专利名称：用于充电蓄电池设备的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充电装置且属于使用再充电电池供电的电动机或者交流发电机领域。本发明有利地应用在电动车辆领域，其中电池通过逆变器为电动机供电，并可在机动车辆停止时进行再充电。然而，虽然特别打算用于此类应用，但是该装置和相关的方法能够在其他领域中使用，尤其在风力发电型或者水力发电型能源产生装置中使用。
背景技术：
传统上，电动车配备有有向逆变器传递DC电流的高电压电池，该逆变器将该DC电流转化成AC电流以供给电动机，电动机被用来发动车辆。为了对这些高电压电池再充电，众所周知的是给车辆配置集成到电动车辆的充电装置，其包括无桥功率控制转换器，也被称为无桥PFC (功率因数校正器)。通过切断转换器得到的共模电流(common mode current)流入寄生电容，寄生电容存在于相对于车体的电子组件或者相对于车体的引擎或者相对于车体的电池中。这些电流从车体、连接至电源的中性线的地线返回。标准限制了电源中的高频干扰的发射。无源滤波方法有助于解决该问题。这些例如涉及放置共模滤波器在充电器的输入端上。这样，该共模电流通过滤波器返回，而不通过电源。然而，滤波器的缺点，除了其成本以及体积的问题，它们还会在电源和地之间产生低频(约50Hz/60Hz)漏电流。
发明内容
本发明的目的在于，通过提供可减少电源中的高频干扰的充电装置，从而减轻现有技术中的这些缺点。为此，本发明的示范实施例提供了一种用于充电蓄电池设备的电力装置，所述电力装置包括-连接外部电源的电动机；-连接所述电动机的各相的逆变器；以及-集成到该逆变器的开关装置，所述开关装置被配置为允许所述电动机通过逆变器被供电以及允许蓄电池设备通过逆变器被充电，特征在于，所述电力装置进一步包括，对于所述电动机的每个相位，RLC低通滤波器连接至所述电动机的相的中点，连接至地以及外部电源的相。每个RLC低通滤波器可以包括三个端子，分别连接至所述电动机的相的中点，接地以及连接至外部电源的一个相。这种无源滤波器使得其在电源与地之间不产生漏电流的情况下削弱高频干扰成为可能。所述充电装置可以单独地或合并地还包括一个或多个下述特征-该RLC低通滤波器包括
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电感器，通过第一端与所述电动机的所述相的中点连接，以及其第二端与外部电源的相连接；所述第一端和第二端优选为该RLC的低通滤波器的两端，电容器，其第一端连接电感器的第二端；以及电阻器，其第一端连接至电容器的第二端以及其第二端接地；该电阻器的所述第二端优选为该RLC的低通滤波器的第三端，该开关装置包括针对电动机的每个相的H-电桥结构，所以每个H-电桥结构具有两个开关臂，其分别包括两个开关，所述电动机的关联的相在该两个开关臂的四个开关之间连接；该开关装置各自包含并联的至少一个晶体管以及至少一个二极管；所述装置在开关装置和蓄电池设备之间具有DC/DC转换器；所述电动机为三相电动机；所述装置包括控制电路，如此配置以致于控制开关装置使得从为所述电动机供电的模式向为蓄电池设备充电的模式的转换，反之亦然。该控制电路被配置以致于传输PWM(脉冲宽度调制)控制信号。在变化中，该RLC低通滤波器包括电感器，通过第一端连接至所述电动机的所述相的中点，以及其第二端连接所述电动机的第二半个线圈，该RLC低通滤波器的电阻器以及电容器依然如以上配置。
本发明的其它特征以及优点将从结合附图的以下说明中变得明晰，以下通过示例的方式进行描述，但不构成限制，其中-图1示意地示出用于机动车辆的具有三相电源的三相充电装置；-图2为图1的充电装置的部分的更详细的图；以及-图3示出了图1中充电装置的低通滤波器。在这些附图以及接下来的描述中，同样的部件采用相同的参考数字标记。
具体实施例方式参考图1和图2，它们示意示出了根据本发明的示范实施例的用于充电例如混合动力或电动车辆的机动车辆V的电池B的装置1。该充电装置1包括-逆变器2和集成到逆变器2的开关装置4，具有三个H-电桥3，3’，3”；-具有中点的AC三相电动机6，所述电动机被部分示出，其线圈7作为电感器；-连接器8；以及-控制电路9。装置1还可以包括DC/DC转换器10，置于逆变器2和电池B的蓄电设备5之间。每个H-电桥3，3’，3”包括四个开关12，分布在标注为A-F的六个臂上。H-电桥相对于传统的三相电桥的一个优点在于其使用对于给定电压倍增了施加于电动机6的各相位的电压；因此，虽然该装置具有两倍数量的开关12，但该H-电桥使用的硅面积与传统的三相电桥相同，因为事实上相电流按照因子二来减少。
H-电桥的使用还使得减少开关感应损耗成为可能。每个开关臂A-F包括两个开关12，第一开关12位于图2中的开关臂顶部，以及第二开关12位于开关臂的底部。连接器8用来连接电动机6到三相电源11的插座。例如，对于电动机6的每个相位，电源11的端子15通过电感器20连接至电动机6的相位的两个线圈7的中点16。进一步，连接器8可以包括锁定装置(未在附图中示出)以防止装置1欠压时接入电源插座。连接器8还可以与第二锁定装置(未示出)组合以防止用户在供电模式时接入导体(它们随后欠压)。控制电路9自身用于控制开关12。在图中，在控制电路9和开关12之间的连接未被示出，以使附图便于理解。下述例子中，充电装置1被设计为在两种模式中操作-供电模式，其中，其通过电池B为电动机6提供AC电流；以及-充电模式，其中，其从接地的电源11为电池B充电，将电动机6的绕组7作为电感器。利用控制电路9控制从供电模式到充电模式的切换。例如，在供电模式中，控制电路9控制所有臂A，B, C，D，E和F，以与标准控制单元相似的方式产生三相电流。在充电模式，只有臂B，D和F被控制，利用电机的电动机6的电感器7得到电压的上升。更准确地说，在该实施例中，该控制电路9以下述方式控制臂A到F -供电模式下，每个H-电桥被控制以使得允许AC电流流入电动机的对应的相。电动机的三个相中的AC电流按常规协调以使电动机旋转。分支A和B的开关12 (本实施例中为功率晶体管)可以由传统的正弦PWM控制装置控制。另外两个H-电桥也以相似方式控制，但是它们之间具有相移，在三相电动机的情况下优选为120度的相移；以及-三相充电模式下，每个臂A，C和E的两个开关断开，而臂B，D和F的开关使用用于三相充电器的传统可替换的控制装置来控制，使得AC电流通过每个电感器7，以及PFC(功率因数校正)功能在所有相上执行。此外，再参考图1，使用放置在逆变器2和蓄电池设备5之间的DC/DC转换器10， 使得适配电压以及由此在不降低效率的情况下最优化逆变器的尺寸成为可能。事实上，该蓄电池设备5的电压随它们的充电而改变，其改变范围从单倍到双倍改变；DC/DC转换器10 的使用使得设置用于低压的逆变器2的尺寸成为可能，所述逆变器可通过一半电流。举个例子，转换器10包括连接至蓄电池设备5的电感器101，两个开关102(其中点连接至电感器101)，以及连接至该两个开关102的端子的电容器103。进一步的，如图2标识的，该充电装置1还包括，针对电动机6的每个相，RLC低通滤波器18 (图3所示更明显)，一方面连接至中点16，而另一方面接地。更准确地说，RLC滤波器18包括-电感器20，通过其第一端20a连接至中点16，其第二端20b连接至电源的一个相；-电容器22，其第一端2 连接至电感器20的第一端20a；以及
-电阻器对，其第一端2 连接至电容器22的第二端22b且其第二端24b接地。因此，该RLC滤波器可以在允许使用小尺寸器件的同时有效地减少高频干扰。当然，上述该三相充电装置1可推广到多相系统中。
权利要求
1.用于为蓄电池设备(5)充电的电力装置，所述电力装置包括-连接至外部电源(11)的电动机(6)；-连接至所述电动机(6)的各相的逆变器(2)；以及-集成到该逆变器O)的开关装置G)，所述开关装置(4)配置为允许所述电动机(6) 通过逆变器( 被供电且允许蓄电池设备( 通过逆变器( 被充电，所述电力装置进一步包括，对于所述电动机(6)的每个相，RLC低通滤波器(18)包括各自连接至所述电动机(6)的相的中点(16)、地和外部电源的相的三个端子。
2.根据权利要求1所述的电力装置，该RLC低通滤波器(18)包括电感器(20)，其通过第一端(20a)连接至所述电动机(6)的所述相的中点(16)，且其第二端(20b)连接至外部电源的相；电容器(22)，其第一端(22a)连接至电感器00)的第二端QOb)；和电阻器(M)，其第一端(Ma)连接至电容器0 的第二端02b)，且其第二端(Mb) 接地。
3.根据权利要求1所述的电力装置，该开关装置(4)包括电动机(6)的每个相的H-电桥结构(3，3’，3”)，使得每个H-电桥结构(3，3，，3”)具有两个开关臂(A，B, C，D，E，F)， 其中每个开关臂分别具有两个开关(12)，所述电动机(6)的关联的相被连接在两个开关臂 (A，B, C，D，E，F)的四个开关(12)之间。
4.根据权利要求1所述的电力装置，开关装置(4)各自包含并联的至少一个晶体管和至少一个二极管。
5.根据权利要求1所述的电力装置，在开关装置⑷和蓄电池设备(5)之间包括DC/ DC转换器(10)。
6.根据权利要求1所述的电力装置，所述电动机(6)为三相电动机。
7.根据权利要求1所述的电力装置，包括控制电路(9)，配置来控制开关装置，使得从为所述电动机(6)供电的模式向为蓄电池设备( 充电的模式转换，且反之亦然。
8.根据权利要求7所述的电力装置，该控制电路(9)被配置为传输PWM(脉冲宽度调制)控制信号。
全文摘要
本发明涉及一种用于为蓄电池设备(5)充电的电力装置，所述电力装置包括连接到外部电源(11)的电动机(6)；连接所述电动机(6)的各相的逆变器(2)；以及集成到该逆变器(2)的开关装置(4)，所述开关装置(4)被配置为允许所述电动机(6)通过逆变器(2)被供电以及允许蓄电池设备(5)通过逆变器(2)被充电。根据本发明，所述电力装置进一步包括，对于电动机(6)的每一个相，一RLC低通滤波器(18)，一方面，连接至所述电动机(6)的相的中点(16)，而另一方面接地。
文档编号H02M1/12GK102299535SQ20111020493
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月27日 优先权日2010年6月25日
发明者B·鲍切兹, L·德索萨 申请人:法雷奥电机控制系统公司