ES2437393T3 - Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico - Google Patents

Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico Download PDF

Info

Publication number
ES2437393T3
ES2437393T3 ES10708527.6T ES10708527T ES2437393T3 ES 2437393 T3 ES2437393 T3 ES 2437393T3 ES 10708527 T ES10708527 T ES 10708527T ES 2437393 T3 ES2437393 T3 ES 2437393T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
input stage
power supply
supply network
current
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.)
Active
Application number
ES10708527.6T
Other languages
English (en)
Inventor
Serge Loudot
Benoît BRIANE
Olivier Ploix
Arnaud Villeneuve
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.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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 Renault SAS filed Critical Renault SAS
Application granted granted Critical
Publication of ES2437393T3 publication Critical patent/ES2437393T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • 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
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • 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
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54—Windings for different functions
    • 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
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
    • H02P2209/01—Motors with neutral point connected to the power supply
    • 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
    • Y02T10/64—Electric machine technologies 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
    • Y02T10/60—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
    • Y02T10/80—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)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Dispositivo (1) para cargar una batería (2) que comprende una etapa de entrada del rectificador (6) diseñada paraser conectada a una red de suministro de energía (3) y una etapa de salida del inversor (7) diseñada para serconectada a la batería (2), caracterizado porque comprende medios (20) para regular la corriente promedio obtenidade la etapa de entrada (6) alrededor de un valor de corriente calculado de acuerdo con la corriente máximasuministrada por la red de suministro de energía (3) y de acuerdo con un coeficiente que es mayor que un cocienteentre el voltaje máximo rectificado por la etapa de entrada (6) y el voltaje de la batería (2).

Description

Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico
5 La invención se refiere a la carga de una batería de un vehículo eléctrico, y más concretamente a un dispositivo de carga, incorporado en el vehículo, que hace posible recargar la batería directamente de una red de suministro de energía monofásica o trifásica.
Uno de los principales inconvenientes de los vehículos eléctricos se refiere a su disponibilidad. En la práctica, cuando su batería se descarga, el vehículo eléctrico permanece indisponible durante el tiempo de recarga, que puede durar hasta varias horas.
Con el fin de reducir el tiempo de recarga de la batería, es conocido aumentar la potencia de carga aumentando la corriente tomada de la red. Asimismo se ha propuesto tomar esta corriente de una red trifásica en lugar de una red
15 monofásica, ya que la potencia de carga es superior cuando la corriente se toma de una red de suministro de energía trifásica.
El documento JP 08308255 describe un dispositivo que hace posible cargar una batería directamente de una red monofásica. Este dispositivo permite la recarga sin el uso de un contacto. Por lo tanto ésta se produce utilizando pocos componentes. Por ejemplo, se pueden utilizar dos diodos y una inductancia.
Sin embargo, la inductancia que es atravesada por la corriente de la red de suministro de energía puede hacerse significativa para potencias de carga mayores. Por tanto es necesario utilizar una inductancia con capacidades aumentadas. En la actualidad, para una tecnología dada, el volumen de la inductancia aumenta cuando su valor
25 aumenta. El uso de este tipo de dispositivos implica consecuentemente un cierto número de inconvenientes importantes, notablemente debido al hecho de que tienen una huella mayor para potencias de carga elevadas. Además, cuando el dispositivo funciona en una red monofásica, el voltaje de la batería que va ser cargada debe ser mayor que el de la red rectificada.
El documento japonés 2002/293499 describe un cargador trifásico incorporado. Sin embargo, todavía es necesario un contacto para conmutar del modo de tracción al modo de recarga para la batería del vehículo eléctrico. Este cargador utiliza asimismo un rectificador de diodo para la red trifásica lo que produce una cantidad de armónicos de corriente que se sitúan fuera de los límites establecidos por la mayoría de los distribuidores de energía eléctrica.
35 La solicitud de patente europea EP 0834977 divulga un dispositivo para cargar una batería que comprende una etapa de entrada del rectificador diseñada para ser conectada a una red de suministro de energía y una etapa de entrada del inversor diseñada para ser conectada a la batería.
La solicitud de patente WO 93/01650 divulga un dispositivo de carga para la batería de un vehículo eléctrico. El suministro de energía principal está conectado al inversor que controla el motor del vehículo eléctrico. Las patas del inversor actúan como un rectificador controlado de modo que el voltaje a través del condensador del voltaje de corriente continua intermedio está siempre por encima del voltaje pico del suministro de energía principal.
El objetivo de la invención es, por lo tanto, resolver los inconvenientes mencionados anteriormente, y en concreto
45 proponer un dispositivo de carga incorporado que hace posible cargar una batería de un vehículo de motor directamente de una red monofásica o trifásica, y hacer esto sin utilizar ningún contacto.
El objeto de la invención es, por lo tanto, de acuerdo con un primer aspecto, un dispositivo para cargar una batería que comprende una etapa de entrada del rectificador diseñada para ser conectada a una red de suministro de energía y una etapa de salida del inversor diseñada para ser conectada a la batería.
Este dispositivo comprende medios para regular la corriente promedio obtenida de la etapa de entrada a un valor de corriente calculado de acuerdo con la corriente máxima suministrada por la red de suministro de energía, y por consiguiente a un coeficiente que es mayor que un cociente entre el voltaje máximo que se va a rectificar por la etapa de
55 entrada y el voltaje de la batería.
Preferiblemente, el dispositivo comprende medios de conexión capaces de conectar directamente la etapa de entrada del rectificador a una red de suministro de energía trifásica o a una red de suministro de energía monofásica.
Es posible asimismo conectar la etapa de entrada del rectificador a una red de suministro de energía monofásica de corriente alterna o continua.
La etapa de entrada comprende ventajosamente al menos un diodo volante.
65 El diodo volante, que puede ser eliminado funcionalmente a beneficio de un cortocircuito de un brazo de la etapa de entrada, ofrece el beneficio de reducir las pérdidas por disipación. En la práctica, la disipación en un diodo es mucho menor que cuando la corriente tiene que circular en dos diodos y dos transistores en serie. Esto ofrece asimismo un beneficio a nivel de funcionamiento seguro en el caso de cualquier deriva o pérdida de control. En la práctica, el procedimiento se limita a ordenar un bloqueo de todos los transistores y la corriente procedente de las bobinas del estator puede continuar, por tanto, su circulación a través de este diodo.
5 El dispositivo puede comprender ventajosamente unos primeros medios para controlar la etapa de entrada y unos segundos medios para controlar la etapa de salida capaces de controlar la etapa de salida, siendo los primeros medios para controlar la etapa de entrada del rectificador independientes de los segundos medios para controlar la etapa de salida del inversor.
Los primeros medios de control comprenden ventajosamente medios para controlar el ciclo de trabajo de una señal de control de conmutación para la etapa de entrada o un bucle de regulación.
Por ejemplo, el ciclo de trabajo de acuerdo con el cual la etapa de entrada del rectificador puede ser controlada 15 corresponde al ciclo de trabajo de activación del transistor.
El dispositivo para cargar una batería está diseñado para ser montado en un vehículo de motor que comprende al menos un dispositivo eléctrico de tracción, esto es, un dispositivo que comprende al menos un motor eléctrico y un inversor. La etapa de salida del inversor del dispositivo para cargar una batería puede estar formada ventajosamente por una etapa de inversor del sistema de tracción del vehículo.
De este modo, el dispositivo de carga está incorporado así completamente en el vehículo y no requiere el uso de una etapa de salida del inversor adicional, dado que se utiliza la etapa de inversor que ya está presente en el vehículo. Así pues, es posible diseñar los puntos de carga de la infraestructura de modo barato, siendo los puntos de carga
25 meramente enchufes de salida de la red de suministro de energía. Además, el coste de la red de infraestructura se reduce, resultando en la posibilidad de aumentar la dispersión de los puntos de carga para proporcionar una mejor cobertura a los usuarios del vehículo.
Ventajosamente, el dispositivo puede comprender medios de filtrado incorporados en el vehículo, capaces de filtrar la corriente de la red de alimentación de energía tomada por el dispositivo.
La corriente tomada de la red de suministro de energía trifásica puede ser filtrada esencialmente mediante condensadores de entrada, y mediante un filtro de compatibilidad electromagnética (EMC), de modo que esta corriente satisfaga la máscara de armónicos de las limitaciones de conexión a la red.
35 Asimismo, la inductancia de las bobinas del estator del vehículo eléctrico puede ser utilizada como un filtro de amortiguación de energía. En la práctica, cuando la potencia de carga es elevada, el volumen ocupado y el peso de tal filtro de inductancia y/o capacitivo podrían convertirse en prohibitivos para su montaje a bordo de un vehículo de motor. Por ejemplo, el peso de un filtro de inductancia y/o capacitivo puede suponer alrededor de 30 kg y podría ocupar un volumen de alrededor de 20 l en el vehículo, para un dispositivo de 63 A (63 amp) para cargar baterías en una red trifásica de 400 V y para voltajes de batería en el intervalo de 250 a 400 V.
De acuerdo con otro aspecto, se propone en una implementación un procedimiento de carga de batería.
45 Este procedimiento comprende una regulación de la corriente promedio obtenida a partir de una etapa de entrada del rectificador alrededor de un valor de corriente generado a partir de la corriente máxima suministrada por una red de suministro de energía, y de acuerdo con un coeficiente que es al menos igual a un cociente entre el voltaje máximo rectificado por una etapa de entrada del rectificador y un voltaje de batería.
Ventajosamente, la etapa de entrada está conectada directamente a una red de suministro de energía trifásica o a una red de suministro de energía monofásica.
En otras palabras, la etapa de entrada está conectada a una red de suministro de energía trifásica o monofásica, sin el uso de ningún contacto. Es posible así asegurar el funcionamiento en los modos de carga y tracción sin tener que usar
55 contactos para conmutar de una configuración a la otra.
Además, la etapa de entrada puede estar conectada directamente a una red de suministro de energía monofásica de corriente continua.
Ventajosamente, se permite que la corriente de la etapa de salida del inversor circule en al menos un diodo volante.
Así pues, la salida de corriente por las bobinas del estator puede continuar circulando en los diodos volantes.
Preferiblemente, la etapa de entrada del rectificador se controla mediante el control del ciclo de trabajo de una señal de
65 control de conmutación para la etapa de entrada o mediante un bucle de regulación, siendo independiente el control de la etapa de entrada del rectificador del control de la etapa de salida del inversor.
La corriente absorbida de la red de suministro de energía puede ser controlada por tanto mediante ciclos de trabajo, esto es, mediante duraciones de corriente, pulsos que serán aplicados por el control de los transistores de la etapa de entrada del rectificador.
5 El procedimiento comprende asimismo un filtrado de la corriente de la red de suministro de energía absorbida por el dispositivo utilizando medios de filtrado incorporados.
Otros beneficios y características de la invención serán aparentes de la lectura de la descripción detallada de un modo de realización de la invención, la cual no es en modo alguno limitativa, y el estudio de los dibujos adjuntos, en los cuales:
-
la figura 1 representa esquemáticamente un dispositivo para cargar una batería de acuerdo con un modo de realización;
-
la figura 2 ilustra un modo de realización de un dispositivo de carga de batería; 15
-
la figura 3A presenta unos medios de regulación ejemplares;
-
la figura 3B presenta unos medios de regulación ejemplares;
-
la figura 4 representa esquemáticamente un dispositivo de carga para una batería alimentada por una red de suministro de energía monofásica;
-
la figura 5 representa esquemáticamente un dispositivo de carga de batería alimentado por un voltaje de corriente
continua; 25
-
la figura 6 representa otra implementación de un dispositivo de carga de batería;
-
la figura 7 presenta un diagrama de flujo de un procedimiento para la carga de una batería, de acuerdo con una implementación.
La figura 1 representa esquemáticamente un dispositivo 1 para cargar una batería 2 de un vehículo con un sistema de tracción eléctrica, alimentado por una red de suministro de energía 3.
Este dispositivo de carga 1 es un dispositivo de carga incorporado, esto es, montado a bordo del vehículo. Está diseñado
35 para gestionar la carga de la batería con el fin de suministrar la energía de propulsión necesaria. Asimismo está diseñado para asegurar la carga de la batería ya sea de una red de suministro de energía monofásica o de una red de suministro de energía trifásica.
El dispositivo de carga 1 comprende unos medios de conexión 4 que hacen posible conectar el dispositivo de carga 1 a la red de suministro de energía 3. Por ejemplo, unos medios de conexión adecuados podrían ser un enchufe industrial de la serie 63A PK, disponible comercialmente por Schneider Electric. Otros enchufes similares podrían ser asimismo adecuados. Éste comprende asimismo medios de filtrado 5 que hacen posible filtrar la corriente de la red de suministro de energía tomada por el dispositivo 1.
45 El dispositivo comprende además una etapa de entrada del rectificador 6 acoplada con la salida de los medios de filtrado 5 y que hace posible rectificar la corriente alterna obtenida de la red de suministro de energía 3, y una etapa de salida del inversor 7 conectada a la batería 2. La etapa de entrada 6 y la etapa de salida 7 están controladas por medios de control primero y segundo 8 y 9 respectivos.
En un primer modo de realización, la etapa de entrada 6 y la etapa de salida 7 pueden ser controladas por medios de control primero y segundo 8 y 9 respectivos de un modo dependiente. Esto se consigue sincronizando la tensión de excitación de transistores 12 de la etapa de entrada 6 con la tensión de excitación de transistores 16 de la etapa de salida 7.
55 En un segundo modo de realización, los medios de control primero y segundo 8 y 9 pueden ser controlados independientemente. Así pues, cada una de la etapa de entrada 6 y la etapa de salida 7 puede ser controlada independientemente por sus propios medios de control respectivos 8 y 9.
Los primeros medios de control 8 son preferiblemente del tipo de medios de regulación mostrados en la figura 3A. Los segundos medios de control 9 pueden ser del tipo de medios de regulación mostrados en la figura 3B. Ambos tipos de medios de regulación se describirán más adelante a lo largo de la descripción.
Los primeros medios de control 8 de la etapa de entrada 6 reciben como entrada una señal obtenida de un módulo 10 para medir la corriente de salida de la etapa de entrada 6.
65 La figura 2 muestra una representación detallada de un modo de realización de un dispositivo 1 para cargar una batería 2. El dispositivo 1 comprende tres fases disponibles. Las tres fases pueden ser acopladas a una red de suministro de energía trifásica, o a una red de suministro de energía monofásica. En este último caso, las dos fases disponibles se acoplan con la fase y el neutro de la red de suministro de energía monofásica, y la tercera fase disponible no se utiliza.
5 Como se puede observar en la figura 2, los medios de filtrado 5 comprenden un filtro de compatibilidad electromagnética (EMC) 5a, y condensadores de filtrado 5b. El filtro EMC 5a es, por ejemplo, un filtro con inductancias y condensadores de modo común lo que hace posible filtrar los pulsos de corriente generados por los transistores de las etapas de entrada 6 y salida 7 del dispositivo 1. Los medios de filtrado 5 hace posible filtrar la corriente absorbida de este modo, de modo que la corriente satisfaga las limitaciones de conexión de red impuestas por los operadores de red en términos de armónicos, así como aquellas del dominio del vehículo de motor.
En lugar de una disposición denominada de “estrella” de los condensadores, es posible asimismo tener condensadores 5b de acuerdo con una disposición denominada “delta” (no presentada), es decir, disponiendo los capacitores entre cada fase y el neutro en la salida de los medios de filtrado EMC 5a. El valor de corriente que pasa a través de los mismos se
15 reduce así.
La etapa de entrada del rectificador 6 comprende un circuito de rectificación que comprende diodos 11 acoplados en serie con transistores 12. El circuito de rectificación comprende tres ramas acopladas en paralelo entre sí, comprendiendo cada una de las ramas un conjunto en serie que comprende en sucesión un diodo 11, dos transistores 12 y un diodo 11. Los dos diodos 11 están montados en la misma dirección de paso. Cada rama está acoplada asimismo a una fase, estableciéndose el acoplamiento entre los dos transistores 12.
Este circuito de rectificación está acoplado en paralelo con al menos un diodo volante 13.
25 La etapa de entrada del rectificador 6 está acoplada en la salida con un módulo 10 para medir la corriente de la etapa de entrada 6, tal como un amperímetro, con el fin de regular esta corriente controlando la etapa de entrada del rectificador 6.
La etapa de salida del inversor 7 está acoplada con la salida del módulo de medición de por medio de tres bobinas de estator 14. Cada bobina de estator 14 está acoplada en la entrada al módulo de medición 10. Así pues, la corriente de la etapa de entrada del rectificador 6 se divide en tres ramas de un circuito de etapa de salida del inversor 7.
La etapa de salida del inversor 7 comprende asimismo, en la práctica, un circuito que comprende tres ramas acopladas en paralelo. Cada rama comprende un acoplamiento serie de dos conjuntos, cada uno de los cuales comprende un diodo 15 y un transistor 16 acoplados en paralelo. Los dos diodos 16 de la misma rama están montados en la misma dirección
35 de paso.
Cada bobina 14 está acoplada con una rama del circuito de la etapa de salida del inversor 7. El acoplamiento se establece entre dos conjuntos acoplados en serie.
La etapa de salida del inversor 7 está acoplada finalmente en la salida a la batería 2.
La optimización del dispositivo 1 consiste en ajustar constante o periódicamente, por ejemplo a una velocidad de muestreo de 100 μs, la corriente de salida promedio mínima de la etapa de entrada del rectificador 6, de acuerdo con el voltaje de la batería antes que dejar esta corriente permanentemente en su máximo valor. La eficiencia de la etapa de
45 entrada del rectificador se mejora así reduciendo las pérdidas mediante la conmutación de los transistores 12 que conmutan a una corriente menor.
En estas condiciones, se obtiene un voltaje promedio en la salida de la etapa de entrada del rectificador 6, en otras palabras en los terminales del diodo volante 13, que es menor que el voltaje de la batería 2, al menos en la caída de voltaje de la unión de los diodos superiores de la etapa de salida 7. La etapa de salida del inversor 7, que consiste en el inversor de tracción, y las bobinas del estator 14 pueden ser controladas así.
Más concretamente, el voltaje promedio se controla mediante las fases de volante, es decir, las fases de conducción, del diodo volante 13, durante las cuales el voltaje en sus terminales es prácticamente cero, hasta la caída de voltaje de la
55 unión del diodo 13. Cuanto más largas sean las fases de volante, más bajo será el voltaje promedio.
Es posible así controlar secuencialmente cada transistor 12 de la etapa de entrada del rectificador 6 con las fases de volante, gracias a los primeros medios de control 8 de la etapa de entrada. Por lo tanto, es posible controlar directamente la etapa de entrada del rectificador 6 ajustando un ciclo de trabajo de las señales de conmutación para los transistores 12, esto es, un sistema de bucle abierto precalculado durante una prueba podría proporcionar un tiempo de respuesta rápido. Alternativamente, la etapa de entrada del rectificador 6 puede ser controlada directamente utilizando un bucle de regulación que tiende a reducir el error entre el parámetro de referencia y la corriente de salida medida de la etapa de entrada del rectificador 6, que podría proporcionar un control preciso aunque con un tiempo de respuesta más lento, de acuerdo con una estructura de PI o PID, por ejemplo. Como otra alternativa, la etapa de entrada del rectificador 6 puede 65 ser controlada directamente utilizando un bucle de regulación y ajustando el ciclo de trabajo de la señal de conmutación de un modo similar a la regulación descrita en la figura 3B, aunque con otros parámetros que podrían proporcionar un
tiempo de respuesta preciso y rápido.
Es posible, por ejemplo, optimizar el espectro de voltaje en los terminales del diodo volante 13 minimizando el nivel de los armónicos de la red de suministro de energía. Este voltaje es filtrado mejor entonces mediante el estator del vehículo 5 eléctrico.
Es posible asimismo disminuir el número de conmutaciones y por lo tanto de pérdidas generadas por la etapa de entrada del rectificador 6. Cuanto más bajo sea el número de conmutaciones, mayor será la disminución de pérdidas. Por otro lado, el voltaje producido en este caso contiene armónicos de menor frecuencia que serán filtrados por lo tanto en menor medida por las bobinas del estator.
Los primeros medios de control 8 de la etapa de entrada controlan la corriente tomada de la red de suministro de energía trifásica mediante ciclos de trabajo de los pulsos de corriente que son aplicados a los electrodos de control de los transistores 12 de la etapa de entrada del rectificador 6.
15 La etapa de salida del inversor 7 comprende elementos dedicados a la tracción del vehículo eléctrico. En otras palabras, la etapa de inversor del sistema de tracción constituye en este caso la etapa de salida 7 del dispositivo de carga. Así pues, el vehículo no requiere una segunda etapa de inversor entre la batería 2 y el dispositivo de tracción.
La función de esta etapa de salida 7 es suministrar una corriente de carga definida a la batería, que es necesariamente menor que la corriente promedio obtenida de la etapa de entrada del rectificador 6, a partir de la corriente regulada obtenida de la etapa entrada del rectificador 6. La corriente de carga está definida en base a la potencia disponible en la red de suministro de energía y en el voltaje de batería. Por ejemplo, el límite superior de la corriente de carga puede ser de hasta 200 A, con una red de suministro de energía que suministra una potencia de 43 kW y a un voltaje de batería de
25 200 V cuando se descarga.
Con el fin de limitar el espectro de armónicos de las corrientes que circulan en la batería, cada rama del circuito de la etapa de salida del inversor 7 puede ser controlada asimismo mediante segundos medios de control 9 que pueden ser independiente de los medios de control 8 de la etapa de entrada. Un espectro de armónicos aceptable de las corrientes debe estar definido por procedimientos de pruebas con respecto a la batería que se utiliza, con el fin de proporcionar una fiabilidad adecuada para la batería. El pulso de tensión de excitación de cada rama del circuito de la etapa de salida del inversor 7 está desfasado, por ejemplo, en un tercio de un periodo con respecto a otro para un circuito que utiliza tres ramas. El intervalo de desfases aceptable depende del número de ramas y por tanto los desfases se encuentran en el intervalo de 0 a un cociente de un periodo con respecto al número de ramas.
35 Cada rama del circuito de la etapa de salida del inversor 7 puede ser alimentada individualmente con un bucle de regulación que es específico para la misma, o colectivamente, esto es, con el mismo ciclo de trabajo aplicado al control de cada rama.
La figura 3A muestra unos medios de regulación ejemplares 20 incluidos en los primeros medios de control 8 de la etapa de entrada del rectificador 6.
Los medios de regulación 20 reciben en la entrada la salida de corriente IDC de la etapa de entrada del rectificador 6, medida por el módulo de medición 10. Unos medios de comparación 21 determinan a continuación la diferencia entre la
45 salida de corriente medida IDC debidamente de la etapa de entrada 6 y un valor de corriente de referencia IDC_ref al cual se desea ajustar la corriente IDC. Estos medios de comparación 21 pueden comprender una calculadora digital adecuada para sustraer dos valores de corriente, o alternativamente comprender circuitos analógicos tales como substractores.
El valor de la corriente de referencia IDC_ref puede ser un valor constante que es igual a (no mayor de un 10% de) el valor máximo entre el cociente de la potencia cargada en la batería dividida por el voltaje de la batería mínimo cuando la batería está en un estado de descarga y la corriente de pulso pico de la red de suministro de energía. Alternativamente, el valor de la corriente de referencia IDC_ref puede ser modificado de acuerdo con el voltaje de batería que es proporcional a la corriente de batería por el voltaje de batería dividido por el voltaje promedio en los terminales del diodo volante 13 (para tener un diseño robusto, IDF_ref puede ser aumentada en un 115% del valor calculado, aproximadamente). Por lo
55 tanto, IDF_ref disminuye a medida que la corriente de la batería disminuye, debido a la potencia de entrada constante que da como resultado el cociente del voltaje de batería Vbatt dividido por el voltaje promedio en los terminales del diodo volante 13 que es sustancialmente constante.
La diferencia calculada de este modo mediante los medios de comparación 21 es suministrada a un módulo de regulación 22 (por ejemplo, un controlador PID) que aplica a continuación una corrección, tal como una corrección de tipo proporcional, integral, que hace posible suministrar a la salida la amplitud deseada de la corriente de la red de suministro de energía, reflejando la potencia de la red de suministro de energía.
La amplitud de corriente debidamente suministrada por el módulo de regulación 22 es multiplicada por los medios de
65 cálculo 23, que actúan como un circuito de multiplicación electrónico, con el voltaje de la red de suministro de energía previamente sincronizado y normalizado mediante los medios de sincronización 24. La salida de los medios de sincronización 24 es la forma de onda de señal de voltaje (definida principalmente por su frecuencia y fase) cuya amplitud está normalizada dentro de un intervalo constante. Así pues, la salida de los medios de regulación 22 dada la amplitud de corriente, es transformada en la salida de los medios de cálculo 23 a la corriente de referencia cuya forma de onda está adaptada a la forma de onda de la señal de corriente de la red de suministro de energía.
5 Unos medios de sincronización adecuados 24 pueden ser un circuito PLL (circuito bucle enganchado en fase).
Los medios de cálculo 23 suministran a continuación como salida un punto de ajuste de corriente (por ejemplo 16, 32, 63 A) para la red de suministro de energía a los medios de control 25 capaces de generar una estrategia de control para los transistores 12 de la etapa de entrada del rectificador 6. Unos medios de control adecuados 25 podrían comprender un vector de espacio de corriente. Tal vector de espacio de corriente es una adaptación de un vector de espacio de voltaje utilizado habitualmente en inversores, pero en lugar de tener tiempos muertos entre conmutaciones como en el vector de espacio de voltaje, tiene periodos de solape en el momento de la conmutación.
15 La figura 3B muestra unos medios de regulación 200 ejemplares que pueden estar en los segundos medios de control 9 de la etapa de salida del rectificador 7.
Los medios de regulación 200 reciben en su entrada una corriente de batería de entrada de referencia Ibat_ref. La corriente de batería de referencia Ibat_ref es la corriente que desea la batería. Ibat_ref se calcula y es dada por el calculador de batería en base a diversos parámetros internos de la batería, por ejemplo la edad, temperatura, balance entre las células, composición química de los electrodos, etc. Unos medios de comparación 210 determinan a continuación la diferencia entre la corriente de batería de entrada Ibat medida debidamente que es medida en el terminal de entrada de la batería 2 mediante un amperímetro y un valor de corriente de batería de entrada de referencia Ibat_ref al cual se desea ajustar la corriente de batería de entrada Ibat. Los medios de comparación 210 pueden comprender una calculadora digital
25 adecuada para sustraer dos valores de corriente, o comprender alternativamente circuitos analógicos tales como sustractores.
La diferencia calculada de este modo por los medios de comparación 210 es suministrada a un módulo de regulación 220 que aplica a continuación una corrección tal como una corrección de tipo proporcional, integral.
En paralelo, los medios de alimentación 250, por ejemplo una calculadora adaptada para multiplicar una señal por un valor constante, reciben como su entrada el valor de corriente de batería de entrada de referencia Ibat_ref. Estos medios de alimentación 250 calculan a continuación un valor de control de bucle abierto que representa la parte principal del valor de control. El valor de control es obtenido a partir del cociente entre la corriente de referencia de la batería dividida por la
35 corriente medida por el módulo de medición 10. Generalmente representa al menos un 90% del valor de control.
El valor de control final es obtenido entonces añadiendo la salida de los medios de control anticipado 250 a la salida del módulo de regulación 220. Los medios de función de suma 230 pueden comprender una calculadora digital adecuada para sumar dos valores, o comprender alternativamente circuitos analógicos tales como circuitos sumadores.
La figura 4 muestra un dispositivo 1 para cargar una batería 2 alimentado por una red de suministro de energía monofásica 40. En esta figura, se asignan números de referencia iguales a aquellos elementos similares a aquellos descritos anteriormente.
45 El principio de funcionamiento es el mismo que el del dispositivo 1 alimentado por una red de suministro de energía trifásica para la etapa de salida del inversor 7. La etapa de entrada, por otro lado, tiene tan sólo cuatro transistores 12 que conmutan de modo que proporcionan una absorción sinusoidal de la corriente de entrada. El dispositivo de carga es independiente del nivel de voltaje y la frecuencia de la red de suministro de energía trifásica, y puede adaptarse por ejemplo a una red de suministro de energía europea de 400 V/50 Hz, o a una red de suministro de energía japonesa de 200 V/50 Hz, o a la red de suministro de energía norteamericana de 208 V/60 Hz.
La figura 5 muestra un dispositivo 1 para cargar una batería 2 alimentado por un voltaje de corriente continua 50. En esta figura, se asignan números de referencia similares aquellos elementos iguales a los descritos anteriormente.
55 La etapa de salida del inversor 7 retiene el mismo principio de control de la etapa de salida del dispositivo de la figura 4. Por lo tanto, esto implica principalmente, en este modo de realización, aplicar un voltaje de corriente continua a la entrada del dispositivo en lugar de un suministro de energía monofásico.
El perfil permanece continuo mientras que la amplitud es el parámetro que deriva de la regulación. El dispositivo de carga es independiente del nivel de voltaje de la red de suministro de energía de corriente continua.
La figura 6, en la cual se asignan los mismos números de referencia a aquellos elementos que son idénticos a los de las figuras 2 a 5, muestra otro modo de realización de un dispositivo 1 para cargar una batería 2.
65 En este modo de realización, las tres fases se denotan por P1, P2 y P3 y el neutro se denota como N. Se añade un acoplamiento para el cable de neutro N de la red de suministro de energía trifásica. En este caso, se añade un segundo diodo volante 17 a la etapa de entrada del rectificador 6, así como un condensador 5c para filtrar el neutro dispuesto entre el cable de neutro N y el punto común C de los condensadores de filtrado 5b. Este último condensador 5c hace posible proporcionar un filtrado entre el cable de neutro y las fases. Este segundo diodo volante 17 está acoplado en serie antes del primer diodo volante 13 en la dirección de paso. El cable de neutro está acoplado a la rama debidamente
5 formada por los dos diodos volantes 13 y 17 conectados en serie, estando provisto el acoplamiento entre los dos diodos volantes 13 y 17.
Como alternativa, los condensadores de filtrado 5b pueden ser montados del modo denominado configuración “delta” como se explica en relación con el modo de realización detallado de la figura 2. No hay ninguna necesidad entonces de 10 proporcionar el condensador de filtrado neutro 5c.
Es posible asimismo utilizar el dispositivo de carga producido de acuerdo con este modo de realización con una red de suministro de energía monofásica acoplando el cable de neutro de la red de suministro de energía monofásica a la entrada dedicada acoplada a la rama que comprende los dos diodos volantes 13 y 17.
15 El dispositivo de carga es independiente del nivel de voltaje y la frecuencia de la red de suministro de energía monofásica, y se puede adaptar por ejemplo a una red de suministro de energía europea de 230 V/50 Hz, o a una red de suministro de energía japonesa de 100 V/60 Hz, o a la red de suministro de energía norteamericana de 120 V/60 Hz.
20 La figura 7 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de carga de una batería de un vehículo eléctrico.
En una primera etapa 701, la etapa de entrada del rectificador 6 del dispositivo 1 para cargar la batería 2 está conectada a la red de suministro de energía 3 por medio de medios de filtrado 5 y medios de conexión 4. No se necesita ningún contacto para la conexión.
25 En una siguiente etapa 702, la corriente de la red de suministro de energía absorbida utilizando medios de filtrado 5 que comprende un filtro EMC 5a y condensadores 5b es filtrada de modo que la corriente satisfaga la máscara de armónicos de las limitaciones de conexión de la red de suministro de energía.
30 En una siguiente etapa 703, se mide la corriente IDC en la salida de la etapa de entrada del rectificador 6. A partir de esta medición, se regula, en una siguiente etapa 704, la salida de corriente IDC de la etapa de entrada mediante el control de los transistores 12 de la etapa de entrada 6.
Finalmente, en una etapa 705, la carga de la batería 2 del vehículo eléctrico se detiene una vez que el voltaje de carga 35 de la batería 2 está en su máximo.
El dispositivo de carga 1 así descrito hace posible superar las limitaciones que requieren que el voltaje de la batería sea permanentemente superior al voltaje máximo de la red de suministro de energía.
40 Asimismo hace posible utilizar tan sólo la inductancia de las bobinas de estator 14 del dispositivo de carga 1 como filtro de amortiguación de energía. En la práctica, cuando la potencia de carga es elevada, la huella y el peso de tal filtro inductivo y/o capacitivo se convertirían en prohibitivos para ser montado a bordo de un vehículo de motor.
Asimismo ofrece la posibilidad de permitir que el dispositivo funcione el modo de carga o modo de tracción sin tener que 45 utilizar contactos que conmutan entre modos de funcionamiento.
Finalmente, permite una carga más rápido de la batería 2.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1) para cargar una batería (2) que comprende una etapa de entrada del rectificador (6) diseñada para ser conectada a una red de suministro de energía (3) y una etapa de salida del inversor (7) diseñada para ser
    5 conectada a la batería (2), caracterizado porque comprende medios (20) para regular la corriente promedio obtenida de la etapa de entrada (6) alrededor de un valor de corriente calculado de acuerdo con la corriente máxima suministrada por la red de suministro de energía (3) y de acuerdo con un coeficiente que es mayor que un cociente entre el voltaje máximo rectificado por la etapa de entrada (6) y el voltaje de la batería (2).
    10 2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de conexión (4) capaces conectar directamente la etapa de entrada (6) a una red de suministro de energía trifásica o a una red de suministro de energía monofásica.
  2. 3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la etapa de entrada (6) 15 comprende al menos un diodo volante (13).
  3. 4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende unos primeros medios (8) para controlar la etapa de entrada (6) y unos segundos medios (9) para controlar la etapa de salida (7) capaces de controlar la etapa de salida del rectificador (7), siendo independientes los primeros medios (8)
    20 para controlar la etapa de entrada (6) de los segundos medios (9) para controlar la etapa de salida del inversor.
  4. 5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los primeros medios de control (8) comprenden medios para controlar el ciclo de trabajo de una señal de control de conmutación para la etapa de entrada o un bucle de regulación.
  5. 6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, estando diseñado dicho dispositivo para ser montado en un vehículo de motor con un sistema de tracción eléctrico, caracterizado porque la etapa de salida del inversor (7) está formada por una etapa de inversor del sistema de tracción del vehículo.
    30 7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende medios de filtrado
    (5) incorporados en el vehículo capaces de filtrar la corriente de la red de suministro de energía (3) absorbida por el dispositivo (1).
  6. 8. Procedimiento de carga de batería, caracterizado porque comprende una regulación de la corriente promedio
    35 obtenida de una etapa de entrada del rectificador (6) alrededor de un valor de corriente generado a partir de la corriente máxima suministrada por una red de suministro de energía (3) y de acuerdo con un coeficiente que es igual al menos al cociente entre un voltaje máximo rectificado por una etapa de entrada del rectificador (6) y un voltaje de batería (2).
    40 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la etapa de entrada (6) está conectada directamente a una red de suministro de energía trifásica o a una red de suministro de energía monofásica.
  7. 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 o 9, en el que se permite que la corriente de la
    etapa de salida del inversor (7) circule en al menos un diodo volante (13). 45
  8. 11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la etapa de entrada del rectificador (6) está controlada mediante el control del ciclo de trabajo de una señal de control de conmutación para la etapa de entrada o por medio de un bucle de regulación, siendo independiente el control de la etapa de entrada del rectificador (6) del control de la etapa de salida del inversor (7).
  9. 12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque comprende un filtrado de la corriente de la red de suministro de energía (3) absorbida por el dispositivo (1) que utiliza medios de filtrado (5) incorporados.
ES10708527.6T 2009-03-11 2010-03-11 Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico Active ES2437393T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0951529 2009-03-11
FR0951529A FR2943188B1 (fr) 2009-03-11 2009-03-11 Dispositif de charge rapide pour un vehicule electrique.
PCT/EP2010/053078 WO2010103063A1 (en) 2009-03-11 2010-03-11 Fast charging device for an electric vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2437393T3 true ES2437393T3 (es) 2014-01-10

Family

ID=41381677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10708527.6T Active ES2437393T3 (es) 2009-03-11 2010-03-11 Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico

Country Status (14)

Country Link
US (1) US8847555B2 (es)
EP (1) EP2406098B1 (es)
JP (1) JP5340379B2 (es)
KR (1) KR101302714B1 (es)
CN (1) CN101959711B (es)
AR (1) AR076112A1 (es)
AU (1) AU2010223261B2 (es)
BR (1) BRPI1013882B1 (es)
DK (1) DK2406098T3 (es)
ES (1) ES2437393T3 (es)
FR (1) FR2943188B1 (es)
IL (1) IL215042A (es)
RU (1) RU2526324C2 (es)
WO (1) WO2010103063A1 (es)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010027713A1 (de) * 2010-07-20 2012-01-26 Daimler Ag Kraftfahrzeugantriebssystem mit einer Ladevorrichtung
FR2964510B1 (fr) 2010-09-07 2013-06-14 Renault Sa Dispositif de recharge pour batterie automobile et procede de gestion du dispositif.
DE102010042328A1 (de) * 2010-10-12 2012-04-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Überwachen des Ladebetriebs eines Energiespeichers in einem Fahrzeug und Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers in einem Fahrzeug
KR101273736B1 (ko) 2011-03-18 2013-06-12 엘에스산전 주식회사 인버터-충전기 통합형 장치 및 그것의 제어 방법
FR2974253B1 (fr) * 2011-04-14 2013-04-26 Renault Sas Dispositif de charge d'une batterie d'un vehicule automobile a partir d'un reseau d'alimentation monophase, et procede de commande du dispositif
FR2975843B1 (fr) * 2011-05-23 2013-05-17 Renault Sa Procede de commande des interrupteurs d'un redresseur de courant connecte a un chargeur embarque.
FR2978308B1 (fr) * 2011-07-18 2014-04-25 Renault Sa Chargeur de batterie embarque dans un vehicule automobile, a alimentation electrique continue
FR2978622B1 (fr) * 2011-07-25 2013-08-09 Renault Sa Systeme de controle d'un redresseur de courant destine a charger une batterie d'un vehicule automobile electrique
DE102011081725A1 (de) 2011-08-29 2013-02-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines elektrischen Antriebs unter Verwendung von Komponenten des elektrischen Antriebs
FR2980053B1 (fr) 2011-09-13 2013-10-04 Renault Sa Procede de surveillance du filtre capacitif d'un chargeur de batterie.
DE102011055252A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Bereitstellung von Regelleistung für ein Stromnetz
FR2990078B1 (fr) * 2012-04-27 2014-05-09 Renault Sa Procede de commande de charge d'une batterie
FR2991522B1 (fr) * 2012-06-01 2015-11-06 Renault Sas Procede et systeme de charge d'une batterie de vehicule automobile a circuit resonant
FR2992490B1 (fr) * 2012-06-26 2014-07-18 Renault Sa Procede de commande d'un chargeur de batterie automobile a reduction de pertes par commutation.
FR2996071B1 (fr) 2012-09-25 2014-09-05 Renault Sa Systeme de charge d'une batterie d'un vehicule automobile
DE102012218512A1 (de) 2012-10-11 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers aus einer dreiphasigen Wechselspannungsquelle
US9203298B2 (en) 2012-10-23 2015-12-01 Huawei Technologies Co., Ltd. Three-phase interleave converter with three-state switching cell
CN102931817B (zh) * 2012-10-23 2016-03-09 华为技术有限公司 一种三态开关单元三相交错变换器
FR3005216B1 (fr) 2013-04-29 2015-04-10 Renault Sa Procede et systeme de charge d'une batterie de vehicule automobile en fonction de la temperature
FR3005378B1 (fr) 2013-05-02 2016-09-02 Renault Sa Systeme et procede de charge de la batterie d'un vehicule electrique ou hybride
FR3007226B1 (fr) * 2013-06-18 2017-04-28 Renault Sas Procede de commande d'un convertisseur de puissance et dispositif associe
FR3010849B1 (fr) * 2013-09-18 2015-10-30 Renault Sas Dispositif de charge d'une batterie de vehicule automobile permettant de compenser les harmoniques, vehicule automobile dote d'un tel dispositif de charge et procede de charge correspondant
TWI506916B (zh) * 2013-12-27 2015-11-01 Generalplus Technology Inc 適用於行動電源之無線充電電路及使用其之行動電源
FR3024605B1 (fr) * 2014-07-31 2016-07-22 Renault Sa Procede et dispositif de charge d'une batterie de vehicule automobile en fonction de l'impedance d'un reseau d'alimentation et vehicule automobile dote d'un tel dispositif de charge
DE102014217703A1 (de) * 2014-09-04 2016-03-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum laden eines energiespeichers
FR3026244B1 (fr) * 2014-09-22 2017-05-12 Renault Sas Dispositif et procede de determination d'une consigne corrigee du courant neutre d'un chargeur sans isolation galvanique de batterie de vehicule automobile electrique ou hybride
FR3026580B1 (fr) * 2014-09-30 2016-10-21 Renault Sa Procede de commande d'un etage redresseur d'un systeme de charge et systeme de charge correspondant
FR3027742B1 (fr) * 2014-10-24 2016-11-04 Renault Sa Dispositif et procede de charge d'une batterie a partir d'un reseau triphase, ayant un mode charge degrade
FR3029708B1 (fr) * 2014-12-05 2016-12-23 Renault Sa Procede et dispositif de charge d'une batterie d'un vehicule automobile a traction electrique limitant les pertes de charge
FR3029732B1 (fr) 2014-12-08 2018-03-02 Renault S.A.S Architecture compacte de groupe motopropulseur electrique pour vehicule automobile.
DE102014225985A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Axialflussmaschine mit integrierter Ladefunktionalität für ein elektrisches Antriebssystem
CA2997565A1 (en) 2015-09-11 2017-03-16 Invertedpower Pty Ltd A controller for an inductive load having one or more inductive windings
US11479139B2 (en) 2015-09-11 2022-10-25 Invertedpower Pty Ltd Methods and systems for an integrated charging system for an electric vehicle
FR3044177B1 (fr) * 2015-11-23 2019-05-24 Renault S.A.S Chargeur de batterie embarque dans un vehicule automobile muni d'au moins un moteur electrique
US10550816B2 (en) * 2016-02-17 2020-02-04 General Electric Company Start/stop system for vehicles and method of making same
FR3050405B1 (fr) * 2016-04-22 2018-04-27 Renault S.A.S Procede de commande d'un chargeur embarque dans un vehicule electrique ou hybride a detection de charge en grappe
RU174433U1 (ru) * 2016-07-07 2017-10-12 Сергей Александрович Иванов Устройство зарядки батареи с гальванической развязкой
US20200044467A1 (en) * 2017-01-27 2020-02-06 FreeWire Technologies, Inc. Apparatus for and methods of fast battery charging
FR3063191B1 (fr) * 2017-02-23 2023-02-24 Renault Sas Dispositif et procede de charge d'une batterie reduisant les courants de mode commun dudit dispositif
KR102534729B1 (ko) * 2017-05-05 2023-05-19 지멘스 에너지 에이에스 전기 충전 시스템 및 방법
WO2018204965A1 (en) 2017-05-08 2018-11-15 Invertedpower Pty Ltd A vehicle charging station
KR102454222B1 (ko) 2017-07-21 2022-10-17 현대자동차주식회사 전기 자동차
US10759287B2 (en) 2017-10-13 2020-09-01 Ossiaco Inc. Electric vehicle battery charger
JP7048059B2 (ja) 2017-10-13 2022-04-05 ザ ガバニング カウンシル オブ ザ ユニバーシティ オブ トロント 電動車両用オンボード双方向ａｃ急速充電器
KR102141100B1 (ko) 2017-12-04 2020-08-04 광주과학기술원 전기자동차를 위한 통합 충전기
US20200406769A1 (en) 2018-03-12 2020-12-31 Jabil Inc. Multilevel motor drive with integrated battery charger
RU2683272C1 (ru) * 2018-03-19 2019-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Вольтодобавочное зарядно-разрядное устройство аккумуляторной батареи
DE102018208264A1 (de) * 2018-05-25 2019-11-28 Continental Automotive Gmbh Konfigurierbare Wechselstrom-Ladevorrichtung
DE102018113174A1 (de) * 2018-06-04 2019-12-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Universelles Ladegerät für Gleich- und Wechselstromladen
DE102018209139A1 (de) * 2018-06-08 2019-12-12 Continental Automotive Gmbh Wechselspannungs-Ladevorrichtung
CN108988455B (zh) * 2018-08-24 2020-08-18 中南大学 一种基于协同控制的超级电容电压均衡方法及其均衡装置
US11607965B2 (en) 2018-08-31 2023-03-21 The Governing Council Of The University Of Toronto Integrated three-phase AC charger for vehicle applications with dual-inverter drive
JP7382567B2 (ja) * 2019-11-05 2023-11-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電源装置および車両
JP7347309B2 (ja) * 2020-04-03 2023-09-20 トヨタ自動車株式会社 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム
EP4143957A1 (en) 2020-04-28 2023-03-08 Prodrive Technologies Innovation Services B.V. Electrical power converter
NL2026008B1 (en) 2020-07-06 2022-03-11 Eth Zuerich Electrical power converter
EP4047782A1 (en) 2021-02-22 2022-08-24 Watt & Well Universal and versatile charger for electric vehicle battery
DE102021213459B3 (de) 2021-11-30 2023-02-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schalteinrichtung und Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers und Elektrofahrzeug
DE102022207897A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Elektrische Schaltung sowie Betriebsverfahren
FR3143459A1 (fr) 2022-12-16 2024-06-21 Renault Système de charge pour véhicule électrique ou hybride et véhicule associé
DE102022214017A1 (de) 2022-12-20 2024-06-20 Zf Friedrichshafen Ag Ladeeinrichtung für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zum Betreiben einer Ladeeinrichtung und Kraftfahrzeug

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU851633A1 (ru) * 1979-11-26 1981-07-30 Предприятие П/Я Г-4444 Зар дна система электромобил
US4920475A (en) * 1988-03-07 1990-04-24 California Institute Of Technology Integrated traction inverter and battery charger apparatus
WO1993001650A1 (de) * 1991-07-08 1993-01-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines wechselrichters eines drehstromantriebs eines elektroautos als bordladegerät
JPH0630505A (ja) * 1992-01-31 1994-02-04 Fuji Electric Co Ltd 電気自動車の電気システム
US5412557A (en) * 1992-10-14 1995-05-02 Electronic Power Conditioning, Inc. Unipolar series resonant converter
JP3178146B2 (ja) * 1992-12-25 2001-06-18 富士電機株式会社 電気自動車の電気システム
US5341075A (en) * 1993-03-10 1994-08-23 A.C. Propulsion, Inc. Combined motor drive and battery recharge system
RU2118032C1 (ru) * 1994-09-15 1998-08-20 Открытое акционерное общество "Уралкалий" Зарядное устройство
JP3477850B2 (ja) * 1994-10-26 2003-12-10 株式会社明電舎 電気自動車用充電器
US5500579A (en) * 1995-01-03 1996-03-19 Motorola, Inc. Electric motor control with integral battery charger
EP0834977A3 (de) * 1996-08-08 1999-04-14 Schmidhauser AG Einrichtung zum Laden mindestens eines Akkumulators, insbesondere eines Akkumulators für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung
US5814973A (en) * 1996-09-20 1998-09-29 Ericsson Inc. Power unit and charger for a battery powered electrical apparatus and method
US6031738A (en) * 1998-06-16 2000-02-29 Wisconsin Alumni Research Foundation DC bus voltage balancing and control in multilevel inverters
US7012822B2 (en) * 2002-02-20 2006-03-14 Ballard Power Systems Corporation Integrated traction inverter module and DC/DC converter
JP4349773B2 (ja) 2002-04-12 2009-10-21 日立コンピュータ機器株式会社 バッテリ充電方法及び該充電方法を実施するバックアップ電源装置
US6804127B2 (en) * 2002-11-19 2004-10-12 Wilcon Inc. Reduced capacitance AC/DC/AC power converter
JP4144646B1 (ja) * 2007-02-20 2008-09-03 トヨタ自動車株式会社 電動車両、車両充電装置および車両充電システム
DE102009007960A1 (de) 2009-02-06 2010-08-19 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Antriebssystem, Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems und Verwendung
FR2961362B1 (fr) 2010-06-14 2012-06-08 Renault Sas Circuit electrique mixte a fonction d'onduleur et de convertisseur alternatif-continu et procede de diagnostic d'un tel circuit
FR2964510B1 (fr) 2010-09-07 2013-06-14 Renault Sa Dispositif de recharge pour batterie automobile et procede de gestion du dispositif.

Also Published As

Publication number Publication date
FR2943188A1 (fr) 2010-09-17
DK2406098T3 (da) 2014-01-06
CN101959711A (zh) 2011-01-26
AU2010223261B2 (en) 2014-09-18
US8847555B2 (en) 2014-09-30
FR2943188B1 (fr) 2013-04-12
IL215042A (en) 2016-02-29
WO2010103063A1 (en) 2010-09-16
RU2011141117A (ru) 2013-04-20
KR20120049843A (ko) 2012-05-17
RU2526324C2 (ru) 2014-08-20
IL215042A0 (en) 2011-11-30
AU2010223261A1 (en) 2011-09-29
CN101959711B (zh) 2013-04-03
JP5340379B2 (ja) 2013-11-13
JP2011526775A (ja) 2011-10-13
BRPI1013882A2 (pt) 2016-11-29
AR076112A1 (es) 2011-05-18
AU2010223261A2 (en) 2011-10-13
KR101302714B1 (ko) 2013-08-30
US20120286740A1 (en) 2012-11-15
EP2406098A1 (en) 2012-01-18
BRPI1013882B1 (pt) 2019-07-02
EP2406098B1 (en) 2013-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2437393T3 (es) Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico
ES2833409T3 (es) Método de control de un dispositivo de carga incorporado en un vehículo eléctrico o híbrido
US8593085B2 (en) Device for charging accumulator means
ES2911681T3 (es) Sistema de generación de potencia, sistema de conversión de potencia y procedimientos de conversión de potencia
BRPI1103225A2 (pt) dispositivo elétrico para carregar meio acumulador
ES2973321T3 (es) Sistema de conversión de potencia
ES2545630T3 (es) Dispositivo de carga de una batería de un vehículo automóvil a partir de una red de alimentación monofásica, y procedimiento de control del dispositivo
EP2621047A2 (en) Maximizing power in a photovoltaic distributed power system
BRPI1010593B1 (pt) Dispositivo eletrônico, e, método para carregar e/ou gerar energia para um sistema de tração de um veículo motorizado acoplado a uma bateria
ES2924682T3 (es) Dispositivo de carga externo para la batería de un vehículo que comprende un convertidor CA-CC con una etapa aislada resonante
JP2013037859A (ja) 蓄電池装置
WO2012131361A2 (en) An ac tied inverter, system and method
ES2664498T3 (es) Variador de velocidad dotado de un módulo de supercondensadores
BR102013007521B1 (pt) Sistema de transmissao de energia, sistema de transmissao de energia de corrente continua e metodo para a transmissao de energia de corrente continua
US20160118922A1 (en) Drive battery for in-phase operation of an electric motor, drive system and a method for operating the drive system
ES2543317T3 (es) Sistema de gestión de energía eléctrica que incluye una fuente de alimentación eléctrica, de una fuente de energía renovable y de un convertidor de potencia
ES2839881T3 (es) Sistema de generación de energía con tratamiento mejorado de los impactos de carga, de los deslastres de carga y de los armónicos
JP6696625B2 (ja) 電気またはハイブリッド車両の車載充電装置用の三相整流器を制御する方法
JP6211545B2 (ja) 電気回路の少なくとも１つのキャパシタを放電する方法
JP5897826B2 (ja) 蓄積手段を充電するためのスイッチングアームのスイッチ制御方法および充電装置
ES2795413T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la generación de energía mediante una instalación fotovoltaica con compensación de energía entre las ramas de los generadores de tensión continua
ES2212752B1 (es) Sistema de transferencia de energia electrica por acoplamiento inductivo.
ES2907931T3 (es) Procedimiento y dispositivo para controlar la tensión en los terminales de una carga apta para ser alimentada por un sistema de alimentación
ES2387377A1 (es) Circuito y metodo para replicar una señal electrica con control asincrono