充电设备及其控制方法与流程

充电设备及其控制方法
1.本非临时申请基于2020年9月7日于日本专利局申请的日本专利申请第2020-149757号，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
2.本公开涉及一种充电设备和一种充电设备的控制方法。


背景技术：

3.wo 2018/015263公开了一种车载充电设备，该车载充电设备使用从三相电源供应的电功率对车载电池进行充电。充电设备包含用于切换三相电源中包含的各相电源之间的连接和断连的三个继电器。


技术实现要素：

4.由于继电器闭合且充电设备连接到三相电源，因此浪涌电流可能从三相电源流经充电设备。因此，期望在适当时抑制浪涌电流的产生。
5.作为一种方法，例如期望为充电设备中的每个继电器提供预充电电阻器。然而，在此情况下，由于为每个继电器提供预充电电阻器，因此可导致成本增加、重量增加等。
6.为了降低成本并减轻重量，还期望仅为对应于某一相电源的继电器提供预充电电阻器。在此情况下，例如，首先断开三个继电器并经由预充电继电器执行预充电，其后闭合三个继电器。然而，电压摆幅不一定在三相电源的各相电源之间为相等的。因此，如果设置有预充电电阻器的相电源具有比其他相电源更小的电压摆幅，则即使通过上述方法对充电设备进行预充电，在闭合三个继电器时浪涌电流也可能流经充电设备。
7.作出本公开以解决以上问题，且本公开的目标是抑制浪涌电流的产生，同时实现降低的成本和降低的重量。
8.根据本公开的某些方面的一种充电设备使用从三相电源供应的交流功率对电池充电。充电设备包含：第一转换器，其将从三相电源供应的交流功率转换为直流功率；第二转换器，其将来自第一转换器的输出电压转换为用于电池的电压，并向电池供应电压；第一继电器，其布置在三相电源的第一相电源与第一转换器之间；第二继电器，其布置在三相电源的第二相电源与第一转换器之间；和第三继电器，其布置在三相电源的第三相电源与第一转换器之间；预充电电阻器，其并联连接到第一继电器；以及控制器，控制第一转换器、第二转换器、第一继电器、第二继电器和第三继电器。第一转换器包含：功率因数校正电路，提高从三相电源供应的电功率的功率因数并对从三相电源供应的电压进行升压；以及电容器，使从功率因数校正电路供应的直流电压平滑化，并向第二转换器供应所平滑化的直流电压。在将充电设备连接到三相电源时，控制器：断开第一继电器、第二继电器和第三继电器，并经由预充电电阻器对电容器进行预充电；在完成电容器的预充电之后，闭合第一继电器，并控制功率因数校正电路以将电容器的电压升压到目标电压；以及在将电容器的电压升压到目标电压之后，闭合第二继电器和第三继电器。
9.根据本公开的另一方面的一种充电设备的控制方法为一种用于使用从三相电源供应的交流功率对电池充电的充电设备的控制方法。充电设备包含：第一转换器，其将从三相电源供应的交流功率转换为直流功率；第二转换器，其将来自第一转换器的输出电压转换为用于电池的电压，并向电池供应电压；第一继电器，其布置在三相电源的第一相电源与第一转换器之间；第二继电器，其布置在三相电源的第二相电源与第一转换器之间；和第三继电器，其布置在三相电源的第三相电源与第一转换器之间；以及预充电电阻器，其并联连接到第一继电器。第一转换器包含：功率因数校正电路，提高从三相电源供应的电功率的功率因数并对从三相电源供应的电压进行升压；以及电容器，使从功率因数校正电路供应的直流电压平滑化，并向第二转换器供应所平滑化的直流电压。方法包含：在将充电设备连接到三相电源时，断开第一继电器、第二继电器和第三继电器，并经由预充电电阻器对电容器进行预充电；在完成电容器的预充电之后，闭合第一继电器，并控制功率因数校正电路以将电容器的电压升压到目标电压；以及在将电容器的电压升压到目标电压之后，闭合第二继电器和第三继电器。
10.根据以上配置和方法，控制器断开第一继电器、第二继电器和第三继电器，并经由预充电电阻器使用第一相电源执行电容器的预充电，其后控制器闭合第一继电器，控制功率因数校正电路，并将电容器的电压升压到目标电压。当完成升压时，控制器闭合第二继电器和第三继电器。换句话说，在闭合第二继电器和第三继电器时，电容器的电压已被升压到目标电压。即使第二相电源和/或第三相电源的电压摆幅大于第一相电源的电压摆幅，这也可在闭合第二继电器和第三继电器时抑制浪涌电流从第二相电源和/或第三相电源流经电容器。
11.此外，由于可仅向第一继电器、第二继电器和第三继电器当中的第一继电器提供预充电电阻器，因此与为第一继电器、第二继电器和第三继电器中的每个继电器提供预充电电阻器相比，可实现降低的成本和降低的重量。
12.在特定实施例中，目标电压被设定为大于或等于三相电源的峰值电压加上预定值的值。
13.通过将目标电压设定为大于或等于三相电源的峰值电压的值加上预定余量的值，电容器的电压被升压为大于或等于第二相电源和第三相电源的峰值电压。这可在闭合第二继电器和第三继电器时抑制浪涌电流从第二相电源和/或第三相电源流经电容器。
14.在特定实施例中，功率因数校正电路包含：第一臂，设置成对应于第一相电源；第二臂，设置成对应于第二相电源；第三臂，设置成对应于第三相电源，第一臂、第二臂和第三臂并联连接在使第一转换器和第二转换器电连接的电力线之间；第一电抗器，其布置在第一继电器与第一臂之间；第二电抗器，其布置在第二继电器与第二臂之间；以及第三电抗器，其布置在第三继电器与第三臂之间。第一臂、第二臂和第三臂各自包含串联连接在电力线之间的两个切换元件，以及分别与两个切换元件反相并联连接的两个二极管。第一电抗器、第二电抗器和第三电抗器分别连接在第一臂、第二臂和第三臂处的两个切换元件之间的连接点处。控制器使用第一电抗器和第一臂将电容器的电压升压到目标电压。
15.根据以上配置，可通过闭合第一继电器并使用第一电抗器和第一臂将电容器的电压升压到目标电压。
16.根据结合附图进行的本公开的以下详细描述，本公开的前述和其他目标、特征、方
面和优点将变得更显而易见。
附图说明
17.图1为示意性地示出了充电系统的总体配置的框图。
18.图2为示出了充电设备的一个示例配置的细节的电路框图。
19.图3为用于说明电容器c1的预充电的图。
20.图4为用于说明从三相电源输出的三相交流(ac)电压的图。
21.图5为用于说明当v相电压具有比u相电压和w相电压更大的电压摆幅时如果闭合继电器ry1到ry3则流经电容器c1的浪涌电流的图。
22.图6为预控制的时间图。
23.图7为说明用于预控制的过程的流程图。
具体实施方式
24.在下文中，将参考附图描述根据本公开的实施例。应注意，相同附图标号用于指代相同或相似部件，且将不重复其描述。
25.《充电系统的配置》
26.图1为示意性地示出了充电系统9的总体配置的框图。参考图1，充电系统9包含车辆1和三相电源900。车辆1和三相电源(外部电源)900可经由充电电缆800彼此连接。充电电缆800包含连接器810、可机械连接到三相电源900的插座950的插头820、和使连接器810和插头820连接的导线830。
27.根据本发明实施例的车辆1为插电式混合动力车辆。然而，车辆1不限于插电式混合动力车辆，且可为能够使用车辆外部供应的电功率对车载电池充电的任何车辆。例如，车辆1可为电动车辆或燃料单体车辆。
28.车辆1包含电池10、系统主继电器(smr)20、功率控制单元(pcu)30、电动发电机41、42、机械功率传动齿轮50、发动机60、驱动轮70、充电继电器(chr)80、充电设备200、入口90和电子控制单元(ecu)100。
29.电池(功率存储设备)10为二次电池，诸如锂离子二次电池或镍氢电池。电池10经由smr20电连接到pcu 30。电池10向pcu 30供应电功率以产生用于车辆1的驱动力。电池10还存储通过电动发电机41、42产生的电功率。应注意，可采用诸如电气双层电容器的电容器代替电池10。
30.电池10包含电压传感器11、电流传感器12和温度传感器13。电压传感器11检测电池10的电压vb。电流传感器12检测输入到电池10/从电池10输出的电流ib。温度传感器13检测电池10的温度tb。每个传感器将指示检测结果的信号输出到ecu 100。基于这些检测值，ecu 100例如控制电池10的充电和放电并估计电池10的soc。
31.smr 20电连接于电池10与pcu 30之间。响应于来自ecu 100的控制信号，smr 20在电池10与pcu 30之间的电功率的供应和关停之间切换。
32.pcu 30包含均未示出的转换器和逆变器。转换器对来自电池10的直流(dc)电压进行升压。响应于来自ecu 100的控制信号，逆变器将来自转换器的dc电压转换为交流(ac)电压，并将ac电压输出到电动发电机41、42。
33.电动发电机41、42各自为ac旋转电机，例如三相ac、永磁体、同步电动机。来自电动发电机41、42的输出转矩经由包含减速齿轮和功率划分设备的机械功率传动齿轮50传递到驱动轮70。
34.为了起动发动机60，电动发电机41使用电池10中存储的电功率来旋转发动机60的曲轴。电动发电机41还可使用通过发动机60产生的机械功率来产生功率。通过电动发电机41产生的ac功率通过pcu30转换为dc功率并存储在电池10中。通过电动发电机41产生的ac功率还可被供应到电动发电机42。
35.电动发电机42使用从电池10供应的电功率和通过电动发电机41产生的电功率中的至少一个电功率来旋转驱动轴。电动发电机42还可通过再生制动来产生功率。通过电动发电机42产生的ac功率通过pcu30转换为dc功率，并被存储在电池10中。
36.发动机60为内燃机发动机，诸如汽油发动机、柴油发动机等。响应于来自ecu 100的控制信号，发动机60产生用于允许车辆1行进的机械功率。
37.chr 80电连接于电池10与充电设备200之间。响应于来自ecu100的控制信号，chr 80在从充电设备200到电池10的电功率的供应和切断之间切换。
38.入口90可机械连接到充电电缆800的连接器810。来自三相电源900的电功率经由充电电缆800和入口90被供应到车辆1。
39.充电设备200经由chr 80电连接到电池10，并电连接到入口90。响应于来自ecu 100的控制信号，充电设备200将从三相电源900供应的ac功率转换为dc功率，并将dc功率输出到电池10。
40.ecu 100包含均未示出的中央处理单元(cpu)、存储器、输入/输出端口等。基于来自每个传感器和每个设备的信号，以及存储器中存储的映射和程序，ecu 100控制各种设备，以使得将车辆1进入所期望的驱动条件。通过ecu 100执行的主要控制的示例包含在ecu 100感测到连接器810连接到入口90的充电电缆800时执行的“预控制”。将在下文详细描述预控制。
41.《充电设备的配置》
42.图2为示出了充电设备200的一个示例性配置的细节的电路框图。参考图2，充电设备200包含ac到dc转换器210和dc到dc转换器220。
43.ac到dc转换器210将从三相电源900供应的ac功率转换为dc功率。ac到dc转换器210包含熔丝f1、f2和f3、浪涌保护电路211、功率因数校正(pfc)电路212、电流传感器213、电容器c1和电压传感器214。
44.由于大电流流经熔丝f1到f3中的每个熔丝，因此熔丝的嵌入式合金部分被烧断。三相电源900包含u相电源910、v相电源920和w相电源930。熔丝f1电连接于u相电源910与浪涌保护电路211之间。熔丝f2电连接于v相电源920与浪涌保护电路211之间。熔丝f3电连接于w相电源930与浪涌保护电路211之间。
45.浪涌保护电路211在充电设备200启动时保护电容器c1免受浪涌电流。浪涌保护电路211包含继电器ry1、ry2和ry3以及预充电电阻器r1。继电器ry1电连接于熔丝f1与pfc电路212之间。预充电电阻器r1并联连接到继电器ry1。继电器ry2电连接于熔丝f2与pfc电路212之间。继电器ry3电连接于熔丝f3与pfc电路212之间。继电器ry1到ry3各自响应于来自ecu 100的控制信号在闭合状态与断开状态之间切换。
46.在充电设备200启动时(在入口90连接到连接器810时)，对电容器c1进行预充电，同时继电器ry1到ry3保持断开。换句话说，经由预充电电阻器r1通过u相电源910对电容器c1进行预充电。通过经由预充电电阻器r1对电容器c1进行预充电，电流中的一些被预充电电阻器r1消耗，这可减少流入电容器c1的电流。因此，抑制浪涌电流流入电容器c1。
47.pfc电路212整流、升压并接着向dc到dc转换器220输出输入ac功率，同时使得输入电流为接近正弦的，从而提高ac功率的功率因数。pfc电路212包含用于将ac功率转换为dc功率的切换电路，以及布置在切换电路的输入处的电抗器l1、l2和l3。切换电路包含u相臂au、v相臂av和w相臂aw。各个相臂在电力线pl1与电力线nl1之间彼此并联连接。u相臂au具有串联连接的切换元件q1和q2。v相臂av具有串联连接的切换元件q3和q4。w相臂aw具有串联连接的切换元件q5和q6。二极管d1到d6分别反相并联连接于切换元件q1到q6的集电极与发射极之间。下文描述的切换元件q1到q6和切换元件q7到q10各自可为例如绝缘栅双极晶体管(igbt)、金属氧化物半导体(mos)晶体管、或双极晶体管等。
48.电抗器l1到l3分别连接在相臂au到aw的中点处。具体地，电抗器l1电连接在继电器ry1与u相臂au之间的中点(切换元件q1与切换元件q2之间的连接点)处。电抗器l2连接在继电器ry2与v相臂av之间的中点(切换元件q3与切换元件q4之间的连接点)处。电抗器l3连接在继电器ry3与w相臂aw之间的中点(切换元件q5与切换元件q6之间的连接点)处。
49.u相臂au和电抗器l1形成可对从u相电源910输入到pfc电路212的电压进行升压的u相升压斩波电路。v相臂av和电抗器l2形成可对从v相电源920输入到pfc电路212的电压进行升压的v相升压斩波电路。w相臂aw和电抗器l3形成可对从w相电源930输入到pfc电路212的电压进行升压的w相升压斩波电路。
50.电流传感器213检测来自pfc电路212的输出电流，并将指示检测结果的信号输出到ecu 100。
51.电容器c1连接于电力线pl1与电力线nl1之间。电容器c1使从pfc电路212供应的dc电压平滑化，并将平滑化的dc电压供应到dc到dc转换器220。
52.电压传感器214检测跨电容器c1的电压，即，连接ac到dc转换器210和dc到dc转换器220的电力线pl1和nl1之间的电压vh，并将指示检测结果的信号输出到ecu 100。
53.dc到dc转换器220包含逆变器电路221、变压器tr1、整流器电路222、扼流线圈l4、电流传感器223和电容器c2。dc到dc转换器220将从ac到dc转换器210输出的电压vh转换为dc电压vdc。
54.逆变器电路221包含切换元件q7到q10。基于来自ecu 100的控制信号(更具体地说，脉冲宽度调制(pwm)信号的占空比)，切换元件q7到q10将从ac到dc转换器210输出的dc功率转换为ac功率，并将ac功率供应到变压器tr1的初级绕组。
55.变压器tr1将来自逆变器电路221的ac电压转换为具有取决于初级绕组与次级绕组之间的匝数比的电压值的ac电压。
56.整流器电路222包含二极管d11、d12、d13和d14。二极管d11到d14形成整流来自变压器tr1的次级绕组的ac功率的二极管电桥，从而将ac功率转换为dc功率。
57.扼流线圈l4和电容器c2在整流器电路222的输出节点之间串联连接。扼流线圈l4和电容器c2形成lc过滤器，该lc过滤器从自整流器电路222输出的dc电流去除波纹分量。波纹分量通过切换元件q7到q10的切换操作产生。
58.电流传感器223检测流经扼流线圈l4的电流，并将指示检测结果的信号输出到ecu 100。
59.《预控制》
60.此处，为了开始用于使用从三相电源900供应的电功率对电池10充电的外部充电，由于充电电缆800的连接器810连接到入口90，因此通过三相电源900来启动充电设备200。如上文所描述，在充电设备200启动时，经由预充电电阻器r1通过u相电源910对电容器c1进行预充电以便抑制浪涌电流流经电容器c1。
61.图3为用于说明电容器c1的预充电的图。如果来自u相电源910的电流的瞬时值为正，那么来自u相电源910的电流流经预充电电阻器r1和二极管d1，并对电容器c1充电，如图3的箭头ar1所指示。电流中的一些被预充电电阻器r1消耗，这减少了流入电容器c1的电流，从而使电容器c1免受浪涌电流的影响。
62.ecu 100监测电容器c1的电压vh。如果电压vh达到第一目标电压vtag1，那么ecu 100确定电容器c1的预充电完成。例如，第一目标电压vtag1被设定为比u相电源910的峰值电压小预定电压的值。具体地，进一步设置用于检测u相电源910的电压的电压传感器(未示出)以基于电压传感器检测的值来设定第一目标电压vtag1。例如，假设系统电压的均方根值(rms)为240v且峰值电压为约339.4v，那么第一目标电压vtag1被设定为约300v，其比峰值电压小预定电压。例如，基于充电设备200的规格来设定预定电压。
63.在完成电容器c1的预充电之后，例如期望闭合继电器ry1到ry3并对电池10充电。然而，三相电源900的各个相之间电压摆幅可能不同。在此情况下，即使完成电容器c1的预充电，当闭合继电器ry1到ry3时，浪涌电流仍可流经电容器c1。下文给出详细描述。
64.图4为用于说明从三相电源900输出的三相ac电压的图。如图4中所示，三相电源900的电压包含：u形电压ul，其为来自u相电源910的电压；v相电压vl，其为来自v相电源920的电压；和w相电压wl，其为来自w相电源930的电压。u相电压ul、v相电压vl和w相电压wl彼此具有120度的相差。在图4中，实线指示u相电压ul，点划线指示v相电压vl，且虚线指示w相电压wl。
65.此处，如图4中所示，u相电压ul、v相电压vl和w相电压wl不一定具有相等电压摆幅。例如，由于施加到每个相电源负载的度数的差异等，在u相电压ul、v相电压vl和w相电压wl之间电压摆幅可不同。图4借助于示例说明v相电压vl具有比u相电压ul和w相电压wl更大的电压摆幅的情况。
66.图5为用于说明当v相电压vl具有比u相电压ul和w相电压wl更大的电压摆幅时如果闭合继电器ry1到ry3流经电容器c1的浪涌电流的图。
67.如果在完成电容器c1的预充电的同时闭合继电器ry1到ry3，那么v相电压vl具有比u相电压ul和w相电压wl更大的电压摆幅。因此，浪涌电流从v相电源920流经电容器c1，如图5中的箭头ar2所指示。从v相电源920流经电容器c1的浪涌电流可导致熔丝f1到f3被烧断，或断路器(未示出)跳闸等。
68.因此，在本发明实施例中，在完成电容器c1的预充电之后，仅闭合继电器ry1到ry3中的继电器ry1且驱动pfc电路212以将电容器c1的电压vh升压到第二目标电压vtag2。例如基于车辆1的目的地(例如日本、欧洲、北美、中国等)设定第二目标电压vtag2。具体地，例如，第二目标电压vtag2被设定为车辆1的目的地处的系统电源(三相电源900)的峰值电压
vpeak，具有预定误差err(例如约10％)和预定余量α。更具体地说，例如，第二目标电压vtag2由以下等式(1)表示。例如，峰值电压vpeak由以下等式(2)表示。
69.vtag2＝{vpeak
×
(1+err)}+α...(1)
70.vpeak＝√2
×
vrms...(2)
71.vrms为车辆1的目的地处的系统电源(三相电源900)的电压的rms值。预定误差err和预定余量α可适当地基于充电系统9的规格和/或车辆1的目的地处的功率系统的特征设定。
72.例如，根据等式(2)，假设rms值vrms为240v，那么峰值电压vpeak被计算为约339.4v。根据等式(1)，其中预定误差err为10％，第二目标电压vtag2被计算为约373v+α。例如，预定余量α设定为约20到30v，且第二目标电压vtag2被设定为约400v的值。
73.第二目标电压vtag2被设定为具有预定误差err和预定余量α的三相电源900的峰值电压vpeak，且电容器c1的电压vh升压到在第二目标电压vtag2。在将电容器c1的电压vh升压到第二目标电压vtag2之后，闭合继电器ry2和ry3。即使u相电压ul、v相电压vl和w相电压wl不具有相等电压摆幅，这也可抑制在闭合继电器ry1到ry3时浪涌电流流经电容器c1。
74.电容器c1的电压vh通过u相升压斩波电路升压。ecu 100控制切换元件q1和q2，以使得在u相电压ul的瞬时值变为正时切换元件q1关断且切换元件q2导通。随后，ecu 100控制切换元件q1和q2，以使得切换元件q1导通且切换元件q2关断。这对电容器c1的电压vh进行升压。应注意，ecu 100可控制切换元件q1和q2，以使得在u相电压ul的瞬时值变为正时切换元件q1关断且切换元件q2导通，且随后控制切换元件q1和q2，以使得切换元件q1和q2关断。应注意，在本发明实施例中，电流从三相电源900流向充电设备200的方向为正方向。
75.图6为预控制的时间图。在图6中，纵轴指示电压vh，且横轴指示时间。
76.假设在时间t0处，充电电缆800的连接器810连接到入口90，以便开始电池10的外部充电。当ecu 100感测到连接器810被连接到入口90时，ecu 100开始预控制。具体地，ecu 100保持继电器ry1到ry3断开，且切换元件q1和q2关断。这导致执行经由预充电电阻器r1使用u相电源910对电容器c1的预充电。ecu 100等待电压vh达到第一目标电压vtag1，同时保持继电器ry1到ry3断开，且切换元件q1和q2关断。
77.在时间t1处，当电压vh达到第一目标电压vtag1且完成电容器c1的预充电时，ecu 100闭合继电器ry1。
78.在时间t2处，ecu 100控制u相升压斩波电路以将电压vh从第一目标电压vtag1升压到第二目标电压vtag2。
79.在时间t3处，当电压vh被升压到第二目标电压vtag2时，ecu 100闭合继电器ry2和ry3。这闭合所有继电器ry1到ry3。ecu 100然后对电池10充电。
80.《通过ecu执行的处理：预处理》
81.图7为说明用于预控制的过程的流程图。当ecu 100感测到充电电缆800的连接器810被连接到入口90时，由ecu 100发起流程图中说明的处理。流程图中包含的步骤中的每个步骤(在下文中，每个步骤缩写为s)基本上由通过ecu 100的软件处理实施，但也可以通过ecu 100内制造的专用硬件(电路)实施。
82.当ecu 100感测到充电电缆800的连接器810被连接到入口90时，ecu 100开始预控制。
83.在s1中，ecu 100执行电容器c1的预充电。具体地，ecu 100控制继电器ry1到ry3断开，且将开关元件q1和q2控制为关断。这导致执行经由预充电电阻器r1使用u相电源910对电容器c1的预充电。
84.在s3中，ecu 100监测跨电容器c1的电压——即，电压vh，并确定电压vh是否已达到第一目标电压vtag1。如果电压vh尚未达到第一目标电压vtag1(s3中为否)，那么ecu 100再次执行s3的处理并继续监测电压vh。相反，如果电压vh达到第一目标电压vtag1(s3中为是)，那么ecu 100将处理行进到s5。
85.在s5中，ecu 100闭合继电器ry1。ecu 100然后将处理行进到s7。
86.在s7中，ecu 100控制u相升压斩波电路并开始对电压vh进行升压。
87.在s9中，ecu 100监测电压vh并确定电压vh是否已达到第二目标电压vtag2。如果电压vh尚未达到第二目标电压vtag2(s9中为否)，那么ecu 100再次执行s9的处理并继续监测电压vh。相反，如果电压vh达到第二目标电压vtag2(s9中为是)，那么ecu 100将处理行进到s11。
88.在s11中，ecu 100闭合继电器ry2和ry3。这闭合所有继电器ry1到ry3。在闭合继电器ry2和ry3之后，ecu 100结束预控制并将处理行进到s13。
89.在s13中，ecu 100发起电池10的充电控制并对电池10充电。
90.如上文所描述，在本发明实施例中，当ecu 100感测到充电电缆800的连接器810被连接到入口90时，ecu 100执行预控制。在预控制中，ecu 100断开继电器ry1到ry3并执行经由预充电电阻器r1使用u相电源910对电容器c1的预充电。在完成电容器c1的预充电之后，ecu 100闭合继电器ry1，控制u相升压斩波电路，并将电压vh(跨电容器c1的电压)升压到第二目标电压vtag2。当完成升压时，ecu 100闭合继电器ry2和ry3。即使u相电压ul、v相电压vl和w相电压wl不具有相等电压摆幅，这也可抑制在闭合继电器ry1到ry3时浪涌电流流经电容器c1。
91.此外，由于可仅向继电器ry1到ry3当中的一个继电器(本实施例中的继电器ry1)提供预充电电阻器r1，因此相比为继电器ry1到ry3中的每个继电器提供预充电电阻器，可实现降低的成本和降低的重量。
92.尽管已详细描述和说明本公开，但清楚地理解本公开仅通过说明和示例而非通过限制描述和说明，本公开的范围通过随附权利要求来解释。

技术特征：
1.一种用于使用从三相电源供应的交流功率对电池充电的充电设备，所述三相电源包含第一相电源、第二相电源和第三相电源，所述充电设备包括：第一转换器，所述第一转换器将从所述三相电源供应的所述交流功率转换为直流功率；第二转换器，所述第二转换器将来自所述第一转换器的输出电压转换为用于所述电池的电压，并向所述电池供应所述电压；第一继电器，所述第一继电器布置在所述第一相电源与所述第一转换器之间；第二继电器，所述第二继电器布置在所述第二相电源与所述第一转换器之间；和第三继电器，所述第三继电器布置在所述第三相电源与所述第一转换器之间；预充电电阻器，所述预充电电阻器并联连接到所述第一继电器；以及控制器，所述控制器控制所述第一转换器、所述第二转换器、所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器，其中所述第一转换器包含功率因数校正电路，所述功率因数校正电路提高从所述三相电源供应的电功率的功率因数并对所述交流功率的电压进行升压，以及电容器，所述电容器使从所述功率因数校正电路供应的直流电压平滑化，并向所述第二转换器供应所平滑化的直流电压，在将所述充电设备连接到所述三相电源时，所述控制器：断开所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器，并经由所述预充电电阻器对所述电容器进行预充电；在完成所述电容器的预充电之后，闭合所述第一继电器，并控制所述功率因数校正电路以将所述电容器的电压升压到目标电压；以及在将所述电容器的电压升压到所述目标电压之后，闭合所述第二继电器和所述第三继电器。2.根据权利要求1所述的充电设备，其中所述目标电压被设定为大于或等于所述三相电源的峰值电压加上预定值的值。3.根据权利要求1或2所述的充电设备，其中所述功率因数校正电路包含：第一臂，所述第一臂被设置成对应于所述第一相电源；第二臂，所述第二臂被设置成对应于所述第二相电源；第三臂，所述第三臂被设置成对应于所述第三相电源，所述第一臂、所述第二臂和所述第三臂并联连接在使所述第一转换器和所述第二转换器电连接的电力线之间；第一电抗器，所述第一电抗器被布置在所述第一继电器与所述第一臂之间；第二电抗器，所述第二电抗器被布置在所述第二继电器与所述第二臂之间；以及第三电抗器，所述第三电抗器被布置在所述第三继电器与所述第三臂之间，其中所述第一臂、所述第二臂和所述第三臂各自包含串联连接在所述电力线之间的两个切换元件，以及分别与所述两个切换元件反相并联连接的两个二极管，所述第一电抗器、所述第二电抗器和所述第三电抗器分别连接在所述第一臂、所述第二臂和所述第三臂处的所述两个切换元件之间的连接点处，且
所述控制器使用所述第一电抗器和所述第一臂将所述电容器的电压升压到所述目标电压。4.一种用于使用从三相电源供应的交流功率对电池充电的充电设备的控制方法，所述三相电源包含第一相电源、第二相电源和第三相电源，所述充电设备包含：第一转换器，所述第一转换器将所述交流功率转换为直流功率；第二转换器，所述第二转换器将来自所述第一转换器的输出电压转换为用于所述电池的电压，并向所述电池供应所述电压；第一继电器，所述第一继电器布置在所述第一相电源与所述第一转换器之间；第二继电器，所述第二继电器布置在所述第二相电源与所述第一转换器之间；和第三继电器，所述第三继电器布置在所述第三相电源与所述第一转换器之间；以及预充电电阻器，所述预充电电阻器并联连接到所述第一继电器，其中所述第一转换器包含：功率因数校正电路，所述功率因数校正电路提高从所述三相电源供应的电功率的功率因数并对所述交流功率的电压进行升压，以及电容器，所述电容器使从所述功率因数校正电路供应的直流电压平滑化，并向所述第二转换器供应所平滑化的直流电压，所述方法包括：在将所述充电设备连接到所述三相电源时，断开所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器，并经由所述预充电电阻器对所述电容器进行预充电；在完成所述电容器的预充电之后，闭合所述第一继电器，并控制所述功率因数校正电路以将所述电容器的电压升压到目标电压；以及在将所述电容器的电压升压到所述目标电压之后，闭合所述第二继电器和所述第三继电器。

技术总结
本发明涉及充电设备及其控制方法。如果感测到连接器(810)被连接到入口(90)，那么ECU(100)执行电容器(C1)的预充电。当完成电容器(C1)的预充电时，ECU(100)闭合继电器(RY1)，并控制U相升压斩波电路以对电容器(C1)的电压(VH)进行升压。如果电压(VH)被升压到第二目标电压(Vtag2)，那么ECU(100)闭合继电器(RY2、RY3)。RY3)。RY3)。


技术研发人员：南井俊彦
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：2021.09.03
技术公布日：2022/3/8