[发明专利]双电压充电站和方法

说明书

本发明涉及双电压充电站和方法。一种用于交流（“AC”）电源和具有充电端口的移动平台的双电压充电站系统包括充电接头、AC到DC转换级、电缆和控制器。充电接头具有被配置成与充电端口的相应的AC插座和DC插座接合的AC引脚和直流（“DC”）引脚。转换级连接到充电接头和AC电源、将供应电压转换成DC充电电压、以及对适当的AC或DC附属电压进行继电。电缆连接到充电接头，使得AC引脚接收附属电压并且DC引脚接收DC充电电压。控制器分别经由AC引脚和DC引脚同时将附属电压和DC电压递送到移动平台。

技术领域

本公开涉及被配置成用于为电动车辆和其他可再充电移动平台上的推进功能供能的电动力系。

背景技术

电动力系经常包括由绕线型定子和磁转子构造的一个或多个多相/交流（“AC”）旋转电机。定子绕组连接到功率逆变器模块的AC侧，并且功率逆变器模块的直流（“DC”）侧相应地连接到DC电压总线。当电机用作牵引马达时，对功率逆变器模块内的各个半导体开关的ON（开）/OFF（关）状态的切换控制被用于生成处于适合于为定子绕组供能的水平的AC输出电压。顺序激励的定子绕组产生旋转磁场，该旋转磁场最终与转子场相互作用以产生有用的电机旋转和马达输出转矩。

上述DC电压总线电连接到通常被体现为多电池单元（multi-cell）高电压电池组的车载电压源。不同的非车载电池充电基础设施和相关联的充电控制方法提供了一些可能的充电电压。例如，AC充电站向移动平台输出多相/AC充电电压。在接收AC充电电压的移动平台上，AC/DC转换器可用于产生适合于对电池组的组成电池单元充电的DC电压。替代地，DC快速充电（“DCFC”）站能够提供远远超过可从AC充电站获得的充电电压水平的DC充电电压。因此，一些移动平台可使用DCFC站来加快充电过程。

发明内容

本文中公开了一种双电压充电站，其同时向移动平台提供处于相对高电压水平的直流（“DC”）充电电压以及处于相对低电压的交流（“AC”）附属电压或DC附属电压中的任一者，其中术语“双电压”指代附属电压低于DC充电电压以及在一些实施例中可能是AC电压。充电站利用一个或多个插头/充电接头（charge coupler）来附接到移动平台的匹配的充电端口，其中充电接头的AC和DC引脚接合充电端口的匹配的AC和DC插座。

在本教导的可能应用中，在将移动平台表示为电动车辆而不将应用限制于这样的实施例的情况下，当在充电期间为附属负载（诸如但不限于辅助功率模块、牵引功率逆变器和/或空调压缩机）供能时，从充电站递送处于第一电压水平（“V1”）的附属电压以便在移动平台上使用。因此，第一电压水平V1在本文中可互换地被称为“附属电压”，而不论是否或者如何实际上在移动平台上使用附属电压。

在递送处于第一电压水平V1的附属电压的同时，可使用DC充电电压为移动平台的DC电池组充电，其中DC充电电压在适宜或适合于其预期用途的第二电压水平（“V2”）下被提供，例如，该第二电压水平在一些实施例中等于第一电压水平V1或在其他实施例中超过第一电压水平V1（例如，是其两倍或更多倍）。在可能的实施例中，例如，第一电压水平V1可在大约300-500 V的范围内，并且第二电压水平V2可在大约600-1000 V的范围内，即，V2 = 2*V1，并且在本公开的范围内，其他可能的电压水平是可能的。

所公开的电路拓扑提供了某些性能优点。如将了解的那样，在充电期间以第一电压水平V1被供电的附属负载将通常需要使用车载DC-DC电压转换器以将DC充电电压从第二电压水平V2减小到第一电压水平V1。使用本教导，消除了在移动平台上安装这样的DC-DC电压转换器的费用、所需的包装空间以及相当大的质量，并且本电路拓扑中的每一者的特征均在于不存在车载DC-DC电压转换器。然而，在本文中所述的一些实施例中，DC-DC电压转换器可被装纳在非车载充电站内。