[发明专利]蓄电池充电装置和用于该蓄电池充电装置运行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池充电装置和用于该蓄电池充电装置运行的方法。

背景技术

电动轿车的设计基于如下原理，即从电网-或者换句话说“从插座”中获取用来使驱动蓄电池充电的电能。为此蓄电池充电装置是必需的。在私人家庭中常见的是：可从插座中获取的功率在目前常见的带有16A保险装置的保护装置中约为3.5kW。对蓄电池充电装置的要求是，该蓄电池充电装置从电压电源中获取正弦形的电源电流，并且蓄电池通过充电装置(例如通过隔离变压器)从电源上电流隔离。

在图7中示出满足上述要求的目前的蓄电池充电装置的基本结构。公知的蓄电池充电装置300借助其输入端4接在电源6上并借助其输出端8接在蓄电池10上。供电网6的电源电压U_N在这里在50-60Hz的电源频率时处于100-250v的范围内。蓄电池10的蓄电池电压U_B例如处于在250v到450v宽的电压范围内，并且依赖于蓄电池充电状态。

在蓄电池充电装置300内，输入端4通到向PFC 312(Power-factor-Corrector-升压变换器)供电的第一整流器310上。该PFC 312包含电感线圈L1的电抗器313、短路开关315和续流二极管317。PFC 312将中间电路电容器314充电到例如380V的恒定调节的中间电路电压U_Z。

实施为H电桥的逆变器316后置于中间电路电容器314，该逆变器316借助中高频发出脉冲并在其输出端上产生所调节的中高频电压U_W。电压U_W供给可以小而轻地实施的HF变压器318的初级侧或初级绕组。HF变压器318通过将电压U_W传递到该HF变压器318次级侧或次级绕组上来进行匹配。同时，HF变压器318使蓄电池10与电源6电流隔离或使蓄电池充电装置300的次级侧与该蓄电池充电装置300的初级侧电流隔离。在次级侧上第二整流器20后置于HF变压器318，该第二整流器20通过电感线圈L₂的电抗器322通到输出端8上。

蓄电池电压U_B在这里通过在逆变器316内实现的、有针对性的脉冲方法，尤其是脉冲宽度调制(PWM)进行调节。

蓄电池充电装置300因此满足上述的基本要求，尤其是从电源6中在输入端4上获取正弦形的电源电流I_N。

为了避免不可控制的或过高的电容器充电电流(例如接通蓄电池充电装置300时不允许很高的浪涌电流(Inrush-Current))，公知：整流器310不是像在图8中那样构造为二极管电桥，而是构造为带有晶闸管的受控制的半桥。

蓄电池充电装置300按照教科书式的设计来构造，在该设计中，总共四个转换器一个接一个地串联，即整流器310、PFC 312、逆变器316和整流器20。总体上使用大量的半导体开关或无源元件。能量流动方向限制在从电压电源6到蓄电池20的方向上，不能实现将能量回收到电源中。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种改善的蓄电池充电装置和一种用于该蓄电池充电装置运行的相应方法。

该目的在装置方面通过权利要求1所述的蓄电池充电装置得以实现。该蓄电池充电装置包含具有初级绕组和初级绕组的HF储能式变压器(高频储能式变压器)。初级绕组通过脉冲开关在双极输入端上接上。脉冲开关在这里为双向开关，也就是说，电流可以在两个方向上流过该开关。在运行中，在那里例如从供电网供给蓄电池充电装置交流电压。HF储能式变压器的次级绕组根据反激变换器的类型与整流器的输入端，尤其是二极管整流器的输入端接线。整流器在其输出端上具有双极输出端。在该双极输出端上，可以接上在运行中待充电的蓄电池。蓄电池充电装置此外具有测量单元，该测量单元检测输入端上的电流和电压的瞬时值-即在接到供电网上时检测其瞬时的电源电压和相应地流到蓄电池充电装置内的电流。

此外，蓄电池充电装置具有控制装置，该控制装置依赖于由测量单元所测得的电流和电压的数值来操作脉冲开关，即接通或者断开。在此，断开促使从输入端到初级绕组的电流流动中断。HF储能式变压器促使面向输入端的初级侧和面向输出端的次级侧电流隔离。

本发明在此基于下列认识或考虑：公知的蓄电池充电装置具有中间电路电容器，该中间电路电容器从输入端的角度来看是一种注入电压的负载。因为待接上的电压电源是一种注入电压的源头，所以在输入端与中间电路电容器之间必须装入第一电抗器。出于相同的原因，在中间电路电容器与输出端(即蓄电池)之间必须装入另一个电抗器。