[发明专利]用于使用车载电力电子装置快速充电的设备及其制造方法

说明书

本发明公开一种用于使用车载电力电子装置快速充电的设备，所述设备包括DC总线、耦合至DC总线并且被配置成输出DC电压的第一能量存储装置、耦合至DC总线的第一双向电压修正组件和可耦合至DC总线的高阻抗电压源。所述设备进一步包括充电系统，充电系统具有耦合至DC总线的第一插座和耦合至第一双向电压修正组件的第二插座。第一插座被构造成与耦合至高阻抗电压源的第一连接器配合，并且第二插座被构造成与耦合至高阻抗电压源的第二连接器配合。控制器被编程为控制充电能量通过充电系统的第一插座和第二插座向DC总线进行的同时转移。

技术领域

本发明的实施例大体涉及包括混合车辆和电动车辆的电驱动系统并且涉及经受短暂或脉冲负载的固定驱动器，并且更具体地说，涉及在车辆或驱动器的能量存储装置与车辆或驱动器外部的电源之间转移能量，以便对能量存储装置快速充电。

背景技术

混合电动车辆可将内燃机和由能量存储装置(如牵引电池)供电的电动机结合起来以便推进所述车辆。这种结合可通过使内燃机和电动机能够在提高效率的相应范围中各自操作来提高整体燃料效率。例如，电动机在从静止启动进行加速时可为高效的，而内燃机在恒定发动机操作的持续时期(如在高速公路上驾驶)内可为高效的。具有用于提升初始加速度的电动机允许混合车辆中的内燃机更小并且燃料效率更高。

纯电动车辆使用存储电能来给电动机供电，所述电动机推进所述车辆并且还可操作辅助驱动器。纯电动车辆可使用存储电能的一个或多个电源。例如，存储电能的第一电源可用于提供持续时间较长的能量，而存储电能的第二电源例如可用于提供用于加速的较高功率能量。

插入式电动车辆，无论是混合电动类型还是纯电动类型，均被配置成使用来自外部电源的电能来对牵引电池再充电。例如，所述车辆可包括公路车辆或非公路车辆、高尔夫车、小区电动车辆、叉车和公用卡车。这些车辆可使用非车载固定电池充电器或车载电池充电器，以便将电能从公用电网或可再生能源转移至所述车辆的车载牵引电池。例如，插入式车辆可包括电路和连接以便于对来自公用电网或其他外部电源的牵引电池再充电。然而，电池充电电路系统可包括专用部件，如升压转换器、高频滤波器、斩波器、电感器和专用于仅在车载电存储装置与外部电源之间转移能量的其他电部件。这些另外的专用部件给所述车辆添加了额外的成本和重量。

此外，车载整流器或非车载整流器可用于提供高充电电流，用于对能量存储装置快速充电。然而由于公用基本波形的相移，所述整流具有高公用谐波和低功率因数的不良影响。AC电力系统的功率因数定义为实际功率与表观功率的比，并且可表示为在0与1之间的数字或在0与100之间的百分比。实际功率代表用于在特定时间内电路执行工作的能力。表观功率为所述电路的电流和电压的乘积。由于存储在负载中并且返回至电源的能量，或由于使从电源提取的电流的波形失真的非线性负载，表观功率可大于实际功率。具有较低功率因数的电路比具有较高功率因数的电路执行更少的工作。因此，为执行相同的工作量，使较高的电压或电流输入至具有较低功率因数的电路中。

尽管功率因数校正电容器可用于提高使用整流器导致的低功率因数，但这种校正电容器因公用设施的低频率(例如，50或60Hz)而尺寸较大。另外，功率因数校正电容器对低频谐波电流具有最小的影响，所述低频谐波电流还促成低功率因数并且可引起意外的系统共振。还可提供专用有源滤波器，然而实施所述滤波器给处于全功率额定电力电子转换器形式的系统添加了其他成本，所述电力电子转换器使用昂贵的开关装置和关联控件来处理完整的充电功率。

因此，需要提供一种设备以便于将电能从外部电源快速转移至插入式车辆的车载能量存储装置，这使得专用于仅在车载电存储装置与外部电源之间转移能量的部件的数目减少并且使得充电系统成本降低，同时维持高功率因数和低谐波电流。

发明内容