用于為電動車輛等的電池充電的器具的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┯糜跒殡妱榆囕v等的電池充電的器具，該器具包括：AC/DC轉(zhuǎn)換裝置，其輸入端能夠連接交流電源線(AC IN)且輸出端連接電動車輛的高壓電池(HVB)；DC/DC轉(zhuǎn)換裝置，其輸入端連接所述高壓電池且輸出端連接所述電動車輛的低壓電池(LVB)；其中，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置和所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置能夠被交替啟動以分別對所述高壓電池和所述低壓電池進(jìn)行充電；且其中，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置和所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置包括單一且共用的DC/DC轉(zhuǎn)換器(CNV)，其具有輸入端，所述輸入端能夠交替連接所述電源線(AC IN)和所述高壓電池(HVB)，以及具有第一輸出端，所述第一輸出端連接所述高壓電池(HVB)，以及第二輸出端，所述第二輸出端連接所述低壓電池(LVB)。
【專利說明】
用于為電動車輛等的電池充電的器具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于為電動車輛等的電池充電的器具。
【背景技術(shù)】
[0002]充電器具的使用已眾所周知且普遍應(yīng)用，其通常集成在電動車輛內(nèi)，能夠允許對所述車輛自身的電池進(jìn)行充電。
[0003]通常地，如圖1例子所示，這樣一種已知類型的器具包括電池充電器，由圖1中線LI標(biāo)出，其輸入端可連接交流電源線AC IN且其輸出端可連接電動車輛的高壓電池HVB。
[0004]—般來說，所述電池充電器LI包括第一輸入濾波器Fm，其可連接電源線、初始電流限制器LIC (或也稱“浪涌電流”限制器)、功率因數(shù)校正電路PFC、類型為直流/直流DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一轉(zhuǎn)換器CNVl，以及第一輸出濾波器Fquti，第一輸出濾波器Fciuti連接所述電動車輛的所述高壓電池HVB。
[0005]因此，當(dāng)所述電動車輛自身停止且連接電源線ACIN時(shí)，所述電池充電器LI能夠?qū)λ龈邏弘姵豀VB進(jìn)行充電。
[0006]此外，仍如圖1中例子所示，所述已知類型的器具還包括DC/DC轉(zhuǎn)換線L2，其輸入端連接所述高壓電池HVB且輸出端連接所述電動車輛的低壓電池LVB。
[0007]所述線L2能夠?qū)λ鲭妱榆囕v的所述低壓電池LVB進(jìn)行充電且進(jìn)一步對低電壓用戶點(diǎn)進(jìn)行供電。
[0008]特別地，所述電池充電器LI和所述DC/DC轉(zhuǎn)換線L2能夠被交替操作以用于分別向所述高壓電池HVB和所述低壓電池LVB進(jìn)行充電以及用于進(jìn)一步對低電壓用戶點(diǎn)進(jìn)行供電。
[0009]更為具體地，通過所述電池充電器LI對所述高壓電池HVB的充電發(fā)生在所述電動車輛停止時(shí)且與常規(guī)電源線AC IN相連接時(shí)，而通過所述線L2對所述低壓電池LVB的充電以及進(jìn)一步對低電壓用戶點(diǎn)進(jìn)行供電則發(fā)生在所述電動車輛運(yùn)動中。
[0010]通常來說，所述線L2包括連接所述高壓電池HVB的第二輸入濾波器Fin2、升壓轉(zhuǎn)換器STU(或增壓轉(zhuǎn)換器)、DC/DC型的第二轉(zhuǎn)換器CNV2，以及第二輸出濾波器Fqut2，第二輸出濾波器FQUT2連接低壓電池LVB。
[0011]此外，所述已知類型的器具通常包括控制單元U，其操作地連接所述電池充電器LI和所述DC/DC轉(zhuǎn)換線L2，且通過所述車輛自身的常規(guī)CAN總線可操作連接所述電動車輛的中心單元。
[0012]然而，所述已知類型的器具容易受到升級的影響，特別是針對于減小其體積、重量以及總生產(chǎn)成本的升級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的主要目的在于提出一種降低整體生產(chǎn)成本的用于為電動車輛等的電池充電的器具。
[0014]本發(fā)明的另一目標(biāo)在于提出一種降低整體尺寸和/或重量的用于為電動車輛等的電池充電的器具。
[0015]上述發(fā)明目的可以通過如本發(fā)明權(quán)利要求1所述的本器具實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的其他技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)可以通過優(yōu)選的，而并非限定的對于用于為電動車輛等的電池充電的器具的實(shí)施例的描述更為清楚，對實(shí)施例以附圖中指示性而非限制的示例方式予以說明，其中:
[0017]圖1是已知類型的用于為電動車輛的電池充電的器具的總體框圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明的器具的總體框圖；
[0019]圖3、圖4和圖5說明了根據(jù)本發(fā)明的所述器具的DC/DC轉(zhuǎn)換器的可能的實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0020]具體如圖2所示，總體以附圖標(biāo)記A表示用于為電動車輛等的電池充電的器具。
[0021]具體地，所述器具A可被用于替代通常安裝在電動車輛上的器具，且其具有用于對所述電動車輛的所述高壓電池(或牽引電池)進(jìn)行充電的電池充電器以及用于對所述電動車輛的低壓電池進(jìn)行充電和用于對所述低電壓用戶點(diǎn)進(jìn)行供電的單線。
[0022]所述器具A包括AC/DC轉(zhuǎn)換裝置，其輸入端連接交流電源線ACIN且輸出端連接所述電動車輛的高壓電池HVB。
[0023]所述器具A還包括DC/DC轉(zhuǎn)換裝置，其輸入端連接所述高壓電池HVB且輸出端連接所述電動車輛的低壓電池LVB。
[0024]有利地，在所述器具A中，所述所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置與所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置彼此集成，且能夠被交替啟動以用于分別向所述高壓電池HVB和所述低壓電池LVB進(jìn)行充電，以及用于對所述低電壓用戶點(diǎn)進(jìn)行供電。
[0025]具體地，所述器具A包括開關(guān)SW，其可被操作于第一配置和第二配置之間，其中第一配置為被連接至所述電源線AC IN，第二配置為被連接至所述車輛的所述高壓電池。
[0026]此外，所述器具A包括單一輸入濾波器Fin，其連接在所述開關(guān)SW的下游，且與所述轉(zhuǎn)換裝置AC/DC以及所述轉(zhuǎn)換器DC/DC均相互連接。
[0027]此外，所述器具A包括單一且共用的初始電流限制器(即所謂的“浪涌電流”限制器)，如圖2中LIC所示且連接在所述輸入濾波器Fin的下游。
[0028]有用地，所述器具A包括單一且共用的校正單元PFC/STU，其連接在所述所述限制器LIC的下游，且能夠既作為功率因數(shù)校正電路又作為升壓轉(zhuǎn)換器(或boost變換器)操作。
[0029]有利地，所述器具A包括單一且共用的DC/DC轉(zhuǎn)換器，如圖2中標(biāo)記CNV所示，具有:
[0030]輸入端，連接所述校正單元PFC/STU;
[0031]第一輸出端，連接所述高壓電池HVB;
[0032]第二輸出端，連接所述低壓電池LVB。
[0033]具體地，所述轉(zhuǎn)換器CNV為LLC諧振型。然而并不排除使用不同類型的轉(zhuǎn)換器。
[0034]通過舉例，圖3、圖4和圖5展示了所述轉(zhuǎn)換器CNV的可能的實(shí)施方式，其具有合適的選擇裝置能夠交替操作所述第一輸出端和所述第二輸出端。
[0035]進(jìn)一步地，然而并不排除不同的實(shí)施方式。
[0036]根據(jù)第一種可能的實(shí)施方式，如圖3所示，兩個(gè)變壓器TrHV和TrLV，分別連接所述轉(zhuǎn)換器CNV的所述第一輸出端和所述第二輸出端，兩個(gè)變壓器彼此串聯(lián)。
[0037]具體地，兩個(gè)繼電器Swl和Sw2，或者可替換地，兩個(gè)固態(tài)電子開關(guān)，根據(jù)所述器具A是否需要電池充電功能或DC/DC功能將所述變壓器TrHV或TrLV中的一個(gè)或另一個(gè)短路。
[0038]這種配置的優(yōu)點(diǎn)基本在于只使用了一個(gè)半導(dǎo)體橋P，其具有第一分支Rl和第二分支R2，包括由Lr、Lm和Cr組成的整體諧振電路(在該類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中只有一個(gè)半橋)。
[0039]進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為，在所述變壓器TrHV或TrLV的常規(guī)操作中，彼此交替操作，由于任一設(shè)備的寄生電容仍然保持連接因而沒有效率的損失。
[0040]所述繼電器Swl和Sw2可以使用常見的類型，因?yàn)樗麄儍H在沒有電壓/電流時(shí)被操作。
[0041 ]參考第二種可能的實(shí)施方式，如圖4所示，兩個(gè)變壓器TrHV和TrLV，分別連接所述轉(zhuǎn)換器CNV的所述第一輸出端和所述第二輸出端，兩個(gè)變壓器彼此并聯(lián)。
[0042]具體地，每個(gè)變壓器TrHV和TrLV的一端均被連接在所述半導(dǎo)體橋的分支Rl。
[0043]兩個(gè)繼電器Swl和Sw2，或者可替換地，兩個(gè)固態(tài)電子開關(guān)，根據(jù)是否需要電池充電功能或DC/DC轉(zhuǎn)換功能將所述變壓器TrHV或TrLV中的一個(gè)或另一個(gè)與所述半導(dǎo)體橋P的第二分支R2連接。
[0044]這種配置的優(yōu)點(diǎn)基本在于只使用了一個(gè)半導(dǎo)體橋P，其包括由Lr、Lm和Cr組成的整體諧振電路(在該類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中只有一個(gè)半橋)。
[0045]此外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在所述變壓器TrHV或TrLV的正常操作過程中，彼此交替操作，由于任一設(shè)備的寄生電容仍然保持連接因而沒有效率的損失。
[0046]繼電器Swl和Sw2可以使用較為常見的類型，由于他們僅在沒有電壓/電流時(shí)被操作。
[0047]參考第三種可能的實(shí)施方式，如圖5所示，所述兩個(gè)變壓器TrHV和TrLV—直存在，分別連接所述轉(zhuǎn)換器CNV的所述第一輸出端和所述第二輸出端，且進(jìn)一步還存在一個(gè)固態(tài)半橋。
[0048]每個(gè)變壓器TrHV和TrLV的一端均被連接在所述半導(dǎo)體橋P的公共分支Rl。另外兩端被連接在其他兩個(gè)獨(dú)立的半橋R2、R3。
[0049]所述分支Rl所對應(yīng)的所述半導(dǎo)體器件Ql和Q2—直工作。
[0050]此外，根據(jù)是否需要電池充電功能或DC/DC轉(zhuǎn)換功能，所述半導(dǎo)體器件QlH和Q2H或者所述半導(dǎo)體器件QlL和Q2L將被分別操作并在所述電池充電功能或所述DC/DC轉(zhuǎn)換功能這兩種情況間交替。
[0051 ]有用地，所述器具A包括第一輸出濾波器Fciuti，其連接所述轉(zhuǎn)換器CNV的第一輸出端以及所述高壓電池HVB。
[0052 ]有用地，應(yīng)當(dāng)注意到的是在優(yōu)選的而不是唯一的實(shí)施方式中，如圖3、圖4和圖5所示，所述第一和第二輸出端的選擇裝置共用所述轉(zhuǎn)換器CNV自身的轉(zhuǎn)換電路的一部分，其中所述轉(zhuǎn)換電路由所述半導(dǎo)體橋P和所述諧振電路組成。
[0053]此外，仍然參考圖2中所示的框圖，所述器具A包括第二輸出濾波器FQUT2，其連接所述轉(zhuǎn)換器CNV的第二輸出端和所述低壓電池LVB，以及所述低電壓用戶點(diǎn)的供電。
[0054]控制單元U通過所述常規(guī)CAN總線能夠操作地連接所述電動車輛的中心單元，且能夠控制所述器具A交替對所述高壓電池HVB和所述低壓電池LVB進(jìn)行充電以及對所述低電壓用戶點(diǎn)進(jìn)行供電。
[0055]所述控制單元U能夠操作連接所述開關(guān)SW、所述初始電流限制器LIC、所述校正單元PFC/STU以及所述轉(zhuǎn)換器CNV。
[0056]有用地，所述器具A包括輔助DC/DC低電壓轉(zhuǎn)換器，如圖2中標(biāo)記LV CNV所示，其輸入端連接所述校正單元PFC/STU且其輸出端連接所述低壓電池LVB。
[0057]具體地，所述轉(zhuǎn)換器LVCNV能夠在低電壓線上提供最大100瓦的功率，例如，當(dāng)在所述高壓電池HVB充電過程中，以確保所述器具自身的正確操作。
[0058]以上所述的本發(fā)明如何實(shí)現(xiàn)所提出的技術(shù)目標(biāo)已在實(shí)踐中被發(fā)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于為電動車輛等的電池充電的器具(A)，包括: AC/DC轉(zhuǎn)換裝置，其輸入端能夠連接交流電源線(AC IN)且輸出端連接電動車輛的高壓電池(HVB); DC/DC轉(zhuǎn)換裝置，其輸入端連接所述高壓電池(HVB)且輸出端連接所述電動車輛的低壓電池(LVB); 其中，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置和所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置能夠被交替啟動以分別對所述高壓電池(HVB)和所述低壓電池(LVB)進(jìn)行充電； 其特征在于，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置和所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置包括單一且共用的DC/DC轉(zhuǎn)換器(CNV)，其具有輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，所述輸入端能夠交替連接所述電源線(AC IN)和所述高壓電池(HVB)，所述第一輸出端連接所述高壓電池(HVB)，所述第二輸出端連接所述低壓電池(LVB)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器具(A)，其特征在于，所述器具包括至少一個(gè)開關(guān)(SW)，所述開關(guān)能夠被操作于第一配置和第二配置之間，在第一配置時(shí)所述DC/DC轉(zhuǎn)換器(CNV)被連接至所述電源線(AC IN)，在第二配置時(shí)所述DC/DC轉(zhuǎn)換器(CNV)被連接至所述高壓電池(HVB)03.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置和所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置包括單一且共用的輸入濾波器(FIN)。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置和所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置包括單一且共用的初始電流限制器(LIC)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置和所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置包括單一且共用的校正單元(PFC/STU)，所述校正單元能夠被操作于第一模式和第二模式之間，在第一模式下所述校正單元(PFC/STU)用作功率因數(shù)校正電路，在第二模式下所述校正單元(PFC/STU)用作升壓轉(zhuǎn)換器。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述AC/DC轉(zhuǎn)換裝置包括第一輸出濾波器(Fquti)，其連接所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的所述第一輸出端以及所述高壓電池(HVB)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置包括第二輸出濾波器(Fqut2)，其連接所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的所述第二輸出端以及所述低壓電池(LVB)。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述器具包括至少一個(gè)控制單元(U)，其至少操作地連接所述轉(zhuǎn)換器(CNV)以及操作地連接所述電動車輛的中心單元。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述器具包括至少一個(gè)輔助DC/DC低電壓轉(zhuǎn)換器(LV CNV)，其輸入端連接所述校正單元(PFC/STU)且其輸出端連接所述低壓電池(LVB)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器(CNV)包括選擇裝置，其能夠交替地操作所述第一輸出端和所述第二輸出端。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述選擇裝置共用所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的轉(zhuǎn)換電路的一部分。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述選擇裝置包括至少兩個(gè)變壓器(TrHV、TrLV)，其分別連接所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的所述第一輸出端和所述第二輸出端。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述器具包括至少兩個(gè)繼電器(Swl、Sw2)或者兩個(gè)電子開關(guān)，其能夠根據(jù)是否需要操作所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的所述第一輸出端或所述第二輸出端，將所述第一變壓器和第二變壓器(TrHV、TrLV)與半導(dǎo)體橋(P)交替連接。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，所述兩個(gè)繼電器(Swl、Sw2)或者兩個(gè)電子開關(guān)根據(jù)是否需要操作所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的所述第一輸出端或所述第二輸出端，將所述第一變壓器或所述第二變壓器(TrHV、TrLV)短路。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，每個(gè)變壓器(TrHV、TrLV)的一端均被連接在所述半導(dǎo)體橋(P)的第一分支(Rl)，且所述兩個(gè)繼電器(Swl、Sw2)或者兩個(gè)電子開關(guān)根據(jù)是否需要操作所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的所述第一輸出端或所述第二輸出端，將所述第一變壓器或第二變壓器(TrHV、TrLV)與所述半導(dǎo)體橋(P)的第二分支(R2)交替連接。16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的器具(A)，其特征在于，每個(gè)變壓器(TrHV、TrLV)的一端均被連接在所述半導(dǎo)體橋(P)的第一分支(RI)，且每個(gè)變壓器(TrHV、TrLV)的另外兩端分別連接所述半導(dǎo)體橋(P)的第二半橋和第三半橋(R2、R3)，所述第二半橋和第三半橋彼此獨(dú)立，根據(jù)是否需要操作所述轉(zhuǎn)換器(CNV)的所述第一輸出端或所述第二輸出端，所述第二半橋(R2)的半導(dǎo)體器件(Q1H、Q2H)或者所述第三半橋(R3)的半導(dǎo)體器件(Q1L、Q2L)能夠被交替操作。
【文檔編號】H02M3/335GK105874679SQ201480072286
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年11月12日
【發(fā)明人】切薩雷·拉薩吉尼
【申請人】梅塔系統(tǒng)股份公司