CN110014980A - 电机驱动和电池充电装置以及车辆 - Google Patents

电机驱动和电池充电装置以及车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN110014980A
CN110014980A CN201711293934.9A CN201711293934A CN110014980A CN 110014980 A CN110014980 A CN 110014980A CN 201711293934 A CN201711293934 A CN 201711293934A CN 110014980 A CN110014980 A CN 110014980A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
motor
battery
voltage
tension battery
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.)
Granted
Application number
CN201711293934.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110014980B (zh
Inventor
杨真明
李宇宁
金骏澔
梁时薰
金荣珍
车载银
李岱雨
吕寅勇
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.)
Hyundai Motor Co
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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 Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of CN110014980A publication Critical patent/CN110014980A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110014980B publication Critical patent/CN110014980B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • 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
    • 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
    • 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
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • 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
    • 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
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • 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
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • 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
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/14—Boost 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • 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
    • 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)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本申请涉及一种电机驱动和电池充电装置以及车辆。所述装置包括：具有多个线圈的电机、连接至多个线圈的整流电路，以及高压电池。逆变器由高压电池的输出电压产生驱动电流，并且在电机运转时将驱动电流供应至电机。在高压电池进行充电时，整流电路对外部电源的交流电流进行整流，电机和逆变器对通过整流电路整流的电流的功率因数进行补偿，利用电机和逆变器的输出电流对高压电池进行充电。

Description

电机驱动和电池充电装置以及车辆
技术领域
本发明涉及电机驱动和电池充电装置以及车辆，并且更具体地涉及这样的电机驱动和电池充电装置以及车辆，其能够从外部交流(AC)电源对车辆电池进行充电。
背景技术
通常，车辆指的是构造为利用石化燃料、电力等作为动力源在公路或铁路上行驶的移动设备或传送设备。利用石化燃料的车辆由于石化燃料的燃烧而会排放细粉尘、水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳、碳氢化合物、氮、氮氧化物和/或硫氧化物。已知水蒸汽和二氧化碳是全球变暖的原因，已知细粉尘、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和/或硫氧化物是可能对人有危害的空气污染物。
由于这种排放，最近已经开发出利用替代石化燃料的环保能源的车辆。例如，正在开发利用石化燃料和电力二者的混合动力电动车辆(HEV)、仅利用电力的电动车辆(EV)等。分别在HEV和EV的每一个中设置配置为向电机(其配置为使车辆移动)供电的高压电池和配置为向车辆的电气部件供电的低压电池。另外，HEV和EV中的每一个通常包括变换器，该变换器配置为将高压电池的电压转换为低压电池的电压，以将来自高压电池的电力供应至低压电池。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供了一种不利用附加充电装置从外部交流(AC)电源对车辆电池进行充电的电机驱动和电池充电装置以及车辆。本发明的另一个方面提供了一种能够利用驱动电机和逆变器从外部AC电源对车辆电池进行充电的电机驱动和电池充电装置以及车辆。本发明的另一方面提供了一种能够利用驱动电机和逆变器减少车辆电池充电时间的电机驱动和电池充电装置以及车辆。本发明的其它方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分的本发明的其它方面将从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践而习得。
根据本发明的一个方面，一种电机驱动和电池充电装置可以包括：电机、整流电路、高压电池和逆变器；所述电机具有多个线圈；所述整流电路连接至所述多个线圈；所述逆变器配置为由所述高压电池的输出电压产生驱动电流，并且在所述电机运转时向所述电机供应所述驱动电流，其中，在所述高压电池进行充电时，所述整流电路配置为对外部电源的交流电流(AC)进行整流，所述电机和所述逆变器配置为对通过整流电路整流的电流的功率因数进行补偿，并且所述高压电池可以利用电机和逆变器的输出电流来进行充电。
所述装置还可以包括第一开关和控制器，所述第一开关设置在整流电路和多个线圈之间；所述控制器配置为在电机运转时关断第一开关，并且在高压电池进行充电时接通第一开关。所述装置还可以包括：高压直流(DC)-DC变换器(HDC)、DC支撑(DC-link)电容器、低压电池和低压DC-DC变换器(LDC)；所述高压直流(DC)-DC变换器配置为在电机运转时增大高压电池的输出电压；所述DC支撑电容器配置为将通过HDC增大的电压施加至所述逆变器；所述低压DC-DC变换器(LDC)配置为减小高压电池的输出电压并且将减小的电压施加至低压电池。
LDC可以包括：三绕组变压器、全桥电路和低压DC-DC整流电路；所述三绕组变压器具有第一线圈、第二线圈和第三线圈；所述全桥电路配置为由高压电池的输出电压产生AC电流，并且将AC电流输出至第一线圈；所述低压DC-DC整流电路配置为对从第二线圈输出的AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至低压电池，其中，所述第三线圈可以连接至HDC。在高压电池进行充电时，DC支撑电容器可以利用电机和逆变器的输出电流来充电，而在高压电池进行充电时，HDC可以配置为由DC支撑电容器的输出电压产生AC电流，并且将AC电流输出至第三线圈，而在高压电池进行充电时，全桥电路可以配置为对从第一线圈输出的AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至高压电池。
所述装置还可以包括第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关设置在整流电路和多个线圈之间；所述第二开关设置在高压电池和HDC之间；所述第三开关设置在第三线圈和HDC之间。所述装置还可以包括控制器，所述控制器配置为执行第一开关、第二开关和第三开关的操作。具体地，当电机运转时，控制器可以配置为关断第一开关，接通第二开关，并且关断第三开关，并且在高压电池进行充电时，控制器可以配置为接通第一开关，关断第二个开关，并且接通第三个开关。
根据本发明的另一个方面，一种电机驱动和电池充电装置可以包括：整流电路、功率因数校正器和高压电池；所述整流电路配置为对从外部电源供应的交流电流(AC)进行整流；所述功率因数校正器具有设置在电机中的多个线圈和设置在逆变器中的多个驱动开关，并且所述功率因数校正器配置为对通过整流电路整流的电流的功率因数进行补偿；所述高压电池利用从功率因数校正器输出的电流进行充电。在电机运转时，逆变器可以配置为由高压电池的输出电压产生驱动电流，并且将驱动电流供应至电机。
所述装置还可以包括第一开关和控制器，所述第一开关设置在整流电路和多个线圈之间；所述控制器配置为在电机运转时关断第一开关，而在高压电池进行充电时接通第一开关。所述装置可以进一步包括直流(DC)支撑电容器和隔离型DC-DC变换器；所述直流(DC)支撑电容器利用从功率因数校正器输出的电流进行充电；所述隔离型DC-DC变换器配置为改变DC支撑电容器的输出电压，并且将改变的输出电压输出至高压电池。
所述隔离型DC-DC变换器可以包括：三绕组变压器、初级变压器电路和次级电路；所述三绕组变压器具有第一线圈和第二线圈；所述初级变压器电路配置为由所述DC支撑电容器的输出电压产生AC电流，并且将所述AC电流输出至所述第一线圈；所述次级电路配置为对从所述第二线圈输出的AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至所述高压电池。在电机运转时，初级变压器电路可以连接至高压电池并且增大高压电池的输出电压，在电机运转时，DC支撑电容器可以配置为将通过初级变压器电路增大的电压施加至逆变器。
所述装置还可以包括：第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关设置在整流电路和多个线圈之间；所述第二开关设置在高压电池和初级变压器电路之间；所述第三开关设置在第一线圈和初级变压器电路之间。所述装置还可以包括控制器，所述控制器配置为操作第一开关、第二开关和第三开关，其中，在所述高压电池进行充电时，所述控制器可以配置为接通第一开关，关断第二开关，并且接通第三开关，而在电机运转时，控制器可以配置为关断第一开关，接通第二开关，并且关断第三开关。
根据本发明的另一个方面，一种车辆可以包括：车轮、电机、整流电路、高压电池和逆变器；所述电机配置为使所述车轮旋转并且包括多个线圈；所述整流电路配置为对从外部电源供应的交流电流(AC)进行整流，并且所述整流电路连接至所述多个线圈；所述逆变器配置为由高压电池的输出电压产生驱动电流，并且在电机运转时将所述驱动电流供应至所述电机。另外，在高压电池进行充电时，电机和逆变器可以配置为对通过整流电路整流的电流的功率因数进行补偿，并且高压电池可以利用电机和逆变器的输出电流进行充电。
附图说明
从以下结合附图对示例性实施方案的描述中，本发明的这些和/或其它方面将变得显然和更易于理解，其中：
图1和图2是示出根据一个示例性实施方案的车辆的构造的示意图；
图3是示出根据一个示例性实施方案的用于车辆的电机驱动和电池充电装置的示意图；
图4和图5是示出根据一个示例性实施方案，在车辆行驶时，用于车辆的电机驱动和电池充电装置的操作的示意图；
图6和图7是示出根据一个示例性实施方案，在车辆停车时，用于车辆的电机驱动和电池充电装置的操作的示意图；
图8是示出根据一个示例性实施方案，在车辆停车时，电机和逆变器的操作的示意图；
图9和图10是示出根据一个示例性实施方案，在车辆停车时，高压直流(DC)-DC变换器(HDC)和低压DC-DC变换器(LDC)的操作的示意图；
图11是示出根据一个示例性实施方案的车辆的驱动和充电方法的示意图。
具体实施方式
应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
尽管示例性实施方案被描述为利用多个单元来执行示例性过程，但是应当理解的是，示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外，应当理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置为对模块进行存储，处理器具体地配置为使得所述模块运行以进行下面进一步描述的一个或更多个过程。
此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并非旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，术语“包括”和/或“包含”指定了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
除非特别指出或明显区别于上下文，如本文中所用的，术语“约”理解为在本领域内的正常公差的范围内，例如均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文明确说明，本文所提供的所有数值通过术语“约”进行修改。
提供以下详细的描述以帮助读者获得对本文所描述的方法、装置和/或系统的全面理解。因此，本文中描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等同形式将被暗示给本领域的普通技术人员。所描述的处理操作的进程是一个示例；然而，操作顺序和/或操作不限于本文中所阐述的操作，并且可以按照本领域已知的方式进行改变，除了操作必须以特定的顺序进行之外。另外，为了更加清楚和简洁，可以省略对于周知的功能和构造的相应描述。
另外，现在将参照附图在下文中更全面地描述示例性实施方案。然而，示例性实施方案可以采用许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限于本文中所阐述的实施方案。提供这些示例性实施方案使得本发明将详尽和完整，并且将示例性实施方案完全地传达给本领域的普通技术人员。相同的附图标记始终表示相同的元件。
将理解的是，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应当限制于这些术语。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。将理解的是，当一个元件涉及与另一个元件“连接”或“联接”时，其可以直接地连接或联接至另一个元件，或者可以存在中间元件。相反地，当一个元件涉及与另一个元件“直接连接”或“直接联接”时，不存在中间元件。
本文中所使用的术语仅是出于描述特定实施方案的目的，并非旨在限制。现在将详细地参考本发明的示例性实施方案，示例性实施方案的示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。表述“a、b和c中的至少一个”应该被理解为仅包括a，仅包括b，仅包括c，包括a和b二者，包括a和c二者，包括b和c二者，或者包括a、b和c全部。
在下文中，将参照附图来描述本发明的操作原理和示例性实施方案。车辆是配置为利用发动机和/或电机的旋转力来运送人和/或物体的机械和/或电气设备。利用发动机的车辆可以燃烧诸如汽油、柴油、天然气等的石化燃料，将在石化燃料的燃烧期间产生的平移动力转换为旋转动力，并且利用经转换的旋转力来移动。可以将来自外部的石化燃料(例如，汽油、柴油等)供应给利用发动机的车辆。
利用电机的车辆被称为电动车辆(EV)，可以将存储在电池中的电能转换为旋转动能，并且利用经转换的旋转力来移动。可以将来自外部的电力供应给利用电机的车辆。有些车辆利用发动机和电机二者。这样的车辆被称为混合动力电动车辆(HEV)，可以利用发动机来移动并且还可以利用电机来移动。HEV可以被分类为一般的HEV和插电式HEV(PHEV)，一般的HEV配置为仅接收来自外部的石化燃料并且利用发动机和电机(发电机)来产生电能，插电式HEV(PHEV)能够接收来自外部的石化燃料和电能二者。
EV和HEV中的每一个通常包括高压电池和低压电池，所述高压电池配置为向驱动电机供应电能，所述低压电池配置为向车辆的电气部件供应电能。例如，配置为向驱动电机供应电能的高压电池可以具有大约几百伏(V，例如，大约300V至400V)的输出电压，并且配置为向电气部件供应电能的低压电池可以具有几十伏(例如，大约12V)的输出电压。
EV和HEV中的每一个的高压电池可以在EV和HEV中的每一个行驶时进行充电。驱动电机可以配置为将电能转换为动能(旋转力)，并且将动能(旋转力)转换为电能。换言之，当向驱动电机供应来自外部的电能时，驱动电机可以作为电机工作，而当向驱动电机供应来自外部的动能时，驱动电机可以作为发电机工作。这样的驱动电机可以配置为当车辆在下坡路上行驶或者车辆的速度减小(再生制动)时，由于驱动电机的操作而产生电力，并且高压电池可以用由驱动电机产生的电力来进行充电(通过再生制动来进行充电)。
另外，可以从外部电源(例如，直流(DC)电源或交流(AC)电源)对EV和HEV(特别是PHEV)中的每一个的高压电池进行充电。例如，可以利用电池充电站中的商用DC电源对车辆的高压电池进行充电，并且可以利用住宅中的家用AC电源对车辆的高压电池进行充电。如上所述，需要附加的充电电路从外部电源对高压电池充电。根据一个示例性实施方案的车辆使附加的充电电路最小化，或者去除了附加充电电路。
图1和图2是示出根据一个示例性实施方案的车辆的构造的示意图。图1是示出HEV(特别是PHEV)的一个示例的示意图。如图1所示，车辆1a可以包括：动力产生装置21、动力传递单元22、转向单元23、制动器24和车轮25，其中，所述动力产生装置21配置为产生动力，所述动力传递单元22配置为传递动力，所述转向单元23配置为调整车辆1a的行驶方向，所述制动器24用于使车辆1a停止，所述车轮25用于使车辆1a移动。另外，底盘20还可以包括框架26，所述框架26设置为固定动力产生装置21、动力传递单元22、转向单元23、制动器24和车轮25。
动力产生装置21可以配置为产生用于使车辆1a运行的旋转力，并且动力产生装置21可以包括：发动机21a、燃料箱FT、排气装置、电机21b、高压电池B1、充电电路C等。动力传递单元22可以配置为将由动力产生装置21产生的旋转力传递至车轮25，并且动力传递单元22可以包括：变速器22a、传动杆、差动齿轮、驱动轴22b等。转向单元23可以调整车辆1a的行驶方向，并且转向单元23包括：方向盘23a、转向齿轮23b，转向连杆23c等。
每一个制动器24使对应的车轮25停止旋转，并且每一个制动器24包括：制动踏板、主缸、制动盘24a、制动垫片24b等。车轮25经由动力传递单元22接收来自动力产生装置21的旋转力，从而使车辆1a移动。车轮25包括设置在车辆前部的前轮和设置在车辆后部的后轮。车辆1a可以包括用于产生动力(旋转力)的发动机21a和电机21b。车辆1a还可以包括配置为向发动机21a供应石化燃料的燃料箱FT和配置为向电机21b供应电力的高压电池B1。另外，可以设置充电电路C，所述充电电路C配置为从外部电源对高压电池B1充电。
图2是示出EV的示例的示意图。如图2所示，车辆1b可以包括：动力产生装置21、动力传递单元22、转向单元23、制动器24和车轮25。动力传递单元22、转向单元23、制动器24和车轮25可以与图1中所示的那些相同。然而，动力产生装置21可以包括：电机21b、高压电池B1和充电电路C。
当与图1中所示的车辆1a(HEV)相比时，车辆1b可以省略发动机21a、燃料箱FT等，并且车辆1b可以仅包括：电机21b、高压电池B1和充电电路C。如上所述，根据示例性实施方案的车辆1a和1b通常包括：电机21b、高压电池B1和充电电路C。
在下文中，将更详细地描述车辆1a和1b的每一个中的电机21、高压电池B1和充电电路C。图3是示出根据一个示例性实施方案的用于车辆的电机驱动和电池充电装置的示意图。参见图3，用于车辆的电机驱动和电池充电装置100可以包括：高压电池110、高压DC-DC变换器(HDC)120、逆变器130、电机140、低压DC-DC变换器(LDC)150、低压电池160和整流电路170。
电机驱动和电池充电装置100的高压电池110可以配置为在车辆1a或1b行驶时，通过HDC 120和逆变器130将电能(即，驱动电力)供应至电机140。为了有效地驱动电机140，高压电池110可以配置为输出例如大约300V到400V的范围内的电压，该电压大于低压电池160的电压。另外，可以从外部电源ES或电机140向高压电池110供应电力，并且高压电池110可以配置为存储从接收的电力转换的电能。例如，在车辆1a或1b行驶时，可以由于再生制动而从电机140向高压电池110供应电力。另外，当车辆1a或1b停车时，可以从外部电源ES向高压电池110供应电力。
HDC 120可以配置为使从高压电池110输出的电力的电压增大。由于HDC 120使高压电池110的电压增大，所以供应至电机140的驱动电流的量可以减少，因此电机140可以有效地运转。逆变器130可以配置为将驱动电流供应至电机140。具体地，来自HDC 120的DC电压可以施加至逆变器130，并且逆变器130可以配置为将来自DC电压的AC电流输出至电机140。逆变器130可以包括配置为允许或阻断电流流动的多个开关，并且可以经由多个开关的开关操作向电机140供应AC电流。
可以将来自逆变器130的驱动电流供应给电机140，并且电机140可以配置为产生用于使车轮25旋转的旋转力(参见图1和图2)。电机140可以包括固定至车辆1a或1b的定子和设置为可旋转的转子。由于驱动电流，在定子和转子之间可能会发生磁相互作用，因此转子可能由于定子和转子之间的磁相互作用而旋转。另外，电机140可以配置为产生电力。例如，当驾驶员降低车辆1a或1b的速度时，或者当车辆1a或1b在下坡路上行驶时，电机140可以配置为产生电力。
当电机140的转子旋转而逆变器130不工作时，由于转子和定子之间的磁相互作用而可能产生电动势。由于该电动势，再生电流可以从电机140供应至逆变器130。由电机140产生的再生电流可以是AC电流，并且逆变器130可以作为配置为将AC电流变换为DC电流的整流器来工作。如上所述，再生电流可以通过逆变器130变换为DC电流，并且经由HDC 120供应至高压电池110。高压电池110可以配置为由于再生电流而将电力存储为电能。
低压电池160可以配置为将电力供应至车辆1a或1b的电气部件。基于标准化的规格，可以将约12V的电压施加至电气部件。因此，低压电池160可以配置为输出例如在约12V至14V的范围内的电压，该电压小于高压电池110的电压。LDC 150可以配置为使从高压电池110输出的电力的电压减小。通过LDC 150减小的电压可以施加至低压电池160，并且从LDC150输出的电流可以供应到低压电池160。换言之，可以通过LDC 150来减小从高压电池110输出的电力的电压，并且可以将该电力供应到低压电池160。整流电路170可以配置为从外部电源ES接收电力并且将电力传递至高压电池110。
如上所述，高压电池110可以通过DC或AC电源来进行充电。当高压电池110通过DC电源进行充电时，DC电源可以从外部电源ES直接地供应至高压电池110。然而，当高压电池110通过AC电源来进行充电时，从外部电源ES供应的AC电力可以变换为DC电力，并且经变换的DC电力可以供应至高压电池110。因此，整流电路170可以包括滤波器和整流器，所述滤波器配置为阻挡包括在AC电力中的谐波分量，所述整流器(例如，二极管桥)配置为将AC电力变换为DC电力。
在高压电池110进行充电时，电机140和逆变器130可以配置为增大功率因数。换言之，电机140和逆变器130可以配置为执行功率因数校正(PFC)。另外，在高压电池110进行充电时，HDC 120和LDC 150可以配置为改变外部电源ES的电压。换言之，HDC 120和LDC 150可以共同地用作DC-DC变换器。
在下文中，将描述当车辆1a或1b行驶时电机驱动和电池充电装置100的操作，以及在车辆1a或1b停车时电机驱动和电池充电装置100的操作。图4和图5是示出根据一个示例性实施方案，在车辆行驶时，用于车辆的电机驱动和电池充电装置的操作的示意图。参见图4和图5，用于车辆的电机驱动和电池充电装置100可以包括：高压电池110、HDC 120、DC支撑电容器180、逆变器130、电机140、LDC 150、低压电池160和整流电路170。
高压电池110可以包括第一正电极P1和第一负电极N1，高压电容器111可以连接在高压电池110的第一正电极P1和第一负电极N1之间。高压电容器111可以配置为稳定高压电池110的电极P1和N1二者之间的电压。换言之，高压电容器111可以去除输入至高压电池110的电压中包括的纹波。DC支撑电容器180可以设置在第二正电极P2与第二负电极N2之间。DC支撑电容器180可以配置为在电机140运转时稳定通过HDC 120增大的电压，或者在电机140发电时稳定通过逆变器130整流的电压。
HDC 120可以包括上部高压DC-DC开关121、下部高压DC-DC开关122和高压DC-DC电感器123。上部高压DC-DC开关121和下部高压DC-DC开关122可以串联连接在第二正电极P2和第二负电极N2之间。高压DC-DC开关121和122中的每一个可以包括晶体管和续流二极管，并且可以形成为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或者金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。高压DC-DC电感器123可以连接在高压电池110的第一正电极P1与上部高压DC-DC开关121和下部高压DC-DC开关122之间的连接节点之间。
当电机140运转时，HDC 120可以配置为经由高压DC-DC开关121和122的开关操作来增大高压电池110的输出电压，并且将增大的电压输出至DC支撑电容器180。例如，当电机140运转时，上部高压DC-DC开关121可以关断，并且下部高压DC-DC开关122可以反复地接通(闭合)和关断(打开)。结果，HDC 120可以作为升压变换器电路工作。在电机140发电时，HDC120可以配置为经由高压DC-DC开关121和122的开关操作来减小压DC支撑电容器180的输出电压，并且将减小的电压输出至高压电容器111和高压电池110。例如，在电机140发电时，下部高压DC-DC开关122可以关断，并且上部高压DC-DC开关121可以反复地接通和关断。结果，HDC 120可以作为降压变换器电路工作。
逆变器130可以包括第一上部驱动开关131、第二上部驱动开关132、第三上部驱动开关133、第一下部驱动开关134、第二下部驱动开关135和第三下部驱动开关136。第一上部驱动开关131和第一下部驱动开关134可以串联连接在第二正电极P2和第二负电极N2之间，第二上部驱动开关132和第二下部驱动开关135可以串联连接在第二正电极P2和第二负电极N2之间，并且第三上部驱动开关133和第三下部驱动开关136可以串联连接在第二正电极P2和第二负电极N2之间。逆变器130的驱动开关131至136中的每一个可以包括晶体管和续流二极管，并且可以形成为IGBT或MOSFET。
电机140可以包括具有a-相线圈141、b-相线圈142和c-相线圈143的定子，以及具有永磁体的转子。a-相线圈141可以连接在电机140的中性点N与第一上部驱动开关131和第一下部驱动开关134之间的连接节点之间，b-相线圈142可以连接在电机140的中性点N与第二上部驱动开关132和第二下部驱动开关135之间的连接节点之间，并且c-相线圈143可以连接在电机140的中性点N与第三上部驱动开关133和第三下部驱动开关136之间的连接节点之间。
当电机140运转时，逆变器130可以配置为通过驱动开关131至136的开关操作、由DC支撑电容器180的DC电压产生AC电流，并且将AC电流(例如，电机的驱动电流)供应至电机140的a-线圈141、b-线圈142和c-线圈143。例如，当第一上部驱动开关131接通、并且第一下部驱动开关134关断时，正电流可以供应至电机140的a-相线圈141，而当第一上部驱动开关131关断、并且第一下部驱动开关134接通时，负电流可以供应至电机140的a-相线圈141。另外，当AC电流流过电机140的a-线圈141、b-线圈142和c-线圈143时，电机140的转子可能由于a-线圈141、b-线圈142和c-线圈143与永磁体之间的磁相互作用而旋转。
当电机140发电时，逆变器130可以配置为将从电机140输出的AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至DC支撑电容器180。例如，当电机140旋转时，由于a-线圈141、b-线圈142和c-线圈143与永磁体之间的磁相互作用，可能在a-线圈141、b-线圈142和c-线圈143处产生电动势，并且AC电流(例如，旋转电流)可能由于电动势而从a-线圈141、b-线圈142和c-线圈143供应至逆变器130。具体地，当逆变器130的驱动开关131至136关断时，可以利用驱动开关131至136的续流二极管来形成二极管桥，并且利用续流二极管形成的二极管桥可以对AC电流进行整流。
整流电路170可以包括配置为对从外部电源ES供应的AC电流进行整流的二极管桥。整流电路170可以包括：第一上部充电二极管171、第二上部充电二极管172、第一下部充电二极管173和第二下部充电二极管174。第一上部充电二极管171和第一下部充电二极管173可以串联连接在电机140的中性点N与第二负电极N2之间，并且第二上部充电二极管172和第二下部充电二极管174可以串联连接在电机140的中性点N与第二负电极N2之间。另外，外部电源ES可以连接在第一上部充电二极管171和第一下部充电二极管173之间的连接节点与第二上部充电二极管172和第二下部充电二极管174之间的连接节点之间。
整流电路170可以配置为对外部电源ES的AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至电机140和逆变器130。例如，第一上部充电二极管171和第二上部充电二极管172可以允许电流仅从外部电源ES输入至电机140的中性点N，并且第一下部充电二极管173和第二下部充电二极管174可以允许电流仅从第二负电极N2输出至外部电源ES。
低压电池160可以包括第三正电极P3和第三负电极N3，低压电容器161可以连接在低压电池160的第三正电极P3和第三负电极N3之间。低压电容器161可以配置为稳定低压电池160的电极P3和N3二者之间的电压。换言之，低压电容器161可以去除包括在输入至低压电池160的电压中的纹波。
LDC 150可以包括：初级变压器电路(在下文中，称为“全桥电路”)210、次级电路(在下文中，称为“低压DC-DC整流电路”)220和三绕组变压器230。三绕组变压器230可以包括：第一线圈231、第二线圈232和第三线圈233，第一线圈231可以连接至LDC 150的全桥电路210，第二线圈232可以连接至LDC 150的低压DC-DC整流电路220，第三线圈233可以连接至HDC 120。全桥电路210可以包括：第一上部低压DC-DC开关211、第二上部低压DC-DC开关212、第一下部低压DC-DC开关213和第二下部低压DC-DC开关214。低压DC-DC开关211至214中的每一个可以包括晶体管和续流二极管，并且可以形成为IGBT或MOSFET。
第一上部低压DC-DC开关211和第一下部低压DC-DC开关213可以包括串联连接在高压电池110的第一正电极P1和第一负电极N1之间，并且第二上部低压DC-DC开关212和第二下部低压DC-DC开关214可以串联连接在高压电池110的第一正电极P1和第一负电极N1之间。另外，第一上部低压DC-DC开关211与第一下部低压DC-DC开关213之间的连接节点可以连接至第一线圈231的第一端部，并且第二上部低压DC-DC开关212和第二下部低压DC-DC开关214之间的连接节点可以连接至第一线圈231的第二端部。换言之，第一上部低压DC-DC开关211、第二上部低压DC-DC开关212、第一下部低压DC-DC开关213、第二下部低压DC-DC开关214和第一线圈231可以形成H桥。
全桥电路210可以配置为通过低压DC-DC开关211至214的开关操作、由高压电池110的DC电压产生AC电流，并且将AC电流供应至三绕组变压器230的第一线圈231。例如，在第一上部低压DC-DC开关211接通并且第一下部低压DC-DC开关213关断时，正电流可以供应至第一线圈231，并且在第一上部低压DC-DC开关211关断并且第一下部低压DC-DC开关213接通时，负电流可以供应至第一线圈231。
低压DC-DC整流电路220可以包括第一整流器二极管221和第二整流器二极管222。第一整流器二极管221可以连接在三绕组变压器230的第二线圈232的第一端部和低压电池160的第三正电极P3之间，第二整流器二极管222可以连接在三绕组变压器230的第二线圈232的第二端部和低压电池160的第三正电极P3之间。另外，第二线圈232的中心点C可以连接至低压电池160的第三负电极N3。低压DC-DC整流电路220可以配置为对第二线圈232的AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至低压电容器161和低压电池160。例如，第一整流器二极管221和第二整流器二极管222可以允许电流仅从第二线圈232供应至低压电池160的第三正电极P3。
三绕组变压器230可以配置为基于第一线圈231的匝数和第二线圈232的匝数之间的比来减小高压电池110的电压，并且将减小的电压输出至低压电池160。另外，三绕组变压器230可以将高压电池110与低压电池160电隔离。因此，可以防止高压电池110的故障影响低压电池160和电气部件。
三绕组变压器230的第三线圈233可以连接至HDC 120的输入，谐振电容器240可以设置在第三线圈233和HDC 120之间。具体地，第三线圈233的第一端部可以经由谐振电容器240连接至高压电池110的正电极P1，并且第三线圈233的第二端部可以连接至高压电池110的负电极N1。第三线圈233和谐振电容器240可以配置为在高压电池110通过外部电源ES充电时与HDC 120一起产生AC电流，这将在下面进行描述。将更详细地描述第三线圈233和谐振电容器240的操作。
用于车辆的电机驱动和电池充电装置100还可以包括：设置在电机140的中性点N和整流电路170之间的第一开关191，设置在高压电池110和HDC 120之间的第二开关192，设置在第三线圈233和HDC 120之间的第三开关193，以及配置为操作第一开关191、第二开关192和第三开关193以接通和关断的控制器190。
控制器190可以配置为基于车辆1a或1b的行驶或停车状态来接通或断开第一开关191、第二开关192和第三开关193。例如，在车辆1a或1b运行时，控制器190可以配置为接通第二开关192并且关断第一开关191和第三开关193。另外，在车辆1a或1b停车并且充电时，控制器190可以配置为关断第二开关192并且接通第一开关191和第三开关193。在车辆1a或1b运行时，如图4所示，第二开关192可以接通，并且第一开关191和第三开关193可以关断，以及如图5所示可以形成电机驱动电路。
由于第二开关192接通，所以高压电池110可以直接连接至HDC120，并且由于第一开关191关断，所以电机140可以与整流电路170分开。另外，由于第三开关193关断，所以HDC120可以与三绕组变压器230分开。高压电池110可以配置为输出高压DC电力。HDC 120可以配置为增大高压电池110的电压，并且将增大的电压输出至DC支撑电容器180。例如，HDC120的上部高压DC-DC开关121可以关断，并且下部高压DC-DC开关122可以反复地接通和关断。
逆变器130可以配置为由DC支撑电容器180的DC电压产生AC电流，并且将AC电流(例如，驱动电流)供应至电机140。例如，逆变器130的驱动开关131至136可以采用交替的模式反复地接通和关断。可以将来自逆变器130的驱动电流供应给电机140，并且电机140可以配置为使车轮25旋转(参见图1和图2)。另外，电机140可以配置为利用外力(例如，车轮的旋转)产生再生电流，并且将再生电流输出至逆变器130。
逆变器130可以配置为对电机140的再生电流进行整流，并且将经整流的电流输出至DC支撑电容器180。例如，逆变器130的驱动开关131至136可以关断，并且可以利用驱动开关131至136的续流二极管来形成整流电路。HDC 120可以配置为增大DC支撑电容器180的电压，并且将增大的电压输出至高压电池110。例如，HDC 120的上部高压DC-DC开关121可以反复地接通和关断，并且下部高压DC-DC开关122可以关闭。高压电池110可以利用再生电流进行充电。LDC 150可以配置为减小高压电池110的电压，并且将减小的电压输出至低压电池160。例如，全桥电路210的低压DC-DC开关211至214可以采用交替的模式反复地接通和关断。低压电池160可以配置为将低压DC电力供应至车辆1a或1b的电气部件。
图6和图7是示出根据一个示例性实施方案，在车辆停车时，用于车辆的电机驱动和电池充电装置的操作的示意图，图8是示出根据一个示例性实施方案，在车辆停车时，电机和逆变器的操作的示意图，图9和图10是示出根据一个示例性实施方案，在车辆停车时，HDC和LDC的操作的示意图。为了便于理解，电机驱动和电池充电装置100将在图6中示出，其与图4相比，右侧和左侧镜像。
在车辆1a或1b停车并且进行充电时，控制器190可以配置为关断第二开关192，并且接通第一开关191和第二开关192，如图6所示。在第二开关192关断、并且第一开关191和第三开关193接通时，可以形成电池充电电路，如图7所示。由于第一开关191接通，所以整流电路170可以连接至电机140的中性点N。另外，由于第二开关192关断，所以高压电池110可以与HDC 120分开，并且由于第三开关193接通，HDC 120可以连接至三绕组变压器230。因此，高压电池110可以通过全桥电路210和三绕组变压器230连接至HDC 120。
整流电路170可以配置为对外部电源ES的AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至电机140和逆变器130。例如，整流电路170可以允许电流仅从外部电源ES输入至电机140的中性点N，并且第二负电极N2可以允许电流输出至外部电源ES。电机140和逆变器130可以配置为增大从外部电源ES供应的AC电力的功率因数。功率因数是指有效电力与供应的电力之比。在AC电力供应至车辆1a或1b时，由于AC电压的相位和AC电流的相位之间的差异而可能产生无功功率，并且可能不对高压电池110充电。随着无功功率的增大，功率因数减小。
此外，电机140和逆变器130可以配置为减小无功功率并且增大功率因数。换言之，电机140和逆变器130可以配置为减小AC电压的相位和AC电流的相位之间的差异。例如，当车辆1a或1b停车并且进行充电时，逆变器130的上部驱动开关131至136可以关断。当上部驱动开关131至136关断时，电机140和逆变器130可以被简化，如图8所示。
参见图8，a-线圈141、b-线圈142和c-线圈143，上部驱动开关131至136的续流二极管以及下部驱动开关131至136可以形成功率因数校正器250。具体地，a-相线圈141、第一上部驱动开关131和第一下部驱动开关134可以形成第一功率因数校正器251，b-相线圈142、第二上部驱动开关132和第二下部驱动开关135可以形成第二功率因数校正器252，并且c-相线圈143、第三上部驱动开关133和第三下部驱动开关136可以形成第三功率因数校正器253。如上所述，电机140和逆变器130可以形成具有三相交错的功率因数校正器250。
下部驱动开关131至136可以反复地接通和关断，并且由于下部驱动开关131至136的反复接通和关断，所以功率因数校正器250可以配置为将与外部电源ES的AC电压相同相位的电流输出至DC支撑电容器180。DC支撑电容器180可以利用功率因数校正器250的输出电流来进行充电。结果，外部电源ES的电能可以通过电机140和逆变器130传递至DC支撑电容器180。
HDC 120、三绕组变压器230和全桥电路210可以形成隔离型DC-DC变换器260。具体地，HDC 120可以配置为由DC支撑电容器180的DC电压产生AC电流，并且三绕组变压器230可以配置为利用三绕组变压器230和全桥电路210之间的电感而将AC电流传递至全桥电路210。全桥电路210可以配置为对从三绕组变压器230输出的AC电流进行整流，并将经整流的电流输出至高压电容器111和高压电池110。例如，在车辆1a或1b停车并且进行充电时，全桥电路210的低压DC-DC开关211至214可以关断。在低压DC-DC开关211至214关断时，可以利用低压DC-DC开关211至214的续流二极管来形成二极管桥261，如图9和10所示。
另外，在车辆1a或1b停车并且进行充电时，HDC 120的高压DC-DC开关121和122可以反复交替地接通和关断。在高压DC-DC开关121和122以交替的模式反复地接通和关断时，可以将AC电流供应给第三线圈233，如图9和10所示。在上部高压DC-DC开关121接通、并且下部高压DC-DC开关122关断时，电流可以从DC支撑电容器180供应至谐振电容器240和第三线圈233，如图9所示。电流可以从DC支撑电容器180的第二正电极P2，经由上部高压DC-DC开关121和高压DC-DC电感器123流至谐振电容器240。另外，电流可以经由第三线圈233流到DC支撑电容器180的第二负电极N2。
另外，当上部高压DC-DC开关121关断而下部高压DC-DC开关122接通时，电流可以从谐振电容器240流至第三线圈233，如图10所示。电流可以从谐振电容器240经由高压DC-DC电感器123和下部高压DC-DC开关122流至第三线圈233。如上所述，由于上部高压DC-DC开关121和下部高压DC-DC开关122交替地接通和关断，所以可以将大小和方向改变的AC电流供应给第三线圈233。
第三线圈233的AC电流可以传送至全桥电路210的第一线圈231。包括第三线圈233和第一线圈231的三绕组变压器230可以将外部电源ES与高压电池110电隔离。结果，可以防止外部电源ES的故障影响高压电池110。全桥电路210的二极管桥261允许电流仅从第一线圈231流至高压电容器111的第一正电极P1，并且允许电流仅从高压电容器111的第一负电极N1流至第一线圈231。结果，DC支撑电容器180的电能可以经由HDC 120、三绕组变压器230和全桥电路210传送至高压电池110，高压电池110进行充电。如上所述，外部电源ES的电力可以经由电机140、逆变器130、DC支撑电容器180、HDC 120、三绕组变压器230和全桥电路210供应至高压电池110。
图11是示出根据一个示例性实施方案的车辆的驱动和充电方法的示意图。将参照图11来描述车辆1a和1b的驱动和充电方法1000。本文下面将描述的方法可以由控制器来执行。电机驱动和电池充电装置100可以配置为首先确定车辆的发动机是否起动(1010)。
电机驱动和电池充电装置100可以配置为基于通过车辆1a或1b中的控制器局域网(CAN)通信网络接收到的CAN消息来确定车辆的发动机是否起动。在车辆的发动机起动时(1010中的是)，电机驱动和电池充电装置100可以配置为将车辆1a或1b的操作模式改变为电机驱动模式(1020)。在电机驱动模式下，电机驱动和电池充电装置100可以配置为接通第二开关192以驱动电机140，并且关断第一开关191和第三开关193。由于第二开关192接通，所以高压电池110可以直接地连接至HDC 120，并且由于第一开关191关断，所以电机140可以与整流电路170分开。另外，由于第三开关193关断，所以HDC 120可以与三绕组变压器230分开。然后，电机驱动和电池充电装置100可以配置为确定驾驶员的加速意图(1030)。
此外，电机驱动和电池充电装置100可以配置为基于通过车辆1a或1b的CAN通信网络接收到的CAN消息等来确定驾驶员的加速意图。例如，驱动控制系统可以配置为利用加速踏板的位置传感器来检测加速踏板的位置，并且在加速器踏板被接合时通过CAN通信网络来传送驾驶员的加速意图的消息。电机驱动和电池充电装置100可以配置为基于驱动控制系统的消息来确定驾驶员的加速意图。
在电机驱动和电池充电装置100确定出驾驶员意图加速车辆1a或1b时(1030中的是)，电机驱动和电池充电装置100可以配置为使电机140运转(1040)。具体地，电机驱动和电池充电装置100可以配置为操作HDC 120以增大高压电池110的电压，并且将增大的电压输出至DC支撑电容器180，并且电机驱动和电池充电装置100可以配置为操作逆变器130以由DC支撑电容器180的DC电压产生AC电流，并且将AC电流(驱动电流)供应至电机140。可以将来自逆变器130的驱动电流供应给电机140，以使车轮25旋转(参见图1和图2)。在电机驱动和电池充电装置100确定出驾驶员不具有加速意图时(1030中的否)，电机驱动和电池充电装置100可以配置为确定驾驶员的减速意图(1050)。
具体地，电机驱动和电池充电装置100可以配置为基于通过车辆1a或1b的CAN通信网络接收到的CAN消息等来确定驾驶员的减速意图。例如，制动控制系统可以配置为利用制动踏板的位置传感器来检测制动踏板的位置，并且在制动踏板被接合时通过CAN通信网络传送减速意图的消息。然后，电机驱动和电池充电装置100可以配置为基于制动控制系统的消息来确定减速意图。
在电机驱动和电池充电装置100确定出驾驶员意图使车辆1a或1b减速时(1050中的是)，电机驱动和电池充电装置100可以配置为执行再生制动(1060)。电机驱动和电池充电装置100可以配置为操作逆变器130以对电机140的再生电流进行整流，并且将经整流的电流输出至DC支撑电容器180，并且电机驱动和电池充电装置100可以配置为操作HDC120以增大DC支撑电容器180的电压，并且将增大的电压输出至高压电池110。高压电池110可以利用电机140产生的再生电流来进行充电。在电机驱动和电池充电装置100确定出驾驶员不具有减速意图时(1050中的否)，电机驱动和电池充电装置100可以结束操作。另外，在车辆的发动机未起动时(1010中的否)，电机驱动和电池充电装置100可以配置为确定车辆1a或1b是否应当通过外部电源ES进行充电(1070)。
在车辆1a或1b停车时，电机驱动和电池充电装置100可以配置为检测外部电源ES的插头是否插入至用于对高压电池110进行充电的充电端子中，并且基于检测结果来确定车辆1a或1b是否通过外部电源ES进行充电。例如，在外部电源ES的插头插入至车辆1a或1b的充电端子中时，电机驱动和电池充电装置100可以配置为确定出车辆1a或1b通过外部电源ES进行充电。在电机驱动和电池充电装置100确定出车辆1a或1b通过外部电源ES充电时(1070中的是)，电机驱动和电池充电装置100可以配置为将车辆1a或1b的操作模式改变为电池充电模式(1080)。
在电池充电模式下，电机驱动和电池充电装置100可以配置为关断第二开关192并且接通第一开关191和第三开关193，以对高压电池110进行充电。由于第一开关191接通，所以整流电路170可以连接至电机140的中性点N。由于第二开关192关断，所以高压电池110可以与HDC 120分开，并且由于第三开关193接通，所以HDC 120可以连接至三绕组变压器230。结果，高压电池110可以经由全桥电路210和三绕组变压器230连接至HDC 120。
此外，电机驱动和电池充电装置100可以配置为对高压电池110进行充电(1090)。电机驱动和电池充电装置100可以配置为操作电机140和逆变器130以减小无功功率并增大功率因数。在高压电池110进行充电时，逆变器130的上部驱动开关131至136可以关断，并且电机140和逆变器130可以形成功率因数校正器。逆变器130的下部驱动开关131至136可以反复地接通和关断，并且由于下部驱动开关131至136的反复接通和关断，所以可以将与外部电源ES的AC电压相同相位的电流输出至DC支撑电容器180。DC支撑电容器180可以利用电机140和逆变器130的输出电流来进行充电。
另外，电机驱动和电池充电装置100可以配置为操作HDC 120、三绕组变压器230和全桥电路210，以将DC支撑电容器180的电能传送至高压电池110。在高压电池110进行充电时，全桥电路210的低压DC-DC开关211至214可以关断，并且HDC 120、三绕组变压器230和全桥电路210可以形成隔离型DC-DC变换器。HDC 120的高压DC-DC开关121和122可以采用交替的模式反复地接通和关断，并且由于高压DC-DC开关121和122的接通和关断，可以由DC支撑电容器180的DC电压产生AC电流。
由于三绕组变压器230的第三线圈233和第一线圈231之间存在互感，所以可以将AC电流传送至全桥电路210。全桥电路210可以配置为对AC电流进行整流，并且将经整流的电流输出至高压电池110。如上所述，外部电源ES的电力可以经由电机140、逆变器130、DC支撑电容器180、HDC 120、三绕组变压器230和全桥电路210供应至高压电池110，因此高压电池110可以进行充电。在电机驱动和电池充电装置100确定出车辆1a或1b不需要通过外部电源ES充电时(1070中的否)，电机驱动和电池充电装置100可以结束操作。
如从以上描述显而易见的，提供了一种不利用附加充电装置从外部AC电源对车辆电池进行充电的电机驱动和电池充电装置以及车辆。提供了一种能够利用驱动电机和逆变器从外部AC电源对车辆电池进行充电的电机驱动和电池充电装置以及车辆。提供了一种能够利用驱动电机和逆变器来减少车辆电池充电时间的电机驱动和电池充电装置以及车辆。
以上已经描述了本发明的示例性实施方案。在上述示例性实施方案中，一些组件可以被实现为“模块”。这里，术语“模块”意指但不限于执行特定任务的软件和/或硬件组件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块可以有利地配置为位于可寻址存储介质上，并且可以配置为在一个或更多个处理器上执行。
因此，作为示例，模块可以包括：组件(诸如，软件组件、面向对象的软件组件、类别组件和任务组件)、过程、功能、属性、过程、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、数组和变量。在组件和模块中提供的操作可以组合为更少的组件和模块，或者进一步分为附加的组件和模块。另外，组件和模块可以实现为使得它们执行装置中的一个或更多个CPU。
据此，除了上述示例性实施方案之外，实施方案因此可以经由介质(例如，非易失性计算机可读介质)中/上的计算机可读代码/指令来实现，以控制至少一个处理元件来实现任何上述示例性实施方案。介质可以对应于允许存储和/或传输计算机可读代码的任何介质/媒介。
尽管已经参照有限数量的实施方案描述了示例性实施方案，但是受益于本发明的本领域技术人员将理解的是，可以设计出不脱离如本文所公开的范围的其他实施方案。因此，范围应当仅由所附权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种电机驱动和电池充电装置，其包括：
电机，其包括多个线圈；
整流电路，其连接至所述多个线圈；
高压电池；以及
逆变器，其配置为由所述高压电池的输出电压产生驱动电流，并且在所述电机运转时将驱动电流供应至电机，
其中，当高压电池进行充电时：
所述整流电路配置为对外部电源的交流电流进行整流；
所述电机和逆变器配置为对通过整流电路整流的电流的功率因数进行补偿；
利用电机和逆变器的输出电流对高压电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的电机驱动和电池充电装置，还包括：
第一开关，其设置在整流电路和多个线圈之间；
控制器，其配置为在电机运转时关断第一开关，在高压电池进行充电时接通第一开关。
3.根据权利要求1所述的电机驱动和电池充电装置，还包括：
高压直流-直流变换器，其配置为在电机运转时增大高压电池的输出电压；
直流支撑电容器，其配置为将通过所述高压直流-直流变换器增大的电压施加至所述逆变器；
低压电池；以及
低压直流-直流变换器，其配置为减小高压电池的输出电压，并且将减小的电压施加至低压电池。
4.根据权利要求3所述的电机驱动和电池充电装置，其中，所述低压直流-直流变换器包括：
三绕组变压器，其具有第一线圈、第二线圈和第三线圈；
全桥电路，其配置为由高压电池的输出电压产生交流电流，并且将交流电流输出至所述第一线圈；以及
低压直流-直流整流电路，其配置为对从所述第二线圈输出的交流电流进行整流，并且将经整流的电流输出至所述低压电池；
其中，所述第三线圈连接至高压直流-直流变换器。
5.根据权利要求4所述的电机驱动和电池充电装置，其中：
在高压电池进行充电时，利用电机和逆变器的输出电流对直流支撑电容器进行充电；
在高压电池进行充电时，所述高压直流-直流变换器配置为由直流支撑电容器的输出电压产生交流电流，并且将交流电流输出至第三线圈；
在高压电池进行充电时，所述全桥电路配置为对从第一线圈输出的交流电流进行整流，并且将经整流的电流输出至高压电池。
6.根据权利要求4所述的电机驱动和电池充电装置，还包括：
第一开关，其设置在整流电路和多个线圈之间；
第二开关，其设置在高压电池和高压直流-直流变换器之间；以及
第三开关，其设置在第三线圈和高压直流-直流变换器之间。
7.根据权利要求6所述的电机驱动和电池充电装置，还包括控制器，所述控制器配置为操作第一开关、第二开关和第三开关，其中：
在电机运转时，所述控制器配置为关断第一开关，接通第二开关，并且关断第三开关；
在高压电池进行充电时，所述控制器配置为接通第一开关，关断第二开关，并且接通第三开关。
8.一种电机驱动和电池充电装置，其包括：
整流电路，其配置为对从外部电源供应的交流电流进行整流；
功率因数校正器，其包括设置在电机中的多个线圈和设置在逆变器中的多个驱动开关，并且所述功率因数校正器配置为对通过整流电路整流的电流的功率因数进行补偿；以及
高压电池，其利用从所述功率因数校正器输出的电流进行充电，
其中，在电机运转时，所述逆变器配置为由高压电池的输出电压产生驱动电流，并且将驱动电流供应至电机。
9.根据权利要求8所述的电机驱动和电池充电装置，还包括：
第一开关，其设置在整流电路和多个线圈之间；以及
控制器，其配置为在电机运转时关断第一开关，在高压电池进行充电时接通第一开关。
10.根据权利要求8所述的电机驱动和电池充电装置，还包括：
直流支撑电容器，其利用从功率因数校正器输出的电流进行充电；以及
隔离型直流-直流变换器，其配置为改变直流支撑电容器的输出电压，并且将改变的输出电压输出至高压电池。
11.根据权利要求10所述的电机驱动和电池充电装置，其中，所述隔离型直流-直流变换器包括：
三绕组变压器，其具有第一线圈和第二线圈；
初级变压器电路，其配置为由直流支撑电容器的输出电压产生交流电流，并且将交流电流输出至第一线圈；以及
次级电路，配置为对从第二线圈输出的交流电流进行整流，并且将经整流的电流输出至高压电池。
12.根据权利要求11所述的电机驱动和电池充电装置，其中：
在电机运转时，所述初级变压器电路连接至高压电池并且配置为增大高压电池的输出电压；
在电机运转时，所述直流支撑电容器配置为将通过初级变压器电路增大的电压施加至逆变器。
13.根据权利要求11所述的电机驱动和电池充电装置，还包括：
第一开关，其设置在整流电路和多个线圈之间；
第二开关，其设置在高压电池和初级变压器电路之间；以及
第三开关，其设置在第一线圈和初级变压器电路之间。
14.根据权利要求13所述的电机驱动和电池充电装置，还包括控制器，其配置为操作第一开关、第二开关和第三开关，其中：
在高压电池进行充电时，所述控制器配置为接通第一开关，关断第二开关并且接通第三开关；
在电机运转时，所述控制器配置为关断第一开关，接通第二开关并且关断第三开关。
15.一种车辆，其包括：
车轮；
电机，其配置为使所述车轮旋转并且包括多个线圈；
整流电路，其配置为对从外部电源供应的交流电流进行整流，并且连接至所述多个线圈；
高压电池；以及
逆变器，其配置为由所述高压电池的输出电压产生驱动电流，并且在所述电机运转时将驱动电流供应至电机，
其中，在高压电池进行充电时，所述电机和所述逆变器配置为对通过整流电路整流的电流的功率因数进行补偿，并且利用电机和逆变器的输出电流对高压电池进行充电。
16.根据权利要求15所述的车辆，还包括：
第一开关，其设置在整流电路和多个线圈之间；以及
控制器，其配置为在电机运转时关断第一开关，而在高压电池进行充电时接通第一开关。
17.根据权利要求15所述的车辆，还包括：
高压直流-直流变换器，其配置为在电机运转时增大高压电池的输出电压；
直流支撑电容器，其配置为将通过高压直流-直流变换器增大的电压施加至所述逆变器；
低压电池；以及
低压直流-直流变换器，其配置为减小高压电池的输出电压，并且将减小的电压施加至低压电池。
18.根据权利要求17所述的车辆，其中，所述低压直流-直流变换器包括：
三绕组变压器，其具有第一线圈、第二线圈和第三线圈；
全桥电路，其配置为由高压电池的输出电压产生交流电流，并且将交流电流输出至所述第一线圈；以及
低压直流-直流整流电路，其配置为对从所述第二线圈输出的交流电流进行整流，并且将经整流的电流输出至所述低压电池；
其中，所述第三线圈连接至高压直流-直流变换器。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中：
在高压电池进行充电时，利用电机和逆变器的输出电流对直流支撑电容器进行充电；
在高压电池进行充电时，所述高压直流-直流变换器配置为由直流支撑电容器的输出电压产生交流电流，并且将交流电流输出至第三线圈；
在高压电池进行充电时，所述全桥电路配置为对从第一线圈输出的交流电流进行整流，并且将经整流的电流输出至高压电池。
20.根据权利要求18所述的车辆，还包括：
第一开关，其设置在整流电路和多个线圈之间；
第二开关，其设置在高压电池和高压直流-直流变换器之间；
第三开关，其设置在第三线圈与高压直流-直流变换器之间；以及
控制器，其配置为操作第一开关、第二开关和第三开关，
其中，在电机运转时，控制器配置为关断第一开关，接通第二开关，并且关断第三开关，
当高压电池进行充电时，控制器配置为接通第一开关，关断第二开关，并且接通第三开关。
CN201711293934.9A 2017-08-24 2017-12-08 电机驱动和电池充电装置以及车辆 Active CN110014980B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0107282 2017-08-24
KR1020170107282A KR102433999B1 (ko) 2017-08-24 2017-08-24 모터 구동 및 배터리 충전 장치 및 차량

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110014980A true CN110014980A (zh) 2019-07-16
CN110014980B CN110014980B (zh) 2023-01-24

Family

ID=65321197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711293934.9A Active CN110014980B (zh) 2017-08-24 2017-12-08 电机驱动和电池充电装置以及车辆

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10744898B2 (zh)
KR (1) KR102433999B1 (zh)
CN (1) CN110014980B (zh)
DE (1) DE102017221994A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112297902A (zh) * 2019-07-29 2021-02-02 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统及车辆
CN112339587A (zh) * 2019-08-06 2021-02-09 现代自动车株式会社 用于使用电机驱动系统对电池充电的系统和方法
CN112389177A (zh) * 2019-08-13 2021-02-23 纬湃科技投资(中国)有限公司 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
CN112550077A (zh) * 2019-09-25 2021-03-26 比亚迪股份有限公司 能量转换装置及车辆

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102602928B1 (ko) * 2018-04-17 2023-11-16 현대자동차주식회사 차량용 전력 변환 시스템 및 그 제어방법
CN113228462A (zh) * 2019-02-01 2021-08-06 住友电气工业株式会社 电源系统以及具备该电源系统的车辆
KR20210005754A (ko) * 2019-07-03 2021-01-15 현대자동차주식회사 사륜 구동 차량
KR102274675B1 (ko) * 2019-08-06 2021-07-09 현대오트론 주식회사 차량의 통합 제어 장치 및 방법
CN112550022B (zh) * 2019-09-25 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 能量转换装置及车辆
US11502613B2 (en) * 2020-08-18 2022-11-15 Lear Corporation DC-DC converter that applies a dual active bridge rectifier topology
CN213661257U (zh) * 2020-10-13 2021-07-09 比亚迪股份有限公司 充电装置和车辆
US11718201B2 (en) * 2020-11-24 2023-08-08 Kabushiki Kaisha F.C.C. Motor vehicle
KR20220097820A (ko) * 2020-12-31 2022-07-08 현대자동차주식회사 배터리 제어방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
KR102442378B1 (ko) * 2021-05-10 2022-09-13 연세대학교 산학협력단 전기 자동차의 통합 전력 변환 장치 및 방법
US20230038561A1 (en) * 2021-08-03 2023-02-09 Deere & Company Dual-purpose drive and charger systems and methods thereof
DE102021133727A1 (de) 2021-12-17 2023-06-22 Torqeedo Gmbh Transformator für ein Wasserfahrzeug, Energieverteilungssystem für ein Wasserfahrzeug und Wasserfahrzeug
KR20230102119A (ko) * 2021-12-30 2023-07-07 상신브레이크주식회사 트레일러용 회생 제동 발전시스템
CN115284881A (zh) * 2022-09-13 2022-11-04 深圳市超越科技开发有限公司 基于新能源汽车低压供电系统的故障诊断系统
WO2024092180A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 Vitesco Technologies USA, LLC Vehicle high voltage electronics box

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1276964A (en) * 1969-11-17 1972-06-07 Int Standard Electric Corp Improvements in or relating to no-break power supplies
CN102136746A (zh) * 2010-01-25 2011-07-27 Ls产电株式会社 充电装置
DE102011121486A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Audi Ag Kraftfahrzeug
US20140097792A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Ut-Battelle, Llc Electric vehicle recharging and or supplying electrical power
EP2800228A1 (en) * 2011-12-31 2014-11-05 Shenzhen BYD Auto R&D Company Limited Electric automobile and discharging device thereof
KR20150075591A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 현대모비스 주식회사 친환경 차량의 저전압 직류 변환 장치를 위한 멀티 전압 출력 제공 장치 및 방법
CN106452279A (zh) * 2016-09-21 2017-02-22 渤海大学 集成充电功能的电动汽车驱动电机控制器及控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284331B1 (ko) * 2011-12-09 2013-07-08 성균관대학교산학협력단 친환경 차량의 충전장치 및 방법
KR20170086298A (ko) * 2016-01-18 2017-07-26 현대자동차주식회사 전기차량의 충전제어 시스템
US10189357B2 (en) * 2017-05-17 2019-01-29 Ford Global Technologies, Llc Reduced ripple converter for hybrid drive systems

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1276964A (en) * 1969-11-17 1972-06-07 Int Standard Electric Corp Improvements in or relating to no-break power supplies
CN102136746A (zh) * 2010-01-25 2011-07-27 Ls产电株式会社 充电装置
DE102011121486A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Audi Ag Kraftfahrzeug
EP2800228A1 (en) * 2011-12-31 2014-11-05 Shenzhen BYD Auto R&D Company Limited Electric automobile and discharging device thereof
US20140097792A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Ut-Battelle, Llc Electric vehicle recharging and or supplying electrical power
KR20150075591A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 현대모비스 주식회사 친환경 차량의 저전압 직류 변환 장치를 위한 멀티 전압 출력 제공 장치 및 방법
CN106452279A (zh) * 2016-09-21 2017-02-22 渤海大学 集成充电功能的电动汽车驱动电机控制器及控制方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112297902A (zh) * 2019-07-29 2021-02-02 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统及车辆
CN112297902B (zh) * 2019-07-29 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统及车辆
CN112339587A (zh) * 2019-08-06 2021-02-09 现代自动车株式会社 用于使用电机驱动系统对电池充电的系统和方法
CN112389177A (zh) * 2019-08-13 2021-02-23 纬湃科技投资(中国)有限公司 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
CN112389177B (zh) * 2019-08-13 2022-05-03 纬湃科技投资(中国)有限公司 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
CN112550077A (zh) * 2019-09-25 2021-03-26 比亚迪股份有限公司 能量转换装置及车辆
CN112550077B (zh) * 2019-09-25 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 能量转换装置及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017221994A1 (de) 2019-02-28
CN110014980B (zh) 2023-01-24
KR102433999B1 (ko) 2022-08-19
US10744898B2 (en) 2020-08-18
US20190061553A1 (en) 2019-02-28
KR20190021891A (ko) 2019-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110014980A (zh) 电机驱动和电池充电装置以及车辆
JP5348326B2 (ja) 電動車両およびその充電制御方法
Haghbin et al. Integrated chargers for EV's and PHEV's: examples and new solutions
JP6093497B2 (ja) 高周波変成器分離を備えたオンボードのパワー電子回路を用いたエネルギー移行のための装置並びにその製造方法
JP4144646B1 (ja) 電動車両、車両充電装置および車両充電システム
CN102130626B (zh) 改进的具有集成电池充电器的可变电压转换器
JP5497381B2 (ja) 車両
WO2012140746A1 (ja) 電動車両の電源装置およびその制御方法
US20110290572A1 (en) Vehicle
CN103770656B (zh) 一种集成驱动/充电装置
JP2007195336A (ja) 車両の電源装置
Sam et al. Bidirectional integrated on-board chargers for electric vehicles—a review
CN103085676A (zh) 增程式电动汽车发电系统
JP5767123B2 (ja) 車両
CN110224657A (zh) 一种三相全桥绕组复用式开关磁阻电机驱动系统
KR102008751B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
CN210970634U (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
Anto et al. Review of electric vehicles
KR102063921B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
Su et al. Control of plug-in hybrid electric vehicles for mobile power generation and grid support applications
KR20120124815A (ko) 전기 자동차 및 이의 구동 방법
Hakam et al. Exploring the state of electric vehicles: An evidence-based examination of current and future electric vehicle technologies and smart charging stations
KR102008753B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102008750B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
CN110341503A (zh) 一种集成化插电式混合动力汽车开关磁阻电机驱动系统

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