CN108688490B - 具有共用组件的车载车辆充电系统和无线车辆充电系统 - Google Patents

具有共用组件的车载车辆充电系统和无线车辆充电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108688490B
CN108688490B CN201810288969.1A CN201810288969A CN108688490B CN 108688490 B CN108688490 B CN 108688490B CN 201810288969 A CN201810288969 A CN 201810288969A CN 108688490 B CN108688490 B CN 108688490B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vehicle
charging system
traction battery
wireless power
power transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810288969.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108688490A (zh
Inventor
穆罕默德·艾尔沙伊尔
陈清麒
马克·J·弗尔勒
约翰·保罗·吉比尤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN108688490A publication Critical patent/CN108688490A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108688490B publication Critical patent/CN108688490B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • H02J7/025—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本公开涉及具有共用组件的车载车辆充电系统和无线车辆充电系统。一种车辆包括：牵引电池；车载充电系统(OBCS)和无线电力传输系统(WPTS)。车载充电系统和无线电力传输系统中的每个被配置为选择性地使用相同的整流器，使得所述整流器对车载充电系统的输出进行整流以及所述整流器对无线电力传输系统的输出进行整流，以向牵引电池提供电力。

Description

具有共用组件的车载车辆充电系统和无线车辆充电系统
技术领域
本公开涉及包括车载充电系统和无线充电系统的车辆。
背景技术
无线电力传输(WPT)作为一种可行的用于给电池充电的方法一直受到汽车制造商的关注。在特定情况下，其作为附加选项而被提供，并且不会代替车载充电器。因此，具有WPT附加装置的车辆可具有以导电方式或无线方式为车辆的电池进行充电的能力。
发明内容
一种车辆包括：牵引电池、车载充电系统(OBCS)和无线电力传输系统(WPTS)，车载充电系统和无线电力传输系统分别被配置为选择性地使用相同的整流器，使得所述整流器对车载充电系统的输出进行整流以及所述整流器对无线电力传输系统的输出进行整流，以向牵引电池提供电力。
一种用于给车辆充电的方法包括通过控制器执行以下操作：响应于经由车载充电系统(OBCS)对车辆的电池进行充电的请求，利用整流器对车载充电系统的输出进行整流以向所述电池提供电力；响应于经由无线电力传输系统(WPTS)对所述电池进行充电的请求，利用所述整流器对无线电力传输系统的输出进行整流以向所述电池提供电力。
一种车辆包括：牵引电池；高电压至低电压DC-DC转换器，包括逆变器；车载充电系统(OBCS)和无线电力传输系统(WPTS)，分别被配置为选择性地使用所述逆变器，使得所述逆变器对车载充电系统的输出进行整流以及所述逆变器对无线电力传输系统的输出进行整流，以向牵引电池提供电力。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括开关，所述开关被配置为选择性地将车载充电系统与无线电力传输系统以及牵引电池隔离。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于经由无线电力传输系统对牵引电池进行充电的请求，断开所述开关中的与高电压至低电压DC-DC转换器相关联的第一开关，以将高电压至低电压DC-DC转换器的除了所述逆变器以外的组件与无线电力传输系统以及牵引电池隔离。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括开关，所述开关被配置为选择性地将无线电力传输系统与车载充电系统以及牵引电池隔离。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于经由车载充电系统对牵引电池进行充电的请求，断开所述开关中的与高电压至低电压DC-DC转换器相关联的第一开关，以将高电压至低电压DC-DC转换器的除了所述逆变器以外的组件与车载充电系统以及牵引电池隔离。
附图说明
图1是现有技术的无线电力传输(WPT)系统的示意图。
图2是现有技术的车载充电(OBC)系统的示意图。
图3是现有技术中具有WPT系统和OBC系统的车辆以及充电站的示意图。
图4是具有WPT系统和OBC系统的车辆以及充电站的示意图。
图5是高电压至低电压(HV至LV)DC-DC转换器的示意图。
图6是具有WPT系统、OBC系统和图5中的HV至LV DC-DC转换器的车辆以及充电站的示意图。
具体实施方式
在此描述了本公开的多个实施例。然而，所公开的实施例仅是示例，并且未被明确示出或描述的其它实施例可采用各种可替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅作为用于教导本领域普通技术人员以多种方式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相结合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可被期望用于特定的应用或实施方式。
公开的处理、方法、逻辑或策略可被传送到处理装置、控制器或计算机，和/或通过处理装置、控制器或计算机来实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元。类似地，所述处理、方法、逻辑或策略可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于信息被永久地存储在可包括永久非可写存储介质(诸如ROM装置)的各种类型的制造品上以及信息被可改变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其它磁性和光学介质)上。所述处理、方法、逻辑或策略还可在软件可执行对象中被实现。可选地，所述处理、方法、逻辑或策略可使用适合的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合被全部或者部分地实现。
由于增加的无线电力传输(WPT)系统硬件，车辆充电系统的总体成本预计会增加。当前，插电式电动车辆(PHEV)配备有车载充电器(OBC)和高电压至低电压(HV至LV)DC-DC转换器。为了执行WPT功能，附加硬件被安装在地面侧。该硬件包括功率因数校正电路(PFC)、电磁干扰(EMI)滤波器、桥式整流器、逆变器和匹配网络。车辆侧还包括匹配网络和整流器。WPT系统的输出可直接连接到电池。
为了降低总体系统成本，OBC和/或HV至LV DC-DC转换器的组件可与WPT系统共用。在此提出了用于将WPT系统与OBC集成的多种方法。
例如，可在OBC与WPT系统之间共用共同的整流器。车辆侧匹配网络的输出经由开关连接到OBC的整流器的输入。这种实现允许在WPT系统操作期间利用OBC的输出整流器和滤波器。电池因此利用DC电流被充电。取决于充电方法，可能必须需要两个开关来将OBC与WPT系统断开连接。如果经由导电方法进行充电，则OBC被用于给电池充电。因此，将车辆侧匹配网络连接到OBC的开关处于断开状态，而OBC内的开关处于接通状态：WPT系统组件不干扰OBC的操作。类似地，当电池进行无线充电时，OBC内的开关处于断开状态，而将车辆侧匹配网络连接到OBC的开关处于接通状态。OBC组件不干扰WPT系统的操作。在允许AC电流充电的情况下，可实现类似的解决方案。
车载HV至LV DC-DC转换器还可被用于执行OBC和WPT系统的整流和滤波功能。如果系统被设计为防止在对HV电池充电时对LV电池进行充电，则HV至LV DC-DC转换器的逆变器可被用于针对无线充电器和车载充电器两者执行同步整流。如果WPT匹配网络的输出如在此所预期的那样连接，则HV至LV DC-DC转换器的逆变器开关可被用于针对无线充电器和车载充电器两者执行整流功能。
图1是典型的WPT系统10的示意图。系统10包括地面组件(GA)部分12和车辆组件(VA)部分14。GA部分12包括AC至DC转换器16、逆变器18、初级补偿网络20和地面线圈22。转换器16执行功率因数校正功能，并且其输出为被馈送到逆变器18的恒定电压。逆变器18将恒定电压转换为高频AC电压。为了在组件上保持低伏安应力，逆变器18的输出电压被馈送到初级补偿网络20，初级补偿网络20包括电抗组件(即，电感器和/或电容器)。网络20的输出随后被馈送到地面线圈22。
VA部分14包括接收线圈24、次级补偿网络26、整流器30和低通滤波器32。在电力传输期间，接收线圈24弱耦合到地面线圈22。接收线圈24的输出被馈送到网络26。网络20和26因此被用于产生谐振回路网络28，从而允许线圈22和24以可接受的伏安水平传输大量的电力。网络26的输出被馈送到整流器30，并且随后被馈送到低通滤波器32，以供应用于给电池充电的DC电力。因此，可通过控制逆变器18的开关来调节电池电力。
图2是典型的车载充电系统34的级的示意图。系统34包括EMI滤波器36、整流器38、两相交错升压转换器40、逆变器42、无功补偿网络44、整流器46和另一个EMI滤波器48。转换器40执行功率因数校正功能。
图3是包括车载充电系统52和WPT系统54的典型的插电式混合动力/电动车辆50的示意图。系统52和54分别与VA部分14(图1)和系统34(图2)类似。因此，系统52包括整流器56、EMI滤波器58、DC-DC转换器60、逆变器62、无功补偿网络64和整流器66。并且系统54包括接收线圈68、次级补偿网络70以及整流器和滤波器72。车辆50还包括LV电池74、HV至LV DC-DC转换器76、HV电池78和插电端口80。转换器76包括典型的电路82、逆变器84和EMI滤波器86。
插电端口80的输出被馈送到系统52。系统52和54中的每个的输出可被用于给HV电池78充电。并且，HV电池78的输出可被馈送到转换器76，以对LV电池74进行充电。然而，系统52和54不可同时操作。因此，它们的组件可被共用以降低成本并改善封装。另外，如果转换器76在充电期间不运行，则转换器76的一些组件也可被用于执行充电功能。
系统54被示出为接近GA部分88，GA部分88与GA部分12(图1)类似。因此，GA部分88包括EMI滤波器90、整流器92、PFC转换器94、逆变器96和地面线圈98。电动车辆供电设备100被用于向插电端口80或GA部分88供电。
可以以导电或无线方式对HV电池78进行充电。隔离的高电压至低电压DC-DC转换器被用于从HV电池向LV电池传输电力。
图4是包括控制器103的插电式混合动力/电动车辆102以及具有共用的组件的车载充电系统104和WPT系统106的示意图。与系统52(图3)非常类似，系统104包括整流器108、EMI滤波器110、DC-DC转换器112、逆变器114、无功补偿网络116和整流器118。然而，系统104还包括开关120，开关120的操作将在下面进一步详细描述。与系统54(图3)类似的系统106包括接收线圈(或线圈)122和次级补偿网络124。并且代替整流器，系统106包括开关126。车辆102还包括LV电池和HV至LV DC-DC转换器(未示出)、HV电池128以及插电端口130。
控制器103等操作开关120和126，以允许系统106使用整流器118。在无线充电期间，开关120断开并且开关126接通，从而形成包括整流器118、线圈122、网络124和HV电池128的电路并且将系统104的其余部分与所述电路隔离。在有线充电期间，开关120接通并且开关126断开，从而形成包括系统104和电池128的电路并且将系统106与所述电路隔离。
系统106被示出为接近GA部分132，GA部分132与GA部分12(图1)类似。因此，GA部分132包括EMI滤波器134、整流器136、PFC转换器138、逆变器140和地面线圈(或线圈)142。电动车辆供电设备144被用于向插电端口130或GA部分132供电。
图5是HV至LV DC-DC转换器146的示意图。转换器146包括变压器148，变压器148将高电压侧与低电压侧分离。在高电压侧上，转换器146包括电连接在高电压源(诸如，高电压电池)与变压器148之间的开关和二极管的集合以及电感器152，所述开关和二极管的集合形成逆变器150。在低电压侧上，转换器146包括电连接在低电压源(诸如，低电压电池)与变压器148之间的电容器154、电感器156和二极管158。如下面更详细地论述的，转换器146可被用在上述架构的情境下，以在不允许同时对低电压电池和高电压电池进行充电的情况下执行对系统104和106的同步整流。
图6是包括转换器146、控制器162、车载充电系统164、WPT系统166、LV电池168、HV电池170和插电端口172的插电式混合动力/电动车辆160的示意图。除了参照图5描述的组件以外，转换器146还包括电连接在逆变器150与HV电池170之间的EMI滤波器174以及电连接在逆变器150与电感器152之间的开关176(下面进一步论述)。系统164包括整流器178、EMI滤波器180、DC-DC转换器182、逆变器184和无功补偿网络186。系统166包括接收线圈188和次级补偿网络190。车辆160还包括用于将系统164选择性地连接至转换器146的开关194以及用于将系统166选择性地连接至转换器146的开关192(下面进一步论述)。
控制器162等操作开关176、192和194，以允许系统164和166中的每个在给HV电池170充电时使用逆变器150和EMI滤波器174。在无线充电期间，开关176断开，开关192接通，开关194断开，从而形成包括逆变器150、HV电池170、EMI滤波器174、线圈188和网络190的电路并且将转换器146的其余部分与所述电路隔离。在有线充电期间，开关176和192断开，开关194接通，从而形成包括逆变器150、系统164、HV电池170和EMI滤波器174的电路。在LV电池168的充电期间，开关176接通，开关192和194断开，以将系统164和166与LV电池168隔离。
系统166被示出为接近GA部分196，GA部分196包括EMI滤波器198、整流器200、PFC转换器202、逆变器204和地面线圈206。电动车辆供电设备208被用于向插电端口172或GA部分196供电。
尽管上面描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述了权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开和权利要求的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征进行组合以形成可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各种实施例可能已经被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现取决于于特定应用和实施方式的期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、组装的容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (15)

1.一种车辆，包括：
低电压电池；
牵引电池；
车载充电系统和无线电力传输系统，分别被配置为选择性地使用相同的整流器，使得所述整流器对车载充电系统的输出进行整流以及所述整流器对无线电力传输系统的输出进行整流，以向牵引电池提供电力，其中，所述整流器被配置为在低电压电池与牵引电池之间传输电力。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，车载充电系统和无线电力传输系统包括被配置为选择性地将车载充电系统与无线电力传输系统以及牵引电池隔离的开关。
3.如权利要求2所述的车辆，还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于经由无线电力传输系统对牵引电池进行充电的请求，闭合所述开关中的与无线电力传输系统相关联的第一开关，断开所述开关中的与车载充电系统相关联的第二开关。
4.如权利要求1所述的车辆，其中，车载充电系统和无线电力传输系统包括被配置为选择性地将无线电力传输系统与车载充电系统以及牵引电池隔离的开关。
5.如权利要求4所述的车辆，还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于经由车载充电系统对牵引电池进行充电的请求，闭合所述开关中的与车载充电系统相关联的第一开关，断开所述开关中的与无线电力传输系统相关联的第二开关。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，车载充电系统包括所述整流器。
7.一种用于给车辆充电的方法，包括：
通过控制器执行以下操作：
响应于经由车载充电系统对车辆的牵引电池进行充电的请求，利用整流器对车载充电系统的输出进行整流，以向所述牵引电池提供电力；
响应于经由无线电力传输系统对所述牵引电池进行充电的请求，利用所述整流器对无线电力传输系统的输出进行整流，以向所述牵引电池提供电力；
响应于经由所述牵引电池对低电压电池进行充电的请求，利用所述整流器对所述牵引电池的输出进行整流，以向所述低电压电池提供电力。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：响应于经由车载充电系统对所述牵引电池进行充电的请求，操作开关以将无线电力传输系统与车载充电系统以及所述牵引电池隔离。
9.如权利要求7所述的方法，还包括：响应于经由无线电力传输系统对所述牵引电池进行充电的请求，操作开关以将车载充电系统与无线电力传输系统以及所述牵引电池隔离。
10.如权利要求7所述的方法，其中，车载充电系统包括所述整流器。
11.一种车辆，包括：
低电压电池；
牵引电池；
高电压至低电压DC-DC转换器，包括逆变器；
车载充电系统和无线电力传输系统，分别被配置为选择性地使用所述逆变器，使得所述逆变器对车载充电系统的输出进行整流以及所述逆变器对无线电力传输系统的输出进行整流，以向牵引电池提供电力，其中，所述逆变器被配置为在低电压电池与牵引电池之间传输电力。
12.如权利要求11所述的车辆，还包括：
开关，被配置为：选择性地将车载充电系统与无线电力传输系统以及牵引电池隔离；
控制器，被配置为：响应于经由无线电力传输系统对牵引电池进行充电的请求，断开所述开关中的与高电压至低电压DC-DC转换器相关联的第一开关，以将高电压至低电压DC-DC转换器的除了所述逆变器以外的组件与无线电力传输系统以及牵引电池隔离。
13.如权利要求12所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：响应于所述请求，断开所述开关中的另一开关，以将车载充电系统与无线电力传输系统以及牵引电池隔离。
14.如权利要求11所述的车辆，还包括：
开关，被配置为：选择性地将无线电力传输系统与车载充电系统以及牵引电池隔离；
控制器，被配置为：响应于经由车载充电系统对牵引电池进行充电的请求，断开所述开关中的与高电压至低电压DC-DC转换器相关联的第一开关，以将高电压至低电压DC-DC转换器的除了所述逆变器以外的组件与车载充电系统以及牵引电池隔离。
15.如权利要求14所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：响应于所述请求，断开所述开关中的另一开关，以将无线电力传输系统与车载充电系统以及牵引电池隔离。
CN201810288969.1A 2017-04-05 2018-04-03 具有共用组件的车载车辆充电系统和无线车辆充电系统 Active CN108688490B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/479,687 US10427532B2 (en) 2017-04-05 2017-04-05 On-board and wireless vehicle charging systems with shared components
US15/479,687 2017-04-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108688490A CN108688490A (zh) 2018-10-23
CN108688490B true CN108688490B (zh) 2023-05-05

Family

ID=63587669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810288969.1A Active CN108688490B (zh) 2017-04-05 2018-04-03 具有共用组件的车载车辆充电系统和无线车辆充电系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10427532B2 (zh)
CN (1) CN108688490B (zh)
DE (1) DE102018107734A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018215769A1 (de) * 2018-09-17 2020-03-19 Continental Automotive Gmbh Fahrzeugbordnetz mit einem Energiespeicher und Ladeanschlüssen
DE102018129415A1 (de) * 2018-11-22 2020-05-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Ladevorrichtung für ein Fahrzeug und Fahrzeug mit einer Ladevorrichtung
KR102654840B1 (ko) * 2018-12-07 2024-04-05 현대자동차주식회사 Obc, 이를 포함하는 차량 및 이의 동작 방법
ES2934079T3 (es) * 2019-02-05 2023-02-16 Mahle Int Gmbh Sistemas inalámbricos de transferencia de energía para vehículos eléctricos
KR102111092B1 (ko) * 2019-07-31 2020-05-15 주식회사 이지트로닉스 인버터-충전기 통합 장치 및 이를 제어하는 제어방법
CN110774909A (zh) * 2019-09-23 2020-02-11 华为技术有限公司 一种obc电路、obc充电器、新能源汽车及充电桩
CN112928825A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 恩智浦美国有限公司 确定品质因数的方法及无线充电器
CN114312394B (zh) * 2021-02-09 2024-03-01 华为数字能源技术有限公司 与obc集成的电励磁电机驱动系统及电动车辆
WO2022175714A1 (en) * 2021-02-17 2022-08-25 Daymak Inc. Wireless power transfer (wpt) charging system for an electric vehicle
US11949330B2 (en) * 2021-10-19 2024-04-02 Volvo Car Corporation Integrated power conversion topology for electric vehicles

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102161319A (zh) * 2010-02-17 2011-08-24 富士重工业株式会社 电动汽车的控制装置
CN103683446A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 李尔公司 多模式电池充电器
CN104218814A (zh) * 2014-04-15 2014-12-17 江苏有能新能源有限公司 一种大功率串联谐振dc/dc并联的拓扑电路
CN105281440A (zh) * 2014-06-11 2016-01-27 Abb技术有限公司 对连接在dc极之间的电容进行充电的方法以及转换器装置
CN106134029A (zh) * 2014-04-16 2016-11-16 三菱电机株式会社 车辆用充电装置
CN106394302A (zh) * 2016-11-18 2017-02-15 四川创汇智能电力科技有限公司 一种基于准z源变换的车载充电机
CN106394270A (zh) * 2015-07-27 2017-02-15 福特全球技术公司 感应式电力传输的电压控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7872443B2 (en) * 2007-02-23 2011-01-18 Ward Thomas A Current limiting parallel battery charging system to enable plug-in or solar power to supplement regenerative braking in hybrid or electric vehicle
JP5259220B2 (ja) * 2008-03-25 2013-08-07 富士重工業株式会社 電気自動車
EP2735083A4 (en) * 2011-07-21 2015-10-07 Ut Battelle Llc INSTALLATION AND TOOL FOR VALIDATING ELECTRIC VEHICLE POWER SUPPLY EQUIPMENT WITH WIRELESS POWER TRANSFER
JP5409737B2 (ja) * 2011-09-22 2014-02-05 富士重工業株式会社 電力供給システム、電動車両、および充電アダプタ
US20130134933A1 (en) * 2011-11-29 2013-05-30 Delphi Technologies, Inc. Power safety system and method having a plurality of thermally-triggered electrical breaking arrangements
JP5853889B2 (ja) 2012-07-11 2016-02-09 株式会社豊田自動織機 受電機器及び電力伝送システム
DE102013207883A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung mit einem Resonanzwandler und Verfahren zum Betreiben eines Resonanzwandlers
US9381821B2 (en) 2013-05-15 2016-07-05 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus related to electric vehicle wired and wireless charging

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102161319A (zh) * 2010-02-17 2011-08-24 富士重工业株式会社 电动汽车的控制装置
CN103683446A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 李尔公司 多模式电池充电器
CN104218814A (zh) * 2014-04-15 2014-12-17 江苏有能新能源有限公司 一种大功率串联谐振dc/dc并联的拓扑电路
CN106134029A (zh) * 2014-04-16 2016-11-16 三菱电机株式会社 车辆用充电装置
CN105281440A (zh) * 2014-06-11 2016-01-27 Abb技术有限公司 对连接在dc极之间的电容进行充电的方法以及转换器装置
CN106394270A (zh) * 2015-07-27 2017-02-15 福特全球技术公司 感应式电力传输的电压控制方法
CN106394302A (zh) * 2016-11-18 2017-02-15 四川创汇智能电力科技有限公司 一种基于准z源变换的车载充电机

Also Published As

Publication number Publication date
US10427532B2 (en) 2019-10-01
DE102018107734A1 (de) 2018-10-11
CN108688490A (zh) 2018-10-23
US20180290545A1 (en) 2018-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108688490B (zh) 具有共用组件的车载车辆充电系统和无线车辆充电系统
Onar et al. Vehicular integration of wireless power transfer systems and hardware interoperability case studies
CN107791855B (zh) 用于控制车载充电器的方法和装置
CN108297719B (zh) 集成的无线电力传输系统
Onar et al. A high-power wireless charging system development and integration for a Toyota RAV4 electric vehicle
US9656558B2 (en) Charging device for an electric energy storage device in a motor vehicle
RU2566161C2 (ru) Транспортное средство и система передачи/приема мощности
DE102017105993A1 (de) Ladesystem für fahrzeugbatterie
CN110091733B (zh) 充电装置及车辆
US9225197B2 (en) Charging efficiency using variable isolation
US10040358B2 (en) Wireless power transfer for vehicles
US8933661B2 (en) Integrated inductive and conductive electrical charging system
US10239412B2 (en) Method and apparatus for wireless charging using variable switching frequency
CN106936325A (zh) 多功能车载功率变换器和包含其的电动汽车
US20140253027A1 (en) Power receiver and charging system
KR101558794B1 (ko) 전기 자동차용 배터리 충전 장치
KR20180017987A (ko) 전기 자동차용 배터리 충전 장치
CN110356255A (zh) 用于车辆的电力转换系统
CN106849301A (zh) Dc‑dc转换器的控制方法及接地组件和无线电力传输方法
US20190275905A1 (en) Charging device for a motor vehicle
US20210300192A1 (en) Wired/wireless integrated power reception system
CN117615933A (zh) 用于插电式电动运载工具中的充电器和dc-dc转换器
CN206341153U (zh) 用于电动汽车的车载功率变换器和包含其的电动汽车
KR20160046416A (ko) 노이즈 보상 회로
Kavitha et al. Electrical Vehicles (EVs)—An Application of Wireless Power Transfer (WPT) System

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant