[发明专利]用于对电储能器充电的充电装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对电储能器充电的充电装置，该充电装置具有：第一和第二输入电压端子，用于将该充电装置连接到交流电压源上；第一和第二输出电压端子，用于将该充电装置连接到要充电的储能器上；整流器电压变换电路，其在输入侧与输入电压端子连接并且在输出侧与第一和第二中间回路电压端子连接并且被构造用于在中间回路电压端子之间提供中间回路直流电压；直流电压变换电路，其在输入侧与中间回路端子连接并且在输出侧与充电装置的输出电压端子连接，其中直流电压变换电路被构造用于在输出端子处提供输出直流电压和输出直流电流。

此外，本发明还涉及用于对电储能器充电的方法，其中整流器电压变换电路被连接到交流电压源，中间回路直流电压由整流器电压变换电路提供，并且其中由中间回路直流电压借助直流电压变换电路来提供用于对电储能器充电的输出直流电压和输出直流电流。

背景技术

在电储能器的领域上通常已知的是借助充电装置对储能器充电，该充电装置与作为交流电压源的公共低压电网连接，以便从低压电网吸取用于对电储能器充电的相应功率。充电装置通常在输入侧具有用于从供电网提取正弦电流的PFC级。PFC级给中间回路提供脉动的直流电压，该中间回路借助中间回路电容器来平滑脉动的交流电压或脉动的电功率。这种经平滑的电压根据储能器或电池的充电状态借助直流电压变换器被调整到最佳的充电电压。

为了满足平滑中间回路电压的要求，具有大电容的中间回路电容器是必要的（在充电功率为3.3 kW时大约1μF），其经济地仅仅用电解质电容器来实现。但是电解质电容器根据其电流负荷及其运行温度显示出强老化现象。对于在汽车领域中的采用，这种电解质电容器由于大的特定的温度范围和由此减少的使用寿命而只能有限地被采用。

因为PFC级调整恒定的中间回路电压，因此在电储能器的充电过程中所需的电压支撑（Spannungsspreizung）由直流电压变换器提供。因为直流电压变换器因此不具有恒定的电压变换比，因此通常使用的电势分离的、具有电磁传输环节的变换器并非被最佳地设计。目前采用的电势分离的软开关的直流电压变换器从某一传输功率起失去其软开关特性，使得效率由于附加积累的开关损耗而减少。

这种具有PFC级和直流电压变换器作为串联谐振变换器的充电装置例如由US 5，581，171已知。

因此在已知充电装置中的缺点是受限的使用寿命、高技术成本、尤其是用于调整充电电压的大的调节花费和与此相关的高成本。

发明内容

本发明提供了一种开始所述类型的用于对电储能器充电的充电装置，其中可以经由整流器电压变换电路来调整中间回路直流电压，以便调整由输入电压端子向输出电压端子或要充电的储能器传输的电功率。

此外，本发明还提供了一种开始所述类型的用于对电储能器充电的充电装置，其中在第一和第二中间回路电压端子之间连接有一个或多个电容器，其总电容小于100μF。

最后本发明提供了一种开始所述类型的用于对电储能器充电的方法，其中中间回路直流电压借助整流器电压变换电路来调整，以便对由交变电压源传输至要充电的电储能器的电功率进行调整。

本发明的优点

通过本发明可以减少用于对电储能器充电的调节花费并且同时能够对直流电压变换器并且由此对整个充电装置更好地匹配和确定尺寸。通过将在整流器级和直流电压变换器之间的电容器尺寸确定得小，可以采用成本更低并且更可靠的电容器，由此充电装置整体变得更可靠并且成本更低。因此，充电装置整体上在技术上变得更不复杂并且成本更低。

换句话说，在输出电压端子处的电压通过所连接的电储能器来确定，使得输出功率可以通过输出电流来调整。只要在中间回路端子之间的电压上升，在直流电压变换电路的输入侧和输出侧之间的电压差就增加，使得电流并且从而所传输的功率也增加。由此，可以通过调整中间回路电压的数值来调整传输给电储能器的功率。结果，因此可以通过中间回路电压的简单电压调节来调整所传输的充电功率。

特别优选的是，直流电压变换电路构成在中间回路端子和输出端子之间的电隔离。

由此可以避免错误直流电流返回到直流电压源。

在此优选的是，直流电压变换电路被构造为串联谐振变换器。

由此可以补偿集成的变压器在运行中存在的杂散电感，使得在输入端和输出端之间的电流仅仅还通过变压器的欧姆绕组电阻来限制。

此外还有利的是，直流电压变换电路被构造用于提供脉动的输出电流，其具有与中间回路直流电压相同的频率。

由此，直流电压变换电路的调节花费和开关损耗被降低。