CN112440780A - 利用电机驱动系统的充电系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用电机驱动系统的充电系统及充电方法，所述充电系统及充电方法可以使诸如电动车辆或插电式混合动力车辆的车辆之间能够进行充电，其中，每个车辆具有用于向车辆驱动电机提供电力的电池。

Description

利用电机驱动系统的充电系统及充电方法

技术领域

本发明涉及一种利用电机驱动系统的充电系统，更具体地，涉及这样一种利用电机驱动系统的充电系统及充电方法，其中，可以利用设置在车辆中的电机驱动系统来执行车辆间充电。

背景技术

本节中的陈述仅提供本发明相关的背景信息，并不会构成现有技术。

通常，电动车辆或插电式混合动力车辆可以接收从外部充电设备提供的电力，利用接收到的电力对其中的电池进行充电，并且利用存储在已充电的电池中的电能来驱动电机以产生车辆的动力。

车辆中电池的充电方法可以大致分为两种类型：慢速充电类型和快速充电类型；所述慢速充电类型利用车载充电器相对缓慢地对电池充电，所述车载充电器接收外部交流(AC)充电电力并将接收到的AC充电电力转换为适合于对电池充电的水平的直流(DC)充电电力；所述快速充电类型直接向电池提供外部DC充电电力，以对电池快速充电。

另一方面，在应当利用外部电力对电池进行充电的车辆(例如电动车辆或插电式混合动力车辆等)中，当在没有外部充电设备的情况下需要对电池充电时，车辆间充电并不容易。一般的发动机车辆中使用的用于电气组件的电池的电压较低，并且能够在车辆起动后利用车辆中设置的交流发电机来充电。相反，电动车辆或插电式混合动力车辆的电机驱动电池的电压较高，并且可以利用应当在稳定的电压下供应一定时间的充电电流来充电。因此，难以通过车辆间的电连接为电动车辆或插电式混合动力车辆的电机驱动电池充电。

因此，通常，通过提供用于对电动车辆或插电式混合动力车辆充电的单独的服务车辆，并且为该服务车辆提供能够稳定地供应充电电压和充电电流的充电转换器，从而能够在没有充电设备的地方单独提供电池充电服务。

在这种传统的充电方法中，应当提供充电服务车辆和装备在充电服务车辆中的专用充电转换器，这导致服务维护的额外成本。该额外成本反映到车辆价格中，从而导致车辆价格上涨。

发明内容

因此，本发明提供了一种利用电机驱动系统的充电系统及充电方法，其可以使诸如电动车辆或插电式混合动力车辆的车辆之间能够进行充电并且可以提高充电效率，其中，每个车辆具有用于向车辆驱动电机提供电力的电池。

在本发明的一个实施方案中，上述和其他目的可以通过提供利用电机驱动系统的充电系统来实现，其包括：第一车辆以及第二车辆，第一车辆和第二车辆中的每一个包括电池、逆变器、电机以及控制器；所述逆变器具有连接到电池的直流(DC)链路、多个电机连接端子以及设置在DC链路与多个电机连接端子之间的多个开关装置；所述电机具有多个绕组，所述多个绕组在其一端分别连接到多个电机连接端子，并且在其另一端相互连接，以形成中性点；所述控制器用于确定多个开关装置的占空比，以控制中性点的电压或中性点的电流，其中，当通过将第一车辆中的中性点和第二车辆中的中性点相互电连接来对第一车辆或第二车辆中的电池充电时，第一车辆的控制器和第二车辆的控制器的其中一个控制第一车辆和第二车辆中的相应一个车辆中的逆变器的多个开关装置，使得每个中性点的电压变为预定目标电压，并且另一个控制器控制第一车辆和第二车辆中的相应一个车辆中的逆变器的多个开关装置，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

第一车辆的控制器和第二车辆的控制器可以比较第一车辆和第二车辆的各自的可用电压，所述可用电压通过从第一车辆和第二车辆的各自的DC链路电压分别减去第一车辆和第二车辆的各自的预定裕度而获得，并且将可用电压中的较低的一个确定为目标电压。

具有较低的可用电压的第一车辆和第二车辆的其中一个车辆的控制器可以控制所述一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为目标电压，并且，具有较高的可用电压的另一个车辆的控制器可以控制另一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

第一车辆的控制器和第二车辆的控制器可以通过从第一车辆和第二车辆的各自的DC链路电压分别减去第一车辆和第二车辆的各自的预定裕度来获得第一车辆和第二车辆的各自的可用电压，所述控制器可以比较第一车辆和第二车辆的其中一个车辆的可用电压与另一个车辆的DC链路电压，并且当所述一个车辆的可用电压高于另一个车辆的DC链路电压时，将所比较的DC链路电压确定为目标电压。

具有所比较的DC链路电压的另一个车辆的控制器可以控制所述另一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为目标电压，并且具有所比较的可用电压的一个车辆的控制器可以控制所述一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

具有所比较的DC链路电压的另一个车辆可以进一步包括设置在其中性点与DC链路之间的继电器，其中，具有所比较的DC链路电压的另一个车辆的控制器可以接通所述继电器，使得每个中性点的电压变成所比较的DC链路电压，并且具有所比较的可用电压的一个车辆的控制器可以控制所述一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

在本发明的另一个实施方案中，提供了一种利用前述充电系统的充电方法，其包括：通过第一车辆的控制器和第二车辆的控制器分别检测第一车辆和第二车辆的各自的DC链路电压；通过从检测到的DC链路电压中分别减去第一车辆和第二车辆的各自的预定裕度来获得第一车辆和第二车辆的各自的可用电压；通过第一车辆的控制器和第二车辆的控制器基于第一车辆和第二车辆的DC链路电压和可用电压来设置相互连接的电机的中性点的每一个的目标电压；通过第一车辆的控制器和第二车辆的控制器的其中一个控制器控制第一车辆和第二车辆的相应一个车辆中的逆变器的多个开关装置，使得每个中性点的电压变为目标电压；通过另一个控制器控制第一车辆和第二车辆中的相应一个车辆中的逆变器的多个开关装置，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

设置可以包括将第一车辆的可用电压和第二车辆的可用电压相互比较，并将可用电压中的较低的一个可用电压确定为目标电压。

控制可以包括：通过具有较低的可用电压的第一车辆和第二车辆的其中一个车辆的控制器控制所述一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为目标电压，并且通过具有较高的可用电压的另一个车辆的控制器控制所述另一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

设置可以包括将第一车辆和第二车辆的其中一个车辆的可用电压与另一个车辆的DC链路电压进行比较，并且当所述一个车辆的可用电压高于另一个车辆的DC链路电压时，将所比较的DC链路电压确定为目标电压。

控制可以包括：通过具有所比较的DC链路电压的另一个车辆的控制器控制所述另一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为目标电压，并且通过具有所比较的可用电压的一个车辆的控制器控制所述一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

具有所比较的DC链路电压的另一个车辆可以进一步包括设置在其中性点与DC链路之间的继电器，其中，控制可以包括：通过具有所比较的DC链路电压的另一个车辆的控制器接通所述继电器，使得每个中性点的电压变成所比较的DC链路电压，并且通过具有所比较的可用电压的一个车辆的控制器控制所述一个车辆中的逆变器的多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

通过本文提供的说明，其它应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体示例仅是旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本发明，现在将参考所附附图来描述以示例的方式给出的本发明的各种实施方案，在这些附图中：

图1为示出根据本发明的一个实施方案的利用电机驱动系统的充电系统的配置的示意图；

图2和图3为在根据本发明的一个实施方案的利用电机驱动系统的充电系统中，设置在各个车辆中并且用于电池充电和充电电力供应的电机驱动系统的详细电路图；

图4为应用于根据本发明的一个实施方案的电机驱动系统中的设置在车辆中并且控制电机中性点电压的控制器的电压控制器的示例的详细示意图；

图5为应用于根据本发明的一个实施方案的电机驱动系统中的设置在车辆中并且控制电机中性点的充电电流的控制器的电流控制器的示例的详细示意图；

图6为示出根据本发明的一个实施方案的利用电机驱动系统的充电方法的流程图；以及

图7至图9为示出应用于根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法的目标电压设置方案和车辆控制方案的流程图。

本文描述的附图仅用于说明的目的，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。

现在将详细参照本发明的优选实施方案，其示例在附图中进行说明。只要可能，相同的附图标记将在整个附图中用于指代相同或相似的部分。

图1示出了根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电系统的配置。

参考图1，根据本发明的部分实施方案的充电系统可以包括第一车辆10和第二车辆20，第一车辆10包括电池110、逆变器120以及电机130，第二车辆20包括电池210、逆变器220以及电机230。通过将分别包括在两个车辆10和20中的电机130和电机230的中性点N1和中性点N2相互连接并且将充电电流通过中性点N1和中性点N2从车辆10和车辆20的其中一个车辆供应至另一车辆，可以对两个车辆10和20中的任何一个车辆的电池充电。

在图1中，车辆10和车辆20可以分别包括继电器R11、R12和R13，以及继电器R21、R22和R23，所述继电器可以根据是驱动相应车辆的电机还是对相应车辆的电池进行充电而以适当的方式控制继电器的断开/接通。此外，车辆10和车辆20可以分别包括外部连接端口140和外部连接端口240，每个端口可以包括连接至中性点N1和中性点N2中的相应中性点的端子，以及连接到电池110和电池210中的相应电池的负极端子(确定电压大小的参考点)的端子。在车辆充电时，连接到中性点N1和中性点N2的两个外部连接端口140和240的端子可以相互连接，并且连接到电池110和电池210的负极端子的外部连接端口140和外部连接端口240的端子可以相互电连接。可以通过适当的线缆实现两个外部连接端口140与240之间的电连接，所述线缆能够容纳电池充电时的流入/流出充电电流的大小以及端子电压Vn的大小。该线缆与外部连接端口140和外部连接端口240中的每一个之间的连接可以通过适当标准的连接器实现。

图2和图3为在根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电系统中，设置在各个车辆中并且用于电池充电和充电电力供应的电机驱动系统的详细电路图。

首先，将参考图2描述设置在第一车辆中的电机驱动系统。该电机驱动系统可以是在车辆充电时控制并提供充电电压或充电电流的系统。

通常，用于驱动电机130的系统可以包括电池110和逆变器120；电池110是存储用于驱动电机130的电力的能量存储装置；逆变器120将存储在电池110中的直流(DC)电力转换为三相交流(AC)电力并且将转换后的AC电力提供给电机130。逆变器120包括DC链路和三个支路；所述DC链路具有分别连接到电池110的两个端子的正极(+)端子121p和负极(－)端子121n；所述三个支路并联连接在DC链路的正极端子121p与负极端子121n之间。每个支路包括两个串联连接的开关装置(开关装置S11至S16中的两个)，两个开关装置的连接节点构成分别连接到电机130的各相的多个电机连接端子121a、121b和121c中的相应电机连接端子。

为了电机驱动，逆变器120中的开关装置S11至S16可以进行脉宽调制控制，使得向电机130提供基于电流指令(其与将通过电机130驱动而获得的电机130的扭矩对应)的大小的电流。

根据本发明的部分实施方案，与上述电机驱动不同，可以向逆变器120的DC链路端子121p和DC链路端子121n施加外部DC充电电力，并且可以控制逆变器120的开关装置S11至S16，使得在电机130的中性点N1处形成期望大小的DC电压，或者在电机130的中性点N1流过期望大小的DC充电电流。该控制可以由控制器150执行。

逆变器120的一个支路中所包括的两个开关装置(例如，开关装置S11和S12)和电机130中的三个绕组的其中一个绕组(这个绕组的一端连接到两个开关装置S11和S12的连接节点)可以构成一个DC转换器电路。因此，由逆变器120中的开关装置和电机130中的绕组组成的三个DC转换器电路可以在电池110与电机130的中性点N1之间并联连接。因此，通过控制开关装置S11至S16以同时或选择性地操作并联连接的DC转换器电路或以交替方式操作该并联连接的DC转换器电路，可以适当地控制中性点N1的电压大小(即，外部连接端口140的电压)或流入/流出中性点N1的电流大小。

根据本发明的部分实施方案，车辆10可以进一步包括继电器R11、继电器R12以及继电器R13；继电器R11连接在电池110的正极端子(或逆变器120的DC链路的正极端子121p)与外部连接端口140的正极端子之间；继电器R12连接在电池110的负极端子(或逆变器120的DC链路的负极端子121n)与外部连接端口140的负极端子之间；继电器R13连接在电机130的中性点N1与外部连接端口140的正极端子之间。当外部连接端口140的电压应当确定为与电池110的电压相同时，或者在应当通过逆变器120的开关装置的断开/接通来控制外部连接端口140的电压时，继电器R11、继电器R12和继电器R13可以选择性地断开/接通。

图3示出了另一个车辆中的电机驱动系统，所述电机驱动系统与图2所示的车辆连接，以向其供应充电电力或从其接收充电电力。图3所示的车辆的配置与图2所示的车辆的配置大体上相同，因此将省略其详细描述。然而，本领域技术人员应当容易理解图3中所示的车辆中的电机驱动系统的配置。

为了通过车辆10与车辆20之间的电力输送/接收来对两个车辆10和20的其中一个车辆中的电池110或电池210充电，应该将两个车辆10和20的外部连接端口140和240相互连接。在将两个车辆10和20的外部连接端口140和240相互连接之后，车辆10和车辆20的其中一个车辆中的控制器150或控制器250执行控制操作，以确定相互连接的外部连接端口140和240的电压Vn，另一个车辆中的控制器150或控制器250执行控制操作，以确定在外部连接端口140与外部连接端口240之间流入/流出的电流(充电电流)大小。

图4为应用于根据本发明的部分实施方案的电机驱动系统中的设置在车辆中并且控制电机中性点电压的控制器的电压控制器的示例的详细示意图。图5为应用于根据本发明的部分实施方案的电机驱动系统中的设置在车辆中并且控制电机中性点的充电电流的控制器的电流控制器的示例的详细示意图。

每个车辆中的控制器150或控制器250可以包括如图4所示的电压控制器或如图5所示的电流控制器。通过两个控制器150与250之间的通信，控制器150和控制器250的其中一个可以操作为电压控制器，而另一个可以操作为电流控制器。

参考图4，包括在控制器150或控制器250中的电压控制器300可以包括除法器310、减法器320、控制器330以及加法器340；除法器310用于计算相应车辆的外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压Vn*与逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2之间的比率；减法器320用于计算外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压Vn*与外部连接端口140或外部连接端口240的测量电压Vn之间的差值；控制器330用于生成使减法器320的计算结果收敛于0的占空比；加法器340用于将除法器310的计算结果与控制器330的输出相加。

外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压Vn*与逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2之间的比率表示由电机130或电机230的绕组以及逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26构成的升压电路的升压比。因此，除法器310的计算结果可以是升压电路的升压比，即，开关装置的占空比。

根据本发明的部分实施方案，通过将用于使外部连接端口140或外部连接端口240的测量电压Vn控制为预定目标电压Vn*的分量与由外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压Vn*与逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2之间的比率确定的占空比相加，确定逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26的开关占空比。

为此，如图4所示，在电压控制器300中，减法器320计算外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压Vn*与外部连接端口140或外部连接端口240的测量电压Vn之间的差值，控制器330接收减法器320计算出的差值，并且生成使计算出的差值收敛于0的占空比。

尽管图4示出了将比例(P)控制器应用于控制器330以简化电路配置和执行快速控制计算的示例，但是可以选择性地将本领域技术人员公知的比例积分(PI)控制器或比例积分微分(PID)控制器应用于控制器330。

电压控制器300通过将从控制器330输出的占空比与由外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压Vn*与逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2之间的比率确定的占空比相加来最终产生开关占空比。该开关占空比是确定由逆变器120或逆变器220以及电机130或电机230的绕组构成的DC转换器电路的电压转换比率的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26的占空比与用于使外部连接端口140或外部连接端口240的电压控制为外部连接端口140或外部连接端口240的预定目标电压Vn*的占空比之和。

在利用开关占空比控制逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26的接通/断开的情况下，可以通过由逆变器120或逆变器220和电机130或电机230的绕组构成的DC转换器电路将DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2转换为预定目标电压Vn*，同时外部连接端口140或外部连接端口240的电压遵循预定目标电压Vn*。

参考图5，包括在控制器150或控制器250中的电流控制器400可以包括减法器410、控制器420以及除法器430；减法器410用于计算外部连接端口140或外部连接端口240的目标电流In*与实际在外部连接端口140或外部连接端口240中流动的测量电流In之间的差值；控制器420用于生成使减法器410的计算结果收敛于0的电压指令值V*；除法器430用于计算逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2与电压指令值V*之间的比率，以确定逆变器120或逆变器220的开关占空比。

类似于以上参考图4描述的电压控制器，在电流控制器400中，控制器420(例如，比例(P)控制器、比例-积分(PI)控制器或比例-积分-微分(PID)控制器)推导电压指令值V*，该电压指令值V*是使外部连接端口140或外部连接端口240中流动的电流In与目标电流In*之间的差值收敛于0的外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压。然后，计算对应于推导出的电压指令值V*与逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2之间的比率的占空比，并且基于计算出的占空比来控制逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26。即，由控制器420计算出的占空比是对应于由逆变器120或逆变器220以及电机130或电机230的绕组构成的DC转换器电路的电压转换比率的值。

以上参考图4和图5描述的电压控制器和电流控制器的示例是对于生成逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26的开关占空比的基本概念的解释，并且本领域技术人员将理解各种修改都是可能的。

本发明还提供一种利用如上所述配置的充电系统的充电方法。通过包括在两个车辆10和20中的控制器150和250来实现根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法。本领域技术人员应当理解的是，通过根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法的以下描述，将更加清楚地理解该充电系统的操作和效果。

图6为示出根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法的流程图。

参考图6，根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法可以从步骤S11开始，该步骤S11通过各个车辆的控制器150和控制器250分别检测逆变器120的DC链路端子121p与DC链路端子121n之间的DC链路电压Vdc1以及逆变器220的DC链路端子221p与DC链路端子221n之间的DC链路电压Vdc2，并且利用DC链路电压Vdc1和DC链路电压Vdc2分别计算可用电压。

可以通过电压传感器(未示出)检测出各个车辆的DC链路电压Vdc1和DC链路电压Vdc2。

每个可用电压表示考虑到使DC转换器电路稳定操作的预定裕度的外部连接端口140或外部连接端口240的最大允许电压，所述DC转换器电路由逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26以及电机130或电机230的绕组组成。

当由逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26以及电机130或电机230的绕组组成的DC转换器电路理想运行时，对应于电机130或电机230的中性点的外部连接端口140或外部连接端口240的电压可以等于或低于逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2。然而，由于在实际实现的电路中的各种损耗引起的影响以及开关控制的限制，由逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26以及电机130或电机230的绕组组成的DC转换器电路能够生成的外部连接端口140或外部连接端口240的最大电压低于逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2。即，通过从DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2减去考虑到系统特性的预定裕度而获得的电压是最大允许电压，该最大允许电压能够通过由逆变器120或逆变器220的开关装置S11至S16或开关装置S21至S26以及电机130或电机230的绕组组成的DC转换器电路输出，这个电压就是所述可用电压。

然后，两个车辆的控制器150和控制器250基于两个车辆的逆变器120和逆变器的220的DC链路电压Vdc1和DC链路电压Vdc2以及可用电压设置目标中性点电压，即，外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压(步骤S12)。

然后，通过两个车辆的控制器150与控制器250之间的通信，控制器150和控制器250的其中一个执行电压控制操作，使得外部连接端口140或外部连接端口240的电压变为在步骤S12中设置的目标电压，并且另一个控制器执行电流控制操作，使得预定目标电流的充电电流在外部连接端口140或外部连接端口240中流动(步骤S13)。

本发明的部分实施方案提供了设置外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压并且确定哪些车辆将执行电压控制操作和电流控制操作的方案。这些方案如图7至图9所示。

图7至图9为示出应用于根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法的目标电压设置方案和车辆控制方案的流程图。

首先，参考图7，在根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法中，可以将外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压设置为两个车辆的可用电压中的较低的一个电压(步骤S12-1)。如前所述，每个可用电压是通过从相应车辆的逆变器120或逆变器220的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2减去两个车辆中的对应的一个车辆的预定裕度而获得的电压。随着DC转换器电路的转换比率的增加，系统效率降低。在这方面，只要将转换比率控制为尽可能低，就可以提高系统效率。因此，为了使转换比率最小，优选地，将外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压设置为两个车辆的可用电压中的较低的一个电压。在步骤S12-1中，控制器150和控制器250可以通过它们之间的通信来比较各自的可用电压，并且将两个可用电压中的较低的一个电压设置为目标电压。

接下来，参考图8，在根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法中，外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压可以设置为一个车辆的可用电压和另一个车辆的DC链路电压中的较低的一个电压。

在将DC链路电压设置为目标电压的情况下，利用图2和图3所示的继电器R11和R21，电池110和电池210的电压可以分别直接施加到电机130和电机230的中性点，即，外部连接端口140和外部连接端口240(步骤S12-2)。或者，通过接通逆变器120和逆变器220的开关装置中的各个支路的上开关装置S11、S13和S15以及上开关装置S21、S23和S25，并且断开其中的各个支路的下开关装置S12、S14和S16以及下开关装置S22、S24和S26，电池110和电池210的电压可以分别直接施加到电机130和电机230的中性点，即，外部连接端口140和外部连接端口240。

在该方案中，不需要逆变器120和逆变器220的开关装置的脉冲宽度控制，从而通过省略开关来提高充电效率。另外，可以通过不考虑裕度而将中性点(或外部连接端口140和外部连接端口240)的电压设置为高电压来提高充电效率和充电速度。此外，利用继电器向中性点(或外部连接端口140和外部连接端口240)施加电压的优点在于，不需要考虑电机电流的不平衡。

接下来，参考图9，在根据本发明的部分实施方案的利用电机驱动系统的充电方法中，可以通过以下方式设置外部连接端口140或外部连接端口240的目标电压。首先，将一个车辆的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2与另一个车辆的可用电压Vmax1或可用电压Vmax2相互比较(步骤S121和步骤S123)。然后，当一个车辆的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2不低于另一个车辆的可用电压Vmax1或可用电压Vmax2时，将两个车辆的可用电压Vmax1和可用电压Vmax2相互比较(步骤S125)，根据比较结果来设置每个中性点(或外部连接端口140和外部连接端口240)的目标电压，从而确定哪些车辆将执行电压控制操作和电流控制操作(步骤S131至步骤S134)。

如图9所示，当第一车辆10的可用电压Vmax1高于第二车辆20的DC链路电压Vdc2时(步骤S121)，将第二车辆20的DC链路电压Vdc2确定为外部连接端口140和外部连接端口240的每一个的目标电压Vn*(步骤S122)，并且第一车辆10执行电流控制操作，第二车辆20执行电压控制操作，从而进行充电(步骤S131)。此时，第二车辆20可以通过接通继电器R21和继电器R22并且断开继电器R23来将外部连接端口140和外部连接端口240的每一个的电压保持在DC链路电压Vdc2。

当第二车辆20的可用电压Vmax2高于第一车辆10的DC链路电压Vdc1时(步骤S123)，将第一车辆10的DC链路电压Vdc1确定为外部连接端口140和外部连接端口240的每一个的目标电压Vn*(步骤S124)，并且第二车辆20执行电流控制操作，第一车辆10执行电压控制操作，从而进行充电(步骤S132)。此时，通过接通继电器R11和继电器R12并且断开继电器R13，第一车辆10可以将外部连接端口140和外部连接端口240的每一个的电压保持在DC链路电压Vdc1。

在一个车辆的DC链路电压Vdc1或DC链路电压Vdc2不低于另一个车辆的可用电压Vmax1或可用电压Vmax2的情况下，将两个车辆的可用电压Vmax1与可用电压Vmax2相互比较(步骤S125)。

当第一车辆10的可用电压Vmax1较高时，将第二车辆20的可用电压Vmax2确定为外部连接端口140和外部连接端口240的每一个的目标电压Vn*(步骤S126)，并且第一车辆10执行电流控制操作，第二车辆20执行电压控制操作(步骤S133)。通过断开继电器R21并且接通继电器R22和继电器R23，然后通过脉冲宽度控制逆变器220的开关装置，第二车辆20能够将外部连接端口140和外部连接端口240中的每一个的电压控制为目标电压Vn*。

在步骤S125的比较结果表明第二车辆20的可用电压Vmax2较高的情况下，将第一车辆10的可用电压Vmax1确定为外部连接端口140和外部连接端口240的每一个的目标电压Vn*(步骤S127)，并且第二车辆20执行电流控制操作，第一车辆10执行电压控制操作(步骤S134)。通过断开继电器R11并且接通继电器R12和继电器R13，然后通过脉冲宽度控制逆变器120的开关装置，第一车辆10可以将外部连接端口140和外部连接端口240中的每一个的电压控制为目标电压Vn*。

如上所述，在图9所示的本发明的部分实施方案中，将DC链路电压和可用电压相互比较。当一个车辆的DC链路电压低于另一个车辆的可用电压时，将DC链路电压施加到外部连接端口140和外部连接端口240的每一个，使得外部连接端口140和外部连接端口240的每一个的电压尽可能接近地达到最大电压。可用电压高于一个车辆的DC链路电压的另一个车辆执行电流控制操作，从而能够充分确保电流控制的裕度，从而防止控制失效情况的发生。

另外，将两个车辆的可用电压相互比较。在这种情况下，具有较低的可用电压一个车辆执行电压控制操作，因此，与另一车辆执行电压控制操作的情况相比，能够使电压转换比率最小，从而能够提高充电效率。

通过以上描述显而易见的是，根据利用电机驱动系统的充电系统及充电方法，需要电池充电的车辆(例如，电动车辆或插电式混合动力车辆)即使在没有单独的充电设备的情况下，也可以利用附近的车辆对电池充电。

具体地，根据利用电机驱动系统的充电系统及充电方法，可以利用电机和设置用于驱动电机的逆变器来执行电力转换，而不需要用于充电的单独的电力转换装置。另外，可以基于每个车辆的可用电压或电池电压状态来获得最优充电效率。

本领域技术人员应当理解，通过本发明可获得的效果不限于上文已经具体描述的那些，并且从以上详细描述中将更清楚地理解本发明的其他未提及的效果。

本发明的描述在本质上仅仅为示例性的，因此不偏离本发明的实质的变体形式旨在落入本发明的范围内。这种变体形式不应视为偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种利用电机驱动系统的充电系统，其包括：

第一车辆；以及

第二车辆；

其中，第一车辆和第二车辆中的每一个进一步包括：

电池；

逆变器，其包括：

直流链路，其连接到电池；

多个电机连接端子；以及

多个开关装置，其设置在直流链路与多个电机连接端子之间；

电机，其包括连接到多个电机连接端子的多个绕组，以形成中性点；以及

控制器，其配置为：

确定多个开关装置的占空比；

控制中性点的电压或电流；

其中，当通过将第一车辆中的中性点与第二车辆中的中性点相互电连接来对第一车辆或第二车辆中的电池充电时，所述控制器进一步配置为：

控制多个开关装置，使得每个中性点的电压变为预定目标电压；

控制多个开关装置，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

2.根据权利要求1所述的利用电机驱动系统的充电系统，其中，所述控制器配置为：

将通过从直流链路的电压中减去预定裕度而获得的第一车辆的可用电压和第二车辆的可用电压进行比较；

将可用电压中的较低电压确定为预定目标电压。

3.根据权利要求2所述的利用电机驱动系统的充电系统，其中：

具有可用电压中的较低电压的控制器配置为控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为预定目标电压；

具有可用电压中的较高电压的控制器配置为控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

4.根据权利要求1所述的利用电机驱动系统的充电系统，其中，所述控制器配置为：

通过从直流链路的电压中减去预定裕度来获得第一车辆的可用电压和第二车辆的可用电压；

将第一车辆的可用电压与第二车辆的直流链路电压进行比较；

当第一车辆的可用电压高于第二车辆的直流链路电压时，将所比较的直流链路电压确定为预定目标电压。

5.根据权利要求4所述的利用电机驱动系统的充电系统，其中：

具有所比较的直流链路电压的第二车辆的控制器配置为控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为预定目标电压；

具有所比较的可用电压的第一车辆的控制器配置为控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

6.根据权利要求4所述的利用电机驱动系统的充电系统，其中，具有所比较的直流链路电压的第二车辆进一步包括：

设置在中性点与直流链路之间的继电器，其中，具有所比较的直流链路电压的第二车辆的控制器配置为接通所述继电器，使得每个中性点的电压变为所比较的直流链路电压，并且具有所比较的可用电压的第一车辆的控制器配置为控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

7.一种利用充电系统的充电方法，其包括：

通过第一车辆的控制器和第二车辆的控制器检测第一车辆的直流链路电压和第二车辆的直流链路电压；

通过从检测到的直流链路电压中减去第一车辆的预定裕度和第二车辆的预定裕度来获得第一车辆的可用电压和第二车辆的可用电压；

通过第一车辆的控制器和第二车辆的控制器基于直流链路电压和可用电压来设置相互连接的电机的中性点的每一个的目标电压；

通过第一车辆的控制器控制第一车辆中的逆变器的多个开关装置，使得每个中性点的电压变为目标电压；

通过第二车辆的控制器控制第二车辆中的逆变器的多个开关装置，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，设置目标电压包括：

比较第一车辆的可用电压与第二车辆的可用电压；

将可用电压中的较低电压确定为目标电压。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制多个开关装置包括：

通过具有可用电压中的较低电压的控制器控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为目标电压；

通过具有可用电压中的较高电压的控制器控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，设置目标电压包括：

将第一车辆的可用电压与第二车辆的直流链路电压进行比较；

当第一车辆的可用电压高于第二车辆的直流链路电压时，将所比较的直流链路电压确定为目标电压。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，控制多个开关装置包括：

通过具有所比较的直流链路电压的第二车辆的控制器控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电压变为目标电压；

通过具有所比较的可用电压的第一车辆的控制器控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，控制多个开关装置包括：

通过具有所比较的直流链路电压的第二车辆的控制器接通设置在中性点与直流链路之间的继电器，使得每个中性点的电压变为所比较的直流链路电压；

通过具有所比较的可用电压的第一车辆的控制器控制多个开关装置的占空比，使得每个中性点的电流变为预定目标电流。

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