[发明专利]电动车辆的电池充电器

说明书

 

本发明涉及电动车辆的电池充电器。

 

已知的电动车辆的电池充电器配置为适应于内置在车上的车载充电器或配置为安装在电站中的固定快速充电器。车载充电器可以在用户的家中插到单相230V-16A干线电力插座使得可整夜用大约3.5kW幅度的充电功率对电池充电。快速充电器典型地由3相400V-40A干线源供电并且可具有几十kW的充电功率以便在10至30min的时间内将电池充电至它的全容量的80-100%。它们例如根据电动车辆的CHAdeMo标准的规范（http://chademo.com/）需要车用连接。

两个类型的电池充电器都需要使用高质量电子部件，其可以承受高电压和高电流并且因此相对昂贵。

 

本发明的目标是提供可以以低成本制造的可靠电池充电器。

为了实现该目标，根据本发明的电池充电器包含至少三个相同的电流受控AC-DC转换器模块，AC-DC转换器模块具有并联连接到电池的充电端子的反向电流受保护输出。

因为转换器模块是电流受控的，而所有模块的输出电压由电池电压确定并且从而相等，将输出连接在一起使得进入电池的充电电流将是由个体模块提供的电流的总和，这是可能的。从而，模块可对于较低峰值电流而设计，使得可使用较不昂贵部件。因为每个充电器包含多个模块，模块的大规模生产导致进一步的成本降低。每个模块的输出受到例如二极管的保护，使得在模块中的一个失效的情况下可以可靠地避免破坏性反向电流。

本发明的更具体的可选特征在附属的权利要求中指示。

优选地，具有相同的基本部署的模块用于车载充电器和快速充电器两者，快速充电器的更高功率通过组合更大量的模块而实现。

在优选实施例中，甚至车载充电器具有模块化构造并且包含三个模块。这三个模块可并联连接到230V单相AC电压但还可连接到三相电压源。在后一个情况下，模块的输入侧将连接到采用三角形配置的三个相，使得每个模块将由400V AC电压驱动。一方面，这允许用更高的功率操作车载充电器，并且因此当三相电力源在家庭中可用时缩短电池充电时间。另一方面，多个这样的单元（每个单元由三个模块形成）可组合来形成从3相源供电的固定快速充电器。

在优选实施例中，转换器模块由谐振转换器形成，可通过改变激励转换器的谐振电路的开关的开关频率和/或开关方式而在大的控制范围内控制这些谐振转换器的输出电流。

因为谐振转换器的效率在接近谐振频率（即，以最大功率）操作它时最高，通过改变充电器的有效模块的数量而大致使输出电流适应需求，并且输出电流到需求的细调通过以减少的功率仅操作模块中的一个而所有其他有效模块以全功率操作来实现，这是优选的。

如果模块中的一个将失效，可以生成信号，其指示剩余模块的功率对于控制电池充电过程的电池控制器仍可用，使得可用减少的功率来继续充电过程。

 

现在将连同图一起描述本发明的实施例，其中：

图1是功率转换器模块的电路图；

图2示出用于解释在图1中示出的功率转换器模块的功能的波形；

图3示出图示具有减少的输出电流的操作模式的波形；

图4是用于控制在图1中示出的转换器模块的开关的控制器的框图；

图5和6示出图示转换器模块的不同操作模式的波形；

图7是包含三个转换器模块并且配置为车载电池充电器的转换器单元的框图；

图8示出在图7中示出的单元的转换器模块的电力供应电路；

图9是转换器单元的示意横截面图；

图10是图示控制图7至9中示出的单元的转换器模块的输出电流的方法的图；

图11是包含图7至9中图示的类型的多个单元的快速充电器的框图；

图12是图示控制构成快速充电器的单元的输出电流的方法的图；

图13是根据另一个实施例的快速充电器的框图；并且

图14是图示控制单元（其构成图13中示出的快速充电器）的输出电流的方法的图。

 

首先，参考图1至6，根据本发明将描述谐振转换器的示例，其可用作电池充电器中的转换器模块M1。

如在图1中示出的，谐振转换器模块M1设置成将输入电压U_in转换成DC输出电压U_out，其将等于电池电压。该输入电压U_in是由电压源12供应的DC电压或脉冲DC电压。