[发明专利]用于对电池充电以及驱动电动马达的电功率转换装置

权利要求书

1.一种电功率转换装置，包括：

电子控制器，其包括处理器和存储器；

开关块，其由所述电子控制器控制，并且具有第一接口，所述第一接口被配置成连接到电力网源以用于接收具有第一相、第二相和第三相的第一AC信号，所述开关块具有第二接口，所述第二接口被配置成连接到电动马达；

三相双向AC/DC转换器，其被配置成连接到所述开关块的第三接口，并且包括第一单相AC/DC转换模块、第二单相AC/DC转换模块和第三单相AC/DC转换模块，其各自连接到所述电子控制器并且由所述电子控制器控制，所述第一单相AC/DC转换模块、第二单相AC/DC转换模块和第三单相AC/DC转换模块具有相应的输入、在输出节点处接合的相应的输出以及被配置成提供电隔离的相应的变压器；

其中在第一操作模式中，所述电子控制器控制所述开关块以呈现第一状态，所述第一状态（i）连接所述第一接口和所述第三接口，使得所述电力网源连接到所述三相双向AC/DC转换器，所述三相双向AC/DC转换器被控制以将所述第一AC信号转换成在所述输出节点处具有DC分量的输出信号以用于对电池充电，以及（ii）断开所述第二接口和所述第三接口以由此断开所述电动马达；并且

其中在第二操作模式中，所述电子控制器控制所述开关块以呈现第二状态，所述第二状态（i）断开所述第一接口和所述第三接口以便断开所述电力网源，以及（ii）连接所述第二接口和所述第三接口以将所述电动马达连接到所述三相双向AC/DC转换器，所述三相双向AC/DC转换器被控制以将从所述电池汲取的DC功率转换成用于给所述电动马达供电的第二AC信号，以及

其中每个AC/DC转换模块分别包括（i）整流器级，其用于将所述第一AC信号的相应相转换成第一DC信号，以及（ii）双有源桥（DAB）级，其被配置成将所述DC信号转换成具有所述DC分量的所述输出信号，其中每个双有源桥（DAB）级包括：

（i）耦合到所述整流器级的第一全桥，其包括多个DC到AC开关，

（ii）所述变压器具有耦合到所述第一全桥的相应初级绕组，所述变压器具有电隔离的且磁性地耦合的次级绕组，以及

（iii）第二全桥，其在所述次级绕组与所述输出节点之间，并且包括多个AC到DC开关。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括存储在所述存储器中的操作模式控制逻辑，其当由所述电子控制器执行时被配置成控制所述开关块，以（i）当满足预定电池充电标准时，呈现所述第一状态，以及（ii）当满足预定马达驱动标准时，呈现所述第二状态。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括存储在所述存储器中的主控制逻辑，其当由所述电子控制器执行时被配置成：当在所述第一操作模式中时，控制所述三相双向AC/DC转换器的操作，以便在对所述电池充电的同时实现功率因数校正（PFC）和零电压开关（ZVS）。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一单相AC/DC转换模块、第二单相AC/DC转换模块和第三单相AC/DC转换模块的操作在所述第一操作模式中产生倾向于彼此抵消的其相应的AC分量。

5.根据权利要求1所述的装置，其中每个整流器级耦合到所述第一AC信号的所述第一相、第二相和第三相中相应的一个，并且被配置成产生相应的DC信号，每个整流器级包括以全桥布置布置的相应的多个整流器开关。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述电子控制器包括存储在所述存储器中的整流器逻辑，所述整流器逻辑当由所述电子控制器执行时被配置成生成对应于所述多个整流器开关的栅极驱动信号的第一组开关控制信号。

7.根据权利要求6所述的装置，还包括与来自所述电力网源的所述第一AC信号感测相关的电网电压传感器，所述电网电压传感器被配置成生成指示所述第一AC信号电压的电网电压信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其中在所述第一操作模式中，所述整流器逻辑在生成所述第一组开关控制信号时响应于所述电网电压信号，以便提供所述第一AC信号的同步整流。