用于确定针对不具有电流隔离的电动或混合动力机动车辆电池充电器的中性线电流而校正的设定点的设备和方法与流程

本发明的技术领域为车内机动车辆电池充电器，并且尤其为在受干扰的供电网络上使用此类充电器。

背景技术：

不具有电流隔离的车内充电器对受干扰的供电网络较敏感，尤其就考虑到低频电压谐波而言。在一些情况下，与受干扰网络的连接导致负载断开连接，这是用户所不期望的。还可能看到过流的出现，这可以严格地测试电力电子设备。所述过电流还导致引发负载断开连接的故障。

防止这种情况的一种方案是关于充电器中循环的电流采用更宽的裕度。然而，这样具有降低充电器输出的缺陷。而且，为了独立于网络质量保证负载的完全可用性，在所有使用情况下充电器输出的降低对用户而言似乎同样是不允许的。

因此，在不考虑供电网络的质量的情况下存在协调高负载输出与负载可用性的技术问题。

以下文献是从现有技术中已知的。

文献WO2012052190披露了对在发电系统与电网之间的电气连接处存在的干扰的分解和减轻。此文献描述了一种允许通过注入被适当适配的电流来改善电网的质量的系统。所述系统是无法适配用于机动车辆的完整系统。

文献EP1665495披露了一种用于在电网的干扰过程中运行风力涡轮机的方法。此文献表示风力涡轮机系统所提供的电力根据电网中故障的出现而改变。

这些文献离机动车辆领域很远，并且因此未提供关于此领域中协调高负载输出与负载可用性的信息。

技术实现要素：

本发明的目的是一种用于确定不具有电流隔离的电动或混合动力机动车辆电池充电器的经校正的中性线电流设置的设备，所述充电器由供电网络供电。

图1示出了不具有电流隔离的车内充电器的主要单元。三相网络1连接至具有参考号2的降压整流器。二极管3的阴极连接至降压整流器2的第一输出端，所述二极管的阳极连接至降压整流器2的第二输出端。降压整流器2的第一输出端连接至电机3的电感8，所述电感进而连接至具有参考号5的升压逆变器。升压逆变器5的输出端连接至电池6。

中性线电流由降压整流器2的第一输出端、二极管3的阴极与电机4之间的电流测量传感器7测量。文献FR2943188更详细地展示了充电器的结构，比如上文所描述的。

更一般地，此专利申请中的“中性线电流”是来自不具有电流隔离的充电器的输入整流器的输出端处的总线的直流，所述充电器包括所述输入整流器，一般紧跟着的是升压级。此术语“中性线电流”源自以下事实：在文献FR2943188的情况下，此电流到达在充电器的升压级中被重新使用作为能量储存电感的定子线圈的中性线输入端。本发明还适用于其他类型的包括至少一个整流器级的充电器。在文献FR2943188的包括串联在电流计7与定子线圈8之间的附加电感的变体中，“中性线电流”是经过所述附加电感的电流。

所述设备包括能够根据所述供电网络的电压的测量结果确定所述网络的瞬时频率的锁相环、以及能够根据电池电流设置确定中性线电流设置的调节映射。

所述设备此外还包括：用于根据所述网络的所述瞬时频率计算所述网络的频率变化幅度的装置；校正映射，所述校正映射接收所述频率变化幅度的值作为输入并且发射所述中性线电流设置的校正作为输出；以及求和器，所述求和器能够通过将中性线电流设置的校正值与所述中性线电流设置相加来确定经校正的中性线电流设置。

所述设备可以包括所述中性线电流的上升设置的低通滤波器。

所述设备可以包括饱和装置，所述饱和装置能够限制从所述求和器输出的所述经校正的中性线电流设置以便不超过所述中性线设置的最大值。

本发明的另一目的是一种用于确定在不具有电流隔离的电动或混合动力机动车辆电池充电器的整流器级的输出端处的经校正的中性线电流设置的方法，所述充电器由供电网络供电。

所述方法包括以下步骤：

通过环路锁相根据所述供电网络的电压的测量结果确定所述网络的瞬时频率，以及

根据电池电流的设置确定中性线电流设置。

所述方法还包括以下步骤：

计算所述网络的瞬时频率变化的幅度，

根据所述网络的所述瞬时频率变化的幅度确定所述中性线电流设置的校正，以及

将所述中性线电流设置的所述校正与所述中性线电流设置相加。

可以通过带通滤波器来对所述中性线电流设置的校正进行滤波。

可以使所述经校正的中性线电流设置饱和以便不超过所述中性线设置的最大值。

附图说明

通过阅读仅作为非限定性示例给出的以下说明并参考附图将显现本发明的其他目标、特征和优点，在附图中：

-图1展示了不具有电流隔离的车内充电器的主要单元。

-图2展示了用于确定经校正的中性线电流设置的设备的主要单元，并且

-图3展示了用于确定经校正的中性线电流设置的方法的主要步骤。

具体实施方式

不具有电流隔离的车内充电器的功率调节(无论是三相的还是单相的)取决于电网的质量。在比如图1所描述的充电器中，附加电感可能被添加在电流计7与定子线圈8之间，但所述电感保持较小，从而使得充电器的成本和尺寸最小化。这意味着网络上所出现的干扰将被反馈给充电器的中性线电流，也就是说，在降压整流器2的输出端，即使这些干扰被充电器中所包括的调节部分地抵消。

这种调节使用电角度的值来确定电循环的电流位置并执行三相派克变换或计算降压整流器输出端处的期望单相电流。电角度的值由锁相环(PLL)确定。

网络电压可以被写作：

V(t)＝V₀*sin(ωt)， (等式1)

其中，V₀是幅度，ω是脉动并且t是时间。

锁相环的输出则对应于项ωt。

出于文献FR2974253中所描述的各种原因，中性线电流设置必须始终高于输入电流和电池电流。当供电网络上存在干扰时，中性线电流被干扰，并且这种干扰可以传播到线电流中。线电流是这些阶段中的电流，并且因此是充电器输入端处的电流。由于此电流是由中性线电流构造的，因此中性线电流的干扰存在于充电器输入电流中。实际上，结果是不可能从供电网络汲取期望的电流。在一些情况下，干扰的效果是调节无法将电流控制在其设置处，这会导致负载断开连接。在其他情况下，调节可能被干扰到电池电流达到对系统而言危险的水平的程度。

事实上，在系统的正常操作中，中性线电流升高，然后在预充电阶段在电流设置附近振荡。然后中性线电流被调节在这个设置值附近，伴随着轻微振荡。

然而，利用现有技术的充电器，在三相网络的三阶谐波上注入9％干扰(即，例如150Hz)造成负载断开连接。

这种断开连接是过电流保护(OCP)(设置为近似300A并存在于充电器中)的结果。这种保护独立于调节。

这个问题的一种解决方案(如上文所提到的)将是提高中性线电流设置的值。更精确地，当不再能够正确地构造线电流时，发生由于零中性线电流或OCP所导致的负载断开连接。这发生在中性线电流过低时。中性线电流则被称为“触及(touch)”线电流。网络越受干扰，中性线电流将越被干扰，并且期望的线电流与中性线电流处于同一水平的可能性越大。尽管振荡被干扰加强，通过提高中性线电流设置，更好地调节工作。在上述在三相网络的三阶谐波上注入9％干扰的示例中，30A的更高中性线电流设置使得尽管存在显著振荡仍然能够在没有危险的情况下维持调节功能。因此，这种方案允许车辆电池继续充电。

然而，改变中性线电流设置必须根据控制电子设备执行。事实上，中性线电流设置无法无限地上升，并且必须总是遵守将触发OCP的最大中性线电流值。因此，可以认为这种方案将不会总是适用于最大充电功率。事实上，在这种情况下，中性线电流已经非常高并且距离最大阈值较小的裕度。

因而，如果可以识别网络被干扰，则如果中性线电流设置被提高则改善了受干扰网络的负载可用性。与这种改进相对应的是这些受干扰网络上的较差输出，以及因此比在免除干扰的网络上更长的充电时间。

可以通过锁相环的输出来简单且可靠地估计网络的质量。如上所述，锁相环允许通过做出等式1的假设来重新构造电压正弦。

锁相环还具有瞬时频率f＝ω/2π作为输出。

如果锁相环完美地运行，ωt是在0与2π之间振荡的锯齿状信号，并且频率是常量。网络变得越受干扰(特别是在低频上)，信号ωt越失真，这对应于不是常量的瞬时频率。

在正确运行的锁相环的情况下，频率是常量并且在几百毫秒上频率变化的幅度是百分之几。换言之，当网络上几乎不存在干扰时，锁相环的输出端处发射的频率几乎不改变。

可以通过插入例如网络的五阶谐波的7％干扰来模拟受干扰的供电网络。在这种情况下，在利用大至少一阶的频率变化进行充电之前和之后，锁相环同样受干扰。

因此，可以断定，锁相环的瞬时频率的输出幅度是估计供电网络的质量的可靠指示。

而且，当模拟受干扰网络时，出现的是，将电流设置增大例如30A允许不管网络频率的显著变化如何都维持电池电荷。

因此，环路锁相是网络干扰的可靠指示。

目前通过映射来确定中性线电流设置，所述映射取决于电池电流设置。进而，电池电流设置是电源的映像。

因此，当供电网络受干扰时，为了维持对电池进行充电的能力，对源自这种映射(在此称为调节映射14)的中性线电流设置添加校正(11，12，13，15)。所述校正取决于源自锁相环10的供电网络的频率变化幅度。根据锁相环输出端处的频率变化确定校正的幅度取决于每种类型的车辆充电器，从而使得必须进行经验确定。

图2展示了用于确定经校正的中性线电流设置的设备9，所述设备包括锁相环10、用于计算频率变化幅度的装置11、校正映射12、低通滤波器13、调节映射14、求和器15和饱和装置16。

锁相环10接收供电网络的电压的测量结果作为输入，并且发射此网络的瞬时频率作为输出。

用于计算网络的频率变化幅度的装置11接收此瞬时频率，并且发射频率变化幅度的值，具体以Hz为单位。

矫正映射12接收频率变化幅度的值作为输入，并且发射中性线电流设置的校正作为输出，具体以中性线电流的升高的设置的形式。例如，5Hz的频率变化幅度值可以对应于中性线电流设置的30A的上升。

通过低通滤波器13对中性线电流设置的校正值进行滤波，所述低通滤波器用于防止设置的突然改变。

调节映射14允许根据电池电流的设置确定中性线电流设置。

求和器15允许将源自低通滤波器13的中性线电流设置的校正值与调节映射14的输出端处的中性线电流设置相加。

饱和装置16允许在求和器15的输出端处限制经校正的中性线电流设置以便不超过系统的物理限制。事实上，由于OCP的存在，中性线设置的最大值不是无穷大。

图3展示了用于确定经校正的中性线电流设置的方法。

在第一步骤18过程中，根据电池电流的设置确定中性线电流设置。

在第二步骤19过程中，通过应用于供电网络的电压的测量结果的锁相环来确定供电网络的瞬时频率。

在第三步骤20过程中，计算网络的瞬时频率变化的幅度，然后在第四步骤21过程中根据网络的瞬时频率变化的幅度确定中性线电流设置的校正。

在第五步骤22过程中，对中性线电流设置的校正进行滤波，然后在第六步骤23过程中将中性线电流设置与其相加。

在第七步骤24过程中，然后根据系统的参数使经校正的中性线电流设置饱和，具体地关于过电流保护OCP。