CN104303410B - 控制蓄电池充电的方法 - Google Patents

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Abstract

在单相电网的基础上对蓄电池(13)、具体是机动车辆的蓄电池的充电进行控制的方法，在该方法中：‑该输入电压(Ve)被滤波；‑该电网的电功率经由一个电压减低级(3)和一个电压提高级(4)传送到该蓄电池，该电压减低级以及该电压提高级经由一个电感性部件(Ld)而联接在一起；以及‑根据一个强度设定点(Idref)来控制穿过所述电感性部件的电流强度(Id)，所述强度(Id)不是连续可控的。根据本方法，该强度设定点被系统被明确表达为：所述强度设定点具有至少一个第一值和大于该第一值的至少一个第二值，该强度设定点在其中该强度不可控的阶段开始之前具有该第二值。

Description

控制蓄电池充电的方法
技术领域
本发明涉及一种从单相供电网络对高压蓄电池、尤其是电驱动的机动车辆的高压蓄电池进行充电的装置。
背景技术
在高压蓄电池再充电系统中，电网的电功率相继通过两个转换器：一个降压转换器和一个升压转换器，而被供应到蓄电池。这两个转换器分别使得通过以一个频率相继地打开和关闭一系列开关而允许降低和升高这两个转换器的输出端子与其输入端子之间的电压比率，该频率是根据输出电流、和/或所希望的输出电压来控制的。
例如在涉及机动车辆车载再充电系统的专利申请FR 2 943 188中描述了这类再充电系统，从而允许从三相或单相电路对车辆蓄电池进行再充电。这个再充电电路与电动机器的线圈相结合，此外，该电动机器提供了例如发电或推动该车辆的其他功能。
从该供电网络获取的电流的这种斩波在所获电流中引发了高频分量，即，在高于该分配电网的通常为50Hz的基波的等级上的谐波。
由于电力分配器设定了一种对所获电流的谐波的标准，因此这种再充电系统还包括在该降压转换器的输入端的RLC(电阻-电感-电容)滤波器。这个滤波器在从该电网获取的电流与电压之间引起相移。这种相移涉及穿过该电网但未被该用户获取的无功功率，因此还带有使无功功率最小化的目的。
此外，家用供电网络主要是单相供电网络。因此，一台包括用于从单相电源对蓄电池进行再充电的装置的车辆可以在家用供电网络上再充电，例如，个人的车库或停车场中的家用供电网络。
由单相供电网络进行再充电具有某些具体特征。
根据其布局，不可能使该电网的输入电流与电压同相。而且，当这个正弦波输入电压接近零时，该系统变得暂时不可控的。此外，为了功率流的连续建立，必须在该降压转换器与该升压转换器之间的该电动机器的存储电感器中流动有一个非零的电流。于是，这引发的问题是在该系统的不可控性阶段期间穿过该电感器的电流的值。实际上，在这些阶段期间，尤其是穿过该电感器的电流是无法控制的。
一种解决方案是使用一个高存储电感器，从而使得该电感器中的电流不具有降至零值的时间。然而，这个解决方案具有的缺陷是这个电感器的大容量。
发明内容
据此，本发明的目的是提出一种用于对蓄电池充电并允许至少部分解决上述缺陷的方法。
具体的讲，本发明的目标是提供一种防止穿过该电动机器的电感器的电流的值经过零值的充电方法。
本发明的一个目的是还要增大这些充电系统的能量效率。
本发明的另一个目的是要提出一种不要求高值电感器的充电方法。
根据一个方面，提出了一种对蓄电池、尤其是机动车辆的蓄电池从单相电网充电进行控制的方法，在该方法中：
-该输入电压被滤波；
-该电网的电功率经由一个降压级和一个升压级供应给该蓄电池，这个降压级和升压级经由一个电感性部件被联接在一起；以及
-根据一个强度设定点对穿过所述电感性部件的强度进行监测，所述强度不是连续可控的。
根据本方法的一个总体特征，得出这个强度设定点的方式为：所述强度设定点具有至少一个第一值和大于该第一值的至少一个第二值，该强度设定点在其中该强度不可控的阶段开始之前具有该第二值。
在电流不可控的阶段(这些阶段也称作不可控制性阶段)期间，穿过该电感性部件的强度只能减小。因此，选择一个足够高的第二设定点值来防止穿过该电感性部件的强度达到这个要避免的零值。此外，假定该设定点在这些不可控性阶段之外采取该第一值，穿过该电感性部件的强度的平均值是例如相对于采取该第二值的一个恒定的设定点而大大减小的。因此提高了再充电能量效率。
根据一个实施例，得出这个强度设定点而使得所述设定点具有一个第三值，该第三值小于前面这两个值，在强度不可控的阶段期间该设定点从该第二值移动到该第三值。
因此，由于设定点采取小于前面这两个值的一个值，在不可控性阶段结束时，穿过该电感性部件的电流从一个较小的值再次增大，这个较小的值使这个电流的平均值也同样减小。
根据一个实施例，得出这个强度设定点而使得在该设定点已经具有该第三值之后遵循一个增加仿射函数从该第三值移动到该第一值。
因此，在可控制性重新开始的过程中，将会遵循其设定点的这个电流就从小于前面这两个值的一个值开始以便缓慢达到该第一值。因此，这样防止电流再次非常突然地增大，实际上这种突然增大会在电流上产生谐波和/或使该设定点感应强度过大。
根据另一个实施例，得出该强度设定点而使得在该强度设定点从该第二值移动到该第三值时在一个特定持续时间段上采取一个恒定值。
在不可控性阶段过程中这种平稳状态的存在可以防止该设定点使穿过该电感性部件的电流进一步减小。
根据这个另外的实施例的特征，所述恒定值等于该第一值。
根据另一个实施例，该降压级的输入电流是与该降压级的输入电压同相产生的。
实际上，这种相移引起穿过该电网但未被该正充电的蓄电池所获取的一个无功功率。因此，有利的是能够使这个相移最小并且减少这个无功功率。这个相移例如是由一个RLC滤波器引起的，这个滤波器在从该电网中所获取的电流与电压之间引起相移。
优选的是，该降压级的输入电流是根据单相供电网络电压、设定点功率以及穿过该电感性部件的电流强度，通过对该降压级的斩波占空比进行开环控制来调节的，以便使该降压级的输入电流与该降压级的输入电压同相、并且相对于该设定点功率来控制该蓄电池所接收的功率。
穿过该蓄电池的电流的强度还可以根据该降压级的输出端的电压、蓄电池的电压、以及该强度设定点与穿过电感性部件的电流强度之间的差值，通过对该升压级的斩波占空比进行闭环控制而相对于一个参考蓄电池强度来调节的。
有利的是，如果这个斩波占空比在一个阈值距离内等于0值或1值，则可以解除启用一个比例积分控制器的积分部分。
附图说明
通过研究对本发明的一个决非限制性的实施例的详细说明以及这些附图，将显现出本发明的其他优点和特征，在附图中：
-图1展示了根据本发明的一个实施例的一个再充电装置；
-图2a和图2b分别展示了第一监测模块的第一实施例和第二实施例；
-图3示意性地示出第二监测模块的一个实施例；
-图4示出穿过该电感线圈的电流的曲线图；
-图5至图8示出随着该设定点感应强度而变化的穿过该电感线圈的电流的曲线图；并且
-图9展示了根据该设定点该再充电系统的多个变量的比较。
具体实施方式
图1示意性地示出根据一个实施例用于从单相供电网络对电驱动的机动车辆的蓄电池进行充电的装置。
该再充电装置1包括一个滤波级2、连接到该滤波级2上的一个降压级3、以及经由一台电动机器5连接到该降压级3上的一个升压级4。
由于该装置1可以连接到三相电源和单相电源上，该装置包括连接在该滤波级2的输入处的三个端子T1、T2、T3，并且这些端子可以连接到一个供电网络上。对于单相再充电而言，仅输入端T1和T2被连接到单相供电网络上从而提供一个输入电压Ve和一个输入电流Ie。
输入端子T1、T2和T3各自被连接到该滤波级2的一个滤波支路上。每个滤波支路都包括两个平行的支路，一个支路具有值为L2的电感器而另一个支路具有串联的值为L1的电感器和值为R的电阻器。
这两个滤波支路各自以输出端连接到一个电容为C的电容器上，该电容器对应地处在针对各滤波支路的称为D1、D2、D3的点处。所有这些值为R的这些电阻器、值为L1或L2的这些电感器、以及电容为C的这些电容器在降压级3输入端形成一个RLC型滤波器。
在单相再充电情况中，端子T3未被连接到供电网络上。由于与端子T3相连的这个滤波支路未被使用，在本说明书的其余部分将不与考虑并且已经以虚线示出。这个用虚线示出的电路的其他元件是仅在连接到三相供电网络上的背景下才使用的元件。
该降压级3通过点D1和D2连接到滤波级2上。这个以单相电源运行的该降压级3包括两个并行支路6和7，各支路具有由一个调节单元15控制的两个开关S1h和S1b或S2h和S2b。
该降压级的各输入端D1或D2经由一个支路F1和F2对应地连接到一个连接点上，该连接点位于同一条支路6和7的两个开关S1h与S1b或者S2h与S2b之间。
这些支路6和7的共用末端形成了该降压级3的两个输出端子。这些端子中的一个被连接到蓄电池13的“-”端子上并且被连接到升压级4的第一输入端10上。这些端子中的另一个被连接到电动机器5的第一端子上，并且该电动机器的另一个端子被连接到该升压级4的第二输入端11上。
升压级4包括可以独立地由该调节单元15控制的两个开关S4和S5。这两个开关S4和S5是位于将该升压级4的第一输入端10与蓄电池13的“+”端子相连的一个支路上。升压级4的第二输入端11(电动机器5连接至其上)被连接在这两个开关S4与S5之间，开关S4被连接在第二输入端11与蓄电池143的“+”端子之间，并且开关S5被连接在第一输入端10与第二输入端11之间。
一台电动机器5(被认为是与一个电感线圈Ld串联放置的值为Rd的一个电阻器)被连接在降压级3的输出端子与升压级4的第二输入端11之间。在电动机器5被替换成一个非阻性电感线圈的情况下或者在分支出一个另外的电感线圈与电动机器5串联的情况下，都没有离开本发明的范围。
一个用于使该蓄电池13端子处的电压保持相对稳定的电容器12、以及一个用于监测该蓄电池电量的模块19被连接到该蓄电池13的这些端子上，该模块可以根据蓄电池的电量水平提供一个设定点值Ibat ref，该设定点值给出了经由蓄电池13的“+”端子输入的电流的最佳强度。电量监测模块19经由一条专用引线将该设定点值Ibat ref传输给该调节单元15。
被任选结合在模块19中的多个测量装置此外将一个值Ibat(给出实际进入该蓄电池中的一个电流测量强度)、以及一个值Vbat(给出蓄电池13的“-”端子与“+”端子之间的电压)传输给该调节单元15。
其他电流强度测量模块允许测量穿过该电动机器5的电流值Id、进入滤波级2中的供电网络的电流强度值Ie、以及电网的供电输入电压值Ve并且将这些值传输给该调节单元15。
该调节单元15包括用于确定该降压级3的斩波占空比a的第一监测模块16、以及用于确定该升压级4的斩波占空比as设定点的第二监测模块17。
为此目的，该调节单元15包括两个驱动器模块(未示出)，第一个驱动器模块用于针对该降压级3的各开关设定通断时间图案，从而获得该降压级3的斩波占空比a，并且第二个驱动器模块用于针对该升压级4的各开关S4和S5设定通断时间图案，以便例如获得该占空比as。
优选的是，这些开关是允许快速切换的晶体管，例如IGBT(隔离栅双极晶体管)晶体管。
为了评定占空比a和as，该调节单元15在输入端接收以下这些值：电网供应电压值Ve、穿过该电动机器5的电流强度Id、穿过该蓄电池13的电压Vbat、穿过该蓄电池13的电流强度Ibat、以及由该充电监测模块19提供的参考蓄电池强度Ibat ref。
根据占空比a，该调节单元15控制该降压级3的每个开关S1h、S1b、S2h以及S2b的状态。同样，根据占空as，该调节单元15可以控制该升压级4的这些开关S4和/或S5的状态。
仅供参考，该充电装置1的这些电气元件的特性值是在以下值的范围中：
-滤波器2的这些电容器呈现几百μF，例如各自在100μF与500μF之间，
-放置在蓄电池13的这些端子处以便使这些端子的电压稳定的该电容器12是在mF区域中，例如在1mF与10mF之间，
-滤波电路2的电阻器值R是在欧姆区域中，例如在1Ω与10Ω之间，
-该电动机器Em的转子的电阻器Rd大概为几十mΩ，例如在0.01Ω与0.1Ω之间，.
-这些电感器L1、L2、Ld(对应于该滤波级2的电感器以及该电动机器5的线圈)具有大概几十μH的值，例如在10μH与100μH之间的值。
该调节单元通过使用第一监测模块16和第二模块17得出用于该降压级3的斩波占空比a设定值以及用于该升压级4的斩波占空比as设定点值，以满足三个目标：
-监测该降压级3的输入电流If的幅值并确保这个电流If与这个输入电压Ve同相(这种监测目的是要使该降压级3的输入电流If与该输入电压同相)，这意味着相对于该供电网络对所获取的功率进行控制，
-与蓄电池13的供电需求相对应地获得经由蓄电池13的“+”端子进入的测量电流Ibat，这些需求是由电量监测模块19根据Ibat ref来确定的并且被发送给这个调节单元15，
-防止穿过该电动机器5的电感线圈Ld的电流Id化为零。
对于使用的功率范围而言在该滤波级2上的电压减小是可忽略的，所以没有必要说明这个输入滤波器的等式。
考虑的是该降压级3的输入端的电压Vc等于供电网络的输入电压Ve。
该降压级3的输出电压Vkn等于a·Ve。等于a·Ve，这样就可以将承载该电动机器5的支路的等式写为：
Rd·Id+Ld·s·Id＝a·Ve-as·Vbat (等式1)
在此，s是拉普拉斯变量，
a是该降压级3的斩波占空比，而as是该升压级4的占空比。
该降压级3的斩波占空比a还可以写作a＝If/Id，其中If是该升压级3中的输入电流而该升压级4的斩波占空比as被给作as＝Ibat/Id。
因此，等式(1)还可以写成：
Rd·Id+Ld·s·Id＝(If·Ve-Ibat·Vbat)/Id (等式2)
或：
根据等式3，因此该降压级3的输入电流的强度If可以用作一个控制变量以便相对于一个设定点值Idref(得出这个设定点值来例如防止电感线圈Ld中的电流化为零)来控制穿过该电动机器5的电流Id。
当这个输入电压Ve接近零时，即使该系统是一个受控的系统，该系统也将变成不可控。根据这些等式，在这些不可控性阶段中，电动机器5的线圈Ld中的电流Id只能减小，如图4展示的。
通过定义，将该降压级3的输入电流的强度值If除以测量出的经过电动机器5的电流强度Id的值就给出了降压级3的斩波占空比a的值。
降压级3的输入电压Vc(该输入电压等于该供电网络的输入电压Ve)，被给出为Vc＝Ve＝Vm sin(ωt)。
控制确保了If与该输入电压同相。该输入电流Ie是通过Ie＝If+Ic给出的，即，Ie＝Ifm sin(ωt)+C/2Vm cos(ωt)。
因此，电流If是从电网中取出的有功功率的映像。这个有功功率由关系式P有功＝Ifm Vm/2给出，其中Ifm＝2P有功/Vm。
仍需要满足的是：如果这个输入电流Ie是通过该降压级3的输入电流If调节，并且穿过该电动机器5的电流Id是由降压级3的输入电流If调节以便防止电动机器5的线圈Ld中的电流化为零的话，那么由该调节单元15所进行的调节的第三目的涉及相对于该电量监测模块19所传送的设定点值Ibat ref控制进入该蓄电池中的电流Ibat。
为此，可以例如为升压设置一个斩波占空比as以便考虑关系式as＝Ibat ref/Id。
由等式(1)给出的表达穿过该电动机器5的电流动态特性的关系式直接与升压级4的占空比as以及穿过该电动机器5的电流Id相关。
因此，可能的是直接从参考值Idref与穿过该电动机器5的测量值Id之间的误差来控制as。
图2a示意性地示出该第一监测模块16的第一实施例。该第一监测模块包括对降压级3的输入电流If的开环调节。这个降压级3的输入电流If是通过计算降压级3的斩波占空比a来调节的。
降压级3的斩波占空比a是根据设定点功率Pbat ref确定的，从蓄电池电压Vbat以及从设定点蓄电池强度Ibat ref、从单相供电网络的输入电压Ve以及从穿过电感线圈Ld的电流强度Id来确定的。
第一监测模块16在第一输入端接收该蓄电池强度设定点Ibat ref并且在第二输入端接收该蓄电池的这些端子处测量出的电压Vbat。蓄电池的设定点强度Ibat ref以及蓄电池的电压Vbat被传送到第一乘法器21的输入端，该第一乘法器然后输出该设定点功率Pbat ref。
该监测模块16在第三输入端接收该供电网络的输入电压Ve。模块16包括一个信号分析器22以用于提取标准化幅值Vm信号，这个信号与单相供电网络的输入电压Ve成比例。幅值Vm信号被传送到第一逆变器23，该第一逆变器输出幅值Vm的倒数。这个幅值Vm的倒数被传送到第二乘法器24，该第二乘法器还在输入端接收该设定点功率Pbat ref。
接下来，第二乘法器24将该降压级3的输入电流的幅值Ifm输出到第三乘法器25，该第三乘法器还在输入端接收单相供电网络的输入电压Ve的相位信号sin(ωt)。
接下来，第三乘法器25将降压级3的输入电流If输出给第二监测模块17以及第四乘法器26二者。模块16在第四输入端接收穿过该电动机器5的线圈Ld的电流强度的值Id。穿过该线圈Ld的电流的值Id被传送到第二逆变器27，该第二逆变器将穿过该线圈Ld的电流的强度Id的倒数输出到第四乘法器26。
接下来，第四乘法器26执行计算If/Id并且输出该降压级3的斩波占空比a的值以用于控制该降压级3的输入电流If。
图2b展示了第一监测模块16的第二实施例。
在这个模块16中，第二乘法器24已经被图谱28替代，这个图谱根据该输入电压Ve的幅值Vm以及该设定点功率Pbat ref传送该降压级3的输入电流If的幅值Ifm。
图3展示了第二监测模块17的一个实施例。
在该充电装置1中，进入该蓄电池13中的电流Ibat的调节是由该升压级4控制的。实际上，蓄电池的电流Ibat是由关系式Ibat＝asId给出的。
因此，关系式as＝Ibat ref/Id对于相对于该蓄电池13的参考值来控制该电池中的电流Ibat而言是足够的。
如果蓄电池电流测量值是可供使用的话，也可能增加一个修正环。在这种情况下，结果是：
在此，α是一个调整参数。
第二监测模块17包括对穿过该电动机器5的电感线圈Ld的电流的强度Id的闭环调节。
该第二监测模块17在第一输入端接收该供电网络的输入强度的值Ie。这个强度值Ie被传送到确定该设定点感应强度Idref的值的一个模块31。第二监测模块17在第二输入端接收穿过该电动机器5的线圈Ld的强度值Id。该强度值Id被传送到第一减法器32的负输入端，该第一减法器在正输入端接收该设定点感应强度的值Idref。
接下来，第一减法器32将穿过电感线圈Ld的电流强度Id与该设定点电感强度Idref之间的差值输出到一个比例积分控制器30。
这个比例积分控制器30包括两个并行支路，其第一支路包括一个比例控制模块Kp并且其第二支路包括一个积分控制模块Ki和一个积分模块i。
第二监测模块17在第三输入端接收该降压级3的输入端处的由该第一监测模块16传送的电流强度的值If。这个强度If被传送到一个第一乘法器33，该第一乘法器还在输入端接收在该第二监测模块17的第四输入端上所接收的单相电网的输入电压Ve。
因此，该第一乘法器33输出有功功率的值P有功。这个值P有功被输入到第二乘法器34，该第二乘法器还在输入端接收该电流Id的倒数，电流Id在此之前已被传送到第一逆变器35。
第二乘法器34执行计算P有功/Id并且输出该降压级3的输出电压的值Vkn。该降压级3的电压Vkn被传送到第二减法器36的正输入端，该第二减法器在负输入端接收该比例积分控制器30的输出。
接下来，第二减法器36输出了穿过该电感线圈Ld的电流强度Id与该比例积分控制器30修正的这个设定点是感强度Idref之间的差值与该降压级3在第三乘法器37的输入端的输出电压Vkn之和。第三乘法器37还在输入端接收该蓄电池电压Vbat的倒数，该蓄电池电压Vbat已经被接收在该第二监测模块17的第五输入端并且被预先传送给第二逆变器38。
接下来，第三乘法器37输出该升压级4的斩波占空比as的设定点值。
该第二监测模块17还包括在第三乘法器37的输出端与该比例积分控制器30的支路的输入端之间的反馈环，该比例积分控制器包括该积分控制模块Ki。
如果该升压级4的斩波占空比as的值在一个阈值内等于0或等于1，则解除启用该积分控制支路。
这个反馈环对应于在该输入电压Ve接近零时用来克服该装置的不可控制性的一种防失控技术。实际上，在不可控制性阶段期间，该控制是饱和的，即这些开关的占空比或者IGBT晶体管的占空比为1，而不能减少这个差值。这个反馈环被用于防止继续包含这个误差。因此，一旦该装置是可控的，穿过该电动机器5的线圈Ld的电流Id就被恢复到这个参考值Idref。
使用这个反馈环还允许控制一种带具有极低感应系数的线圈Ld的系统。使用低感应系数线圈允许减小充电器的体积。
本发明允许提供一种用于机动车辆的车载充电装置，该装置适合于连接到外部单相供电网络上，在其电路中合并了该车辆的电动机器的线圈，并且允许将降压以及升压的调节成例如维持从单相供电网络所获取的电流与电压之间的小相移。
图4展示了两个参考点，这两个参考点各自包括一条示出单位为秒的时间水平轴线以及一条竖直轴线，该竖直轴线分别示出了单位为安培的电流以及单位为伏特的电压。所展示的曲线1和曲线2分别示出了随着不可控制性阶段，针对一个恒定值(例如Idref＝100A)设定点或设定点感应强度的穿过该电感性部件Ld的单位为安培的电流Id的变化，以及电压Ve的变化。
在图4中，显示出的是，当电压Ve的绝对值接近零值时，存在该电流Id随其快速下降的不可控性阶段。这些不可控性阶段在周期单相输入电压情况下具有周期性，所带有的频率是该输入电压Ve的频率的两倍。
因此，能够预测和/或检测这些不可控性阶段。例如，可以对该输入电压Ve的绝对值定义一个阈值，低于这个绝对值就检出一个不可控性阶段。根据另一个实例，在检测第一不可控性阶段之后，由于它们周期性出现而可以预测下一个阶段。
图5展示了两个参考点，每个参考点都包括一条示出单位为秒的时间水平轴线以及示出单位为安培的电流竖直轴线。所展示的曲线3和曲线4分别示出了穿过该电感性部件Ld的单位为安培的电流Id的详细变化以及由图3的模块31所传送的恒定值Idref＝100A设定点。所展示的曲线5示出在运行平均之后该电流Id值的变化。显示出的是，在一个设定点Idref＝100A下，该电流Id具有在96.52A与96.68A之间变化的约为96.6A的平均值。
接下来，设想使用升压级4(图1)将电流Id以电流Ibat形式传输给蓄电池。然而，通过如以上所展示的一个充电系统，为了对具有7kW功率的300V蓄电池充电，电流Ibat必须为25A。在一个230伏特RMS常规欧洲电网中，以这样的功率所获取的电网电流将为30.5A RMS，即43A幅值。因此显示出的是，Id平均值(96.6A)大出并且还极不同于通过蓄电池所获取的电流值Ibat以及所获取的电网电流(43A幅值)。大出且不同于电流Ibat以及该电网电流的这个值涉及如以下所说明的能量损失。一种解决方案可以使图3的模块31所传送的设定点值Idref变小以便减小电流Id。
事实上这种解决方案是不可能的，这是由于一个非零电流必定始终在降压级与升压级之间的电动机器的存储电感器中流动，即，电流Id必定始终大于不可控性阶段过程中所包括的0安培。通过如以上展示的一个充电系统以及大概43A的输入流电流Ie的幅值，包括55A强度Id最小值(这个最小值例如是在一个可控阶段过程中达到的)的一个设定点Idref只允许12A的安全裕度。
如图5展示的，使用一个恒定设定点Idref＝100A允许一个大概20A的充分安全裕度(这个范围值是通过从不可控性阶段过程中的最小值63.79A中减去输入电流幅值43A获得的：63.79A–43A＝20.79A)，但由于电流Id的大小以及其与蓄电池所获取的电流值Ibat的差值，而带有不令人满意的能量效率。
图6展示了这个问题的一种解决方案。图6展示两个参考点，每个参考点都包括一条示出单位为秒的时间水平轴线以及单位为安培的电流竖直轴线。所展示的曲线6和曲线7分别示出一个新设定点Idref以及根据这个新设定点穿过该电感性部件的单位为安培的电流Id的详细变化。
根据曲线6，显示出的是这个新设定点采用两个值，第一个值等于一个大概80A的中间阈值而第二个值等于大概105A的高阈值。接下来，这个设定点快速地从第一值增加到第二值，当它达到第二值时，它立即减小到第一值。从第一值增加到第二值的这个持续时间例如为π/4弧度，这个基准是电压Ve＝Vm sin(ωt)的电角度ωt。因此，以周期给出的这个对应增加的持续时间为1/8周期，即在50Hz频率情况下：(π/4)/(2.π.50)＝2.5ms。
根据曲线7，显示出的是，以曲线6上展示的这个设定点Idref，电流Id在不可控性阶段过程中采取大概62.71A的最小值。这个值几乎与在Idref＝100A时固定的恒定设定点所获得的完全相同。这就是在不可控性阶段之前该设定点采取第二值(105A)的结果。
此外，所展示的这条曲线8示出在运行平均之后该电流Id值的变化(曲线7)。显示出的是，以这个新设定点Idref(曲线6)，电流Id具有一个在80.83A与80.93A范围之间的约为80.9A的平均值。
因此，这个新设定点给出一个电流Id，其平均值被大大减小而其最小值相同。因此，图6展示了由采取两个值的新设定点Idref构成的解决方案，其结果是电流Id的平均强度被减小同时允许电流Id的最小强度与相同的安全裕度相对应。因此，这赋予了提高的能量效率而同时保持了一个充分的安全裕度。更确切地说，这个平均电流下落16％(80.9A与96.6A相比)，这不仅允许欧姆损耗减小以及电动机器5中的铁损减小(图1)，而且还允许根据占空比as来对升压级4进行切换(图1)，这样由于强度Id接近Ibat且保持大于后者而允许更高的效率。
当然，还有可能使用例如由一个设定点构成的其他调整，该设定点的高的裕度被增大以获得能量效率增加以及安全裕度增加或者安全裕度增加而能量效率没有增加。
然而，图6显示出的是，曲线7在重新开始可控性过程中大大超过这个设定点。以下在图7中展示了针对这个问题的解决方案。
与图6中一样，图7示出两个参考点，每个参考点都包括一条示出单位为秒的时间水平轴线以及单位为安培的电流竖直轴线。所展示的曲线9和曲线10分别示出了一个新设定点Idref以及根据这个新设定点穿过该电感性部件的单位为安培的电流Id的详细变化。所展示的曲线11示出在运行平均之后电流Id值的改变(曲线10)。
显示出的是，如同曲线6上展示的设定点，曲线9的设定点采取等于大概80A的中间阈值的一个第一值以及等于大概105A的高阈值的第二值。曲线9的设定点与曲线6的设定点的不同之处在于第三值(称作低阈值)，这个第三值是该设定点在不可控性阶段期间采取的值。作为一个示例性实施例，这个低阈值的值为66A。在已经采取这个第三值之后，曲线9的设定点再次朝平均阈值第一值增加。作为一个示例性实施例，从第三值增加到第一值的持续时间为π/4弧度，基准是电压Ve＝Vm sin(ωt)的电角度ωt。因此，以周期给出的这个相对应的增加持续时间为1/8周期，即在频率为50Hz的情况下：(π/4)/(2.π.50)＝2.5ms。
通过这个新设定点，显示出的是，在曲线10上，电流Id仍略微超出这个设定点，但具有的值比曲线7的值小得多。这是由于电流Id从不可控性阶段结束时从第三值到第一值缓慢增大，这种缓慢增大是由于同样显示出这种缓慢增大的设定点Idref所引起的。
随后，曲线10上展示的电流Id将达到类似于曲线7上的一个最大值，然后达到略小于曲线7上的最小值。更确切地说，曲线10的电流Id将达到值为60.89A的最小值以及在79.83A与79.92A之间变化的约为79.86A的一个平均值(曲线11上所展示的)。因此，曲线9的设定点允许这个平均值减小并且还防止突然增大，这种过分地突然增大会导致电流谐波并且导致超出该设定点。
然而，通过曲线9的设定点，获得的60.89A最小值确实不足，因为它仅允许60.89A-43A＝17.89A的安全裕度。
图8提出一个用于克服这个问题的设定点。与图7一样，图8示出两个参考点，每个参考点都包括一条示出单位为秒的时间水平轴线以及单位为安培的电流竖直轴线。所展示的曲线12和曲线13分别示出了一个新设定点Idref以及根据这个新设定点穿过该电感性部件的单位为安培的电流Id的详细变化。所展示的曲线14示出在运行平均之后该电流Id的值的变化(曲线13)。
显示出的是，如同曲线9的设定点，曲线12的设定点采取等于一个大概80A的中间阈值的第一值以及等于大概105A的高阈值的第二值以及等于大概66A的低阈值的第三值。不同于曲线9的设定点，曲线12的设定点在不可控性阶段期间采用一个平稳状态。
这个平稳状态对应于该设定点感应强度在从该第二值移动到第三值时在某一持续时间所采取的一个恒定值。作为一个示例性实施例，采取该恒定值的持续时间为0.07.π弧度，基准是电压Ve＝Vm sin(ωt)的电角度ωt。因此，以周期表达的这个对应的持续时间为0.035周期，即在频率为50Hz情况下：(0.07.π)/(2.π.50)＝0.7ms。作为一个示例性实施例，这个恒定值采取该第一值，即，具有值为大概80A的中间阈值。
以这个新设定点，显示出的是，在曲线13上，电流Id采取一个最小值(在不可控性阶段期间)，这个最小值比曲线10最小值大得多。这是由于在该设定点中存在平稳状态，这虽然在不可控性阶段期间也允许防止该设定点使穿过该电感性部件的电流进一步减小。
除了这个点之外，曲线13上展示的电流Id的形状类似于曲线10上电流的形状。因此，曲线13的电流Id将达到一个最小值62.51A以及在79.03A与79.19A之间变化的约为79.1A的平均值(曲线114上所展示的)。因此，曲线12的设定点允许电流Id的最小值略微升高而同时保持相同或者甚至较小(-0.7A)的平均值。
因此，图8展示的设定点允许实现的安全裕度为：62.51-43＝19.51A，这个安全裕度是足够的同时允许了电流Id平均值减小大概18％(79.1A与96.6A相比)。
图9展示了根据该设定点该再充电系统的这些变量比较。图9示出三个参考点，每个参考点都包括一条示出单位为秒的时间水平轴线以及一条竖直轴线，该竖直轴线分别示出了单位为安培的电流、单位为伏特的电压以及单位为安培的电流。
所展示的曲线15和曲线16分别示出了根据曲线12的设定点感应强度Idref以及根据恒定值Idref＝100的设定点感应强度。所展示的曲线17示出了根据已经在图4中展示的不可控性阶段该电压Ve的变化。最后，曲线18和曲线19分别示出针对曲线16上展示的设定点的以及针对曲线15上展示的设定点的电流Id。
在图9中，显示出的是，曲线15和曲线16的设定点Idref的变化可以被分成四个步骤：
在第一步骤中，曲线15的设定点Idref采取等于该第一值的一个恒定值。因此，曲线18的电流Id可以保持在与以曲线16的设定点调节的相比更低的一个值上。这样给出一个占空比as，该占空比对应于使得与以曲线16的设定点调节相比将更大部分的穿过该电感性部件电流Id(还称为中性电流)传输到蓄电池。实际上，该电流的平均值接近电流Ibat而同时保持大于该电流。因此，这样产生了效率增大。
一个第二步骤，在该第二步骤中该曲线15的设定点Idref朝第二值增加。曲线18的电流Id跟随这个设定点并且因此增大以便预见可控性的未来损失(由曲线17展示的接近零值)。因此，电流Id将从一个较高的值下降，这样还允许在下降结束时达到一个较高的值。
在不可控性阶段期间执行的第三步骤，在第三步骤中，该设定点从第二值下降至第三值，所述下降包括一个平稳状态，在这个平稳状态过程中该设定点保持一个恒定值(例如，该第一值)。
一个第四步骤，在该第四步骤中曲线15的设定点从第三值再次缓慢上升至第一值。
图6至图9中展示的所有这些解决方案包括得出一个设定点Idref而使得该设定点跟随一条非恒定曲线。这些解决方案是通过使用模块31实施的，该模块将根据电流Ie得出所述设定点。

Claims (9)

1.一种对蓄电池(13)从单相电网充电进行控制的方法，在该方法中：
-输入电压(Ve)被滤波；
-该电网的电功率经由一个降压级(3)和一个升压级(4)供应到该蓄电池上，该降压级和升压级是经由一个电感性部件(Ld)联接在一起的；以及
-根据一个强度设定点(Idref)对穿过所述电感性部件的一个强度(Id)进行监测，所述强度(Id)不是连续可控的，
其特征在于，得出该强度设定点的方式为：所述强度设定点具有至少一个第一值和大于该第一值的至少一个第二值，该强度设定点在其中该强度不可控的阶段开始之前具有该第二值。
2.如权利要求1所述的方法，其中得出该强度设定点(Idref)而使得所述设定点具有一个第三值，该第三值小于前面这两个值，该设定点在其中该强度不可控的阶段过程中从该第二值移动到该第三值。
3.如权利要求2所述的方法，其中得出该强度设定点(Idref)而使得在该设定点(Idref)已经具有该第三值之后遵循一个增加仿射函数而从该第三值移动该第一值。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中得出该强度设定点(Idref)而使得该强度设定点(Idref)在从该第二值移动到该第三值时在一个特定的持续时间段上采取一个恒定值。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述恒定值等于该第一值。
6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该降压级(3)的一个输入电流(If)是与该降压级(3)的输入电压(Vc)同相产生的。
7.如权利要求6所述的方法，其中该降压级(3)的输入电流(If)是根据该单相供电网络的电压(Ve)、一个设定点功率(Pbat ref)以及该穿过该电感性部件(Ld)的电流强度(Id)，通过对该降压级(3)的斩波占空比(a)进行开环控制来调节的，以便使该降压级的输入电流与该降压级的输入电压同相、并且相对于该设定点功率(Pbat ref)控制该蓄电池所接收的功率(Pbat)。
8.如权利要求6所述的方法，其中穿过该蓄电池(13)的电流强度(Ibat)是根据该降压级(3)的输出端的电压(VKn)、该蓄电池(13)的电压(Vbat)、以及该强度设定点(Idref)与穿过该电感性部件(Ld)的电流强度(Id)之间的差值，通过闭环控制该升压级(4)的一个斩波占空比(as)而相对于一个参考蓄电池强度(Ibat ref)来调节的。
9.如权利要求8所述的方法，其中如果该斩波占空比(as)在一个阈值距离内等于0值或1值，则解除启用一个比例积分控制器的积分部分。
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