RU2575669C2 - Onboard charging device - Google Patents
Onboard charging device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575669C2 RU2575669C2 RU2014127075/11A RU2014127075A RU2575669C2 RU 2575669 C2 RU2575669 C2 RU 2575669C2 RU 2014127075/11 A RU2014127075/11 A RU 2014127075/11A RU 2014127075 A RU2014127075 A RU 2014127075A RU 2575669 C2 RU2575669 C2 RU 2575669C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- output
- power
- contactor
- voltage converter
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium Ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрооборудованию транспортных средств, оснащенных комбинированными энергоустановками, в том числе электромобилей, и, в частности, может быть использовано при разработке бортовых высокочастотных зарядных устройств, предназначенных для ускоренного заряда высоковольтных аккумуляторных батарей с гальванической развязкой выходного напряжения.The invention relates to electrical engineering, in particular to the electrical equipment of vehicles equipped with combined power plants, including electric vehicles, and, in particular, can be used in the development of on-board high-frequency chargers designed for accelerated charging of high-voltage batteries with galvanic isolation of the output voltage.
Из описания к патенту на изобретение РФ №2101830, МПК6 H02J 7/10, Н02М 7/12, публ. 10.01.1998 г. известно бортовое зарядное устройство, в котором для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи транспортного средства используется высокочастотный полумостовой транзисторный преобразователь с гальванической развязкой выходного напряжения.From the description of the patent for the invention of the Russian Federation No. 2101830, IPC6 H02J 7/10, H2M 7/12, publ. 01/10/1998, an on-board charger is known in which a high-frequency half-bridge transistor converter with galvanic isolation of the output voltage is used to charge a vehicle's high-voltage battery.
Недостатком этого устройства является отсутствие регулятора, обеспечивающего режим заряда с коэффициентом мощности, близким к единице, а также невозможность его использования для ускоренного заряда тяговой аккумуляторной батареи транспортного средства из-за ограниченности выходной мощности.The disadvantage of this device is the lack of a regulator providing a charge mode with a power factor close to unity, as well as the inability to use it for accelerated charging of a vehicle’s traction battery due to limited output power.
Из описания к патенту на изобретение РФ №2191709, МПК7 B60L 15/08, H02J 7/10, публ. 27.10.2002, также известен комплектный тяговый электропривод постоянного тока, обеспечивающий режим заряда с коэффициентом мощности, близким к единице.From the description of the patent for the invention of the Russian Federation No. 2191709, IPC7 B60L 15/08, H02J 7/10, publ. 10.27.2002, also known complete traction electric drive DC, providing a charge mode with a power factor close to unity.
Недостатком этого устройства является наличие двух дополнительно введенных высокочастотных транзисторов и диодов, а также невозможность его использования для ускоренного заряда тяговой аккумуляторной батареи транспортного средства из-за ограниченности выходной мощности.The disadvantage of this device is the presence of two additionally introduced high-frequency transistors and diodes, as well as the inability to use it for accelerated charging of the vehicle’s traction battery due to the limited output power.
Наиболее близким техническим решением является комплектный тяговый электропривод постоянного тока, известный из описания к патенту на изобретение РФ №2127200, МПК6 B60L 15/08, H02J 7/10, публ. 10.03.1999 г., принятый за прототип, в котором для заряда тяговой аккумуляторной батареи используется высокочастотный полумостовой транзисторный преобразователь с гальванической развязкой выходного напряжения, образованный ключевыми элементами силового преобразователя и двумя последовательно соединенными фильтрующими конденсаторами силового преобразователя.The closest technical solution is a complete DC traction electric drive, known from the description of the patent for the invention of the Russian Federation No. 2127200, IPC6 B60L 15/08, H02J 7/10, publ. 03/10/1999, adopted as a prototype in which a high-frequency half-bridge transistor converter with galvanic isolation of the output voltage, formed by the key elements of the power converter and two series-connected filter capacitors of the power converter, is used to charge the traction battery.
Недостатком упомянутого устройства является отсутствие возможности ускоренного заряда тяговой аккумуляторной батареи из-за низких допустимых токов нагрузки регулятора тока возбуждения, используемого при заряде с целью обеспечения коэффициента мощности, близкого к единице.The disadvantage of this device is the inability to accelerate the charge of the traction battery due to the low allowable load currents of the excitation current regulator used when charging in order to ensure a power factor close to unity.
Целью изобретения является ускорение заряда средства аккумулирования электроэнергии, например тяговой аккумуляторной батареи, предназначенной для питания линии электроснабжения переменного тока электрической тяговой системы транспортного средства, и расширение ее функциональных свойств.The aim of the invention is to accelerate the charge of the electric power storage means, for example, a traction battery intended to power an alternating current power supply line of an electric traction system of a vehicle, and to expand its functional properties.
Техническим результатом является повышение тока заряда тяговой аккумуляторной батареи.The technical result is to increase the charge current of the traction battery.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем силовой преобразователь напряжения, подключенный плюсовой и минусовой входными клеммами соответственно через первый и второй силовые контакты контактора к аккумуляторной батарее, а своим первым выходом к первой клемме электромашины; два последовательно соединенных конденсатора, первый из которых подключен к плюсовой входной клемме, а второй - к минусовой входной клемме силового преобразователя напряжения; первичный выпрямитель с входным фильтром, подключенный минусовой выходной клеммой к минусовой входной клемме силового преобразователя напряжения, плюсовой выходной клеммой к первому выводу дросселя, а входными клеммами к сетевому шнуру; высокочастотный трансформатор, вторичная обмотка которого через вторичный выпрямитель с выходным фильтром подключена к аккумуляторной батарее; первый нормально разомкнутый силовой контакт контактора, первый и второй силовые контакты контактора выполнены нормально замкнутыми, а силовой преобразователь напряжения состоит из первого, второго и третьего фазных коммутаторов, каждый из которых содержит два последовательно соединенных полностью управляемых ключевых элемента, зашунтированных во встречном направлении возвратными диодами и подключенных согласно к аккумуляторной батарее, причем второй выход силового преобразователя напряжения подключен ко второй клемме электромашины через третий нормально замкнутый контакт контактора и к первой клемме первого силового нормально разомкнутого контакта контактора, вторая клемма которого подключена к первому выводу первичной обмотки высокочастотного трансформатора, а второй вывод этой обмотки подключен к общей точке первого и второго конденсаторов, при этом второй вывод дросселя через второй силовой нормально разомкнутый контакт подключен к третьему выходу силового преобразователя напряжения, который через четвертый силовой нормально замкнутый контакт контактора подключен к третьей клемме электромашины.This goal is achieved by the fact that in the known device containing a power voltage converter connected to the positive and negative input terminals, respectively, through the first and second power contacts of the contactor to the battery, and with its first output to the first terminal of the electric machine; two series-connected capacitors, the first of which is connected to the positive input terminal, and the second to the negative input terminal of the power voltage converter; a primary rectifier with an input filter connected by a negative output terminal to the negative input terminal of the power voltage converter, a positive output terminal to the first output of the inductor, and input terminals to a power cord; high-frequency transformer, the secondary winding of which is connected to the battery through a secondary rectifier with an output filter; the first normally open power contact of the contactor, the first and second power contacts of the contactor are normally closed, and the power voltage converter consists of first, second and third phase switches, each of which contains two series-connected fully controllable key elements, shunted in the opposite direction by return diodes and connected according to the battery, the second output of the power voltage converter connected to the second terminal of the electron bus through the third normally closed contact of the contactor and to the first terminal of the first power normally open contact of the contactor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the primary winding of the high-frequency transformer, and the second terminal of this winding is connected to the common point of the first and second capacitors, while the second terminal of the inductor through the second power normally open contact is connected to the third output of the power voltage converter, which through the fourth power normally closed contact of the circuit The second is connected to the third terminal of the electric machine.
На чертеже показана схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.
Бортовое зарядное устройство содержит силовой преобразователь напряжения 1, подключенный плюсовой и минусовой входными клеммами соответственно через первый 2 и второй 3 силовые контакты контактора 4 к аккумуляторной батарее 5, а своим первым выходом к первой клемме электромашины 6; два последовательно соединенных конденсатора, первый 7 из которых подключен к плюсовой входной клемме, а второй 8 - к минусовой входной клемме силового преобразователя напряжения 1; первичный выпрямитель 9 с входным фильтром, подключенный минусовой выходной клеммой к минусовой входной клемме силового преобразователя напряжения 1, плюсовой выходной клеммой к первому выводу дросселя 10, а входными клеммами к сетевому шнуру 11; высокочастотный трансформатор 12, вторичная обмотка которого через вторичный выпрямитель 13 с выходным фильтром подключена к аккумуляторной батарее 5; первый 14 нормально разомкнутый силовой контакт контактора 4, при этом первый 2 и второй 3 силовые контакты контактора 4 выполнены нормально замкнутыми, а силовой преобразователь напряжения 1 состоит из первого 15, второго 16 и третьего 17 фазных коммутаторов, каждый из которых содержит два последовательно соединенных полностью управляемых ключевых элемента 18, 19, зашунтированных во встречном направлении возвратными диодами 20, 21 и подключенных согласно к аккумуляторной батарее 5, причем второй выход силового преобразователя напряжения 1 подключен ко второй клемме электромашины 6 через третий 22 нормально замкнутый контакт контактора 4 и к первой клемме первого силового нормально разомкнутого контакта 14 контактора 4, вторая клемма которого подключена к первому выводу первичной обмотки высокочастотного трансформатора 12, а второй вывод этой обмотки подключен к общей точке первого 7 и второго 8 конденсаторов, при этом второй вывод дросселя 10 через второй силовой нормально разомкнутый контакт 23 подключен к третьему выходу силового преобразователя 1 напряжения, который через четвертый силовой нормально замкнутый контакт 24 контактора 4 подключен к третьей клемме электромашины 6.The on-board charger contains a power voltage converter 1 connected to the positive and negative input terminals, respectively, through the first 2 and second 3 power contacts of the contactor 4 to the battery 5, and its first output to the first terminal of the electric machine 6; two series-connected capacitors, the first 7 of which is connected to the positive input terminal, and the second 8 to the negative input terminal of the power voltage converter 1; primary rectifier 9 with an input filter connected by a negative output terminal to the negative input terminal of the power voltage converter 1, a positive output terminal to the first output of the inductor 10, and input terminals to the power cord 11; a high-frequency transformer 12, the secondary winding of which is connected to the secondary battery 5 through a secondary rectifier 13 with an output filter; the first 14 normally open power contact of the contactor 4, while the first 2 and second 3 power contacts of the contactor 4 are normally closed, and the power voltage converter 1 consists of the first 15, second 16 and third 17 phase switches, each of which contains two fully connected in series controlled key elements 18, 19, counter-clockwise shunted by return diodes 20, 21 and connected according to the battery 5, and the second output of the power voltage converter 1 is connected to the second terminal of the electric machine 6 through the third 22 normally closed contact of the contactor 4 and to the first terminal of the first power normally open contact 14 of the contactor 4, the second terminal of which is connected to the first terminal of the primary winding of the high-frequency transformer 12, and the second terminal of this winding is connected to a common point of the first 7 and the second 8 capacitors, while the second output of the inductor 10 through the second power normally open contact 23 is connected to the third output of the power voltage converter 1, which in a quarter the power normally closed contact 24 of the contactor 4 is connected to the third terminal of the electric machine 6.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В режиме движения регулирование тока в статорной обмотке электромашины 6, а следовательно, и момента ей развиваемого осуществляется за счет соответствующего включения-выключения ключевых элементов 18, 19 силового преобразователя напряжения 1. На практике роль ключевых элементов 18, 19 выполняют современные полевые высокочастотные силовые транзисторы. Так как во время движения сетевой шнур 11 не подключен, то обмотка контактора 4 обесточена и силовой преобразователь напряжения 1 оказывается подключенным к аккумуляторной батарее 5 и электромашине 6.In the driving mode, the current in the stator winding of the electric machine 6, and therefore the moment it is being developed, is controlled by the corresponding switching on and off of the key elements 18, 19 of the power voltage converter 1. In practice, the role of the key elements 18, 19 is played by modern field high-frequency power transistors. Since during the movement the power cord 11 is not connected, the coil of the contactor 4 is de-energized and the power voltage converter 1 is connected to the battery 5 and the electric machine 6.
Во время стоянки, когда необходимо произвести заряд аккумуляторной батареи 5, включают сетевой шнур 11 в розетку, в результате чего на вход первичного выпрямителя 9 поступает сетевое напряжение, запитывая обмотку контактора 4 и отключая тем самым силовой преобразователь 1 напряжения от аккумуляторной батареи 5 и электромашины 6, при этом первый вывод первичной обмотки высокочастотного трансформатора 12 через первый силовой нормально разомкнутый контакт 14 контактора 4 подключается к выходу второго фазного коммутатора 16, а второй вывод дросселя 10 через второй силовой нормально разомкнутый контакт 23 контактора 4 подключается к выходу третьего фазного коммутатора 17. Выпрямленное сетевое напряжение через первичный выпрямитель 9, дроссель 10 и третий фазный коммутатор 17 поступает на входные клеммы силового преобразователя напряжения 1, который вместе с конденсаторами 7, 8, первичной обмоткой высокочастотного трансформатора 12 и вторым фазным коммутатором 16 образуют полумостовой преобразователь для заряда аккумуляторной батареи 5. При соответствующем управлении транзистор 21 и диод 20 третьего фазного коммутатора 17, вместе с дросселем 10, образуют так называемый активный фильтр, обеспечивающий потребление электрической энергии из сети с коэффициентом мощности, близким к единице.During parking, when it is necessary to charge the battery 5, plug the power cord 11 into a power outlet, as a result of which the mains voltage is supplied to the input of the primary rectifier 9, energizing the coil of the contactor 4 and thereby disconnecting the voltage converter 1 from the battery 5 and the electric machine 6 , while the first output of the primary winding of the high-frequency transformer 12 through the first power normally open contact 14 of the contactor 4 is connected to the output of the second phase switch 16, and the second output is throttle Firing 10 through the second power normally open contact 23 of the contactor 4 is connected to the output of the third phase switch 17. The rectified mains voltage through the primary rectifier 9, inductor 10 and the third phase switch 17 is supplied to the input terminals of the power voltage converter 1, which together with capacitors 7, 8 , the primary winding of the high-frequency transformer 12 and the second phase switch 16 form a half-bridge converter for charging the battery 5. With appropriate control, the transistor 21 and One 20 of the third phase switch 17, together with the inductor 10, form the so-called active filter, which ensures the consumption of electric energy from the network with a power factor close to unity.
Таким образом, использование силового преобразователя для заряда аккумуляторной батареи позволяет существенно увеличить токи заряда, что для современных литий-ионных батарей обеспечивает сокращение времени заряда до полутора - двух часов, тем самым значительно улучшая эксплуатационные характеристики транспортного средства при практически неизменной величине стоимостных затрат на комплект электрооборудования.Thus, the use of a power converter to charge the battery can significantly increase the charge currents, which for modern lithium-ion batteries provides a reduction in charge time to one and a half to two hours, thereby significantly improving the vehicle’s performance with a practically constant value of the cost of a set of electrical equipment .
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014127075/11A RU2575669C2 (en) | 2014-07-02 | Onboard charging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014127075/11A RU2575669C2 (en) | 2014-07-02 | Onboard charging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014127075A RU2014127075A (en) | 2016-02-10 |
| RU2575669C2 true RU2575669C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU209293U1 (en) * | 2021-11-18 | 2022-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Current converter for charging electrochemical current sources |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422032A (en) * | 1980-02-14 | 1983-12-20 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Battery charging circuit for maintaining a substantially constant average value of charging current despite variations in charging voltage |
| RU2101200C1 (en) * | 1996-11-18 | 1998-01-10 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Unitized dc traction electric drive |
| RU2127200C1 (en) * | 1997-08-07 | 1999-03-10 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Unitized traction dc drive |
| RU97880U1 (en) * | 2010-04-13 | 2010-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | SMALL CHARGER |
| RU2486074C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОВАРИЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМОБИЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ | Electric transport facility with onboard charging device |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422032A (en) * | 1980-02-14 | 1983-12-20 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Battery charging circuit for maintaining a substantially constant average value of charging current despite variations in charging voltage |
| RU2101200C1 (en) * | 1996-11-18 | 1998-01-10 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Unitized dc traction electric drive |
| RU2127200C1 (en) * | 1997-08-07 | 1999-03-10 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Unitized traction dc drive |
| RU97880U1 (en) * | 2010-04-13 | 2010-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | SMALL CHARGER |
| RU2486074C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОВАРИЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМОБИЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ | Electric transport facility with onboard charging device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU209293U1 (en) * | 2021-11-18 | 2022-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Current converter for charging electrochemical current sources |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109478792B (en) | Vehicle electrical system and method for charging an electrically driven vehicle | |
| Onar et al. | Vehicular integration of wireless power transfer systems and hardware interoperability case studies | |
| CN106026318B (en) | Device for transferring energy using on-board power electronics with high-frequency transformer isolation and method for manufacturing same | |
| KR101466442B1 (en) | Battery charging apparatus and method thereof | |
| EP2290778B1 (en) | Apparatus for transferring energy using onboard power electronics | |
| US8148949B2 (en) | Use of high frequency transformer to charge HEV batteries | |
| US9878624B2 (en) | Apparatus for converting power of electric vehicle | |
| US9895982B2 (en) | Vehicle driving system and method | |
| US20170282747A1 (en) | Charging system for vehicle battery | |
| Khutwad et al. | Wireless charging system for electric vehicle | |
| KR20190010786A (en) | Electric vehicle | |
| US9225197B2 (en) | Charging efficiency using variable isolation | |
| RU2014147588A (en) | METHOD FOR CONTROLLING A MODERATELY HYBRID ELECTRIC VEHICLE | |
| US10040358B2 (en) | Wireless power transfer for vehicles | |
| JP2014036528A (en) | Insulated charging device | |
| KR20190118084A (en) | Power converting system for vehicle | |
| Lovison et al. | Secondary-side-only simultaneous power and efficiency control for two converters in wireless power transfer system | |
| US20200016991A1 (en) | Conversion device, associated control method and associated vehicle | |
| RU2518914C1 (en) | Onboard charging device | |
| US20190052107A1 (en) | Jump starter apparatus for recharging discharged battery of transportation means | |
| US20190275905A1 (en) | Charging device for a motor vehicle | |
| KR20140132591A (en) | Apparatus for balancing battery | |
| US11411505B2 (en) | DC-DC converter with pre-charging of a first electrical network from a second electrical network | |
| US20170203658A1 (en) | Charging control system for electric vehicle | |
| RU2575669C2 (en) | Onboard charging device |