車輛充電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種車輛充電裝置并能夠有效操作變壓器以對安裝在車輛中的電池進行充電。所述車輛充電裝置包括：電源單元，其提供直流(DC)電壓；以及DC/DC轉換器，其配置成將從所述電源單元接收到的直流電壓轉換成電池充電電壓。所述轉換器還包括安裝在主變壓器次級線圈上的有源緩沖器。所述轉換器配置成使用有源緩沖器降低從所述整流單元產生的峰值噪音，并將具有降低的峰值噪音的所得電壓發(fā)送到輸出端子。
【專利說明】車輛充電裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2015年4月14日提交的韓國專利申請N0.10-2015-0052289的優(yōu)先權權益，該專利申請的全部內容通過弓I用并入本文。
技術領域
[0003]本公開涉及一種車輛充電裝置，特別涉及一種有效操作變壓器的技術，其中該變壓器配置成對安裝在混合動力電動車輛(HEV)或燃料電池車輛中的電池進行充電。
【背景技術】
[0004]本發(fā)明涉及一種車輛充電裝置，特別涉及一種有效操作變壓器的技術，其中該變壓器配置成對安裝在HEV或燃料電池車輛中的電池進行充電。隨著環(huán)保型車輛(例如，插電式混合動力電動車輛(HEV)、電動車輛(EV)、燃料電池電動車輛(FCEV)等)的發(fā)展，車載充電器(OBC)能夠用于對高電壓電池充電。
[0005]具體而言，OBC包括功率因數校正(PFC)升壓轉換器，其配置成將交流(AC)功率轉換成直流(DC)功率以改善功率因數；以及絕緣型DC/DC轉換器，其配置成將從PFC升壓轉換器獲得的直流功率電壓轉換成電池充電電壓。DC/DC轉換器配置成將從車輛的高電壓電池產生的高電壓DC功率轉換成低電壓DC功率，以對輔助電池充電和監(jiān)視車輛的整體負載。
[0006]然而，由于OBC具有相對高的輸出電壓，高電壓尖峰或增加可能發(fā)生在DC/DC轉換器的變壓器中。換言之，由于高諧振頻率使得過大的峰值噪聲可能發(fā)生在DC/DC轉換器的輸出二極管中，從而導致了高浪涌電壓的產生。其結果是，整流元件可能會被損壞或者丟失，或者需要能夠有效消除尖峰電壓的高成本元件。此外，由于損壞或者丟失使得具有高內壓的整流元件是不利或有害的，導致了生產效率的降低。

【發(fā)明內容】

[0007]本公開的多個實施例涉及提供一種車輛充電裝置，其基本消除了由于現有技術的限制和不足所導致的一個或多個問題。
[0008]本公開的示例性實施例涉及一種用于去除變壓器主線圈的二極管及緩沖器的諧振電感、增加緩沖電路到變壓器的次級線圈的技術，以防止轉換器的每一個輸出二極管中產生浪涌電壓尖峰，以此降低了產品成本。
[0009]根據示例性實施例的方面，一種車輛充電裝置可以包括:電源單元，其配置成提供直流(DC)電壓；以及DC/DC轉換器，其配置成將從電源單元接收到的DC電壓轉換成電池充電電壓，其中DC/DC轉換器可以包括安裝在主變壓器的次級線圈上的有源緩沖器，其可以配置成使用有源緩沖器降低從次級線圈產生的峰值噪音，并且將具有降低的峰值噪音的所得電壓發(fā)送到輸出端子。
[0010]應當理解，本公開的前述一般描述與后續(xù)詳細描述都是示例性和解釋性的，旨在提供所要求保護的實施例的進一步解釋。
【附圖說明】
[0011 ] 從結合附圖的下述詳細描述中，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將更加明顯，其中:
[0012]圖1是示出根據本公開示例性實施例的車輛充電裝置的電路圖。
[0013]圖2A-2B是示出根據本公開示例性實施例的如圖1中所示的車輛充電裝置的效果的圖示。
【具體實施方式】
[0014]應該理解的是，本文中使用的術語“車輛”、“車輛的”或其他類似術語包括一般的機動車輛，比如包含多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商業(yè)車輛的客運汽車、包括各種輪船和艦船的船只、飛機等，還包括混合動力車、電動車、插電式混合動力電動車、氫動力車和其它替代燃料車輛(例如，燃料是從非石油資源中提煉出來的)。如本文所述，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如同時具有汽油動力和電動力的車輛。
[0015]盡管示例性實施方式被描述為使用多個單元來執(zhí)行示例性進程，可以理解的是，上述示例性進程也可以由一個或多個模塊執(zhí)行。此外，應該理解的是，術語控制器/控制單元指的是包括存儲器和處理器的硬件設備。上述存儲器被配置成存儲該模塊，以及處理器專門配置成執(zhí)行該模塊以實現其在下面進一步描述的一個或多個進程。
[0016]本文使用的術語僅出于說明【具體實施方式】的目的，而不意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數形式“一個”、“一種”、“該”也意在包括復數形式，除非上下文中另外明確指明。還應當理解的是，在說明書中使用的術語“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項的任何和所有結合。
[0017]將對本公開的示例性實施方式做出詳細的參考，實施方式的實施例在附圖中示例說明。只要可能，相同的附圖標記通篇指代相同或相似的部件。
[0018]圖1是示出根據本公開示例性實施例的車輛充電裝置的電路圖。參考圖1，根據示例性實施例的車輛充電裝置可以包括電源單元100、DC/DC轉換器200以及高電壓電池300。特別的，控制器可以配置成操作電源單元110、DC/DC轉換器200和高電壓電池300。
[0019]電源單元100可以配置成為DC/DC轉換器200提供具有高電壓水平的DC電源。DC/DC轉換器200包括開關單元210、主變壓器220、整流單元230、過濾單元240和有源緩沖器250?？刂破饕部梢耘渲贸刹僮鱀C/DC轉換器200的各個單元。此外，DC/DC轉換器200可以配置成將從電源單元100接收到的DC電壓轉換為電池充電電壓，并向高電壓電池300提供電池充電電壓。特別的，開關單元210可以包括多個開關元件S1-S4和多個二極管D1-D4。開關單元210可以配置成將從電源單元100接收到的DC電壓轉換成交流(AC)電壓。
[0020]本示例性實施例公開了開關單元210可以包括多個開關元件S1-S4和多個二極管D1-D4，旨在便于表述方便和更好的理解本公開。然而，本公開的保護范圍或精神不限于此，并且應當注意的是在不脫離本公開的保護范圍或精神的情況下，開關單元210的電路和連接結構可以被改變或修改。
[0021]開關元件(SI，S2)可以串聯偶接在節(jié)點C和節(jié)點D之間，以及開關元件(S3，S4)可以串聯偶接在節(jié)點C和節(jié)點D之間。開關元件SI的漏極端子可以與節(jié)點C偶接，并且其源極端子可以與節(jié)點F偶接。開關元件S2的漏極端子可以與節(jié)點D偶接，并且其源極端子可以與節(jié)點F偶接。更進一步的，開關元件S3的漏極端子可以與節(jié)點C偶接，并且其源極端子可以與節(jié)點E偶接。開關元件S4的漏極端子可以與節(jié)點D偶接，并且其源極端子可以與節(jié)點E偶接。
[0022]二極管D1-D4分別并聯地偶接到開關元件S1-S4上。開關單元210可以配置成通過改變用于導通開關元件SI?S4的導通信號的相位來調整占空比，從而調整提供給節(jié)點(E，F)的電壓。換言之，開關單元210配置成基于導通周期來調整提供給主線圈221的電壓的脈沖帶寬，其中在該導通周期中開關元件SI?S4被同時導通。
[0023]每個開關元件S1-S4的柵極端子可以與單獨的控制電路(未示出)偶接。開關元件S1-S4的開/關操作以及信號相位可以在控制電路(例如，控制器)的操作下來執(zhí)行。更具體的，開關元件S1-S4可以由金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)形成。
[0024]主變壓器220可以包括主線圈221、鐵芯223以及次級線圈222。主變壓器220可以配置成將從節(jié)點(E，F)接收到的高AC電壓轉換成低AC電壓，并且將低AC電壓輸出到整流單元230。此外，主變壓器可以配置成執(zhí)行在高電壓和底盤之間的電氣絕緣。具體而言，主線圈221與次級線圈222可以形成于鐵芯223的兩側。主線圈221可以偶接到節(jié)點(E，F)上，并且次級線圈222可以偶接到節(jié)點(G，H)上。
[0025]整流單元230可以包括多個整流二極管(D5，D6)。整流二極管(D5，D6)可以配置成將從節(jié)點I (例如，輸出端子)接收到的AC功率整流為DC功率以輸出DC功率到過濾單元240以及有源緩沖器250。整流二極管(D5，D6)可以連接在從節(jié)點I到節(jié)點(G，H)向前的方向上。過濾單元240可以包含電感器LI以及電容Cl以過濾并平滑整流單元230的輸出電壓。電感器LI可以是配置成降低節(jié)點J的輸出電流波動的平滑電感器，并可以偶接于節(jié)點J和節(jié)點K之間。
[0026]電容Cl可以偶接于節(jié)點K和節(jié)點I之間。更進一步的，電容Cl可以配置成降低施加于節(jié)點K的輸出電壓的波動。電容Cl可以是配置成持續(xù)保持施加于節(jié)點K的電壓的平滑電容。電感器LI以及電容Cl的輸出電壓可以被提供到高電壓電池300。高電壓電池300可以配置成為整體負載提供電力。
[0027]此外，有源緩沖器250可以偶接到整流單元230的輸出端子以吸收浪涌電壓(例如，從整流單元230產生的電壓尖峰)或者振鈴電壓。換言之，有源緩沖器250可以配置成減少從整流單元230的整流二極管(D5，D6)產生的反向電壓。有源緩沖器250可以包含多個二極管D8-D11、電容C2、開關元件S5和變壓器251。
[0028]具體的，二極管D8可以偶接在節(jié)點H和電容C2之間的向前方向上。二極管D9可以偶接在節(jié)點G和電容C2之間的向前方向上。二極管(D8，D9)可以配置成整流從節(jié)點(G，H)接收到的電壓，并將整流過的電壓輸出到電容C2和變壓器251。電容C2可以偶接在接地電壓端子和二極管(D8，D9)之間。變壓器251可以配置成執(zhí)行二級管(D8，D9)的輸出電壓的轉換，并且將轉換后的結果輸出到二極管D11。此外，變壓器251可以配置成將從二極管(D8，D9)接收到的高輸入電壓轉換成低電壓，并輸出低電壓到二極管Dll。
[0029]二極管Dll可以偶接在變壓器251和節(jié)點K之間的向前方向上。二級管Dll可以配置成整流從變壓器251接收到的電壓，并將整流后的電壓輸出到節(jié)點K。開關元件S5可以偶接在變壓器251和接地電壓端子之間。二極管DlO可以并聯的偶接于開關元件S5。具體而言，每個開關元件S5由MOSFET形成。
[0030]例如，當開關元件S5被打開時，變壓器251的輸入電壓可以被放電到接地電壓端子，導致輸入電壓的降低。相反的，當開關元件S5被關閉時，變壓器251的輸入電壓可以被再增加。開關元件S5的柵極端子可以偶接到單獨的控制電路(未示出)。開關元件S5的打開/關閉操作以及信號相位在控制電路(例如，控制器)的控制下被執(zhí)行。
[0031]當共振頻率相當高時，流到二極管(D5，D6)的輸出端的電流可以增加，導致流到主變壓器220的次級線圈222的峰值噪音的增加。圖2A示出根據現有技術的峰值噪音過度增加的示例情況。
[0032]假設峰值電流增加，當DC/DC轉換器200的開關被關閉時，關閉損耗可能增加并且讀取開關的均方根(RMS)電流也可能增加。其結果是，傳導損耗可能增加并導致車載充電器效率可能降低。因此，根據本示例性實施例，如圖2B所示，從二極管(D5，D6)的輸出端子產生的峰值電壓可以通過有源緩沖器250被吸收。
[0033]換言之，本公開的示例性實施例可以降低從輸出二極管(D5，D6)產生的寄生電容以及由主變壓器220的漏電感產生的開關的噪音能量。該示例性實施例能夠降低從輸出二極管(D5，D6)產生的反向電壓，并將降低后的電壓發(fā)送到輸出電容Cl以消除峰值噪音。
[0034]在示例性實施例中，主變壓器220的主線圈221中并不包括高電流諧振電感器或者高電壓二極管。此外，該示例性實施例的主變壓器220的次級線圈222中可以包括有源緩沖器250，以保持緩沖效果并且同時可以使用低電壓和低電流。其結果是，根據示例性實施例的車輛充電裝置由相對低成本的電學元器件組成，導致了產品成本降低并提高了生產效率。
[0035]如上文所述可見，根據示例性實施例的緩沖器電路可以被增加到變壓器的次級線圈中，以防止從轉換器的輸出二極管產生的浪涌電壓尖峰的發(fā)生，以增加生產效率，并使得產品生產成本降低。
[0036]本發(fā)明的示例性實施例已經在文中被公開僅用于說明目的，并且本領域技術人員將理解，在不脫離所附權利要求公開的本發(fā)明的保護范圍和技術精神的情況下，各種修改、增加和替代是有可能的。
[0037]附圖標記說明
[0038]100:電源單元
[0039]110:電源單元
[0040]200:DC/DC 轉換器
[0041]300:高電壓電池
【主權項】
1.一種車輛充電裝置，包括: 電源單元，其被配置成提供直流(DC)電壓；以及 DC/DC轉換器，其被配置成將從所述電源單元接收到的DC電壓轉換成電池充電電壓，包括安裝在主變壓器的次級線圈上的有源緩沖器，使用所述有源緩沖器降低從所述次級線圈產生的峰值噪音，并且將具有降低的峰值噪音的所得電壓發(fā)送到輸出端子。2.如權利要求1所述的車輛充電裝置，其中所述DC/DC轉換器包括: 開關單元，其被配置成基于多個開關元件是否被打開或關閉來調整提供給所述主變壓器的主線圈的電壓； 所述主變壓器，其被配置成通過所述開關單元的開關操作來接收交流(AC)電壓，并將所述AC電壓發(fā)送到所述次級線圈； 整流單元，其被配置成對從所述輸出端子接收到的電壓進行整流；并且 過濾單元，其被配置成對從所述主變壓器的次級線圈接收到的電壓進行過濾； 其中包含在所述次級線圈中的有源緩沖器被配置成降低從所述整流單元產生的峰值噪音，并將具有降低的峰值噪音的所得電壓發(fā)送到輸出端子。3.如權利要求2所述的車輛充電裝置，其中所述整流單元還包括: 第一二極管，其被配置成對第一輸出端子的電壓進行整流，并且將所述整流后的電壓發(fā)送到第一節(jié)點；以及 第二二極管，其被配置成對第二輸出端子的電壓進行整流，并且將所述整流后的電壓發(fā)送到第二節(jié)點。4.如權利要求2所述的車輛充電裝置，其中所述過濾單元還包括: 電感器，其偶接在所述次級線圈與第一輸出端子之間；以及 第一電容，其偶接在所述第一輸出端子與所述整流單元的輸入端子之間。5.如權利要求2所述的車輛充電裝置，其中所述有源緩沖器還包括: 第三二極管，其被配置成對從所述整流單元的第一節(jié)點接收到的電壓進行整流； 第四二極管，其被配置成對從所述整流單元的第二節(jié)點接收到的電壓進行整流； 第二電容，其偶接在所述第三二極管、所述第四二極管和接地電壓端子之間； 變壓器，其被配置成轉換所述第三二極管和所述第四二極管的電壓； 第五二極管，其被配置成輸出所述變壓器的輸出信號到所述過濾單元的第一輸出端子; 開關元件，其偶接在所述變壓器和所述接地電壓端子之間；以及 第六二極管，其并聯地與所述開關元件偶接。6.如權利要求5所述的車輛充電裝置，其中所述有源緩沖器被配置成基于所述開關元件的打開或者關閉操作來選擇性的對所述變壓器的輸入電壓進行放電，降低在所述整流單元產生的峰值電壓，并且將具有降低的峰值電壓的所得電壓輸出到所述第一輸出端子。7.如權利要求2所述的車輛充電裝置，其中所述開關單元包括多個開關元件。8.如權利要求7所述的車輛充電裝置，其中所述開關元件由金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)形成。
【文檔編號】H02J7/00GK106058947SQ201510736688
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年11月3日
【發(fā)明人】李岱雨, 梁時熏, 梁珍榮, 呂寅勇, 宋秉燮, 李宇寧
【申請人】現代自動車株式會社