CN106972605A - 逆变器/充电器集成装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种逆变器/充电器集成装置及其控制方法。该装置包括：三相电动机；第一整流单元，配置为对三相AC电力整流以对高压电池快速充电；第二整流单元，配置为对单相AC电力整流以对高压电池慢速充电；开关单元，包括至少一个开关，开关单元配置为根据充电模式将第一或第二整流单元选择性地连接到三相电动机；整流器/逆变器集成单元，配置为选择性地连接到第一或第二整流单元以对高压电池充电；低压整流单元，配置为降低由整流器/逆变器集成单元输出的DC电压以输出低压DC电力；以及控制单元，配置为控制开关单元以：将三相电动机与第一和第二整流单元选择性地断开；以及根据充电模式将第一或第二整流单元选择性地连接到三相电动机。

Description

逆变器/充电器集成装置及其控制方法
本申请为申请号为201210072025.3、申请日为2012年3月16日、发明名称为“逆变器/充电器集成装置及其控制方法”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请在35U.S.C.119和35U.S.C.365下要求申请号为10-2011-0024573的韩国专利申请(提交于2011年3月18日)的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及一种逆变器(inverter)/充电器集成装置及其控制方法，所述逆变器/充电器集成装置对用于向设置于车辆上的电动机供给驱动电力的电池进行充电，并且包括用于驱动三相电动机的逆变器。
背景技术
通常，电动车辆包括高压电池、三相电动机和逆变器。
可以用大约720V的高压对高压电池进行充电。
三相电动机可以通过使用高压电池中所充的电力来驱动电动车辆。
逆变器可以驱动三相电动机。
就是说，通过使用高压电池中所充的电力来驱动三相电动机会受到高压电池容量的限制。
当电动车辆的高压电池中剩余的电力低于预定的水平时，不能再驱动三相电动机。因此，电动车辆可以设置有高压充电器来对高压电池进行充电。这种高压充电器可以分为使用家用单相AC(交流)电力的慢速充电器和使用用于电力传输和分配的三相电力的快速充电器。
另外，除了三相电动机之外，电动车辆还包括消耗大约12V的低电力的诸如电子装置和照明装置的各种负载。可以安装低压电池来使消耗低电力的负载工作，并且可以设置用于对低压电池进行充电的低压充电器。
逆变器、高压充电器和低压充电器彼此分离。因此，需要花费大量时间和精力去设计逆变器、高压充电器和低压充电器以将其适当地安装于电动车辆中。
发明内容
本发明的实施例提供了一种逆变器/充电器集成装置及其控制方法，所述装置通过使用降压式三相整流器、三相电动机以及逆变器对根据升压降压操作输入的三相AC(交流)电力进行控制，以使三相AC电力的功率因数接近于1。
本发明的实施例还提供了一种逆变器/充电器集成装置及其控制方法，所述装置用于对高压电池进行快速充电，用于通过使用高压电池中所充的电力对低压电池进行充电，并且用于驱动三相电动机。
在一个实施例中，一种逆变器/充电器集成装置包括：三相电动机；第一整流单元，其被配置为对三相AC电力进行整流以对高压电池进行快速充电；第二整流单元，其被配置为对单相AC电力进行整流以对所述高压电池进行慢速充电；开关单元，其包括至少一个开关，所述开关单元被配置为根据充电模式将所述第一整流单元或第二整流单元选择性地连接到所述三相电动机；整流器/逆变器集成单元，其被配置为选择性地连接到所述第一整流单元或第二整流单元以对所述高压电池进行充电；低压整流单元，其被配置为降低由所述整流器/逆变器集成单元输出的DC电压从而输出低压DC电力；以及控制单元，其被配置为控制所述开关单元以：选择性地将所述三相电动机与所述第一整流单元和第二整流单元断开；以及根据所述充电模式选择性地将所述第一整流单元和第二整流单元连接到所述三相电动机。
在另一个实施例中，一种用于控制逆变器/充电器集成装置的方法包括：选择电池充电模式和驱动模式中的一种模式，在所述电池充电模式下由整流单元对AC电力进行整流，其中，当所述电池充电模式为高速充电模式时基于三相AC电力对所述AC电力进行整流，或者当所述电池充电模式为低速充电模式时基于单相AC电力对所述AC电力进行整流，由整流器/逆变器集成单元将所述整流后的AC电力转换为DC电力，由所述整流器/逆变器集成单元利用所述DC电力对高压电池进行充电，当低压电池被用降压后的DC电力充电时，由低压整流单元将所述DC电力输出为所述降压后的DC电力；以及在驱动模式下由控制器利用所述高压电池中所充的电力来驱动三相电动机。
附图说明
图1是图示出根据第一实施例的逆变器/充电器集成装置的框图。
图2是图示出根据第二实施例的逆变器/充电器集成装置的框图。
图3是图示出根据第三实施例的逆变器/充电器集成装置的框图。
图4是图示出用于对根据实施例的逆变器/充电器集成装置进行控制的操作流程图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在描述之前，应理解的是，在为了进行最好地解释而允许发明人适当地定义术语的原则的基础上，本说明书及所附的权利要求书中使用的术语不应被解释成限于通常的含义和字典含义，而应当基于对应于本发明的技术方案的含义和概念来进行解释。
因此，这里给出的描述是仅为阐述目的所用的优选示例，无意限制本发明的范围，所以应当理解的是，可以在不偏离本发明精神和范围的情况下对其进行其他等同替代和改进。
根据这些实施例，将用于对电池充电的三相整流器和单相整流器与逆变器一起集成。因而，能够获得布线、体积、重量和成本方面的优势。
此外，因为提供了快速充电功能，所以当电池电量低时能够迅速地对电池进行充电。
图1是图示出根据第一实施例的逆变器/充电器集成装置的框图。
参照图1，根据第一实施例的逆变器/充电器集成装置100包括单相整流单元110、低压整流单元120、三相电动机130、逆变器140和控制单元150。
单相整流单元110可以对单相输入进行整流。单相整流单元110可以对单相AC电力进行整流以提供用于对电池进行充电的电力。单相整流单元110可以接收家用220V单相AC电力。
低压整流单元120可以向包括控制单元150的负载供给低压DC电力。低压整流单元120可以接收由逆变器140整流的DC电力，并且使DC电力的电压下降以将降压后的DC电力提供给逆变器/充电器集成装置100中所包括的需要低压(例如，大约12V)DC电力的装置。
三相电动机130可以驱动电动车辆。在充电模式下，三相电动机130可以向逆变器140输出由单相整流单元110整流的AC电力。在驱动模式下，可以将由逆变器140使用电池中所充的电力而产生的AC电力供给给三相电动机130。
逆变器140可以驱动三相电动机130并且向电池供给充电电力。在充电模式下，逆变器140可以从三相电动机130接收由单相整流单元110整流的AC电力，以将所接收到的AC电力整流为DC电力。在驱动模式下，逆变器140可以将电池中所充的DC电力转换为三相AC电力，以驱动三相电动机130。
控制单元150可以控制单相整流单元110、低压整流单元120和逆变器140。控制单元150可以控制能够从三相电动机130上切断单相整流单元110的开关。
图2是图示出根据第二实施例的逆变器/充电器集成装置200的框图。
参照图2，根据第二实施例的逆变器/充电器集成装置200包括整流单元210、低压整流单元220、三相电动机230、逆变器250和控制单元260。
整流单元210包括单相整流单元211和三相整流单元212。
单相整流单元211可以对单相AC电力进行整流以提供用于对电池进行充电的电力。单相整流单元211可以接收家用220V单相AC电力。另外，在充电模式下，单相整流单元211可以为慢速充电器。目前，通过使用常规的家用单相AC电力对电动车辆的电池进行充电需花费大约六个小时的时间。
三相整流单元212可以对三相AC电力进行整流以提供用于对电池进行充电的电力。三相整流单元212可以接收三相AC电力。另外，在充电模式下，三相整流单元212可以为快速充电器。通常可以向三相整流单元212供给380V三相AC电力。为了对电动车辆进行快速充电，需要快速充电器。目前，快速充电所花费的时间为大约一个小时。
低压整流单元220可以输出低压DC电力。低压整流单元220可以接收由逆变器250整流的DC电力，并且使DC电力的电压下降以将降压后的DC电力提供给逆变器/充电器集成装置200中所包括的需要低压(例如，大约12V)DC电力的装置。
三相电动机230可以驱动电动车辆。在充电模式下，三相电动机230可以向逆变器250输出由单相整流单元211整流的AC电力。在驱动模式下，可以将由逆变器250通过切换电池中所充的电力而产生的AC电力供给给三相电动机230。
可以在单相整流单元211、三相整流单元212和三相电动机230之间设置开关单元240。根据快速充电或者慢速充电，开关单元240可以在单相整流单元211和三相整流单元212之间进行切换。在充电模式下，开关单元240可以在单相整流单元211和三相整流单元212之间进行切换。另外，在驱动模式下，开关单元240可以从整流单元210上切断三相电动机230。开关单元240可以包括多个开关。
在充电模式下，逆变器250可以从三相电动机230接收由单相整流单元211或者三相整流单元212整流的AC电力，并且将所接收到的AC电力整流为DC电力。在驱动模式下，逆变器250可以将电池中所充的DC电力转换为三相AC电力以驱动三相电动机230。
控制单元260可以控制逆变器/充电器集成装置200中所包括的元件。控制单元260对开关单元240进行控制以从单相整流单元211或者三相整流单元212上切断三相电动机230。控制单元260可以控制整流单元210、低压整流单元220、三相电动机230、开关单元240和逆变器250的操作。
图3是图示出根据第三实施例的逆变器/充电器集成装置300的框图。
参照图3，根据第三实施例的逆变器/充电器集成装置300包括第一整流单元310、第二整流单元320、开关单元330、三相电动机340、整流器/逆变器集成单元350和控制单元360。
用于快速充电的第一整流单元310可以对三相AC电力进行整流，并且将整流后的AC电力输出到三相电动机340的中性点。
用于慢速充电的第二整流单元320可以对单相AC电力进行整流，并且将整流后的AC电力输出到三相电动机340的中性点。
第一整流单元310可以为快速充电器，而第二整流单元320可以为慢速充电器。
在充电模式下，根据快速充电或者慢速充电，开关单元330可以在第一整流单元310和第二整流单元320之间进行切换。开关单元330可以包括多个开关。
在充电模式下，整流器/逆变器集成单元350可以通过切换经由三相电动机340输出的AC电力信号来对电池370进行充电。另外，在驱动模式下，整流器/逆变器集成单元350可以向三相电动机340供给电池370中所充的DC电力以驱动三相电动机340。
控制单元360可以控制第一整流单元310、第二整流单元320、开关单元330、三相电动机340和整流器/逆变器集成单元350的操作。
图4是图示出用于对根据实施例的逆变器/充电器集成装置进行控制的操作流程图。
参照图4，可以为逆变器/充电器集成装置选择充电模式和驱动模式中的一种模式。当选择驱动模式时，逆变器/充电器集成装置可以检查电池的状态。根据电池的状态可以将逆变器/充电器集成装置的模式从驱动模式变为充电模式。
当选择充电模式时，可以为逆变器/充电器集成装置选择快速充电模式和慢速充电模式中的一种模式。当选择快速充电模式对电池进行充电时，可以向逆变器/充电器集成装置供给三相AC电力以在操作404a中对三相AC电力进行整流。
相反的，当选择慢速充电模式时，，可以向逆变器/充电器集成装置供给单相AC电力以在操作404b中对单相AC电力进行整流。
根据充电模式，在操作406中，逆变器/充电器集成装置将三相AC电力或者单相AC电力转换为DC电力。
在操作408中，逆变器/充电器集成装置可以用DC电力对电池进行充电。
在操作410中，逆变器/充电器集成装置判定充电是否完成，并且当充电完成时，在操作412中将整流单元从逆变器或者整流器/逆变器集成单元上切断。切断可以由开关单元来执行，并且对开关单元中所包括的开关的数目没有限制。
根据电池充电的完成，在操作414中逆变器/充电器集成装置可以在驱动模式下驱动三相电动机。
尽管已经参照数个图示的实施例对实施例进行了描述，但应理解的是，本领域技术人员能够设想出落入本公开原理的精神和范围内的多种其它的改进和实施例。尤其是，在本公开、附图以及所附权利要求的范围内，可以对主题组合布置的零部件和/或布置有各种变型和改进。除了在零部件和/或布置方面的变型和改进之外，对本领域技术人员来说，替代使用也是显而易见的。

Claims (6)

1.一种逆变器/充电器集成装置，包括：
三相电动机；
第一整流单元，其被配置为对三相AC电力进行整流以对高压电池进行快速充电；
第二整流单元，其被配置为对单相AC电力进行整流以对所述高压电池进行慢速充电；
开关单元，其包括至少一个开关，并且所述开关单元被配置为根据充电模式将所述第一整流单元或第二整流单元选择性地连接到所述三相电动机；
整流器/逆变器集成单元，其被配置为选择性地连接到所述第一整流单元或第二整流单元以对所述高压电池进行充电；
低压整流单元，其被配置为降低由所述整流器/逆变器集成单元输出的DC电压从而输出低压DC电力；以及
控制单元，其被配置为控制所述开关单元以：
选择性地将所述三相电动机与所述第一整流单元和第二整流单元断开；以及
根据所述充电模式将所述第一整流单元或第二整流单元选择性地连接到所述三相电动机。
2.根据权利要求1所述的逆变器/充电器集成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为当所述三相电动机处于驱动模式时控制所述开关单元以将所述第一整流单元和第二整流单元与所述三相电动机断开。
3.根据权利要求1所述的逆变器/充电器集成装置，其中，所述整流器/逆变器集成单元进一步被配置为将由所述第一整流单元和第二整流单元整流的所述AC电力转换为DC电力以对所述电池进行充电。
4.根据权利要求1所述的逆变器/充电器集成装置，其中，所述整流器/逆变器集成单元进一步被配置为在驱动模式下通过使用所述电池中所充的电力来驱动所述三相电动机。
5.根据权利要求1所述的逆变器/充电器集成装置，其中，所述低电压整流单元将所述低压DC电力供应到包括所述控制单元的负载。
6.一种用于控制逆变器/充电器集成装置的方法，所述方法包括：
选择电池充电模式和驱动模式中的一种模式；
在所述电池充电模式下，由整流单元对AC电力进行整流，其中当所述电池充电模式为高速充电模式时基于三相AC电力对所述AC电力进行整流，或者当所述电池充电模式为低速充电模式时基于单相AC电力对所述AC电力进行整流；
由整流器/逆变器集成单元将所述整流后的AC电力转换为DC电力；
由所述整流器/逆变器集成单元利用所述DC电力对高压电池进行充电；
当低压电池用降压后的DC电力来充电时，由低压整流单元将所述DC电力输出为所述降压后的DC电力；以及
在所述驱动模式下，由控制器利用所述高压电池中所充的电力来驱动三相电动机。
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