ES2833409T3 - Método de control de un dispositivo de carga incorporado en un vehículo eléctrico o híbrido - Google Patents

Abstract

Método para controlar un dispositivo de carga de una batería de un vehículo de motor, comprendiendo dicho dispositivo de carga una etapa de rectificador (11) que proporciona una función de corrección del factor de potencia, que incluye tres conexiones de fases (A, B, C) capaces de conectarse en la entrada a una red de alimentación eléctrica monofásica (9) o trifásica, cada una a través de una bobina de inductancia en serie (L1, L2, L3) y una etapa de convertidor CC-CC (12) conectada entre la etapa de rectificador (11) y la batería (20), siendo la etapa de rectificador un rectificador trifásico de tipo Vienna (110) que incluye un puente trifásico de diodos (D1-D6) y tres brazos de conmutación (S1, S2, S3) integrados en el puente de diodos, cada uno de los cuales comprende un montaje en serie de un interruptor alto (1H-3H) capaz de ser controlado cuando la corriente de red es positiva y de un interruptor bajo (1L-3L) adecuado para ser controlado cuando la corriente de la red es negativa, estando los brazos de conmutación (S1, S2, S3) interconectados en un punto medio (M) al que están conectados un primer y un segundo condensadores de bus continuo de alimentación (C1, C2) en la salida de la etapa de rectificador (11), comprendiendo la etapa de convertidor CC-CC (12) un primero y un segundo convertidores resonantes LLC (14, 16) conectados en la entrada respectivamente al primer y al segundo condensadores de bus continuo de alimentación mediante un primer y un segundo bus continuo de alimentación (7, 8) y, en la salida, a la batería (20), siendo el método del tipo según el cual la corriente en la entrada del dispositivo de carga se regula mediante el rectificador trifásico de tipo Vienna (110), estando cada brazo de conmutación controlado con la ayuda de señales de control de modulación por ancho de impulso cuya relación cíclica de conmutación se determina en función de la regulación de la corriente de entrada, estando el método caracterizado porque se alimenta el dispositivo de carga monofásico y se regula la tensión (V_DC_1, V_DC2) de los primero y segundo condensadores de bus continuo de alimentación (C1, C2) de forma independiente mediante el primer y segundo convertidores resonantes LLC (14, 16) para garantizar una tensión regulada fija en cada uno de los buses continuos de alimentación.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de control de un dispositivo de carga incorporado en un vehículo eléctrico o híbrido

La presente invención se refiere a un método de control de un dispositivo de carga con entrada trifásica o monofásica, que incluye un convertidor CA-CC (corriente alterna - corriente continua) aislado. Un dispositivo de carga de este tipo es especialmente adecuado para su uso como dispositivo incorporado en un vehículo de motor eléctrico o híbrido.

Dichos vehículos están provistos con baterías eléctricas de alta tensión y suele incluir cargadores incorporados, es decir, dispositivos de carga de baterías eléctricas que se montan directamente en los vehículos. La función principal de estos dispositivos de carga es la recarga de las baterías a partir de la electricidad disponible en la red de distribución eléctrica. Por tanto, proporcionan una conversión de una corriente alterna en corriente continua. Los criterios buscados para los dispositivos de carga, y más en particular, para los cargadores incorporados, son alta eficiencia, tamaño pequeño, aislamiento galvánico, buena fiabilidad, seguridad operativa, baja emisión de perturbaciones electromagnéticas y baja tasa de armónicos en la corriente de entrada.

Se conocen dispositivos de carga de entrada trifásica, es decir que son capaces de cargar la batería a partir de una red de alimentación eléctrica trifásica y dispositivos de carga de entrada monofásica, es decir, que sean capaces de cargar la batería a partir de una red de alimentación eléctrica monofásica. Los dispositivos de carga de entrada trifásica presentan una mayor potencia de carga en comparación con los dispositivos de carga de entrada monofásica, con una potencia máxima de 22 kW. Para la conexión a una red monofásica, se pueden solicitar varios niveles de potencia de carga, por ejemplo, 7 kW, 15 kW y 22 kW.

La Figura 1 ilustra una topología conocida de un dispositivo de carga aislado 10, incorporados en un vehículo eléctrico o híbrido para recargar la batería de alta tensión 20 del vehículo a partir de una red de alimentación eléctrica 30 a la que el dispositivo de carga incorporado 10 está conectado a través de la impedancia de línea 40 de la red.

Para poner en práctica la función de conversión CA-CC con aislamiento galvánico, se conoce el uso de un dispositivo de carga 10 que incluye una primera etapa de convertidor CA-CC, que incluye un circuito corrector del factor de potencia 11 ( PFC, por “Power factor Correction”) con el fin de limitar los armónicos de la corriente de entrada y una segunda etapa de convertidor CC-CC (corriente continua - corriente continua) 12, para asegurar la regulación de la carga y también para asegurar la función de aislamiento para un uso seguro. Un filtro de entrada 13 está integrado de manera convencional en la entrada del dispositivo de carga incorporado 10, flujo arriba del circuito PFC 11 con respecto a la red eléctrica 30.

El circuito PFC 11 es gestionado por un controlador integrado (no ilustrado), que analiza y corrige, en tiempo real, la forma de la corriente con respecto a la tensión. Se deducen así los errores de forma por comparación con la sinusoide rectificada de la tensión y se corrigen controlando la cantidad de energía gracias al corte de alta frecuencia y al almacenamiento de energía en una inductancia. Su función es, más concretamente, obtener una corriente que no esté desfasada y lo más sinusoidal posible en la entrada de la alimentación del cargador.

Para el circuito PFC, es posible poner en práctica un rectificador trifásico de tres niveles con tres interruptores, que se suele conocer como rectificador trifásico tipo Vienna. De hecho, la elección de esta topología es especialmente ventajosa desde el punto de vista del rendimiento para la corrección del factor de potencia.

La Figura 2 ilustra la topología del dispositivo de carga de entrada trifásica compuesto por la etapa de convertidor PFC 11 del rectificador trifásico tipo Vienna tipo 110, que tiene dos buses continuos de alimentación 7 y 8 en la salida, cada uno de los cuales comprende una línea de alimentación positiva y una línea de alimentación negativa y en cada uno de los cuales se conecta un circuito CC-CC 14, 16, respectivamente, que forman la etapa de convertidor CC-CC 12 de la Figura 1. Cada circuito CC-CC 14 , 16 es un convertidor LLC resonante que incluye un primer conjunto de interruptores, tales como transistores MOS, montados como un puente completo, respectivamente, 140, 160, conectado en la entrada a uno de los dos buses continuos de alimentación de potencia 7, 8 y en la salida, en serie, a un circuito resonante L, C y al primario de un transformador T, estando el secundario del transformador conectado a un segundo conjunto de interruptores de puente completo, respectivamente 141, 161, este último conectado a la batería 20, posiblemente a través de un filtro de salida 21.

La etapa de convertidor PFC 11 del tipo rectificador trifásico tipo Vienna 110 comprende tres conexiones de fase de entrada en paralelo A, B, C, cada una acoplada a una fase de una red de alimentación eléctrica trifásica, y cada una conectada a un par de interruptores S1, S2, S3 que forman un brazo de conmutación del rectificador trifásico tipo Vienna mediante una bobina de inductancia en serie L1, L2, L3. Un filtro de entrada 13 está integrado flujo arriba de la inductancia L1, L2, L3 en cada fase.

Cada par de interruptores S1, S2, S3 comprende un montaje en serie que consta de un primer interruptor correspondiente 1H, 2H, 3H, que está controlado cuando una corriente de entrada correspondiente Ia, Ib, Ic es positiva y un segundo interruptor correspondiente 1L, 2L, 3L que está controlado cuando la corriente de entrada correspondiente es negativa. Los interruptores están formados por componentes semiconductores controlados en cierre y apertura, tal como, por ejemplo, transistores MOS (acrónimo inglés por “Metal Oxide Semiconductor”), conectados en antiparalelo con un diodo. Los interruptores 1H también se denominan interruptores altos y los interruptores 1L son interruptores bajos.

El rectificador trifásico tipo Vienna también comprende tres ramas paralelas 1,2 y 3, cada una de las cuales comprende dos diodos D1 y D2, D3 y D4 y D5 y D6, que forman un puente trifásico con seis diodos que permiten rectificar la corriente y la tensión obtenida a partir de una red de alimentación eléctrica trifásica. Cada entrada del rectificador trifásico tipo Vienna está conectada, mediante una conexión de entrada paralela respectiva, a un punto de conexión ubicado entre dos diodos de la misma rama 1, 2 y 3.

Los dos extremos comunes de las ramas 1, 2 y 3 constituyen dos terminales de salida 5 y 6, positivo y negativo, respectivamente, del rectificador trifásico tipo Vienna, que están destinados a acoplarse al convertidor CC-CC 12.

Los brazos de conmutación S1, S2, S3 de cada fase también están conectados respectivamente entre el punto de conexión ubicado entre los dos diodos de la primera, segunda y tercera rama 1, 2 y 3 y un punto medio M de las tensiones de salida V_DC_1 y V_DC_2 del rectificador trifásico tipo Vienna, correspondientes respectivamente a la tensión en el condensador de salida C1 entre el terminal de salida positivo 5 del rectificador trifásico y el punto medio M y a la tensión en el condensador de salida C2 entre el punto medio M y un terminal de salida negativo 6 del rectificador trifásico.

El uso de la topología resonante serie-paralelo LLC (acrónimo que se refiere al uso de un circuito que incluye la asociación de dos inductancias indicadas cada una como L y una capacidad indicada como C) se aplica en el convertidor de CC-CC 12, tal como se explicó con anterioridad, y hace posible variar la ganancia en tensión del circuito resonante entre la tensión de entrada, es decir, la tensión en los dos buses continuos de alimentación de potencia 7, 8 entre las etapas 11 y 12, y la tensión de salida (tensión de la batería 20). De hecho, cuando la batería 20 se recarga, la tensión de la batería se impone y varía en función de su estado de carga, lo que necesita en tiempo real que la etapa de convertidor CC-CC 12 regule la potencia enviada a la carga.

Para lo que antecede, la etapa de convertidor CC-CC 12 adapta su ganancia para permitir convertir la tensión de entrada, en el bus continuo de alimentación, hacia la tensión de batería. Más concretamente, la variación de la frecuencia de conmutación de los interruptores del puente completo respectivamente 140, 160 asociados al primario de cada uno de los circuitos CC-CC respectivamente 14 y 16 de la etapa de rectificador 12 permite hacer variar la ganancia en tensión del circuito resonante.

Tal como se ilustra en la Figura 3, para la conexión a una red de entrada monofásica 9, se conoce el uso de una rama independiente del circuito rectificador de entrada PFC 11, por ejemplo, la rama 1, tal como un cargador monofásico con duplicador de tensión, a condición de tener un retorno a tierra a partir del punto medio capacitivo M. Tal como se ilustra en la Figura 4, también se conoce una configuración de conexión a una red monofásica 9 utilizando dos ramas del circuito rectificador de entrada PFC 11, con la condición de que siempre haya un retorno a partir del punto medio M a tierra.

Para un dispositivo de carga 10 del tipo mencionado con anterioridad a dos niveles, es decir con la etapa de rectificador de entrada 11 conectada a la red, proporcionando la función de corrección del factor de potencia PFC y la etapa de convertidor CC-CC 12, que permite el aislamiento galvánico de la batería 20, se utilizan dos tipos de regulación.

La regulación puesta en práctica por la etapa de rectificador de entrada 11 conectada a la red está destinada a asegurar una forma sinusoidal a la corriente de entrada y regular la tensión en el bus continuo de alimentación. Para lo que antecede, se utiliza de manera convencional un bucle de tensión externa lenta (con un ancho de banda cercano a la frecuencia de la red) y un bucle de corriente rápida (con un ancho de banda cercano a la frecuencia de conmutación del sistema). El desacoplamiento entre los dos bucles se realiza con un valor capacitivo alto establecido entre la etapa de rectificador PFC en la entrada y la etapa de convertidor CC-CC. Un ejemplo de un convertidor de este tipo utilizado para cargar una batería se puede encontrar en el documento CN 205407374.

Ahora bien, la solución del estado de la técnica, basada en enviar una corriente constante a la etapa de convertidor CC-CC, es una fuerte restricción para el dispositivo de carga monofásico.

En modo monofásico, la corriente enviada por la etapa de rectificador PFC a la etapa de convertidor CC-CC es el corte de una corriente sinusoidal rectificada. Esta corriente tiene dos componentes de frecuencia bien definidos, a saber, una primera componente proporcional a la frecuencia de corte del sistema (por ejemplo, cerca de la centena de kHz) y una segunda componente proporcional al segundo armónico de la tensión de red (100Hz-120Hz).

Esta segunda componente de baja frecuencia es muy restrictiva para los condensadores de los dos buses continuos de alimentación a la salida de la etapa de rectificador PFC, y requiere que se conecten en paralelo una gran cantidad de condensadores, con la consecuencia de que el valor capacitivo es mucho más importante que lo que uno necesitaría si solamente tuviera que preocuparse por el desacoplamiento entre los dos bucles de control. Además, la preocupación por la optimización de costes implica avanzar hacia tecnologías de condensadores de tipo químico, que son menos inmunes a las perturbaciones de tensión de la red que otros tipos de tecnologías (por ejemplo, de tipo condensador de película, cerámica).

Además, existe la necesidad de una estrategia de regulación optimizada para un dispositivo de carga que tenga la topología descrita con anterioridad, cuando sea alimentado por una red monofásica y que permita en particular reducir los valores de los condensadores de bus continuo de alimentación entre la etapa de rectificador PFC y la etapa de convertidor CC-CC.

Según la invención, este objeto se consigue mediante un método para controlar un dispositivo de carga de una batería de vehículo de motor, comprendiendo el dispositivo de carga una etapa de rectificador que proporciona una función de corrección del factor de potencia, compuesto por tres conexiones de fase capaces de conectarse en la entrada a una red de alimentación eléctrica monofásica o trifásica, cada una mediante una bobina de inductancia en serie, y una etapa de convertidor continua-continua conectado entre la etapa de rectificador y la batería, siendo la etapa de rectificador un rectificador trifásico tipo Vienna que incluye un puente de diodos trifásico y tres brazos de conmutación integrados en el puente de diodos, cada uno de los cuales comprende un montaje en serie de un interruptor alto capaz de ser controlado cuando la corriente de la red es positiva y de un interruptor bajo que se puede controlar cuando la corriente de la red es negativa, estando los brazos de conmutación interconectados en un punto medio al que se conectan un primero y un segundo condensadores bus continuo de alimentación a la salida de la etapa de rectificador, comprendiendo la etapa de convertidor continua-continua un primer y un segundo convertidores resonantes LLC conectados a la entrada, respectivamente, al primero y al segundo condensadores del bus continuo de alimentación mediante un primero y un segundo bus continuo de alimentación y, a la salida, a la batería, siendo el método del tipo según el cual se regula la corriente a la entrada del dispositivo de carga por medio del rectificador trifásico tipo Vienna, siendo cada brazo de conmutación controlado con la ayuda de señales de control de modulación de ancho de pulso, cuya relación cíclica de conmutación se determina en función de la regulación de la corriente de entrada, estando el método caracterizado porque el dispositivo de carga se alimenta en monofásico y se regula la tensión de los primero y segundo condensadores de bus continuo de alimentación de forma independiente por medio de los primero y segundo convertidores resonantes LLC de modo que se asegure una tensión regulada fija en cada uno de los buses continuos de alimentación.

Así, el rectificador trifásico tipo Vienna regula solamente la corriente de entrada del dispositivo de carga, mientras que la etapa de convertidor continua-continua regula las tensiones intermedias suministradas a la salida del rectificador trifásico tipo Vienna en el punto medio. Así, en el modo de conexión monofásica, toda la corriente consumida por el rectificador trifásico tipo Vienna es enviada a la batería mediante la etapa de convertidor continua-continua. La corriente recibida por el convertidor continua-continua ya no es, por lo tanto, continua, para la carga monofásica y tiene una importante componente alterna a 100 Hz. Como resultado, las fluctuaciones de corriente a esta frecuencia en los condensadores de bus continuo de alimentación se disminuyen y se pueden reducir, en gran medida, el valor de estos condensadores, lo que es particularmente favorable en términos de costes por una parte y de espacio de ocupación, por otra parte.

De manera ventajosa, en un primer modo de conexión monofásica correspondiente a un primer nivel de potencia de carga monofásica entre al menos tres niveles de potencia de carga de débil a elevada, se conecta una primera y una segunda de las tres conexiones de fase del dispositivo de carga respectivamente a un cable de fase y de neutro de la red eléctrica monofásica, estando conectada la segunda conexión de fase al cable neutro mediante un relé de conexión.

En este primer modo de conexión, según una primera forma de realización, se mantiene permanentemente en el estado cerrado los interruptores del brazo de conmutación correspondientes a la segunda conexión de fase del dispositivo de carga conectado al cable neutro, de modo que solamente se utilice de forma alternativa uno solo de los dos convertidores resonantes LLC para cargar la batería según el primer nivel de potencia de carga, en función del signo de la corriente de entrada.

De manera preferible, en cada alternancia del signo de la corriente de entrada, se corta el control del convertidor resonante LLC no utilizado.

En este primer modo de conexión, según una segunda forma de realización, los interruptores de los brazos de conmutación correspondientes a las primera y segunda conexiones de fase del dispositivo de carga conectado a la red eléctrica monofásica se conmutan de manera sistemática en función del signo de la corriente de entrada, para utilizar de manera conjunta los dos convertidores resonantes LLC para cargar la batería según el primer nivel de potencia de carga.

De manera ventajosa, durante una alternancia positiva de la corriente de entrada, el interruptor alto y el interruptor bajo se conmutan conjuntamente en los brazos de conmutación correspondientes respectivamente a las primera y segunda conexiones de fase del dispositivo de carga y, durante una alternancia negativa de la corriente de entrada, se hacen conmutar conjuntamente el interruptor bajo y el interruptor alto de los brazos de conmutación correspondientes respectivamente a las primera y segunda conexiones de fase del dispositivo de carga.

De manera ventajosa, en un segundo modo de conexión monofásica, correspondiente a un segundo nivel de potencia de carga monofásica entre al menos tres niveles de potencia de carga de bajo a elevado, se conectan una primera y una segunda de las tres conexiones de fase del dispositivo de carga respectivamente a un cable de fase y de neutro de la red eléctrica monofásica, estando la segunda conexión de fase conectada al cable neutro por un primer relé de conexión y la primera y la tercera conexión de fase se conectan conjuntamente mediante un segundo relé de conexión.

En este segundo modo de conexión, según una primera forma de realización, se mantiene, en el estado de forma sistemática cerrado, los interruptores del brazo de conmutación correspondiente a la segunda conexión de fase del dispositivo de carga conectado al cable neutro y se hace conmutar, de forma sistemática, los interruptores de los brazos de conmutación correspondientes a las primera y tercera conexiones de fase del dispositivo de carga conectadas conjuntamente en función del signo de la corriente de entrada, para utilizar de manera alternativa solamente uno de los dos convertidores resonantes LLC para la carga de la batería según el segundo nivel de potencia de carga, en función del signo de la corriente de entrada.

De manera ventajosa, durante una alternancia positiva de la corriente de entrada, se hace conmutar conjuntamente los interruptores altos de los brazos de conmutación correspondientes respectivamente a las primera y tercera conexiones de fase, conectadas conjuntamente, del dispositivo de carga y, durante una alternancia negativa de la corriente de entrada, se hace conmutar conjuntamente los interruptores bajos de los brazos de conmutación correspondientes respectivamente a las primera y tercera conexiones de fase, conectadas conjuntamente, del dispositivo de carga.

En este segundo modo de conexión, según una segunda forma de realización, se hace conmutar, de forma sistemática, los interruptores de los brazos de conmutación correspondientes a las primera, segunda y tercera conexiones de fase del dispositivo de carga conectado a la red eléctrica monofásica en función del signo de la corriente de entrada, de modo que se utilicen conjuntamente los dos convertidores resonantes LLC para cargar la batería según el segundo nivel de la potencia de carga.

De manera ventajosa, en un tercer modo de conexión monofásica, correspondiente a un tercer nivel de potencia de carga monofásica entre al menos tres niveles de potencia de carga de bajo a elevado, se conecta una primera de las tres conexiones de fase del dispositivo de carga a un cable de fase de la red eléctrica monofásica y las segunda y tercera conexiones de fase del dispositivo de carga a dicho cable de fase de la red eléctrica monofásica por un relé de conexión respectivo, estando el punto medio del rectificador trifásico tipo Vienna conectado al cable de neutro de la red eléctrica monofásica.

De manera ventajosa, solamente uno de los dos convertidores resonantes LLC se utiliza de manera alternativa para cargar la batería según el tercer nivel de potencia de carga en función del signo de la corriente de entrada y se hace conmutar, de forma sistemática, los interruptores de los brazos de conmutación correspondientes a las primera, segunda y tercera conexiones de fase del dispositivo de carga conectadas conjuntamente en función del signo de la corriente de entrada.

Otras características y ventajas de la invención se deducirán de la lectura de la descripción que se da a continuación de una forma de realización particular de la invención, dada a título indicativo, pero no limitativo, con referencia a las figuras siguientes, en donde:

La Figura 1 ilustra de manera esquemática una topología conocida de un dispositivo de carga de batería destinado a incorporarse en un vehículo de motor eléctrico o híbrido;

La Figura 2 ilustra de manera esquemática un dispositivo de carga de dos niveles compuesto por un rectificador trifásico de tipo Vienna en la entrada con dos buses continuos de alimentación a la salida, en cada uno de los cuales está conectado un convertidor continua-continua del tipo convertidor resonante LLC y en donde se pone en práctica el método de control según la invención;

La Figura 3 ilustra un primer ejemplo de una configuración para la conexión a una red monofásica del dispositivo de carga de la Figura 2 para uso como cargador monofásico;

La Figura 4 ilustra un primer ejemplo de una configuración para la conexión a una red monofásica del dispositivo de carga de la Figura 2 para su uso como cargador monofásico;

La Figura 5 ilustra de manera esquemática el principio de regulación para la carga monofásica que permite rechazar diferentes modos de conexión monofásica a partir de la topología de base trifásica ilustrada en la Figura 2;

Las Figuras 6 y 7 ilustran un primer modo de conexión monofásica del dispositivo de carga ilustrado en la Figura 2, correspondiente a un primer nivel de potencia de carga solicitada en monofásica, que utiliza los dos convertidores CC-CC resonantes de manera alternativa para suministrar dicho primer nivel de potencia de carga solicitado;

La Figura 8 ilustra una variante del primer modo de conexión monofásica del dispositivo de carga, en donde los dos convertidores resonantes de la etapa de convertidor CC-CC se utilizan en paralelo para suministrar el primer nivel de potencia de carga solicitado;

La Figura 9 ilustra un segundo modo de conexión monofásica del dispositivo de carga ilustrado en la Figura 2, correspondiente a un segundo nivel de potencia de carga solicitado en monofásico, superior al primer nivel; y

La Figura 10 ilustra un tercer modo de conexión monofásica del dispositivo de carga ilustrado en la Figura 2, correspondiente a un tercer nivel de potencia de carga solicitada en monofásico, superior al primer y segundo niveles.

Haciendo referencia a la Figura 5, se ilustra el principio de regulación en modo monofásico del dispositivo de carga 10 conectado a una red monofásica 9, con un modelo de regulación simple para cada uno de los bloques, respectivamente la etapa de rectificador PFC 11 y la etapa de convertidor CC-CC 12.

La regulación del modo monofásico de la etapa de rectificador PFC 11 consiste en regular la corriente de entrada y también en imponer una forma sinusoidal a dicha corriente. Un módulo 50 para controlar la regulación de la etapa de rectificador PFC 11 está programado para asegurar el control de la corriente en la entrada de la etapa de rectificador trifásica. Este servomecanismo puesto en práctica por el módulo de control 50 comprende la aplicación de un bucle de regulación para la corriente de entrada del rectificador PFC, que tiene una variable de control y una referencia, y donde se basa la variable de control del bucle en una desviación de la relación cíclica con respecto a un valor calculado en bucle abierto a partir de las tensiones medidas a la entrada y a la salida del rectificador PFC. Para lo que antecede, un estimador 51 es adecuado para calcular el valor de la relación cíclica teórica D a partir de las tensiones a la entrada V_IN y a la salida V_out del rectificador PFC. La desviación respecto a este valor teórico D se calcula a través del error entre la medición de la corriente de entrada I_BOOST y una corriente de referencia I_cons, utilizada por un regulador PID 52 para calcular un nuevo valor de la relación cíclica, donde kp, Ki y Kd son las ganancias de proporcionalidad, de integración y de derivación del regulador PID 52. Se supone que la tensión del bus continuo de alimentación a la salida de la etapa de rectificador PFC es constante, ya que está controlada por la etapa de rectificador CC-CC.

La desviación de la relación cíclica calculada con respecto al valor teórico se suministra luego a un bloque 53 para generar señales de control PWM (acrónimo en inglés por "Pulse Width Modulation") en comparación con una rampa en particular, lo que permite generar las distintas señales de control V_GS que se utilizan para controlar los interruptores de los brazos de conmutación del rectificador PFC, en función de los distintos modos de carga monofásicos que se detallarán a continuación.

Dicho bucle de regulación se utiliza para cada fase de entrada del rectificador PFC.

Respecto a la etapa de convertidor CC-CC 12, se ha visto con anterioridad con referencia a la Figura 2, que la topología retenida es la de un convertidor resonante LLC, cuya función es adaptar la tensión entre el bus continuo de alimentación a la salida del rectificador PFC 11 y la batería 20. En particular, la variación, durante la carga, de la frecuencia de conmutación de los transistores del puente completo conectado al primario del convertidor permite variar la función de transferencia del circuito resonante. De manera convencional, el convertidor CC-CC se utiliza para regular la tensión de salida enviada a la batería. El principio de regulación aquí puesto en práctica consiste en regular la tensión en los dos buses continuos de alimentación a la entrada del convertidor CC-CC, respectivamente V_DC_1 y V_DC_2, mediante el convertidor CC-CC. Por tanto, es el convertidor CC-CC el que regula su propia tensión de entrada, correspondiente a la tensión de salida del rectificador PFC.

Un módulo 60 de control de la regulación de la etapa del convertidor 12 está programado para asegurar esta regulación. Cada convertidor resonante LLC que constituye el convertidor CC-CC 12 en la topología elegida tendrá su propio bucle de regulación para regular la tensión de forma independiente en el bus continuo de alimentación al que está conectado. Más concretamente, el error de tensión entre la medida de la tensión del bus continuo de alimentación V_DC_BUS y la tensión V_out deseada en la salida del rectificador PFC se proporciona a un regulador PID 61 del módulo de control 60, que calculará un nuevo valor de tensión, que a su vez se suministra a un oscilador 62 controlado por tensión, lo que permite definir la frecuencia de conmutación necesaria que se impondrá al convertidor resonante LLC para garantizar una tensión regulada fija en cada uno de los buses continuos de alimentación, respectivamente V_DC_1 y V_DC_2. Por lo tanto, las dos diagonales de los interruptores del puente completo de interruptores en el primario del convertidor resonante LLC se conmutan con una relación cíclica fija (50%) y una frecuencia definida por el bucle de regulación tal como se indicó con anterioridad.

Por lo tanto, el módulo de control 60 está programado para asegurar de una manera automática una regulación de la tensión de bus continuo de alimentación a una tensión constante por medio del convertidor CC-CC cuando se carga la batería, ya sea en el modo de conexión trifásica o modo de conexión monofásica del dispositivo de carga.

A continuación, se describirán diferentes modos de conexión monofásica del dispositivo de carga, que se basan todos en la misma topología básica trifásica del dispositivo de carga tal como se describe con referencia a la Figura 2 y que permiten de manera ventajosa desarrollar un dispositivo de carga capaz de adaptarse a diferentes niveles de potencia de carga solicitados en monofásico, en particular 7 kW, 15 kW y 22 kW. Lo que antecede es posible sin modificar la configuración general del hardware del dispositivo de carga, además de una adaptación de los componentes utilizados a la potencia a transferir, siendo solamente necesaria una adaptación del control de los brazos de conmutación del rectificador PFC para permitir que el dispositivo de carga se adapte a los diferentes modos de conexión monofásica del dispositivo de carga.

La potencia máxima de carga trifásica es de 22 kW. Haciendo una analogía por brazo del rectificador PFC 11, se puede afirmar que cada brazo del rectificador PFC puede pasar una potencia de 22kW/3, o aproximadamente 7 kW. En lo que respecta a los dos convertidores resonantes LLC 14, 16, están dimensionados para que la potencia nominal de cada uno de ellos sea del orden de magnitud de 11 kW. Por tanto, el objetivo es ofrecer diferentes modos de conexión monofásicas que permitan adaptarse a varios niveles de potencia requeridos, en particular 7 kW, 15 kW y 22 kW, minimizando las modificaciones a realizar en el dispositivo de carga.

La Figura 6 describe un primer modo de conexión monofásica del dispositivo de carga, que permite proporcionar 7 kW, en monofásico, correspondiente a un primer nivel de potencia de carga, considerado bajo. De hecho, cada uno de los brazos del rectificador PFC está dimensionado para esta potencia nominal, es posible suministrar 7 kW en monofásico sin modificar la topología de potencia global del dispositivo de carga. Solamente es necesario añadir un relé de conexión 17 entre el cable neutro 90 de la red monofásica 9 y una de las conexiones de fase del dispositivo de carga, para adaptar este último a la red monofásica, mientras que el resto del dispositivo de carga permanece sin cambios. Así, en este primer modo de conexión monofásica, la conexión de fase A a la entrada del dispositivo de carga se conecta al cable de fase 91 de la red eléctrica monofásica 9 y, por ejemplo, la conexión de fase C al cable neutro 90 de la red eléctrica monofásica 9, a través del relé de conexión 17. La conexión de la fase B asociada con el segundo brazo de conmutación del rectificador PFC no se utiliza en sí misma.

A baja potencia, la ventaja es trabajar con un único convertidor CC-CC resonante a la vez en la salida del rectificador PFC para minimizar el consumo de potencia reactiva del sistema. Asimismo, los interruptores 3H y 3L del brazo de conmutación S3 correspondientes a la conexión de fase C conectado al cable neutro de la red monofásica se mantienen permanentemente en estado cerrado, para enviar la energía a un único convertidor resonante LLC de manera alternativa, dependiendo del signo de la tensión de entrada. La Figura 7 ilustra esta configuración del rectificador PFC conectado a la red monofásica con los dos interruptores del brazo conectados al cable neutro de la red, permanentemente cerrada.

En esta configuración, para una tensión de entrada positiva, el interruptor alto 1H del brazo de conmutación S1 del rectificador PFC conectado al cable de fase de la red se controla en conmutación por la señal de control suministrada por el módulo 50 de control de la etapa de rectificador PFC 11, mientras que el interruptor 1L bajo se controla en el estado de reposo. Los interruptores alto y bajo 3H y 3L del brazo de conmutación conectado al cable neutro se mantienen permanentemente cerrados, la corriente se envía al convertidor resonante LLC de la etapa de convertidor CC-CC, cuya entrada está conectada al condensador de bus C1.

Cuando la tensión de entrada del dispositivo de carga es negativa, el interruptor controlado en conmutación del brazo de conmutación S1 es el interruptor bajo 1L, mientras que el interruptor alto 1H se controla en el estado inactivo. Los interruptores alto y bajo 3H y 3L del brazo de conmutación conectado al cable neutro se mantienen permanentemente cerrados, enviándose esta vez la corriente al convertidor resonante LLC de la etapa de convertidor CC-CC cuya entrada está conectada al condensador de bus C2.

La regulación de cada uno de los dos buses continuos de alimentación se realiza de manera alternativa mediante el convertidor resonante LLC asociado a este bus. El convertidor resonante LLC 14 de la etapa de convertidor CC-CC 12, conectado al condensador de bus C1, conduce durante la alternancia positiva de la tensión de entrada y el convertidor resonante LLC 16 de la etapa de convertidor CC-CC 12, conectado al condensador de bus C2, conduce durante la alternancia negativa de la tensión de entrada.

El control PWM del puente completo de interruptores en el lado primario del convertidor resonante LLC que no se utiliza durante cada una de las alternancias de la tensión de entrada se corta de manera preferible para reducir el flujo de corriente reactiva en el sistema y también para reducir pérdidas.

La Figura 8 ilustra una segunda estrategia de control en el contexto del primer modo de conexión monofásico descrito con anterioridad, que siempre tiene como objetivo entregar el primer nivel de potencia de carga, es decir, 7 kW, pero esta vez distribuyendo la potencia entre dos convertidores resonantes LLC de la etapa de convertidor CC-CC a la salida de la etapa de rectificador PFC, para optimizar el rendimiento del sistema. Además, a diferencia del caso anterior con referencia a las Figuras 6 y 7, la energía se envía a los dos convertidores resonantes LLC de la etapa de convertidor CC-CC al mismo tiempo, que en este caso se utilizan en paralelo para entregar la potencia de carga de 7 kW.

La estrategia de control que permite utilizar conjuntamente los dos convertidores resonantes LLC para proporcionar la potencia de 7 kW en carga monofásica, consiste en conmutar, de manera sistemática, los interruptores de los brazos de conmutación S1 y S3 asociados a las conexiones de fase A y C conectadas, respectivamente, a los cables de fase y de neutro de la red monofásica 9, según el signo de la corriente de entrada.

Más concretamente, durante una alternancia positiva de la corriente de entrada, el módulo de control 50 de la etapa de rectificador PFC 11 está adaptado para proporcionar señales de control apropiadas que hacen posible controlar conjuntamente en conmutación el interruptor alto 1H del brazo de conmutación S1 del rectificador PFC conectado al cable de fase de la red 9 y el interruptor bajo 3L del brazo de conmutación S3 conectado al cable neutro de la red 9, mientras que los interruptores bajo 1L y alto 3H de los brazos de conmutación S1 y S3 quedan en modo inactivo.

Durante una alternancia negativa de la corriente de entrada, el módulo de control 50 de la etapa de rectificador PFC 11 está adaptado esta vez para proporcionar señales de control apropiadas que hacen posible controlar conjuntamente en conmutación el interruptor bajo 1L del brazo de conmutación S1 conectado al cable de fase de la red 9 y el interruptor alto 3H del brazo de conmutación S3 conectado al cable neutro de la red 9, mientras que los interruptores alto 1H y bajo 3L de los brazos de conmutación S1 y S3 quedan a la izquierda en modo inactivo.

Al cambiar las señales de control de los brazos de conmutación S1 y S3 asociados con las conexiones de fase A y C, conectados respectivamente a los cables de fase y neutro de la red monofásica 9, es posible mantener entrelazadas las dos fases, lo que permite duplicar la frecuencia vista por la inductancia del rectificador PFC sin cambiar la frecuencia de corte del sistema.

El modo de regulación no se modifica. Cada uno de los bucles de regulación asociados con cada fase de entrada del rectificador PFC, tal como se muestra en la Figura 5, está destinado a regular la corriente de entrada del dispositivo de carga, suponiendo que la tensión de entrada tomada en cada conexión de fase, respectivamente A y C, corresponde a la mitad de la tensión suministrada por la red monofásica.

La Figura 9 describe un segundo modo de conexión monofásica del dispositivo de carga, correspondiente a un segundo nivel de potencia de carga solicitada en monofásico, denominado intermedio, del orden de magnitud de 15 kW. Para ello, la adaptación del dispositivo de carga con respecto a la forma de realización descrita en la Figura 6, consiste en añadir, además del primer relé de conexión 17, que permita conectar la conexión de fase C y el cable neutro 90 de la red monofásica 9, un segundo relé de conexión 18, destinado a conectar conjuntamente las dos conexiones de fase A y B, que están entonces conectadas ambas al cable de fase 91 de la red monofásica 9. En esta configuración, se puede mantener la misma topología básica con los mismos componentes para los dos brazos de conmutación S1 y S2 asociados con las conexiones de fase A y B. De hecho, cada uno de los brazos de conmutación del rectificador PFC está dimensionado para poder transferir alrededor de 7 kW. Por otro lado, el tercer brazo de conmutación S3 asociado a la conexión de fase C conectada al cable neutro de la red y que actúa como brazo de retorno, debe redimensionarse para poder transferir la potencia transmitida por los otros dos brazos conectados conjuntamente al cable de fase de la red, es decir, aproximadamente 14 kW. Por tanto, los componentes del brazo de conmutación S3 se redimensionarán en consecuencia.

Como para el primer modo de conexión monofásico que permite suministrar 7 kW en monofásico, se puede establecer dos estrategias de control para este segundo modo de conexión monofásico, a saber, una estrategia de control donde los dos convertidores resonantes LLC 14, 16 de la etapa 12 del convertidor se utilizan en alternancia para proporcionar el segundo nivel solicitado de potencia de carga, y una estrategia en donde los dos convertidores 14, 16 se utilizan conjuntamente en paralelo para suministrar este segundo nivel de potencia de carga.

Según la primera estrategia destinada a utilizar los dos convertidores 14, 16 de manera alternativa, los interruptores 3H y 3L del brazo de conmutación S3 se mantienen permanentemente en el estado cerrado correspondiente a la conexión de fase C conectada al cable de neutro de la red monofásica, para enviar la energía a un único convertidor resonante LLC de forma alterna, según el signo de la tensión de entrada. Sin embargo, el límite de potencia para este modo de conexión monofásica con los dos convertidores resonantes LLC 14, 16 utilizados de manera alternativa es del orden de magnitud de 11 kW, que es la potencia nominal dimensionada para cada uno de los convertidores 14, 16. En el lado de control de los brazos de conmutación S1 y S2 del rectificador PFC, las señales de control se entrelazan para limitar las fluctuaciones de las corrientes (“rizados” "ripples" según la terminología inglesa) vistas por la inductancia del rectificador PFC. Dicho de otro modo, el ciclo de conmutación del brazo de conmutación S1 está desfasado, con respecto al ciclo de conmutación del brazo de conmutación S2. De este modo, para una tensión de entrada del dispositivo de carga positiva, los interruptores altos 1H y 2H de los brazos de conmutación S1 y S2 del rectificador PFC conectado al cable de fase de la red se conmutan, con un desplazamiento de fase de 180°, mientras que los interruptores 3H y 3L del brazo de conmutación S3 correspondiente a la conexión de fase C conectada al cable neutro de la red se mantienen permanentemente en estado cerrado. Para una tensión de entrada negativa, los interruptores bajos 1L y 2L de los brazos de conmutación S1 y S2 se conmutan con un desplazamiento de fase de 180°, manteniéndose siempre los interruptores 3H y 3L del brazo de conmutación S3 permanentemente en el estado cerrado.

De conformidad con la segunda estrategia de control, la energía se envía por lo tanto a los dos convertidores resonantes LLC 14, 16 de la etapa de convertidor CC-CC 12, que en este caso se utilizan en paralelo para entregar la segunda potencia de carga intermedia.

Para lo que antecede se conmuta, de manera sistemática, según el signo de la corriente de entrada, los interruptores de los brazos de conmutación S1 y S2 asociados a las conexiones de fase A y B conectadas conjuntamente al cable de fase de la red monofásica y del brazo de conmutación S3 asociado a la conexión de fase C conectada al cable neutro de la red monofásica 9.

Más concretamente, durante una alternancia positiva de la corriente de entrada, el módulo de control 50 de la etapa de rectificador PFC 11 está adaptado para suministrar señales de control apropiadas que hacen posible controlar los interruptores altos 1H y 2H en la conmutación de los brazos de conmutación S1 y S2 conectados al cable de fase de la red 9 y el interruptor bajo 3L del brazo de conmutación S3 conectado al cable neutro de la red 9, mientras que los interruptores bajos 1L y 2L de los brazos de conmutación S1 y S2 y el interruptor alto 3H del brazo de conmutación S3 se quedan en modo inactivo.

Durante una alternancia negativa de la corriente de entrada, los interruptores bajos 1L y 2L de los brazos de conmutación S1 y S2 se controlan mediante la conmutación conectada al cable de fase de la red 9 y al interruptor alto 3H del brazo de conmutación S3 conectado al cable neutro de la red 9, mientras que los interruptores altos 1H y 2H de los brazos de conmutación S1 y S2 y el interruptor bajo 3L del brazo de conmutación S3 se dejan en modo inactivo.

La Figura 10 describe un tercer modo de conexión monofásico del dispositivo de carga, correspondiente a un tercer nivel de potencia de carga solicitada en monofásico, denominado fuerte, del orden de magnitud de 22 kW. En este tercer modo de conexión monofásica, las tres conexiones de fase A, B y C del rectificador PFC están conectadas en paralelo al cable de fase 91 de la red monofásica 9. La conexión de fase A está, por ejemplo, conectada directamente al cable de fase y se añaden dos relés de conexión 17, 18 para conectar respectivamente las conexiones de fase B y C del rectificador PFC al cable de fase 91. Además, el filtro de entrada 13 del rectificador se conecta al cable neutro 90 de la red monofásica 9. De hecho, según este tercer modo de conexión monofásica, el punto medio M de los condensadores del bus continuo de alimentación debe conectarse a este cable neutro a través del filtro de entrada 13.

En este modo de conexión, estando el punto medio M conectado a neutro, es imposible poder enviar la energía a los dos convertidores resonantes LLC 14, 16 de la etapa de convertidor 12 al mismo tiempo. Además, los dos convertidores resonantes LLC 14, 16 se utilizan de manera alternativa para transmitir la potencia de carga de 22 kW a la batería 20. En consecuencia, cada uno de estos convertidores debe dimensionarse para una potencia nominal de 22 kW en lugar de 11 kW para los dos modos de conexión monofásica descritos con anterioridad.

Con respecto al control de los brazos de conmutación del rectificador PFC, durante una alternancia positiva de la corriente de entrada, el módulo 50 para controlar la etapa de rectificador PFC 11 está adaptado para suministrar señales de control que permiten controlar en conmutación los interruptores altos 1H, 2H y 3H, respectivamente, de los brazos de conmutación S1, S2 y S3 conectados al cable de fase de la red 9, mientras que los interruptores bajos 1L, 2L y 3L de los brazos de conmutación S1, S2 y S3 se dejan en modo inactivo. Durante una alternancia negativa de la corriente de entrada, los interruptores bajos 1L, 2L y 3L se controlan mediante la conmutación, respectivamente, de los brazos de conmutación S1, S2 y S3 conectados al cable de fase de la red 9, mientras que los interruptores altos 1H, 2H y 3H quedan en modo inactivo. Las señales de control de los interruptores están entrelazadas, de manera preferible con un desplazamiento de fase de 120°, para limitar las fluctuaciones de corriente.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Método para controlar un dispositivo de carga de una batería de un vehículo de motor, comprendiendo dicho dispositivo de carga una etapa de rectificador (11) que proporciona una función de corrección del factor de potencia, que incluye tres conexiones de fases (A, B, C) capaces de conectarse en la entrada a una red de alimentación eléctrica monofásica (9) o trifásica, cada una a través de una bobina de inductancia en serie (L1, L2, L3) y una etapa de convertidor CC-CC (12) conectada entre la etapa de rectificador (11) y la batería (20), siendo la etapa de rectificador un rectificador trifásico de tipo Vienna (110) que incluye un puente trifásico de diodos (D1-D6) y tres brazos de conmutación (S1, S2, S3) integrados en el puente de diodos, cada uno de los cuales comprende un montaje en serie de un interruptor alto (1H-3H) capaz de ser controlado cuando la corriente de red es positiva y de un interruptor bajo (1L-3L) adecuado para ser controlado cuando la corriente de la red es negativa, estando los brazos de conmutación (S1, S2, S3) interconectados en un punto medio (M) al que están conectados un primer y un segundo condensadores de bus continuo de alimentación (C1, C2) en la salida de la etapa de rectificador (11), comprendiendo la etapa de convertidor CC-CC (12) un primero y un segundo convertidores resonantes LLC (14, 16) conectados en la entrada respectivamente al primer y al segundo condensadores de bus continuo de alimentación mediante un primer y un segundo bus continuo de alimentación (7, 8) y, en la salida, a la batería (20), siendo el método del tipo según el cual la corriente en la entrada del dispositivo de carga se regula mediante el rectificador trifásico de tipo Vienna (110), estando cada brazo de conmutación controlado con la ayuda de señales de control de modulación por ancho de impulso cuya relación cíclica de conmutación se determina en función de la regulación de la corriente de entrada, estando el método caracterizado porque se alimenta el dispositivo de carga monofásico y se regula la tensión (V_DC_1, V_DC2) de los primero y segundo condensadores de bus continuo de alimentación (C1, C2) de forma independiente mediante el primer y segundo convertidores resonantes LLC (14, 16) para garantizar una tensión regulada fija en cada uno de los buses continuos de alimentación.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque, en un primer modo de conexión monofásica correspondiente a un primer nivel de potencia de carga monofásica entre al menos tres niveles de potencia de carga de bajo a elevado, se conecta una primera (A) y una segunda (C) de las tres conexiones de fase del dispositivo de carga respectivamente a un cable de fase (91) y neutro (90) de la red eléctrica monofásica, estando conectada la segunda conexión de fase al cable neutro mediante un relé de conexión (17).

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque los interruptores (3H, 3L) del brazo de conmutación (S3) correspondientes a la segunda conexión de fase (C) del dispositivo de carga se mantienen permanentemente en estado cerrado, conectado al cable neutro, para utilizar de manera alternativa solamente uno de los dos convertidores resonantes LLC (14, 16) para cargar la batería (20) según el primer nivel de potencia de carga, en función del signo de la corriente de entrada.

4. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque en cada alternancia del signo de la corriente de entrada se interrumpe el control del convertidor resonante LLC no utilizado.

5. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque los interruptores de los brazos de conmutación (S1, S3) correspondientes a las primera y segunda conexiones de fase (A, C) del dispositivo de carga conectado a la red eléctrica monofásica (9) se conmutan de manera sistemática, en función del signo de la corriente de entrada, para utilizar conjuntamente los dos convertidores resonantes LLC (14, 16) para cargar la batería (20) según el primer nivel de potencia de carga.

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque, durante una alternancia positiva de la corriente de entrada, se hace conmutar conjuntamente el interruptor alto (1H) y el interruptor bajo (3L) de los brazos de conmutación (S1, S3) correspondientes, respectivamente, a las primera y segunda conexiones de fase del dispositivo de carga y, durante una alternancia negativa de la corriente de entrada, se hace conmutar conjuntamente el interruptor bajo (1L) y el interruptor alto (3H) de los brazos de conmutación (S1, S3) correspondientes, respectivamente, a las primera y segunda conexiones de fase del dispositivo de carga.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en un segundo modo de conexión monofásica, correspondiente a un segundo nivel de potencia de carga monofásica entre al menos tres niveles de potencia de carga de bajo a elevado, se conecta una primera (A) y una segunda (C) de las tres conexiones de fase del dispositivo de carga respectivamente a un cable de fase y de neutro de la red eléctrica monofásica, estando conectada la segunda conexión de fase (C) al cable neutro mediante un primer relé de conexión (17) y se conecta conjuntamente la primera (A) y la tercera (B) conexión de fase mediante un segundo relé de conexión (18).

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque se mantiene en estado sistemáticamente cerrado los interruptores del brazo de conmutación (S3) correspondientes a la segunda conexión de fase (C) del dispositivo de carga conectado al cable neutro y se hace conmutar, de manera sistemática, los interruptores de los brazos de conmutación (S1, S2) correspondientes a las conexiones de fase primera (A) y tercera (B) del dispositivo de carga conectadas conjuntamente en función del signo de la corriente de entrada, de modo que solamente se utilice, de manera alternativa, uno solo de los dos convertidores resonantes LLC (14, 16) para cargar la batería según el segundo nivel de potencia de carga, en función del signo de la corriente de entrada.

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque durante una alternancia positiva de la corriente de entrada, se hace conmutar conjuntamente los interruptores altos (1H, 2H) de los brazos de conmutación (S1, S2) correspondientes respectivamente a la primera (A) y a la tercera (B) conexiones de fase conectadas conjuntamente del dispositivo de carga y, durante una alternancia negativa de la corriente de entrada, se hace conmutar conjuntamente los interruptores bajos (1L, 2L) de los brazos de conmutación (S1, S2) correspondientes respectivamente a las conexiones de fase primera (A) y tercera (B) conectadas conjuntamente del dispositivo de carga.

10. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque se hace conmutar, de forma sistemática, los interruptores de los brazos de conmutación (S1, S2, S3) correspondientes a las primera, segunda y tercera conexiones de fase del dispositivo de carga conectadas a la red eléctrica monofásica (9) en función del signo de la corriente de entrada, de forma que se utilicen conjuntamente los dos convertidores resonantes LLC (14, 16) para cargar la batería según el segundo nivel de potencia de carga.

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en un tercer modo de conexión monofásica, correspondiente a un tercer nivel de potencia de carga monofásica entre al menos tres niveles de potencia de carga de bajo a elevado, se conecta una primera (A) de las tres conexiones de fase del dispositivo de carga a un cable de fase (91) de la red eléctrica monofásica (9) y la segunda (C) y la tercera (B) conexiones de fase del dispositivo de carga a dicho cable de fase de la red eléctrica monofásica mediante un respectivo relé de conexión respectivo (17, 18), estando conectado el punto medio (M) del rectificador trifásico de tipo Vienna (110) al cable neutro (91) de la red eléctrica monofásica (9).

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado porque de manera alternativa solamente uno de los dos convertidores resonantes LLC (14, 16) se utiliza para cargar la batería según el tercer nivel de potencia de carga en función del signo de la corriente de entrada y se hace conmutar, de forma sistemática, los interruptores de los brazos de conmutación (S1, S2, S3) correspondientes a las conexiones de fase primera (A), segunda (C) y tercera (B) del dispositivo de carga conectadas conjuntamente en función el signo de la corriente de entrada.