[发明专利]用于电气车辆的快速充电设备

说明书

技术领域

本发明涉及电气车辆的电池的充电，特别涉及安装在车辆中的充电设备，该设备使得直接由三相或单相供电网络对电池进行再充电成为可能。

背景技术

电气车辆的主要缺点之一涉及其可用性。实际上，当其电池被放电时，电气车辆在整个可长达几小时的再充电时间段内保持不可用。

为了减小电池再充电时间，通过增大从网络取得的电流来增大充电电力是已知的。还已提出，从三相网络而不是从单相网络取得此电流，充电电力在电流从三相供电网络取得时较大。

文献JP 08 308 255介绍了一种设备，该设备使得直接由单相网络对电池进行充电成为可能。此设备允许在不使用接触器的情况下进行再充电。因此，其使用少量部件制造。例如，可使用电感器和两个二级管。

然而，供电网络电流经过的电感对于较高的充电电力可能变得很大。于是，有必要使用具有增大的容量的电感。现在，对于给定的技术，电感的体积在其值增大的同时增大。这种类型的设备的使用因此涉及多种主要缺点，这主要是因为其对于高充电电力具有较大的占地面积。另外，当设备在单相网络上运行时，来自将被充电的电池的电压必须高于整流网络的电压。

日本文献JP 2002/293 499介绍了一种并入的三相充电器。然而，仍然必须使用接触器以便从牵引模式切换到对于电气车辆的电池的再充电模式。此充电器还使用用于三相网络的二极管整流器，其产生位于大多数电能分配者设置的限制值以外的大量电流谐波。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上面提到的缺点，特别是提出一种并入式充电设备，该设备使得直接由单相或三相网络对机动车电池进行充电成为可能，并在不使用任何接触器的情况下做到这一点。

因此，根据第一实施形态，本发明的主题为一种用于对电池充电的设备，其包含：整流器输入级，其被设计为连接到供电网络；变换器输出级，其被设计为连接到电池。

该设备包含一装置，该装置将从输入级获得的平均电流调节为根据由供电网络供给的最大电流并根据大于将由输入级整流的最大电压和电池电压之间比值的因子计算的电流值。

优选为，该设备包含连接装置，连接装置能够将整流器输入级直接连接到三相供电网络或单相供电网络。

还可以将整流器输入级连接到交流或直流单相供电网络。

有利的是，输入级包含至少一个续流二极管。

续流二极管——其可在功能上消除，以便有利于输入级的臂的短路——提供了减少耗散损耗的优点。实际上，二极管中的损耗比电流必须在串联的两个二级管和两个晶体管中流通时小得多。其还提供了在控制的任何偏差或丧失时处于运行安全等级的优点。实际上，该过程限制为命令阻塞所有晶体管，来自定子线圈的电流于是可通过此二级管继续流通。

有利的是，该装置可包含控制输入级的第一装置和控制输出级的第二装置，第二装置能够控制输出级，控制整流器输入级的第一装置独立于控制变换器输出级的第二装置。

有利的是，第一控制装置包含调节环或用于控制输入级的开关控制信号的占空比的装置。

例如，整流器输入级根据其受到控制的占空比对应于晶体管致动占空比。

用于对电池进行充电的设备被设计为安装在包含至少一个电气牵引设备——即至少包含电动机和变换器的设备——的机动车中。有利的是，用于对电池充电的设备的变换器输出级可由车辆牵引系统的变换器级构成。

通过这种方式，充电设备因此完全包含在该设备中，不需要使用附加的变换器输出级，如果使用已经存在于车辆的变换器级的话。因此，可以廉价地设计设施的充电点，充电点仅仅为供电网络的输出插头。另外，设施网络的成本减少，带来了增大充电点的散布的可能性，提供了车辆使用者的更好的覆盖范围。

有利的是，该设备可包含安装在车辆中的滤波装置，该装置能够对由该设备提取的来自供电网络的电流进行滤波。

从三相供电网络提取的电流实质上可由输入电容器以及由电磁兼容(EMC)滤波器进行滤波，使得此电流满足网络连接限制的谐波掩蔽(mask)。

另外，电气车辆的定子线圈的电感可用作能量缓冲滤波器。实际上，当充电电力高时，这样的电感和/或电容性滤波器所占据的体积和重量会变得不能安装在机动车上。例如，对于用于在400V三相网络上对电池进行充电的63A(63安培)且用于250V到400V范围内的电池电压的设备，电感和/或电容性滤波器的重量可能为大约30公斤，并可能占据车辆中大约20升的体积。

根据另一实施形态，在一实施方式中，提出了一种电池充电方法。