FI100023B - Method and apparatus for using an electric vehicle - Google Patents
Method and apparatus for using an electric vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- FI100023B FI100023B FI960736A FI960736A FI100023B FI 100023 B FI100023 B FI 100023B FI 960736 A FI960736 A FI 960736A FI 960736 A FI960736 A FI 960736A FI 100023 B FI100023 B FI 100023B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- charging
- motor
- voltage
- pair
- switches
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
Description
, 100023, 100023
Menetelmä ja laitteisto sähköajoneuvon käyttämiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto sähköajoneuvon käyttämi-5 seksi ja tarkemmin sen käyttämiseksi tavalla, jossa suorituskykyisessä sähköajo-neuvossa tarvittavat toiminteet, eli 3-vaiheisen AC-moottorin ajomoottorikäyttö, laajalla jännite-ja tehoalueella toimiva pulssilataukseen kykenevä latauslaite, 12 V muuttaja sekä lämmitys-ja ilmastointilaitteen kompressorin ohjain on integroitu < samaan kokonaisuuteen niin, että saavutetaan edullinen ratkaisu laitteiston 10 kompleksisuuden ja kustannusten minimoimiseksi sekä minimoidaan mekaanisten kytkinten tarve.The present invention relates to a method and apparatus for operating an electric vehicle, and more particularly to operating it in a manner in which the functions required in a high-performance electric vehicle, i.e., a 3-phase AC motor drive motor, a wide voltage and power charging device, The 12 V converter and the compressor controller of the heating and air conditioning unit are integrated into the same unit so as to achieve a cost-effective solution to minimize the complexity and cost of the equipment 10 and to minimize the need for mechanical switches.
Yleisesti tunnetun tekniikan mukainen menetelmä on mainittujen toimintojen toteuttaminen erillisinä laitteina. Menettely johtaa tarpeettoman monimutkaiseen 15 rakenteeseen. US-patentit 5291388 ja 5309073 esittävät niin ikään tunnetun tekniikan mukaisia menetelmiä integroida joitain mainituista toiminteista samaan kokonaisuuteen kompleksisuuden minimoimiseksi. Näissäkään järjestelmissä ei ole voitu integroida kaikkia mainittuja toimintoja.The method according to the generally known technique is to implement said functions as separate devices. The procedure results in an unnecessarily complex structure. U.S. Patents 5,291,388 and 5,309,073 also disclose prior art methods for integrating some of said functions into the same entity to minimize complexity. It has not been possible to integrate all these functions in these systems either.
20 Keksinnön mukainen kytkentä toteuttaa kaikki mainitut toiminnot likimain samalla tehopuolijohdemäärällä, jotka tarvittaisiin jo pelkästään 3-vaiheisen AC-moottorin ajomoottorikäyttöön ja latauslaitteeseen erillisinä yksiköinä.The circuit according to the invention implements all said functions with approximately the same number of power semiconductors, which would already be required for the drive motor drive and charger of a 3-phase AC motor alone as separate units.
Keksinnön mukaista esimerkinomaista kytkentää sähköajoneuvon toimintojen 25 järjestämiseksi on kuvattu seuraavassa kuviossa 1, joka esittää kaikki tärkeimmät perustoiminnot keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti järjestettyinä. Osat ja niiden pääasialliset toiminnot on ensin esitetty luettelomaisesti ja sen jälkeen selostetaan tarkemmin, kuinka kytkentä toimii eri tarkoituksia varten.An exemplary connection according to the invention for arranging the functions 25 of an electric vehicle is illustrated in the following Figure 1, which shows all the main basic functions arranged according to an embodiment of the invention. The components and their main functions are first listed and then the operation of the connection for different purposes is explained in more detail.
30 Sähkökone 1 on sähköajoneuvon propulsiokäytössä. Tämä sähkökone on 3-vaiheinen ja se voi olla rakenteeltaan epätahtikone, kestomagnetoitu tahtikone, erillismagnetoitu tahtikone tai reluktanssikone. Tämä sähkökone voi toimia sekä moottorina että generaattorina molempiin pyörimissuuntiin. Sähkökonetta 1 ohjaa 2 100023 invertterisilta, joka koostuu kuudesta sähköisesti ohjattavasta kytkimestä 2, joissa on lisäksi vastarinnankytketty diodi 2'. Nämä kytkimet 2 voivat olla transis-toreita, fettejä, IGBTitä tai MCT:tä, tai mitä hyvänsä muita vastaavalla tavoin toimivia kytkimiä. Sähkökoneen 1 vaihevirtoja mitataan kahdella virta-anturilla 3.30 Electric machine 1 is in propulsion operation of an electric vehicle. This electric machine is a 3-phase and can be an asynchronous synchronous machine, a permanent magnet synchronous machine, a separately magnetized synchronous machine or a reluctance machine. This electric machine can act as both a motor and a generator in both directions of rotation. The electric machine 1 is controlled by 2 100023 inverter bridges consisting of six electrically controlled switches 2, which also have a resistance-connected diode 2 '. These switches 2 can be transistors, fetters, IGBTs or MCTs, or any other switches operating in a similar manner. The phase currents of the electric machine 1 are measured by two current sensors 3.
5 Invertterisillan tasajännitteen suodatuksen suorittaa kondensaattori 4, joka muodostaa invertterisillan 2 tasajännitepiirin.5 The DC filtering of the inverter bridge is performed by a capacitor 4, which forms a DC voltage circuit of the inverter bridge 2.
Sähköajoneuvon energianlähteestä, erityisesti akustosta, laitteelle tulevaa virtaa mitataan haluttaessa virta-anturilla 5. Tämä virta-anturi ei ole keksinnön toiminto nan kannalta oleellinen, se voi sijaita eri kohdissa piiriä tai jopa puuttua kokonaan. Energianlähteestä tuleva virta voidaan yhdistää tai irrottaa invertterisillasta mekaanisella tehokytkimellä 6. Energianlähteestä tulevaa virtaa valvotaan sulakkeella 7. Tämä sulake voi olla lankasulake, puolijohdesulake tai mikä tahansa muu ylivirtasuojaukseen soveltuva komponentti. Sulake 7 ei ole tämän 15 keksinnön toiminnan kannalta kriittinen, joten se voi sijaita eri kohdassa piiriä, tai jopa puuttua kokonaan.The current from the energy source of the electric vehicle, in particular the battery, to the device is measured, if desired, by a current sensor 5. This current sensor is not essential for the function of the invention, it can be located at different points in the circuit or even completely absent. The current from the energy source can be connected to or disconnected from the inverter bridge by a mechanical power switch 6. The current from the energy source is controlled by fuse 7. This fuse can be a wire fuse, a semiconductor fuse or any other component suitable for overcurrent protection. The fuse 7 is not critical to the operation of this invention, so it may be located at a different point in the circuit, or even completely missing.
Sulake 8 toimii toisen muuttajan piirin suojana, ja sitä koskevat muutoin samat huomiot kuin sulaketta 7. Kytkin 9 koostuu kahdesta vastarinnankytketystä 20 sähköisesti ohjattavasta komponentista. Kytkin 9 voi olla esimerkiksi releen kosketin, tyristori, triak tai mikä hyvänsä muu vastaava kytkin. Kuristin 10 toimii lataushakkurin kuristimena. Diodi 11 erottaa invertteripiirin tasajännitteen ja toisen muuttajan tasajännitteen siten, että toisen muuttajan tasajännite voi olla invertterin tasajännitettä korkeampi, mutta virta voi kulkea invertterin tasajännite-25 piiristä toisen muuttajan tasajännitepiiriin.The fuse 8 acts as a protection for the circuit of the second converter and is otherwise subject to the same considerations as the fuse 7. The switch 9 consists of two resistively connected 20 electrically controlled components. The switch 9 can be, for example, a relay contact, a thyristor, a triac or any other similar switch. The choke 10 acts as a choke for the charge switch. Diode 11 separates the DC voltage of the inverter circuit and the DC voltage of the second converter so that the DC voltage of the second converter may be higher than the DC voltage of the inverter, but current may flow from the DC voltage circuit of the inverter to the DC circuit of the second converter.
Kaksi kondensaattoria 13, 13' ja vastusta 14,14' muodostavat toisen muuttajan tasajännitepiirin suodattimen, sekä apujännitetason, joka on toisen muuttajan tasajännitteen ja nollan välillä. Kaksi kondensaattoria 13,13' niin ikään osallistuit) vat edellä mainitun apujännitetason muodostamiseen toimien lisäksi energiavarassa. Kondensaattoriparin 13,13' tai mahdollisesti kahden kondensaattoripa-rin muodostamien apujännitetasojen välillä kulkevaa virtaa rajoittamaan voidaan sijoittaa vastus, mikäli nämä apujännitetasot ovat eri potentiaalissa. Vastus ei ole 3 100023 tämän keksinnön toiminnan kannalta kriittinen, vaan se voidaan myös korvata oikosululla, tai jättää kokonaan pois. Diodipari 15, 15' toimii puolisiltakatkojan muuntajan 16 jäännösvuovirran kulkutienä.The two capacitors 13, 13 'and the resistor 14, 14' form a filter of the DC voltage circuit of the second converter, as well as an auxiliary voltage level between the DC voltage of the second converter and zero. The two capacitors 13,13 'also participated in generating the above-mentioned auxiliary voltage level in addition to acting on the energy reserve. A resistor can be placed to limit the current flowing between the auxiliary voltage levels formed by the capacitor pair 13,13 'or possibly two pairs of capacitors, if these auxiliary voltage levels are at different potentials. The resistor is not critical to the operation of this invention, but may also be replaced by a short circuit, or omitted altogether. The diode pair 15, 15 'acts as a path for the residual current of the half-bridge breaker transformer 16.
S Kytkinpari 17,17' sisältää kaksi sähköisesti ohjattavaa kytkintä vastarinnankyt-kettyine diodeilleen 17". Näitä kytkimiä koskevat samat huomiot kuin invertterisil-lan kytkimiä 2. Kytkinpari 18, 18' on saman luontoinen kuin kytkinpari 17, 17' ja sitä koskevat samat huomiot, vaikka kytkinparit 17,17' ja 18,18' voivatkin olla eri tyyppiä. Kytkinparit 17,17' ja 18, 18' yhdessä muodostavat em. toisen 10 muuttajan.S The switch pair 17,17 'contains two electrically controlled switches with their resistance diodes 17 ". The same considerations apply to these switches as to the inverter bridge switches 2. The switch pair 18, 18' is of the same nature as the switch pair 17, 17 'and the same considerations apply, although the pairs of switches 17, 17 'and 18, 18' may be of different types, the pairs of switches 17, 17 'and 18, 18' together form the above-mentioned second converter 10.
Sähkökone 19 on lämpöpumpun kompressorin moottori, joka voi olla joko tasavirtamoottori tai ns. 1-vaihemoottori, jossa esim. kondensaattorin avulla muodostetaan toinen vaihe kiertokentän aikaansaamiseksi. Kytkin 24 on esim.The electric machine 19 is a motor of a heat pump compressor, which can be either a direct current motor or a so-called A 1-phase motor in which, for example, a second phase is formed by means of a capacitor in order to produce a rotating field. Switch 24 is e.g.
15 releen kytkin, jolla erotetaan sähkökone 19 toisen muuttajan piiristä. 6-pulssisilta 21 toimii 1-3 vaiheisen vaihto- tai tasasähkölähteen tasasuuntajana ja liityntäyksikkönä laitteeseen. Tämä sähkölähde voi olla verkkojännite (joko 1- tai 3-vaiheinen), pikalatauslaitteen lähtö (tasa- tai vaihtojännitettä), generaattori tai mikä hyvänsä muu soveltuva sähkölähde, joko sähköajoneuvon sisäinen tai 20 ulkoinen, jonka jännitteen huippuarvo on sähköajoneuvon energialähteen jännitettä korkeampi.15 relay switch for disconnecting the electrical machine 19 from the circuit of the second converter. The 6-pulse bridge 21 acts as a rectifier for a 1-3 phase AC or DC power supply and as a connection unit to the device. This power source may be mains voltage (either 1- or 3-phase), quick charger output (DC or AC), generator or any other suitable power source, either internal or external to the electric vehicle, with a peak voltage higher than the power source of the electric vehicle.
Tasasuuntaussilta 22 toimii 1-vaiheisen- tai tasasähkön liityntäyksikkönä laitteeseen. Tässä liitynnässä syöttöjännite voi olla joko sähköajoneuvon ener-25 giavaraston jännitettä suurempi tai pienempi. Tasasuuntaussillan 22 anodin ja invertteriyksikön vaiheen välisen johtimen kanssa sarjaan voidaan kytkeä myös kuristin, mikäli käytetyn sähkökoneen rakenne estää sen vaihekäämin käyttöä kuristimena (kuten on asian laita esimerkiksi tietyissä kestomagnetointirat-kaisuissa).The rectifier bridge 22 acts as a 1-phase or direct current connection unit to the device. In this connection, the supply voltage can be either higher or lower than the voltage of the electric vehicle's energy storage. A choke can also be connected in series with the conductor between the anode of the rectifier bridge 22 and the phase of the inverter unit if the design of the electrical machine used prevents its phase winding from being used as a choke (as is the case, for example, with certain permanent magnetization solutions).
Virta-anturin 23 avulla mitataan latausvirtaa lataustilassa, sekä lämpöpumpun kompressorin moottorin 19 virtaa. Tämä virta-anturi ei ole keksinnön toiminnan kannalta kriittinen, se voi sijaita eri kohdassa piiriä, tai jopa puuttua kokonaan.The current sensor 23 measures the charging current in the charging mode, as well as the current of the heat pump compressor motor 19. This current sensor is not critical to the operation of the invention, it may be located at a different point in the circuit, or even be completely absent.
30 4 10002330 4 100023
Kytkin 24 erottaa lämpöpumpun kompressorin moottorin 19 piiristä silloin, kun sitä ei käytetä. Kytkin voi olla esimerkiksi rele.Switch 24 separates the heat pump from the compressor motor 19 circuit when not in use. The switch can be, for example, a relay.
Järjestelmällä on seuraavat toiminnot: 5 1) Ajotila:The system has the following functions: 5 1) Driving mode:
Ajotilassa sähkökonetta 1 käytetään sähköajoneuvon propulsiokäyttöön. Invertte-risillan kytkimiä 2 ohjataan ohjausyksiköllä (ei esitetty) mikroprosessorin välityk-10 sellä pulssittaen sopivasti niin, että sähkökoneeseen saadaan muodostettua halutun mukainen sähkömagneettinen tila, jotta moottori toimii optimaalisesti tuottaen halutun suuruista momenttia. Ohjausjärjestelmän mikroprosessori kykenee vaikuttamaan suoraan sähkökoneen 1 pyörintänopeuteen ja suuntaan, momenttiin ja sen suuntaan sekä sähkökoneen hyötysuhteeseen muuttamalla 15 sopivasti invertterisillan kytkimien 2 pulssitusta, ja mittaamalla vaihevirtoja ja jännitteitä sekä muita tarvittavia suureita mm. virta-antureiden 3 avulla.In the driving mode, the electric machine 1 is used for the propulsion operation of an electric vehicle. The inverter bridge switches 2 are controlled by a control unit (not shown) via a microprocessor, suitably pulsed so that the desired electromagnetic state is generated in the electric machine so that the motor operates optimally, producing the desired amount of torque. The microprocessor of the control system is able to directly influence the rotational speed and direction, torque and direction of the electric machine 1 and the efficiency of the electric machine by appropriately changing the pulsation of the inverter bridge switches 2, and measuring phase currents and voltages and other necessary quantities e.g. by means of current sensors 3.
Kondensaattorin 4 (joka voi muodostua yhdestä tai useammasta fyysisestä kondensaattorista) tarkoituksena on suodattaa pois invertterisillan hajainduk-20 tanssien aiheuttamat jännitepiikit, toimia energiavarastona sekä suodattimena sähköajoneuvon varsinaisen energianvaraston apuna. Kondensaattori 4 vaimentaa myös sähköajoneuvon varsinaisen energianvaraston virtaan muodostuvaa rippeliä invertterisillan pulssituksen sekä sähkökoneen mahdollisen loisvirtatar-peen vuoksi. Tasasuuntaussilta 22 on irrotettuna syöttävästä lähteestään. Kytkin 25 6 on kiinni, jota propulsioteho voi suoraan kulkea varsinaisesta energiavarastos- ta mahdollisimman vähähäviöisesti invertterisillalle 2.The purpose of the capacitor 4 (which may consist of one or more physical capacitors) is to filter out the voltage spikes caused by the diffuse inductors of the inverter bridge, to act as an energy store and as a filter to assist the actual energy store of the electric vehicle. Capacitor 4 also attenuates the ripple formed in the current of the electric energy store of the electric vehicle due to the pulsation of the inverter bridge and the possible parasitic current requirement of the electric machine. The rectifier bridge 22 is disconnected from its feed source. The switch 25 6 is closed, the propulsion power of which can flow directly from the actual energy storage to the inverter bridge 2 with as little loss as possible.
2) 1-vaihelataustila 30 1 -vaihelataustilassa avataan kytkin 6, jonka jälkeen 1 -vaihelatausvirta tuodaan tasasuuntaussillalle 22. Tästä virta johdetaan sähkökoneen 1 vaihekäämille ja invertterisillalle. Piirin kytkennästä johtuen kondensaattorin 4 jännite muodostuu vähintään 1-vaihelatausvirran huippujännitteen suuruiseksi. Mikäli kondensaatto- 00023 5 rin 4 jännite on 1-vaihelatausvirran huippujännitettä alempi, voidaan piiriin lisätä kytkemishetken virtaa rajoittava vastus, joka voidaan oikosulkea kondensaattorin 4 latauduttua em. jännitteeseen. On huomattava, että kytkentä asettaa varsin väljät rajat em. 1-vaihelatausvirralle. Tämä virta voi olla joko tasa- tai vaihtovirtaa 5 aina usean kilohertsin taajuuteen asti, se voi sisältää yliaaltoja ja se voi olla jännitteen huippuarvoltaan korkeintaan yhtä suuri kuin invertterisillan komponenttien jännitekestoisuus on ja vähimmillään noin 5 volttia. Invertterisillan tasajännitepiiristä virta kulkee diodin 11 läpi toisen muuttajan tasajännitepiiriin.2) 1-phase charging mode 30 In the 1-phase charging mode, switch 6 is opened, after which the 1-phase charging current is supplied to the rectifier bridge 22. From this, current is conducted to the phase winding of the electric machine 1 and to the inverter bridge. Due to the connection of the circuit, the voltage of the capacitor 4 is at least equal to the peak voltage of the 1-phase charging current. If the voltage of the capacitor 00023 5 rin 4 is lower than the peak voltage of the 1-phase charging current, a current limiting resistor can be added to the circuit, which can be short-circuited after the capacitor 4 is charged to the above voltage. It should be noted that the connection sets quite loose limits for the above-mentioned 1-phase charging current. This current can be either direct current or alternating current 5 up to a frequency of several kilohertz, it can contain harmonics and it can have a voltage peak value at most equal to the voltage resistance of the components of the inverter bridge and at least about 5 volts. Current flows from the DC circuit of the inverter bridge through the diode 11 to the DC circuit of the second converter.
10 Kytkin 9 ohjataan johtamaan virtaa toiselta muuttajalta sähköajoneuvon ener-giavarastoon päin. Invertterisillan kytkimiä 2 pulssitetaan niin, että virtaa kulkee diodisillalta 22 invertterisillan tasajännitepiiriin. Erityisesti tämä voi tapahtua niin, että virta-antureiden 3 ja jännitemittaustietojen avulla virranotto tasasuuntaussil-lalta 22 säädetään tapahtumaan tehokertoimella 1 (virta ja jännite samassa 15 vaiheessa ja saman muotoisia). Tällöin sähkökoneen 1 vaihekäämi ja invertteri-silta toimivat nk. step-up katkojakytkennässä. Tästä johtuen jännite invertterisillan 2 tasajännitepiirissä on käytännössä jonkin verran korkeampi kuin 1-vaihela-tausvirran jännitteen huippuarvo.10 The switch 9 is controlled to conduct current from the second converter to the energy storage of the electric vehicle. The switches 2 of the inverter bridge are pulsed so that current flows from the diode bridge 22 to the DC voltage circuit of the inverter bridge. In particular, this can take place by means of the current sensors 3 and the voltage measurement data, the current consumption from the rectifier bridge 22 is adjusted to occur by a power factor 1 (current and voltage in the same phase 15 and of the same shape). In this case, the phase winding of the electric machine 1 and the inverter bridge operate in a so-called step-up circuit breaker connection. As a result, the voltage in the DC circuit of the inverter bridge 2 is practically somewhat higher than the peak value of the 1-phase reverse current voltage.
20 Kuten aikaisemmin jo mainittiin, sähkökoneen vaihekäämin sijasta tai lisäksi voidaan piiriin kytkeä induktanssi tasasuuntaussillan 22 ja invertterisillan 2 väliin, mikäli sähkökoneen rakenne ei salli sen vaihekäämin käyttöä kuristimena.As already mentioned, instead of or in addition to the phase winding of the electric machine, an inductance can be connected to the circuit between the rectifier bridge 22 and the inverter bridge 2, if the structure of the electric machine does not allow its phase winding to be used as a choke.
Toisen muuttajan kytkinparia 18 pulssitetaan niin, että ne yhdessä induktanssin 25 10 kanssa muodostavat nk. step-down katkojakytkennän. Tämän avulla voidaan sähköajoneuvon energianlähteeseen kulkevaa latausvirtaa säätää, vaikka sen jännite olisi pienempi kuin invertterisillan 2 tasajännitepiirin jännite. Mikäli 1-vaihelatausjännitteen huippuarvo on sähköajoneuvon energianlähteen jännitettä selvästi matalampi, ohjataan toisen muuttajan kytkinparin 18 ylempi kytkin 30 kokonaan johtavaksi, ja latausvirran säätely tapahtuu kokonaisuudessaan invertterisillan 2 kytkinten avulla. Mikäli 1 -vaihelatausjännitteen huippuarvo on lähellä sähköajoneuvon energianlähteen jännitettä tai sitä korkeampi, invertterisillan 2 kytkimiä ohjataan niin, että invertterisillan 2 tasajännite pysyy vakiona ja 6 100023 latausvirran säätely tapahtuu toisen muuttajan kytkinten 18 pulssituksen avulla.The switch pair 18 of the second converter is pulsed so that together with the inductance 25 10 they form a so-called step-down circuit breaker. This makes it possible to adjust the charging current to the energy source of the electric vehicle, even if its voltage is lower than the voltage of the DC voltage circuit of the inverter bridge 2. If the peak value of the 1-phase charging voltage is clearly lower than the voltage of the electric vehicle's energy source, the upper switch 30 of the switch pair 18 of the second converter is controlled completely conductive, and the charging current is regulated entirely by the inverter bridge 2 switches. If the peak value of the 1-phase charging voltage is close to or higher than the voltage of the electric vehicle's power source, the switches of the inverter bridge 2 are controlled so that the DC voltage of the inverter bridge 2 remains constant and 6 100023 charging current is regulated by pulses of the second converter switches 18.
On huomattava, etteivät tässä esitetyt ohjaustavat ole ainoita vaihtoehtoja samanlaisen toiminnan aikaansaamiseksi keksinnön mukaisella laitteistolla, ja S etteivät muutokset ohjaustapoihin aikaansaa olennaista eroa tähän keksintöön.It should be noted that the control modes presented herein are not the only alternatives for achieving similar operation with the apparatus of the invention, and that changes in control modes do not make a substantial difference to the present invention.
1-vaihelataustilan aikana sähkökonetta 1 ei voida käyttää propulsiokäyttöön.During 1-phase charging mode, electric machine 1 cannot be used for propulsion operation.
3) 3-vaihelataustila 10 3-vaihelataustilassa latausvirta kytketään diodisillan 21 kautta toisen muuttajan tasajännitepiiriin. Diodi 11 estää virran kulun invertterisillalle 2. Kondensaattorit 13 toimivat suotokondensaattoreina ja energiavarastoina. Kytkin 9 ohjataan johtamaan virtaa toiselta muuttajalta sähköajoneuvon energiavarastoon päin. Kytkinparia 18 pulssitetaan samaan tapaan kuin 1 -vaihelataustilassa, eli nk.3) 3-phase charging mode 10 In the 3-phase charging mode, the charging current is connected via a diode bridge 21 to the DC voltage circuit of the second converter. The diode 11 prevents current from flowing to the inverter bridge 2. The capacitors 13 act as filter capacitors and energy stores. Switch 9 is controlled to conduct current from another converter to the energy storage of the electric vehicle. The switch pair 18 is pulsed in the same way as in the 1-phase charging mode, i.e. the so-called
15 step-down katkojakytkennässä yhdessä induktanssin 10 kanssa. 3-vaihelatausti-lassa tasasuuntaussillalle 21 kytkettävä jännite voi olla myös tasajännitettä aivan yhtä hyvin kuin 1-, 2- tai 3-vaihejännitettä eri taajuuksilla. Mikäli latausvirta on tasajännite, se voidaan kytkeä myös suoraan toisen muuttajan tasajännitepiiriin ohi tasasuuntaussillan 21.15 in step-down circuit breaker together with inductance 10. In the 3-phase charge mode, the voltage connected to the rectifier bridge 21 can also be a DC voltage just as well as a 1-, 2- or 3-phase voltage at different frequencies. If the charging current is DC, it can also be connected directly to the DC circuit of the second converter past the rectifier bridge 21.
2020
Latausjännitteen huippuarvon on oltava sähköajoneuvon energialähteen jännitettä korkeampi, kuitenkin korkeintaan toisen muuttajan komponenttien suurimman sallitun jännitteen suuruinen. Mikäli halutaan käyttää matalampaa latausjännitet-tä, on se mahdollista kytkemällä tasasuuntaussillan 21 ja toisen muuttajan 25 tasajännitepiirin välille induktanssi, ja käyttää sitä yhdessä toisen muuttajan kytkinparin 18 kanssa nk. step-up katkojakytkennässä. 3-vaihelataustila on mahdollista yhtäaikaisesti ajotilan kanssa, joten 3-vaihelatausvirta voi tulla ulkoisen lähteen lisäksi myös vaihtoehtoisesti sähköajoneuvon sisäisestä lähteestä, kuten esimerkiksi polttomoottorikäyttöisestä generaattorista.The peak value of the charging voltage shall be higher than the voltage of the energy source of the electric vehicle, but not more than the maximum permissible voltage of the components of the second converter. If it is desired to use a lower charging voltage, this is possible by connecting an inductance between the rectifier bridge 21 and the DC circuit of the second converter 25, and to use it together with the switch pair 18 of the second converter in a so-called step-up circuit breaker. The 3-phase charging mode is possible simultaneously with the driving mode, so in addition to the external source, the 3-phase charging current can also alternatively come from an internal source of the electric vehicle, such as an internal combustion engine driven generator.
Edelleen, mikäli sähköajoneuvossa on matalajännitteinen energianlähde, se voidaan kytkeä induktanssin välityksellä toisen muuttajan tasajännitepiiriin, muuttamalla kytkentää lisäksi niin, että diodin 11 sijaan käytetään ohjattavaa 30 7 100023 kytkintä, ja ohjataan se sulkutilaan. Tällöin toisen muuttajan kytkinparin 18 avulla voidaan em. matalajännitteisen energianlähteen jännite nostaa tasolle, joka on invertterisillan 2 ja propulsiosähkökoneen 1 toiminnan kannalta optimaalisinta.Furthermore, if the electric vehicle has a low voltage energy source, it can be connected via inductance to the DC circuit of another converter, further changing the connection so that instead of the diode 11 a controllable switch is used instead of diode 11, and it is controlled to the closed state. In this case, by means of the switch pair 18 of the second converter, the voltage of the above-mentioned low-voltage energy source can be raised to a level which is most optimal for the operation of the inverter bridge 2 and the propulsion electric machine 1.
5 4) Purkutila5 4) Demolition mode
Purkutilassa kytkin 9 ohjataan johtamaan sähköajoneuvon energianlähteestä toisen muuttajan suuntaan. Kytkinparia 18 ohjataan yhdessä induktanssin 10 kanssa nk. step-up katkojakytkennässä, jolloin virta kulkee sähköajoneuvon 10 energianlähteestä toisen muuttajan tasajännitepiiriin. Toisen muuttajan tasajänni- tepiirin kondensaattoreita 13 voidaan käyttää energiavarastona. Mikäli sähköajo-neuvossa on matalajännitteinen ladattava energiavarasta, tätä tilaa voidaan käyttää em. energiavaraston lataamiseen sähkökoneen 1 toimiessa generaattorina, kun toteutetaan samat muutokset, jotka mainittiin 3-vaihelataustilan yh-15 teydessä.In the discharge mode, the switch 9 is controlled to conduct from the power source of the electric vehicle in the direction of the second converter. The switch pair 18 is controlled together with the inductance 10 in a so-called step-up circuit breaker, whereby current flows from the energy source of the electric vehicle 10 to the DC circuit of the second converter. The capacitors 13 of the DC voltage circuit of the second converter can be used as an energy store. If the electric vehicle has a low voltage rechargeable energy source, this space can be used to charge the above energy store when the electric machine 1 acts as a generator, when the same changes mentioned in connection with the 3-phase charging mode are implemented.
5) Tasajännitemuuttajatila5) DC converter mode
Toisen muuttajan kytkinpari 17, muuntaja 16, diodipari 15,15' ja kondensaattorit 20 13,13' muodostavat yhdessä puolisilta-tyyppisen tasajännitemuuttajan. Konden- saattoreiden 13, 13' keskipisteessä vallitsee jännite, joka on toisen muuttajan tasajännitettä pienempi, esimerkiksi puolet siitä. Kytkinparin 17 kytkimiä vuorotellen pulssitettaessa muuntajalla voidaan siirtää tehoa toisiopuolelle. Toisiopuolel-la syötetään tyypillisesti sähköajoneuvon sähköisten apulaitteiden järjestelmää 25 (normaalisti 12V järjestelmä) sekä esimerkiksi akuista koostuvan sähköajoneu von energiavaraston balansointijärjestelmää, jossa valinnaista, muita akkumodu-leja matalammassa varaustilassa olevaa yksittäistä akkumodulia ladataan erillisenä, tarvittaessa myös ajon aikana. Toisiolähdöt ovat galvaanisesti erotettuja ensiöstä ja toisistaan.The switch pair 17 of the second converter, the transformer 16, the diode pair 15,15 'and the capacitors 20 13,13' together form a half-bridge type DC voltage converter. At the center of the capacitors 13, 13 'there is a voltage which is lower than the DC voltage of the second converter, for example half of it. When the switches of the switch pair 17 are alternately pulsed by the transformer, the power can be transferred to the secondary side. On the secondary side, an electric vehicle electrical auxiliary system 25 (normally a 12V system) and, for example, a battery electric vehicle energy storage balancing system are typically fed, where an optional individual battery module in a lower charge state is charged separately, if necessary while driving. The secondary outputs are galvanically isolated from the primary and from each other.
Diodien 15,15' tarkoituksena on stabiloida tasajännitemuuttajan toimintaa estäen kondensaattoreiden 13,13' keskipisteen jännitteen ajautumista pois asetellusta kohdasta. Tasajännitemuuttajatila voi toimia riippumatta siitä, onko samanaikai- 30 8 100023 sesti käytössä ajotila, 1-vaihelataustila, 3-vaihelataustila tai purkutila.The purpose of the diodes 15,15 'is to stabilize the operation of the DC voltage converter by preventing the voltage at the center of the capacitors 13,13' from drifting away from the set point. The DC converter mode can operate regardless of whether the drive mode, 1-phase charge mode, 3-phase charge mode or discharge mode is simultaneously in use.
6) Lämpöpumpun kompressorin käyttötila 5 Tässä tilassa kytkin 24 suljetaan lämpöpumpun kompressorin moottorin 19 kytkemiseksi piiriin. Kytkin 9 pidetään sulkutilassa kumpaankin suuntaan. Kytkinparia 18 pulssitetaan niin, että lämpöpumpun kompressorin moottorin virta on sinimuotoista halutun taajuista ja amplitudista vaihtosähköä. Kondensaatto-reiden13 ja 13' keskipiste toimii lämpöpumpun kompressorin moottorin 19 10 toisena syöttöpisteenä, jota vastaan vaihtosähkö muodostetaan kytkinparin 18 avulla. Kompressorin moottorin 19 käynnistysvaiheessa mahdollisesti tarvitseman lisämomentin vuoksi voidaan kytkinparilla 17 muuntajan 16 ensiökäämin ja mahdollisen vastuksen läpi auttaa kondensaattoreiden 13 keskipisteen jännitteen pysymistä asetellussa arvossa. Tämä voidaan tarvita siksi, että kompresso-15 rin moottorin 19 ottaman virran hetkellisarvo saa kondensaattoreiden 13 keskipisteen jännitteen vaihtelemaan moottorille 19 ohjattavan vaihtojännitteen tahdissa, mikä pienentää moottorille 19 ohjattavissa olevan jännitteen huippuarvoa.6) Heat pump compressor operating mode 5 In this mode, switch 24 is closed to connect the heat pump compressor motor 19 to the circuit. Switch 9 is kept in the closed state in both directions. The switch pair 18 is pulsed so that the current of the heat pump compressor motor is sinusoidal alternating current of the desired frequency and amplitude. The center of the condenser lines 13 and 13 'acts as a second supply point for the heat pump compressor motor 19 10, against which alternating current is generated by means of a pair of switches 18. Due to the additional torque that may be required during the start-up phase of the compressor motor 19, a pair of switches 17 can be used to maintain the center voltage of the capacitors 13 through the primary winding of the transformer 16 and possible resistance. This may be necessary because the instantaneous value of the current drawn by the compressor-15 motor 19 causes the voltage at the center of the capacitors 13 to vary with the AC voltage controlled by the motor 19, which reduces the peak value of the voltage controllable to the motor 19.
20 Tämän lisäksi ennen käynnistystä on mahdollista käyttää purkutilaa (kohta 4) kondensaattoreiden 13 lataamiseksi korkeaan jännitteeseen juuri ennen käynnistystä, jolloin käynnistyksen aikana kondensaattoreiden energia varmistaa riittävän korkean jännitteen huippuarvon saavuttamisen moottorille 19 huolimatta käynnistysvirran hetkeilisarvon aiheuttamasta kondensaattoreiden 13 keskipis-25 teen jännitteen vaihtelusta.In addition, before starting, it is possible to use the discharge mode (point 4) to charge the capacitors 13 to a high voltage just before starting, whereby the energy of the capacitors during start-up ensures a sufficiently high voltage peak for the motor 19 despite the current variation of the capacitor 13.
Vastus rajoittaa virtaa, joka aiheutuu kondensaattoreiden 13 ja toisen konden-saattoriparin sellaista käytettäessä, keskipisteiden keskinäisestä jännite-erosta. Tämä vastus ei kuitenkaan ole kytkennän kannalta oleellinen.The resistor limits the current caused by the voltage difference between the centers of the capacitors 13 and the second pair of capacitors when used as such. However, this resistor is not essential for the connection.
Lämpöpumpun kompressorin moottorin 19 käyttäminen rajoittaa lataus- ja purkutoimintojen (kohdat 2-4) käyttöä. Näitä toimintoja voidaan käyttää samanaikaisesti, mutta siten, että lataus-ja purkutoiminnot toimivat vain lyhytaikaisesti » ! HH l i rl 4» 30 9 100023 ohjaamalla kytkin 9 päälle sopivassa kohdassa moottorille 19 menevän vaihtojännitteen hetkellisarvoa. Tällöin vain pienellä virralla tapahtuva lataus tai purku on mahdollista.Operation of the heat pump compressor motor 19 limits the use of the charging and discharging functions (items 2-4). These functions can be used simultaneously, but in such a way that the charging and unloading functions only work for a short time »! HH l i rl 4 »30 9 100023 by switching the switch 9 at a suitable point to the instantaneous value of the AC voltage applied to the motor 19. In this case, only charging or discharging at low current is possible.
5 Järjestelmästä voidaan tehdä lukuisia variaatioita.5 Numerous variations of the system can be made.
« Lämpöpumpun kompressorin moottori voi olla myös DC-moottori, jolloin moottorin toinen napa kytketään kondensaattoreiden 13 keskipisteen sijaan joko + tai -jännitteeseen ja kytkinparia 18 pulssitetaan niin, että moottorin virta on halutun 10 suuruista tasavirtaa.«The motor of a heat pump compressor can also be a DC motor, in which case the other pole of the motor is connected to either + or voltage instead of the center of the capacitors 13 and the switch pair 18 is pulsed so that the motor current is 10 DC.
Lämpöpumpun kompressorin moottori voi olla myös 3-vaiheinen, jolloin kytken tään lisätään kytkinparin 18 kaltainen kytkinpari ja kompressorin moottorin kolme vaihejohdinta kytketään lisätyn kytkinparin, kytkinparin 18 ja kondensaattorein 15 den 13 keskipisteisiin.The heat pump compressor motor can also be 3-phase, in which case a switch pair similar to a switch pair 18 is added to the connection and the three phase conductors of the compressor motor are connected to the centers of the added switch pair, switch pair 18 and capacitors 15 den 13.
Samoin diodisilta 21 voidaan poistaa lisäämällä edellä mainittu kytkinpari ja kytkemällä 3-vaihejännitteen kolme vaihetta samoin kuin 3-vaiheisen lämpöpumpun kompressorin moottorin kytkennästä on selostettu edellisessä kappaleessa.Likewise, the diode bridge 21 can be removed by adding the above-mentioned switch pair and switching the three phases of the 3-phase voltage as well as the connection of the motor of the 3-phase heat pump compressor as described in the previous paragraph.
2020
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI960736A FI100023B (en) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | Method and apparatus for using an electric vehicle |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI960736A FI100023B (en) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | Method and apparatus for using an electric vehicle |
FI960736 | 1996-02-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI960736A0 FI960736A0 (en) | 1996-02-16 |
FI100023B true FI100023B (en) | 1997-08-29 |
Family
ID=8545476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI960736A FI100023B (en) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | Method and apparatus for using an electric vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI100023B (en) |
-
1996
- 1996-02-16 FI FI960736A patent/FI100023B/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI960736A0 (en) | 1996-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6867561B1 (en) | Electrical machine | |
EP3434508A1 (en) | Electric system architecture for range extended electric vehicles | |
EP0762596B1 (en) | Motor vehicle alternator | |
US9054567B2 (en) | High power density SRMs | |
EP1710888A1 (en) | Method and device for supplying a charge with electric energy recovery | |
US6787931B2 (en) | Starter generator for internal combustion engine | |
CN107534408B (en) | Control device for AC rotating machine | |
EP3046235B1 (en) | Synchronous machine with rechargeable power storage devices | |
JP2003164165A (en) | Circuit device | |
US4591775A (en) | Electric synchronous machine which is excited via rotating rectifiers | |
TWI404327B (en) | Voltage regulator for magnetogenerators with configurable connection of the phase windings | |
US10148207B2 (en) | Segmented waveform converter on controlled field variable speed generator | |
JP6211545B2 (en) | Method for discharging at least one capacitor of an electrical circuit | |
CN110870198A (en) | Drive device, control method, and program | |
FI100023B (en) | Method and apparatus for using an electric vehicle | |
EP0908002B1 (en) | Control apparatus and method for electric motor-generators | |
US6906490B2 (en) | Starting of switched reluctance generators | |
JP4736155B2 (en) | Inverter device | |
US20230216424A1 (en) | Active rectification excitation | |
JP4298896B2 (en) | Power output device | |
WO2016193092A1 (en) | Dc bus ripple reduction | |
NO863320L (en) | ELECTRIC POWER GENERATOR. | |
US20080224668A1 (en) | Generator Device for Independently Charging At Least Two Batteries | |
CN117730477A (en) | Dynamically reconfigurable power converter using motor windings | |
SU1181111A1 (en) | Multimotor electric drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Owner name: AC-SÄHK!AUTOT OY |