KR102354683B1 - 전하 전달 시스템 - Google Patents

전하 전달 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102354683B1
KR102354683B1 KR1020167021701A KR20167021701A KR102354683B1 KR 102354683 B1 KR102354683 B1 KR 102354683B1 KR 1020167021701 A KR1020167021701 A KR 1020167021701A KR 20167021701 A KR20167021701 A KR 20167021701A KR 102354683 B1 KR102354683 B1 KR 102354683B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inverter
plug
power supply
motor
switch
Prior art date
Application number
KR1020167021701A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160122718A (ko
Inventor
제프리 데이비드 대너
Original Assignee
자빌 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 자빌 인코퍼레이티드 filed Critical 자빌 인코퍼레이티드
Priority to KR1020227001788A priority Critical patent/KR102556615B1/ko
Publication of KR20160122718A publication Critical patent/KR20160122718A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102354683B1 publication Critical patent/KR102354683B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/52—Clutch motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54—Windings for different functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/56—Structural details of electrical machines with switched windings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/58—Structural details of electrical machines with more than three phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

전하 전달 시스템은 온-보드 차량 모터 시스템과 플러그 인 공급부를 포함한다. 온-보드 차량 모터 시스템은 복수의 고정자 권선들을 포함하는 제1 모터, 복수의 고정자 권선들을 포함하는 제2 모터, 복수의 스위치 렉들을 가지는 제1 인버터, 복수의 스위치 렉들을 가지는 제2 인버터, 컨트롤러, 및 온-보드 전력 공급부를 포함한다. 플러그-인 공급부는 제1 인버터의 적어도 하나의 스위치 렉과 제2 인버터의 적어도 하나의 스위치 렉 사이에 연결된다. 컨트롤러는 제1 및 제2 인버터들의 스위치 렉들을 변조하여 온-보드 전력 공급부를 충전하기 위해 전기 전류가 제1 또는 제2 모터의 적어도 하나의 고정자 권선을 통해 흐른다. 전류 흐름은 또한 전하 전달 동안 모터 회전을 막는 안정된 고정자 플럭스 벡터 각도를 생성하기 위해 플러그-인 공급부 극성과 위상이 맞게 교류할 수 있다.

Description

전하 전달 시스템{CHARGE TRANSFER SYSTEM}
이 출원은 2014년 2월 14일에 출원된 U.S. 가출원 제 61/939,968호 및 2014년 12월 5일에 출원된 U.S. 가출원 제 14/562,399호의 우선권의 이익을 주장하고, 이것들은 참조에 의해 완전히 발생되는 것처럼 반영된다.
본 발명은 일반적으로 전력 저장 장치를 재충전하기 위한 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는 예를 들어, 차량에 장착되는 전력 저장 장치로부터 전력을 공급 또는 방전하기 위한 시스템에 관한 것이다.
많은 플러그-인 하이브리드 전기 차들(plug-in hybrid electric vehicles, PHEVs)은 2 개의 전기 모터들을 가진다. 하나의 모터는 통상적으로 견인을 위해 사용될 수 있는 한편 다른 하나는 전력 생성을 위해 사용된다. 이러한 차량들 안에는 또한 다른 보조적인 전기 모터들(즉, 공기 조화 압축기, 및 전력 조종 펌프)이 있다. 이러한 모터들은 종종 3상 영구 자석 모터들이고, 이것들은 작동 동안 배터리와 같은, 온-보드 전력 공급부에 의해 전력공급이 된다. 차량이 작동될 때, 온-보드 전력 공급부는 방전되고 어느 지점에서는 재충전이 필요하다.
PHEV들은 필요한 때 온-보드 전기 전력 공급부를 부분적으로 재충전하기 위해 연료에 기초한 생성기를 이용하는 온-보드 전력 생성 능력들을 가진다. 하지만, 가능한 때 외부 전력 공급원을 이용해 온-보드 전력 공급부를 재충전하는 것이 바람직할 수 있다.
외부 전력 공급원을 이용한 기회주의적인 재충전을 위해, 차량은 가능하면 DC 공급원 및 전기차 지지 장치(Electric Vehicle Support Equipment, EVSE) 및 표준 전기 출구로부터 전력을 수용하는 능력을 가지는 것이 유리하다. 이러한 기회주의적인 재충전과 연관된 전자부품들은 바람직하지 않게 비용을 증가시키거나 및/또는 차량의 무게를 증가시킬 수 있다. 플러그-인 충전과 차량 운행을 동시에 하는 것이 가능하지 않기 때문에, 구동 자석들 및 전력 전자부품들 및/또는 배터리 충전기의 일 부분으로서 보조적인 모터 시스템들의 이중 목적이 사용될 수 있다.
예를 들어, 배터리 충전기는 플러그-인 전력 공급부를 각각의 삼상 모터의 중립 노드(neutral node)에 연결시키는 것에 의해 성형 연결된 모터 권선들(star connected motor windings)을 가지는 이중 삼상 모터 구동렬(drive train)에 통합될 수 있다.
중립 노드 연결 구성을 가지고, 모터 토크를 생성하는 것을 방지하기 위해 동일한 전류가 모터 권선들을 통해 흐르도록 만들어질 수 있다. 하지만, 동일한 전류가 모터의 삼상 권선들을 통해 흐르도록 야기될 때, 이용될 수 있는 것은 단지 권선들의 누설 인덕턴스이다. 그러므로, 상용 전력 공급부가 배터리 전압까지 충분히 부스팅될 수 없거나, 또는 입력 측으로의 리플(ripple)의 영향이 커지는 문제점들이 있을 수 있다.
나아가, 단상 또는 2상 모터 권선들이 선택되고 전류가 더 높은 자기 인덕턴스를 이용하기 위해 그 안에서 흐르도록 야기된 때, 모터는 차량이 충전 동안 특히 고정자 권선 전류가 각각의 AC 반직선주기(AC half line cycle)마다 방향을 바꾸기 때문에 움직이거나 진동하도록 야기시킬 수 있는 토크를 생성한다.
나아가, 이러한 중립 노드 연결 통합 충전 시스템들은 높은 공통-모드 잡음, 전자기 간섭(electomagnetic interference, EMI), 및 원치 않는 접지 전류(ground currents)를 유도하는 경향이 있다.
통합된 양방향 전하 전달 시스템에 개시된다. 이 통합된 양방향 전하 전달 시스템은 차량 모터 시스템 및 플러그-인 공급부를 포함한다. 차량 모터 시스템은 복수의 고정자 권선들을 포함하는 제1 모터, 복수의 고정자 권선들을 포함하는 제2 모터, 복수의 스위치 렉들을 포함하는 제1 인버터, 복수의 스위치 렉들을 포함하는 제2 인버터, 컨트롤러, 및 온-보드 전력 공급부를 포함한다. 이 플러그-인 공급부는 제1 인버터의 선택된 스위치 렉 및 제2 인버터의 선택된 스위치 렉에 연결된다. 이 컨트롤러는 제1 및 제2 인버터들의 복수의 스위치 렉들을 제어하여, 온-보드 차량 전력 공급부를 충전하기 위해 전기 전류가 플러그-인 전력 공급부로부터 제1 모터 또는 제2 모터를 통해 흐르도록 구성된다. 이 전류 흐름은 공통 모드 잡을을 감소시키고 전하 전달 동안 모터 회전을 방지하기 위해 교류하는 극성을 가지는 플러그-인 공급부를 가지고 위상에 있어서 제1 및 제2 모터들 사이에서 교류하도록 만들어질 수 있다.
보다 상세한 이해는, 첨부된 도면들에 연관되어 예를 들어 주어진, 이하의 상세한 설명으로부터 될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 충전 시스템의 상위 레벨 도면의 예이다.
도 2는 도 1의 차량 충전 시스템의 보다 상세한 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 양일 때 온-보드 차량 전력 공급부 충전 작업의 제1 스위치 상태의 예를 보여준다.
도 3b는 일 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 양일 때 온-보드 차량 전력 공급부 충전 작업의 제2 스위치 상태의 예를 보여준다.
도 3c는 일 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 음일 때 온-보드 차량 전력 공급부 충전 작업의 제1 스위치 상태의 예를 보여준다.
도 3d는 일 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 음일 때 온-보드 차량 전력 공급부 충전 작업의 제2 스위치 상태의 예를 보여준다.
도 4a는 다른 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 양일 때 온-보드 차량 전력 공급부 방전 작업의 제1 스위치 상태의 예를 보여준다.
도 4b는 다른 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 양일 때 온-보드 차량 전력 공급부 방전 작업의 제2 스위치 상태의 예를 보여준다.
도 4c는 다른 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 음일 때 온-보드 차량 전력 공급부 방전 작업의 제1 스위치 상태의 예를 보여준다.
도 4d는 다른 실시예에 따라 플러그-인 공급부가 음일 때 온-보드 차량 전력 공급부 방전 작업의 제2 스위치 상태의 예를 보여준다.
전하 전달 시스템의 실시예들에 대한 상세한 설명들 및 도면들은, 명확함을 목적으로, 통상적인 차량 시스템들에서 발견되는 많은 다른 요소들이 제거된 반면, 명확한 이해를 위해 관련 있는 요소들을 설명하기 위해 단순화되었음이 이해되어야 한다. 당업자라면 본 발명을 구현하는 데 다른 요소들 및/또는 단계들이 바람직하고 및/또한 필요함을 인식할 수 있다. 하지만, 이러한 요소들 및 단계들은 업계에 잘 알려져 있기 때문에, 또한 본 발명의 보다 나은 이해를 제공하지 않기 때문에, 이러한 요소들 및 단계들에 대한 설명은 여기서 제공하지 않는다.
여기에 설명되는 한정하고자 하는 것이 아닌 실시예들은 전하 전달 시스템에 관한 것이다. 이 전하 전달 시스템은 청구항들의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 적용들 및 용도들을 위해 변형되지 않을 수 있다. 여기에 설명되는, 및/또는 도면들에 도시된 실시예들 및 변형들은, 단지 예로서 표현되었고 본 발명의 사상 및 범위를 한정하는 것은 아니다. 여기의 설명들은, 특정 실시예들에 대하여 설명될 수 있음에도 불구하고, 이에 한정되지는 않지만 예를 들어 통합된 양방향 전하 전달 시스템을 포함하는 전하 전달 시스템의 모든 실시예들에 적용될 수 있다.
유사한 참조 부호들이 수 개의 측면들에 걸쳐 유사한 요소들을 참조하고 있는 도면들을 참조하여, 전하 전달 시스템이 설명된다. 여기에 설명되는 실시예들은 온-보드 구동 자석들 및 전력 전자부품들과 통합됨으로써 전기 또는 하이브리드 전기 차량을 위한 온-보드 충전 해법을 제공한다.
이하에서 전반적으로 또한 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 플러그-인 공급부를 양 인버터들의 적어도 하나의 스위치 렉에 연결한다. 이러한 구성은 차량 전력 공급부를 충전 및 방전하기 위한 이중 인버터/모터 구동 시스템 안에서 몇 가지 종류의 브리지없는 전력 인자 교정 부스트/벅 변환들(bridgeless power factor correction(PFC) boost/buck conversions)을 수행하는 데 사용될 수 있다. 이러한 브리지없는 PFC 부스트/벅 변환들 중 하나는 2 개의 분리되고 보충적인 부스트/벅 변환기 회로들을 생성한다. 각각의 PFC 부스트/벅 변환기 회로는 하나의 모터의 권선들을 그 인덕턴스 요소로 사용한다. 전파 정류(full wave rectification)는 그 각각이 AC 반 전력 선 주기(AC half power line cycle)인 2 개의 부스트/벅 회로들 사이에서 교류함으로써 달성된다. PFC 변조와 함께 하는 이 구성은 증가된 부스트 인덕턴스, 각각의 모터 안에서 안정된 0 토크 각도, 및 감소된 잡은 레벨들로부터 이익이 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 충전 시스템(100)의 상위 레벨 도면의 예이다. 이 차량 충전 시스템(100)은 온-보드 차량 모터 시스템(101) 및 플러그-인 전력 공급부(102)를 포함한다.
온-보드 차량 모터 시스템(101)은 온-보드 전력 공급부(110), 제1 인버터(120) 및 제2 인버터(121), 제1 영구 자석 모터(130) 및 제2 영구 자석 모터(131)를 포함한다. 제1 인버터(120)는 복수의 스위치 렉들(A, B, C)을 포함한다. 복수의 스위치 렉들(A, B, C) 각각은 한 쌍의 스위칭 요소들(Q1/Q2, Q3/Q4, 및 Q5/Q6) 각각을 포함한다. 각각의 스위칭 요소(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, 및 Q6)는 인덕턴스 부하들을 스위칭할 때 경험되는 전압 과도기(voltage transients)를 고정하기 위해 연관된 평행 다이오드(D1, D2, D3, D4, D5, 및 D6) 각각을 포함한다. 유사하게, 제2 인버터(121)는 복수의 스위치 렉들(A', B', C')을 포함한다. 복수의 스위치 렉들(A', B', C') 각각은 한 쌍의 스위칭 요소들(Q7/Q8, Q9/Q10, 및 Q11/Q12) 각각을 포함한다. 각각의 스위칭 요소(Q7, Q8, Q9, Q10, Q11, 및 Q12)는 인덕턴스 부하들을 스위칭할 때 경험되는 전압 과도기(voltage transients)를 고정하기 위해 연관된 평행 다이오드(D7, D8, D9, D10, D11, 및 D12) 각각을 포함한다. 제1 모터(130)는 제1 인버터(120)의 복수의 스위치 렉들(A, B, C)에 연결되는 복수의 고정자 권선들(L1, L2, L3)을 포함한다. 제2 모터(131)는 제2 인버터(121)의 복수의 스위치 렉들(A', B', C')에 연결되는 복수의 고정자 권선들(L4, L5, L6)을 포함한다. 플러그-인 전력 공급부(102)는 각각 인버터들(120, 121)의 스위치 렉들(A 및 A') 사이에 연결된다. 또는, 플러그-인 전력 공급부(102)는 인버터(120)의 하나 또는 그 이상의 스위치 렉들(A, B 및 C)과 인버터(121)의 하나 또는 그 이상의 스위치 렉들(A', B' 및 C') 사이에 연결될 수 있다.
여기에 설명된 예들에 있어서, 복수의 스위칭 요소들(Q1-Q12)은 단지 한정하지 않는 예를 이용해, 절연-게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated-gate bipolar transistor, IGBT) 또는 금속-산화-반도체 필드-이펙트 트랜지스터(metal-oxide-semicondutor field-effect transistor, MOSFET) 장치들 중 하나로 표현될 수 있다. 일 실시예에 있어서, MOSFET 장치들의 양방향 측면을 가지고 전도 손실을 더 감소시키기 위해 평행 다이오드가 전도될 때 각각의 스위치에 대해서 어떠한 대응하는 스위칭 요소들을 "ON"으로 켤 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1의 차량 충전 시스템(100)의 일 실시예의 보다 상세한 도면이 도시되어 있다. 온-보드 차량 모터 시스템(101)은 온-보드 공급부(110), 제1 인버터(120) 및 제2 인버터(121), 컨트롤러(122), 제1 모터(130) 및 제2 모터(131)를 포함한다. 온-보드 공급부(110)는 배터리(111) 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 커패시터(C1)는 펄스 스위칭 동안 고주파 전류를 흡수 및 공급하기 위해 사용될 수 있다. 플러그-인 공급부(102)는 플러그-인 공급부(102)와 온-보드 차량 모터 시스템(101) 사이에서 회로를 완성하기 위해 필터(124) 및 스위치(K1)를 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 제1 인버터(120)는 복수의 스위치 렉들(A, B, C)을 포함한다. 복수의 스위치 렉들(A, B, C) 각각은 한 쌍의 스위칭 요소들(Q1/Q2, Q3/Q4 및 Q5/Q6) 각각을 포함한다. 각각의 스위칭 요소(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, 및 Q6)는 인덕턴스 부하들을 스위칭할 때 경험되는 전압 과도기(voltage transients)를 고정하기 위해 연관된 평행 다이오드(D1, D2, D3, D4, D5, 및 D6) 각각을 포함한다. 유사하게, 제2 인버터(121)는 복수의 스위치 렉들(A', B', C')을 포함한다. 복수의 스위치 렉들(A', B', C') 각각은 한 쌍의 스위칭 요소들(Q7/Q8, Q9/Q10, 및 Q11/Q12) 각각을 포함한다. 각각의 스위칭 요소(Q7, Q8, Q9, Q10, Q11, 및 Q12)는 인덕턴스 부하들을 스위칭할 때 경험되는 전압 과도기(voltage transients)를 고정하기 위해 연관된 평행 다이오드(D7, D8, D9, D10, D11, 및 D12) 각각을 포함한다. 제1 모터(130)는 제1 인버터(120)의 복수의 스위치 렉들(A, B, C)에 연결되는 복수의 고정자 권선들(L1, L2, L3)을 포함한다. 제2 모터(131)는 제2 인버터(121)의 복수의 스위치 렉들(A', B', C')에 연결되는 복수의 고정자 권선들(L4, L5, L6)을 포함한다.
컨트롤러(122)는 연관된 유도 전류들 및 온-보드 차량 모터 시스템(101) 안의 개별적인 전압(Vdc)에 대응하는 전류 입력들(I1, I2, I3, I4) 및 전압 입력(Vdc)을 포함한다. 컨트롤러(122)는 또한 제2 전압 입력(Vac)을 포함하는데, 이것은 플러그-인 공급부(102)로부터의 Vac 출력에 대응한다. 컨트롤러(122)는 또한 스위치들(Q1-Q6, 및 Q7-Q12) 각각에 대한 복수의 출력들(O1-O6, 및 O7-O12) 및 이러한 개별적인 스위치들의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위한 K1을 위한 출력(125)을 포함한다. 따라서, 컨트롤러(122)는 이에 할당된 작업들을 수행하기 위해 소프트웨어, 펌웨어 등을 포함할 수 있다.
플러그-인 전력 공급부(102)는 인버터들(120 및 121) 각각의 스위치 렉들(A 및 A')에 연결되고, 필터(124)는 전자기 간섭(electomagnetic interference, EMI) 필터일 수 있는데, 이것은 교대로 외부 충전 포트(예를 들어, 표준 전기 접속구 또는 표준 EVSE, DC 소스, 또는 부하)에 연결될 수 있다. 또는, 플러그-인 전력 공급부(102)는 인버터(120)의 하나 또는 그 이상의 스위치 렉들(A, B, 및 C)과 인버터(121)의 하나 또는 그 이상의 스위치 렉들(A', B', 및 C') 사이에 연결될 수 있다.
이제 도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명에 따른 온-보드 차량 전력 공급부 충전 작업의 일 예가 도시되어 있다. 도 3a 내지 도 3d에 도시된 작업들은, 각각의 모터 안에서 충분히 안정된 고정자 플럭스 벡터 각도를 유지하기 위해 모터들(130 및 131) 사이에서 교류하는 부스트 변조(boost modulation)이다. 모터들(130 및 131) 사이에서의 교류는 플러그-인 공급부(102)의 AC 선 전압의 극성에 따라 달라진다. 이 부스트 변조는 순간적인 플러그-인 공급부 전류가 전력 인자 1(즉, PF=1)을 달성하기 위해 플러그-인 공급부 전압에 비례하도록 수행될 수 있다. 전력 인자 1은 전력 인자 교정(PFC)를 이용해 달성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 플러그-인 전력 공급부(102)의 AC 선 전압 극성이 양일 때 (즉, 양의 반 선 주기 동안) 고주파(예를 들어 10 내지 20 kHz) 변조된 제1 및 제2 스위치 상태들을 보여준다. 도 3c 및 도 3d는 플러그-인 전력 공급부(102)의 AC 선 전압 극성이 음일 때 (즉, 음의 반 선 주기 동안) 고주파(예를 들어 10 내지 20 kHz) 변조된 제1 및 제2 스위치 상태들을 보여준다. 개별적인 제1 및 제2 스위치 상태들 사이의 듀티 사이클 비는 전력 인자 1이 달성된다.
플러그-인 전력 공급부(102)의 AC 선 전압의 극성에 따라, 제1 인버터(120) 또는 제2 인버터(121) 중 하나는 비-스위칭 상태에 있고 (여기서 "비-스위칭 상태 인버터(non-switching state inverter)"로 지칭됨), 제1 인버터(120) 또는 제2 인버터(121) 중 나머지 하나는 플러그-인 공급부에 직접 연결되지 않은 스위칭 렉들을 변조하는데, (이것은 도 2의 스위치 렉들(B, C, B' 및 C')로 설명을 위해 도시되어 있고), 이는 전력 인자 1 부하 조건(PF=1)을 유지하기 위해 선 전압과 위상이 맞는 선 전류를 유지하기 위해서이다. 비-스위칭 상태 인버터는, 각각의 AC 반 선 주기 (즉, 양 또는 음의 반 선 주기) 동안 플러그-인 연결 스위치 렉(스위치 렉 A 또는 스위치 렉 A')의 하부 측 평행 다이오드를 통해 온-보드 공급부(110)와 플러그-인 공급부(102) 사이에서, 저주파 기준을 제공하는데, (이것은 잡음 레벨들을 감소시키는 데 있어서 중요하고), 이때 한정하지 않는 예로서, AC 선 주기는 60 Hz일 수 있다. AC 선 주기의 주파수는 적용가능한 영역에 대해서 어떠한 적용가능한 값일 수 있다.
0 선 전력 교차점들에서 (즉, AC 선 전압의 극성이 양에서 음의 극성으로 또는 그 역으로 갈 때), 비-스위칭 상태 인버터는 비-스위칭 상태 모드로부터 PFC 부스트 변조로 또는 그 역으로 변환되고 그후 AC 선 전압 극성이 교류하면 다시 돌아온다. 몇몇의 예들에 있어서, 플러그-인 전력 공급부(102)에 연결되지 않은 스위치 렉들(스위치 렉들(B 및 C 또는 B' 및 C')의 펄스 스위칭의 인터리빙 또는 분배 또한 제1 및 제2 모터들(130 및 131)에 대한 0 토크 로터 각도 위치의 한정된 조정을 위해 또한 선 리플을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 스위치 렉 변조 주파수(예. 10-20 kHz)는, 플러그-인 전력 공급부(102) 안의, 이에 한정되지는 않지만 선 리플을 포함하는, 선 왜곡을 최소화하기 위해 모터들(130 및 131)의 단자 인덕턴스에 기초하여 조정될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 플러그-인 전력 공급부(102)의 AC 선 전압 극성이 양일 때, 고주파 (예. 10-20 kHz) 변조된 제1 및 제2 스위치 상태들을 도시한다. 즉, 도 3a 및 도 3b는 양의 플러그-인 극성 부스트 변조를 도시한다. 도 3a는 제1 양의 스위치 상태를 도시한다. 제1 양의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O4 및 O6)을 통해 제1 인버터(120)의 스위치들(Q4 및 Q6)로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 스위치들(Q4 및 Q6)이 폐쇄되고 전류(I)가 모터(130)로 흐르도록 야기시켜 이로써 도시된 바와 같이 모터(130)의 고정자 권선들(L1, L2, 및 L3)의 인덕턴스가 충전되도록 한다. 다이오드(D8)는 전류(I)가 이에 따라 흐르도록 작동한다.
도 3b는 제2 양의 스위치 상태를 도시한다. 제2 양의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O4 및 O6)을 통해 제1 인버터(120)의 스위치들(Q4 및 Q6)로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 스위치들(Q4 및 Q6)이 개방되고, 이로써 고정자 권선들(L1, L2, 및 L3)의 충전된 인덕턴스가 방전되도록 허용하고 전류(I)가 플러그-인 공급부(102)로부터 온-보드 공급부(110)로 흐르도록 허용하여, 이로써 양의 플러그-인 극성 부스트 변조에 있어서 온-보드 공급부(110)의 충전으로 귀결되도록 한다. 다이오드들(D3, D5, 및 D8)은 전류(I)가 이에 따라 흐르도록 작동한다.
도 3c 및 도 3d는 고주파 변조된 제1 및 제2 음의 스위치 상태들을 도시한다. 즉, 도 3c 및 도 3d는 음의 플러그-인 극성 부스트 변조를 도시한다. 도 3c는 제1 음의 스위치 상태를 도시한다. 제1 음의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O10 및 O12)을 통해 제2 인버터(121)의 스위치들(Q10 및 Q12)로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 스위치들(Q10 및 Q12)이 폐쇄되고 전류(I)가 모터(131)로 흐르도록 야기시켜 이로써 도시된 바와 같이 모터(131)의 고정자 권선들(L4, L5, 및 L6)의 인덕턴스가 충전되도록 한다. 다이오드(D2)는 전류(I)가 이에 따라 흐르도록 작동한다.
도 3d는 제2 음의 스위치 상태를 도시한다. 제2 음의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O10 및 O12)을 통해 제2 인버터(121)의 스위치들(Q10 및 Q12)로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 스위치들(Q10 및 Q12)이 개방되고, 이로써 고정자 권선들(L4, L5, 및 L6)의 충전된 인덕턴스가 방전되도록 허용하고 전류(I)가 플러그-인 공급부(102)로부터 온-보드 공급부(110)로 흐르도록 허용하여, 이로써 음의 플러그-인 극성 부스트 변조에 있어서 온-보드 공급부(110)의 충전으로 귀결되도록 한다. 다이오드들(D2, D9, 및 D11)은 전류(I)가 이에 따라 흐르도록 작동한다.
따라서, 양의 플러그-인 극성 부스트 변조 동안, 온-보드 공급부(110)의 충전은 모터(130)를 통해 발생하는 한편, 음의 플러그-인 극성 부스트 변조 동안, 충전은 모터(131)를 통해 발생한다. 그후 충전은 모터들(130 및 131) 사이에서 교류한다. 자화 전류(I)는 각각의 모터(130) 및 모터(131) 안에서는 단방향이고, 이것은 움직이지 않는 0 토크 로터 각도로 귀결된다.
이제 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 본 발명에 따른 온-보드 차량 전력 공급부 방전 작업의 일 예가 도시되어 있다. 즉, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 작업들은 모터(130)와 모터(131) 사이에서 교류하는 PFC 벅 변조이다. 도 4a 및 도 4b는 양의 플러그-인 극성 벅 변조를 도시하고 도 4c 및 도 4d는 음의 플러그-인 극성 벅 변조를 도시한다.
도 4a는 양의 플러그-인 극성 벅 변조에 있어서의 제1 양의 스위치 상태를 도시한다. 제1 양의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O1, O10 및 O12)을 통해 각각 제1 인버터(120)의 스위치(Q1), 및 제2 인버터(121)의 스위치들(Q10 및 Q12)로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 제1 인버터(120)의 스위치(Q1), 및 제2 인버터(121)의 스위치들(Q10 및 Q12)이 폐쇄되고 전류(I)가 플러그-인 공급부(102)를 통해 나와서 온-보드 공급부(110)로부터, 모터(131)로 흐르도록 야기시켜 이로써 도시된 바와 같이 모터(131)의 고정자 권선들(L4, L5, 및 L6)의 인덕턴스가 충전되도록 한다.
도 4b는 양의 플러그-인 극성 벅 변조에 있어서의 제2 양의 스위치 상태를 도시한다. 제2 양의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O1, O10 및 O12)을 통해 제1 인버터(120)의 스위치(Q1), 및 제2 인버터(121)의 스위치들(Q10 및 Q12) 각각으로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 제1 인버터(120)의 스위치(Q1)는 폐쇄로 남아 있고 제2 인버터(121)의 스위치들(Q10 및 Q12)은 개방되고, 이로써 고정자 권선들(L4, L5, 및 L6)의 충전된 인덕턴스가 방전되도록 허용하고 이에 따라 전류(I)가 플러그-인 공급부(102)로 충전 포트로 계속 흐르도록 허용하여 (이것은 예를 들어, 도 2에 도시되어 있음), 양의 플러그-인 극성 부스트 변조에 있어서 플러그-인 공급부(102)를 통해 나와서 공급되는 전력으로 귀결되도록 한다. 다이오드들(D9 및 D11)은 전류(I)가 이에 따라 흐르도록 작동한다.
도 4c는 음의 플러그-인 극성 벅 변조에 있어서의 제1 음의 스위치 상태를 도시한다. 제1 음의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O4 및 O6 및 O7)을 통해 인버터(120)의 스위치들(Q4 및 Q6) 및 인버터(121)의 스위치(Q7) 각각으로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 인버터(120)의 스위치들(Q4 및 Q6) 및 인버터(121)의 스위치(Q7)가 폐쇄되고, 이로써 전류(I)가 플러그-인 공급부(102)를 통해 나와서 온-보드 공급부(110)로부터, 모터(130)로 흐르도록 야기시켜, 이로써 도시된 바와 같이 모터(130)의 고정자 권선들(L1, L2, 및 L3)의 인덕턴스가 충전되도록 한다.
도 4d는 음의 플러그-인 극성 벅 변조에 있어서의 제2 음의 스위치 상태를 도시한다. 제2 음의 스위치 상태 동안, 컨트롤러(122)는 출력들(O4, O6 및 O7)을 통해 인버터(120)의 스위치들(Q4 및 Q6) 및 인버터(121)의 스위치(Q7) 각각으로 제어 신호들을 생성 및 전달하여, 인버터(120)의 스위치들(Q4 및 Q6)이 개방되고 인버터(121)의 스위치(Q7)는 폐쇄된 채로 남아 있어, 이로써 고정자 권선들(L1, L2, 및 L3)의 충전된 인덕턴스가 방전되도록 허용하고 이에 따라 전류(I)가 플러그-인 공급부(102)로 충전 포트로 계속해서 흐르도록 허용하여, (이것은 예를 들어 도 2에 도시되어 있음) 이로써 음의 플러그-인 극성 부스트 변조에 있어서 플러그-인 전력 공급부(102)를 통해 나와서 공급되는 전력으로 귀결되도록 한다. 다이오드들(D3 및 D5)은 전류(I)가 이에 따라 흐르는 것을 허용하도록 작동한다.
따라서, 양의 플러그-인 극성 벅 변조 동안, 플러그-인 공급부(102)로의 출력은 모터(131)를 통해 발생하는 한편, 음의 플러그-인 극성 벅 변조 동안, 출력은 모터(130)를 통해 발생한다. 다시, 자화 전류(I)는 각각의 모터(130 및 131) 안에서 일방향이고, 이것은 안정적인 0 토크 로터 각도로 귀결될 수 있다. 저주파 기준은, (이것은 잡음 레벨들을 감소시키는 데 있어서 중요하고), 온-보드 공급부(110)와 플러그-인 공급부(102) 사이에서 이 방전 작업 동안 스위치 렉(A 또는 A')에 연결된 플러그-인 공급부(102)의 높은 측 스위치(Q1 또는 Q7)를 통해 만들어진다. 도 3a 내지 도 3d에 예를 들어 도시된 충전 작업과 유사하게, 플러그-인 전력 공급부 전류는 플러그-인 전력 공급부 전압에 비례하여 만들어지고 그 차이는 플러그-인 공급부 전류가 플러그-인 전압 극성에 대하여 반대 방향에 있다는 것이다.
충전 또는 부스트 (도 3a 내지 도 3d), 및 방전 또는 벅(도 4a 내지 도 4d) 둘 다의 실시예들에 있어서, 온-보드 공급부(110)를 통한 전류는 고주파에서 펄스 on/off되고, 플러그-인 전력 공급부(102)를 통한 전류는 상대적으로 지속적이고, 고정자 권선들의 인덕턴스에 의해 스무딩된다.
상기의 실시예들은 특수한 목적의 EVSE 레벨 2 플러그-인 공급부들(예를 들어, 한정하지 않는 예로서, 240V, 60A, 14.4 kW)를 포함하는, 표준 전기 공급 출력부들의 범위를 수용할 수 있다. 통상적으로 수행되는 바와 같이 2 개의 모터 권선들의 중립 노드보다는 2 개의 인버터들의 스위치 렉 사이의 2선 단상 전력 공급부를 연결함으로써, 외부 전력 소스와 온-보드 배터리 상의 고전압 사이의 본래 저주파 경로는 상기에서 설명된 교류 부스트 및/또는 벅 변조 스킴들을 이용할 때 원하지 않는 공통 모드 잡음의 감소로 귀결되도록 생성될 수 있다. 공급부들 사이의 이 저주파 기준은 접지에 있어서 커패시턴스 결합된 전류를 감소시키고 또한 플러그 인 안전성을 개선시킬 수 있다.
이 예에 있어서, 크게 더 높은 부스트 인덕턴스 경로는 고정자 누설 인덕턴스에 더하여, 모터들(130 또는 131)과 같은, 모터의 자화 인덕턴스를 결합함으로써 생성될 수 있다. 이 더 높은 인덕턴스는 선 리플 및 플러그-인 공급부 입력에서 보이는 고조파 왜곡을 감소시킬 수 있다.
나아가, 각각의 모터, 예를 들어 모터들(130 및 131)에서 생성되는 최종 플럭스 벡터는, 일방향이고, 자화 플럭스가 각도가 변하지 않기 때문에, 충전 동안 로터 진동은 없다. 하지만, 로터는 각 정렬이 되지 않았다면 0 토크 플럭스 각도 위치에 정렬시키도록 하는 토크를 발전시킬 수 있다. 정렬되기만 하면, 그 결과는 효과적으로 로터 섀프트에 전기 브레이크 같은 행동이 되어, 차량 움직임을 방지한다. 나아가, 전류는 단지 각각의 모터, 예를 들어 모터(130 및 131)를 통해서만 흐르기 때문에, 연관된 열이 이들 사이에서 분배되는 총 시간의 반, 이것은 더 높은 시스템의 총 전력 능력으로 귀결될 수 있다.
상기에서 설명되는 예들에 있어서, 온-보드 공급부(110)(예를 들어 배터리(111)), 전압은 조절되지 않은 전류 흐름을 방지하기 위해 피크 플러그-인 공급부 전압보다 더 높을 필요가 있을 수 있다. 따라서, 이 전압 제한조건을 만족시키기 위해 및 충전 동안 배터리 전류를 스무딩하기 위해 배터리(111)와 인버터 버스 사이에 중간 DC에서 DC로의 변환기가 사용될 수 있다.
상기에서 설명되는 예들은, 예를 들어 AC 유도 및/또는 영구 자석 모터들 및/또는 스위치 릴럭턴스 모터들 중 하나에 적용될 수 있다. 모터 권선들은 또한 성형 연결된, 델타 연결된, 분-상(split-phase) 또는 개방 단을 포함하는, 다양한 구성들일 수 있다.
플러그-인 공급부(102)는 또한 DC 소스 또는 부하에 연결될 수 있어, 양방향 전하 전달은 플러그-인 공급부 전압 극성에 따라, 부스트 변조 또는 벅 변조 플러그-인 극성 스위치 상태들의 하나의 세트 안에 내재되어 있을 수 있다. 플러그-인 공급부의 다양성 및 양방향 전달은 이 발명이 구비된 방전된 차량들의 노변 보조를 위한 차량-대-차량 전하 전달을 포함하는, 다양한 전하 전달 작업들에 적용될 수 있다.
제안된 방법들은, 적용가능한 범위에서, 일반적인 목적의 컴퓨터, 프로세서, 또는 프로세서 코어에 구현될 수 있다. 적절한 프로세서들은 예를 들어, 일반적인 목적의 프로세서, 특수 목적의 프로세서, 종래의 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연관된 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, ASICs(Application Specific Integrated Circuits), FPGAs 회로들(Field Programmable Gate Arrays circuits), 다른 종류의 집적 회로(IC), 및/또는 상태 머신(state machine)을 포함한다. 이러한 프로세서들은 프로세스된 HDL(hardware description language) 지시들의 결과들 및 네트리스트들(netlists)을 포함하는 다른 중간 데이터를 이용한 제조 프로세스를 구성함으로써 제조될 수 있다 (이러한 지시들은 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장될 수 있다). 이러한 프로세싱의 결과들은 실시예들의 측면들이 구현되는 프로세서를 제조하기 위한 이후에 반도체 제조 프로세스에서 사용되는 마스크작업들일 수 있다.
여기에 제공되는 흐름도들 또는 방법들은, 적용가능한 범위에서, 일반적인 목적의 컴퓨터 또는 프로세서에 의한 실행을 위해 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 결합되는 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 또는 펌웨어에 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매치들의 예들은, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 레지스터, 캐쉬 메모리, 반도체 메모리 장치들, 내부 하드 디스크들 및 제거가능한 디스크들과 같은 자기 매체, 자기광학 매체, 및 CD-ROM 디스크들과 같은 광학 매체, 및 DVD들(digital versatile disks)을 포함한다.
본 발명은 상기에서 설명된 실시예들에 한정되지 않지만, 이하의 청구항들의 범위 안의 모든 실시예들을 포함한다. 추가적으로, 본 출원의 특성들 및 요소들은 특정 조합들의 실시예들의 예로 설명되지만, 각각의 특성 또는 요소는 (실시예들의 예의 다른 특성들 및 요소들 없이) 단독으로 또는 본 출원의 다른 특성들 및 요소들과 함께 또는 없이 다양한 조합들로 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 인버터의 제1 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나와 제2 인버터의 제2 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 사이에 전기적으로 연결된 플러그-인 전력 공급부; 및
    상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터에 작동가능하게 결합된 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 선택적으로 상기 제1 인버터의 상기 제1 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 또는 상기 제2 인버터의 상기 제2 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나를 변조하여, 온-보드 차량 전력 공급부를 충전하기 위해 전기 전류가 상기 플러그-인 전력 공급부로부터 제1 모터의 제1 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나 또는 제2 모터의 제2 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나를 통해 흐르고,
    상기 컨트롤러는 상기 플러그-인 전력 공급부와 온-보드 차량 전력 공급부 사이의 공통 모드 잡음을 감소시키기 위해 상기 플러그-인 전력 공급부에 직접 연결되지 않은 상기 제1 인버터의 상기 복수의 스위치 렉들 및 상기 플러그-인 전력 공급부에 직접 연결되지 않은 상기 제2 인버터의 상기 복수의 스위치 렉들을 선택적으로 변조하는, 전하 전달 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 선택적으로 스위치 렉들을 변조하여, 전기 전류 흐름이 제1 플러그-인 공급 전압 극성 상태 동안 상기 온-보드 차량 전력 공급부를 충전하기 위해 상기 제1 모터의 상기 제1 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나와 제2 플러그-인 공급 전압 극성 상태 동안 상기 온-보드 차량 전력 공급부를 충전하기 위해 상기 제2 모터의 상기 제2 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나 사이를 교류하는, 전하 전달 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 선택적 변조는 정지된 0 토크 로터 각도를 생성하기 위해 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터 안에서 일방의 자기화된 전류를 생성하는, 전하 전달 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 플러그-인 공급부 상의 전류 리플을 감소시키기 위해 상기 스위치 렉 변조를 인터리브하는, 전하 전달 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 인버터의 상기 제1 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 및/또는 상기 제2 인버터의 상기 제2 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나의 선택적 변조가 통합 전력 인자(unity power factor)를 생성하는, 전하 전달 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 인버터의 상기 제1 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 및/또는 상기 제2 인버터의 상기 제2 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나의 선택적 변조가 10-20 kHz 사이의 주파수 범위 안에서 발생하는, 전하 전달 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 플러그-인 공급부는 전자기 간섭 필터를 더 포함하는, 전하 전달 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 모터의 상기 제1 복수의 고정자 권선들 및 상기 제2 모터의 상기 제2 복수의 고정자 권선들은 개방단 연결로 구성되는, 전하 전달 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 모터의 상기 제1 복수의 고정자 권선들 및 상기 제2 모터의 상기 제2 복수의 고정자 권선들은 델타 연결로 구성되는, 전하 전달 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 모터의 상기 제1 복수의 고정자 권선들 및 상기 제2 모터의 상기 제2 복수의 고정자 권선들은 분상 연결로 구성되는, 전하 전달 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 인버터의 상기 복수의 스위치 렉들 및 상기 제2 인버터의 상기 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나를 선택적으로 변조하여, 전기 전류가 상기 온-보드 차량 전력 공급부를 방전하기 위해 상기 제1 모터의 상기 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나 또는 상기 제2 모터의 상기 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나를 통해 상기 플러그-인 공급부로 흐르는, 전하 전달 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 인버터의 상기 제1 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 및 상기 제2 인버터의 상기 제2 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나를 선택적으로 변조하는, 전하 전달 시스템.
  14. 플러그-인 전력 공급부, 제1 인버터의 제1 복수의 스위치 렉들, 제2 인버터의 제2 복수의 스위치 렉들, 제1 모터의 제1 복수의 고정자 권선들, 제2 모터의 제2 복수의 고정자 권선들 및 온-보드 차량 전력 공급부를 포함하는 전하 전달 시스템에 있어서,
    상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터에 작동가능하게 결합되기에 적합한 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 인버터의 상기 제1 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 또는 상기 제2 인버터의 상기 제2 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나를 선택적으로 변조하여, 온-보드 차량 전력 공급부를 충전하기 위해 전기 전류가 상기 플러그-인 전력 공급부로부터 상기 제1 모터의 상기 제1 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나 또는 상기 제2 모터의 상기 제2 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나를 통해 흐르고, 상기 컨트롤러는 상기 플러그-인 전력 공급부와 온-보드 차량 전력 공급부 사이의 공통 모드 잡음을 감소시키기 위해 상기 플러그-인 전력 공급부에 직접 연결되지 않은 상기 제1 인버터의 상기 복수의 스위치 렉들 및 상기 플러그-인 전력 공급부에 직접 연결되지 않은 상기 제2 인버터의 상기 복수의 스위치 렉들을 선택적으로 변조하고,
    상기 플러그-인 전력 공급부는 상기 제1 인버터의 상기 제1 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 및 상기 제2 인버터의 상기 제2 복수의 스위치 렉들 중 적어도 하나 사이에 전기적으로 연결되는, 전하 전달 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 선택적으로 스위치 렉들을 변조하여, 전기 전류 흐름이 제1 플러그-인 공급 전압 극성 상태 동안 상기 온-보드 차량 전력 공급부를 충전하기 위해 상기 제1 모터의 상기 제1 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나와 제2 플러그-인 공급 전압 극성 상태 동안 상기 온-보드 차량 전력 공급부를 충전하기 위해 상기 제2 모터의 상기 제2 복수의 고정자 권선들 중 적어도 하나 사이를 교류하는, 전하 전달 시스템.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020167021701A 2014-02-14 2015-02-13 전하 전달 시스템 KR102354683B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227001788A KR102556615B1 (ko) 2014-02-14 2015-02-13 전하 전달 시스템

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461939968P 2014-02-14 2014-02-14
US61/939,968 2014-02-14
US14/562,399 2014-12-05
US14/562,399 US9783070B2 (en) 2014-02-14 2014-12-05 Charge transfer system
PCT/US2015/015820 WO2015123521A1 (en) 2014-02-14 2015-02-13 Charge transfer system

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227001788A Division KR102556615B1 (ko) 2014-02-14 2015-02-13 전하 전달 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160122718A KR20160122718A (ko) 2016-10-24
KR102354683B1 true KR102354683B1 (ko) 2022-01-21

Family

ID=53797366

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167021701A KR102354683B1 (ko) 2014-02-14 2015-02-13 전하 전달 시스템
KR1020227001788A KR102556615B1 (ko) 2014-02-14 2015-02-13 전하 전달 시스템

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227001788A KR102556615B1 (ko) 2014-02-14 2015-02-13 전하 전달 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9783070B2 (ko)
EP (2) EP3936375A1 (ko)
JP (1) JP6314239B2 (ko)
KR (2) KR102354683B1 (ko)
CN (2) CN110266216B (ko)
WO (1) WO2015123521A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220012424A (ko) * 2014-02-14 2022-02-03 자빌 인코퍼레이티드 전하 전달 시스템

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7110099B2 (ja) * 2015-09-11 2022-08-01 インバーテッドパワー ピーティーワイ リミテッド １又は複数の誘導巻線を有する誘導負荷用のコントローラ
KR20170126053A (ko) * 2016-05-04 2017-11-16 현대자동차주식회사 양방향 파워링이 가능한 차량용 충전기, 이를 포함하는 차량 전력 공급 시스템 및 그 제어방법
US10245961B2 (en) * 2016-06-01 2019-04-02 Current Ways, Inc. Inverter-charger combination
WO2018223017A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Magna International Inc. System and method for integrated battery charging and propulsion in plug-in electric vehicles
US11970067B2 (en) 2017-06-15 2024-04-30 The Governing Council Of The University Of Toronto Constant current fast charging of electric vehicles via DC grid using dual inverter drive
US10661677B2 (en) 2017-07-25 2020-05-26 Hamilton Sundstrand Corporation Electrical power system for hybrid or electric vehicle
DE102017216388B4 (de) * 2017-09-15 2020-12-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Traktionsnetz eines Kraftfahrzeuges
DE102017216386B4 (de) * 2017-09-15 2020-12-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Traktionsnetz eines Kraftfahrzeuges
JP7040197B2 (ja) * 2018-03-22 2022-03-23 株式会社デンソー モータシステム
KR102542948B1 (ko) * 2018-04-13 2023-06-14 현대자동차주식회사 차량용 급속충전 시스템 및 방법
US10836273B2 (en) 2018-06-22 2020-11-17 Hummingbirdev Adaptive electric vehicle charging based on grid monitoring
US10836275B2 (en) 2018-06-22 2020-11-17 Hummingbirdev Adaptive electric vehicle charging based on grid monitoring
JP7222687B2 (ja) * 2018-12-11 2023-02-15 株式会社Soken 充電システム、および、充電システムのプログラム
CN112224053B (zh) * 2019-06-30 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 一种能量转换装置、动力系统及车辆
CN112224034B (zh) * 2019-06-30 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 能量转换装置及车辆
CN112224055B (zh) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统以及车辆
CN112224057B (zh) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其能量转换装置与动力系统
CN112224064B (zh) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 一种能量转换装置、动力系统及车辆
CN112224050B (zh) * 2019-06-30 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统以及车辆
CN112224051B (zh) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其能量转换装置与动力系统
CN112224058B (zh) * 2019-06-30 2022-03-15 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统以及车辆
CN112224052B (zh) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 能量转换装置、动力系统以及车辆
CN110601525B (zh) * 2019-08-09 2021-01-22 北方工业大学 新能源汽车集成车载充电变换系统
CN112744085B (zh) * 2019-10-31 2022-07-15 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其集成控制器、集成控制系统
EP3866295B1 (en) 2020-02-13 2024-07-10 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. A vehicle electrical system
CN111200308A (zh) * 2020-02-23 2020-05-26 义乌吉利动力总成有限公司 一种集成于双电机控制系统的充电电路及装置
JP2023525258A (ja) * 2020-05-06 2023-06-15 ワトロー エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー 熱システムのための絶縁電力変換器
CN113752912B (zh) * 2020-06-04 2023-06-13 比亚迪股份有限公司 车辆、能量转换装置及其控制方法
EP3988377B1 (en) * 2020-10-23 2024-01-03 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. A vehicle electrical system
DE102021003882A1 (de) * 2021-07-27 2021-09-09 Daimler Ag Elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug, sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems
CN114701375B (zh) * 2021-11-12 2023-07-07 上海汽车集团股份有限公司 一种电动汽车充电系统及电动汽车
CN117360277B (zh) * 2022-01-30 2024-06-11 华为数字能源技术有限公司 一种用于供电电路的控制方法、装置以及电动汽车

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090184681A1 (en) * 2006-06-23 2009-07-23 Toyota Jidosha Kubishiki Kaisha Electrically Powered Vehicle

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099186A (en) * 1990-12-31 1992-03-24 General Motors Inc. Integrated motor drive and recharge system
US5341075A (en) 1993-03-10 1994-08-23 A.C. Propulsion, Inc. Combined motor drive and battery recharge system
JP3275578B2 (ja) * 1994-10-19 2002-04-15 トヨタ自動車株式会社 電気自動車の車載充電装置
JP3721116B2 (ja) 2000-11-14 2005-11-30 株式会社豊田中央研究所 駆動装置，動力出力装置およびその制御方法
JP4291731B2 (ja) * 2004-04-27 2009-07-08 トヨタ自動車株式会社 回転電機駆動装置およびそれを備えた車両
US7449853B2 (en) 2005-09-01 2008-11-11 Gm Global Technology Operations, Inc. High power, low noise interconnection for an integrated dual wound motor to a dual inverter
JP4517994B2 (ja) 2005-09-29 2010-08-04 トヨタ自動車株式会社 充電制御装置および電動車両
JP2007195336A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Toyota Motor Corp 車両の電源装置
JP4491434B2 (ja) 2006-05-29 2010-06-30 トヨタ自動車株式会社 電力制御装置およびそれを備えた車両
JP4179346B2 (ja) 2006-06-16 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 充電制御装置およびそれを備えた車両
JP4447001B2 (ja) * 2006-12-19 2010-04-07 トヨタ自動車株式会社 電力制御装置およびそれを備えた車両
JP4788970B2 (ja) * 2007-02-02 2011-10-05 国立大学法人東京工業大学 電力制御装置およびそれを備えた車両
JP5557441B2 (ja) * 2008-10-31 2014-07-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
GB2477128B (en) * 2010-01-22 2012-05-30 Protean Electric Ltd A switching device
US8937400B2 (en) * 2010-04-27 2015-01-20 Denso Corporation Power supply apparatus for vehicle
JP5365586B2 (ja) * 2010-06-18 2013-12-11 富士電機株式会社 電力変換装置
US8415904B2 (en) 2010-06-29 2013-04-09 Ac Propulsion, Inc. Open delta motor drive with integrated recharge
US8432126B2 (en) 2010-09-09 2013-04-30 GM Global Technology Operations LLC Rapid offboard charging via selective energizing of designated semiconductor switches and induction coils in an electric or hybrid electric vehicle
EP2541755B1 (de) 2011-06-29 2014-04-30 Siemens Aktiengesellschaft Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug
US9931939B2 (en) * 2012-06-05 2018-04-03 Volvo Lastvagnar Ab Electrical apparatus and method for charging a battery
US9783070B2 (en) * 2014-02-14 2017-10-10 Jabil Circuit, Inc. Charge transfer system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090184681A1 (en) * 2006-06-23 2009-07-23 Toyota Jidosha Kubishiki Kaisha Electrically Powered Vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220012424A (ko) * 2014-02-14 2022-02-03 자빌 인코퍼레이티드 전하 전달 시스템
KR102556615B1 (ko) * 2014-02-14 2023-07-17 자빌 인코퍼레이티드 전하 전달 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP6314239B2 (ja) 2018-04-18
US20180029485A1 (en) 2018-02-01
EP3105079B1 (en) 2021-09-08
US10336214B2 (en) 2019-07-02
JP2017507635A (ja) 2017-03-16
CN110266216B (zh) 2022-10-04
EP3105079A1 (en) 2016-12-21
US20150231978A1 (en) 2015-08-20
CN110266216A (zh) 2019-09-20
KR20160122718A (ko) 2016-10-24
EP3936375A1 (en) 2022-01-12
KR102556615B1 (ko) 2023-07-17
CN106031016A (zh) 2016-10-12
WO2015123521A1 (en) 2015-08-20
KR20220012424A (ko) 2022-02-03
US9783070B2 (en) 2017-10-10
CN106031016B (zh) 2019-05-31
WO2015123521A9 (en) 2016-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102354683B1 (ko) 전하 전달 시스템
US8466652B2 (en) Method and apparatus for generating a charging circuit
JP2022552374A (ja) 多出力型マルチブリッジ電力変換器
US20140265945A1 (en) Electric Drive System
WO2013077221A1 (ja) 電力変換装置及び充電システム
CN110168905B (zh) 变换器驱动装置及使用该装置的电动车辆系统
EP3006257A1 (en) Control method for charger apparatus for an electric vehicle
JP2014079150A (ja) 電磁機器駆動システム及びモータ駆動車両
JP6063762B2 (ja) 充電器
US20230223824A1 (en) Motor control device, mechatronic unit, power generation system, boost converter system, and electric vehicle system
JP2017011993A (ja) 充電器
US20210170890A1 (en) System and method for integrated battery charging and propulsion in plug-in electric vehicles
Xiao et al. A study of rotational movement and charging torque of reconfigured on-board charger
JP2011109869A (ja) 電源装置
Shah et al. Integrated power converter with G2V and V2G capabilities for 4-phase SRM drive based EV application
KR20150062141A (ko) 전력 변환 회로
US11532999B2 (en) Adapter device for bidirectional operation
CN107636944A (zh) 直流母线纹波减少
JP6079455B2 (ja) 充電装置及び制御方法
Mengatto et al. Analysis and operation of an integrated battery charger using the EV traction motor as filter
Ludwig et al. Operation method for AC grid powered PMSM with open-end winding in dual-inverter topology for power factor maximization
JP2014155308A (ja) 充電装置
JP6129106B2 (ja) 外部給電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant