，根据输出的切换信号使所述电动车辆在驱动模式或充电模式下操作。
所述方法还可以包括：当所述操作模式是驱动模式时通过所述第一切换信号使所述变频器操作；通过所述变频器将由电池输入的直流电力转换成交流电力；将所述交流电力输出到电机；以及使用所述交流电力驱动所述电机。
所述方法还可以包括：当操作模式是充电模式时通过所述第二切换信号使所述变频器操作；通过所述变频器将交流电力转换成直流电力；将所述直流电力输出到电池；以及使用所述直流电力对电池充电。
在下面的附图和说明中对一个以上实施例的细节进行了阐述。通过说明书和附图以及通过权利要求，其它特征将是显而易见的。
附图说明
图1是示出了现有技术中的用于电动车辆的驱动系统的电路图。
图2是示出了根据一个实施例的用于电动车辆的驱动系统的电路图。
图3是示出了根据另一个实施例的处于电动车辆驱动模式的驱动方法的流程图。
图4是示出了根据另一个实施例的处于电动车辆充电模式的驱动方法的流程图。
具体实施方式
在下面的说明书和权利要求书的范围内使用的术语并不限于已经在字典中的术语，并且仅用于解释特定的示例性实施例而不是限制本发明。
因此，本公开意图涵盖落在权利要求的范围和其等同范围内的本发明的修改和变化。
图2是示出了根据一个实施例的用于电动车辆的驱动系统的电路图。
参照图2，根据当前实施例的用于电动车辆的驱动系统200包括电池210、变频器220、三相电机230、充电器240、单相电源241、单相整流器242、信号选择部260和控制器270。
例如，电池210可以是通过空气中的氢气(H2)和氧气(O2)的化学反应产生电能并且将电能存储在堆栈（stack）中的燃料电池。电池210可以提供直流（DC）电力，或者通过电池210的端子供应的DC电力进行充电。
基于切换信号，变频器220将由电池210供应的DC电力转换成三相交流（AC）电力，并且将该三相AC电力供应给三相电机230。
然后，三相电机230通过由变频器220供应的三相AC电力驱动。
也就是说，电池210供应DC电力。因而，变频器220可以将由电池210供应的DC电力转换成三相AC电力从而驱动三相电机230。
切换信号可以是门控信号。该门控信号包括脉宽调制（PWM）信号。
也就是说，来自电池210的DC电力通过变频器220转换成三相AC电力，并且三相AC电力驱动三相电机230从而驱动电动车辆。
使用具有切换信号（例如具有PWM信号）的PWM控制方法来控制变频器220，该切换信号由控制器270产生并且由信号选择部260选择。也就是说，由信号选择部260输出的切换信号控制从电池210供应给三相电机230的三相AC电力的电压和频率。
充电器240对电池210充电。
充电器240包括单相电源241和单相整流器242。单相电源241提供单相AC电力。单相整流器242将由单相电源241提供的单相AC电力整流成DC电力。
通过单相整流器242形成的DC电力通过三相电机230的三相线圈供应给变频器220。
通过三相电机230的三相线圈输送的DC电力通过变频器220的根据切换信号的切换操作而供应给电池210。然后，电池210使用通过切换操作供应的DC电力而充电。
根据切换信号，变频器220可以将由电池210供应的DC电力转换成三相AC电力。然后，三相AC电力可以供应给三相电机230。变频器220可以通过切换操作将通过单相整流器242输送的电力供应给电池210。
在电动车辆的驱动模式（第一模式）下可以执行变频器220将来自电池210的电力输送给三相电机230从而驱动三相电机230的操作。
在电动车辆的充电模式（第二模式）下可以执行变频器220将通过单相整流器242的电力输送给电池210从而对电池210充电的操作。
如上所述，变频器220以多种模式操作，因而，根据输入至变频器220的切换信号来实施DC/AC转换。
输入到变频器220的切换信号可以包括驱动模式下用于控制变频器220的操作的第一切换信号。而且，输入到变频器220的切换信号可以包括充电模式下用于控制变频器220的操作的第二切换信号。
当第一切换信号和第二切换信号同时输入到变频器220时，第一切换信号和第二切换信号可能相互冲突或干扰。
为了解决该问题，仅有切换信号中的一个信号可以输入到变频器220。
为此，可以设置信号选择部260。
也就是说，第一切换信号和第二切换信号经由信号选择部260输入到变频器220而不是直接输入到变频器220。
信号选择部260接收第一切换信号和第二切换信号。然后，信号选择部260对第一切换信号和第二切换信号执行多路复用（multiplexing）处理，并且输出第一切换信号和第二切换信号中的一个切换信号到变频器220。
变频器220的上述操作全部受到控制器270的控制。特别地，在驱动模式下控制器270可以产生和输出用于控制变频器220的操作的第一切换信号。
控制器270可以接收用于选择电动车辆的操作模式的模式选择信号。操作模式可以包括驱动模式和充电模式。
当控制器270接收到模式选择信号时，控制器270可以根据与将由信号选择部260选择的信号相对应的模式选择信号而输出信号。当模式选择信号对应于驱动模式时，控制器270可以控制信号选择部260以选择第一切换信号。当模式选择信号对应于充电模式时，控制器270可以控制信号选择部260以选择第二切换信号。
因此，信号选择部260可以根据来自控制器270的控制信号来选择输入至其的切换信号中的一个，并且输出该切换信号。
第一切换信号和第二切换信号可以通过不同的路径输入到信号选择部260。因此，信号选择部260可以在输入至其的切换信号之间进行区分。
当选择了驱动模式时，变频器220根据第一切换信号操作。因此，驱动电力供应到三相电机230从而驱动三相电机230。
当选择了充电模式时，变频器220根据第二切换信号操作。因此，充电电力供应到电池210从而对电池210充电。
第一开关和第二开关（未示出）可以分别产生第一切换信号和第二切换信号，并且将第一切换信号和第二切换信号供应到信号选择部260。
图3是示出了根据另一个实施例的处于电动车辆驱动模式的开关的切换方法的流程图。
参照图3，电动车辆100的操作模式可以从电动车辆100的外部通过控制器270来选择。也就是说，判定电动车辆100的当前操作状态的模式选择信号可以由用户输入到控制器270。然后，电动车辆100以根据输入的模式选择信号的模式来操作。在当前实施例中，驱动模式被示例作为电动车辆100的所选择的操作模式。
当在操作S302中控制器270接收到对应于驱动模式的模式选择信号作为电动车辆100的操作模式时，在操作S304中电池210输出DC电力。
在操作S306中，控制器270控制信号选择部260从而将由第一开关产生的第一切换信号输出到变频器220。
在操作S308中，根据从信号选择部260输出的第一切换信号，变频器220将由电池210输入的DC电力转换成三相AC电力。
在操作S310中，控制器270控制由变频器220形成的三相AC电力从而供应给三相电机230。
控制器270执行驱动模式，其中供应给三相电机230的三相AC电力驱动三相电机230。
图4是示出了根据另一个实施例的处于电动车辆充电模式的驱动方法的流程图。
参照图4，电动车辆100的操作模式可以从电动车辆100的外部通过控制器270来选择。也就是说，判定电动车辆100的当前操作状态的模式选择信号可以由用户输入到控制器270。然后，电动车辆100以根据输入的模式选择信号的模式来操作。在当前实施例中，充电模式被示例作为电动车辆100的所选择的操作模式。
当在操作S402中控制器270接收到对应于充电模式的模式选择信号作为电动车辆100的操作模式时，在操作S404中单相AC电力自单相电源241输出。
在操作S406中，控制器270控制信号选择部220从而选择由第二开关产生的第二切换信号。
在操作S410中，根据从信号选择部260输出的第二切换信号，变频器220将单相AC电力转换成DC电力。
在操作S412中，变频器220将DC电力供应到电池210，并且在操作414中使用DC电力对电池210充电。
尽管已结合其多个说明性实施例对实施例进行了描述，但是应当理解的是，本领域技术人员能够想到落在本公开的原则的精神和范围内的多个其他的修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和所附的权利要求的范围内，可以对构成部件和/或主题组合布置的布置方式进行多种变化和修改。除了对构成部件和/或布置方式的变化和修改之外，可选择的用途对于本领域技术人员来说也是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于电动车辆的切换装置，包括：
信号选择部，其接收第一切换信号或第二切换信号，并且根据所述电动车辆的预先选择的操作模式选择所述第一切换信号或者所述第二切换信号，从而输出所选择的切换信号；
变频器，其根据由所述信号选择部输出的所述切换信号而对电力执行直流/交流转换过程，并且输出电力；以及
控制器，其感测所述电动车辆的操作模式选择信号，并且根据预先选择的操作模式产生控制信号，使得所述信号选择部选择所述第一切换信号或者所述第二切换信号。
2.根据权利要求1所述的切换装置，其中，所述第一切换信号或所述第二切换信号包括脉宽调制信号。
3.根据权利要求1所述的切换装置，其中，处于驱动模式下的所述控制器控制所述变频器根据所述第一切换信号操作。
4.根据权利要求3所述的切换装置，其中，处于驱动模式下的所述变频器根据所述第一切换信号将直流电力转换成三相交流电力从而驱动三相电机。
5.根据权利要求4所述的切换装置，还包括：
电池；以及
所述三相电机，
其中，所述变频器将由所述电池输出的直流电力转换成三相交流电力。
6.根据权利要求1所述的切换装置，其中处于充电模式下的所述控制器使所述变频器根据所述第二切换信号操作。
7.根据权利要求6所述的切换装置，还包括单相整流器，其将单相交流电力转换成直流电力，
其中，处于充电模式下的所述变频器根据所述第二切换信号将单相交流电力转换成直流电力。
8.一种控制电动车辆的切换装置的方法，包括：
选择所述电动车辆的操作模式；
根据所述操作模式输入第一切换信号或第二切换信号；
将输入的切换信号输出到变频器；以及
通过所述变频器，根据输出的切换信号使所述电动车辆在驱动模式或充电模式下操作。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
当所述操作模式是驱动模式时通过所述第一切换信号使所述变频器操作；
通过所述变频器将由电池输入的直流电力转换成交流电力；
将所述交流电力输出到电机；以及
使用所述交流电力驱动所述电机。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
当所述操作模式是充电模式时通过所述第二切换信号使所述变频器操作；
通过所述变频器将交流电力转换成直流电力；
将所述直流电力输出到电池；以及
使用所述直流电力对所述电池充电。
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