[发明专利]用于电网到车辆的电池充电的装置和方法

说明书

一种用于提供用于对电池充电的功率的充电系统。所述系统包括第一交流到直流平台和第二直流到直流平台。第一平台包括用于整流输入交流输入电压的单相二极管整流器和包括开关的功率因数校正子电路。第二平台包括多个开关。所述系统进一步包括连接在第一平台与第二平台之间的高频电容器。所述系统还包括控制器，所述控制器连接到第一和第二平台的开关，并且被配置成借助于开关来控制通过充电系统的升压电感器电流的时序。

技术领域

本公开一般涉及用于对电池充电的装置和方法，并且更具体来说，涉及用于通过来自交流源（诸如电网连接）的电压对混合动力或电动车辆（诸如汽车）的电池充电的装置和方法。

背景技术

常规的单向充电器由三个平台构成。图1示出常规充电器的功率电路示意图100。第一常规平台102是交流到直流（AC-DC）二极管整流器平台，第二平台104是功率因数校正平台，并且第三平台106是隔离的直流到直流（DC-DC）转换器平台。

第一平台102用于将AC正弦电流108转换为DC整流的正弦电流。第二平台104用于使得输入电流成形。第三平台106用于调节将提供给电池（未示出）的输出电压110。第三平台106包括用于电流隔离的隔离变压器112。

所示的常规充电器100还可以在电路的任一端包括电磁干扰（EMI）过滤器114、116，如图所示。

充电器100还包括相对大且笨重的中间DC总线电容器118。电容器118用于存储来自输入线路108的低频和高频波动能量，以用于将纯DC输出提供给电池侧——即，电容器118将AC功率过滤为DC功率。高频波动由所需的高频切换产生，并且低频波动是由于在功率因数校正平台104之后的线路频率约两倍下的第二谐波频率分量。

因此，电容器118可以被视为用作用于DC-DC转换器106的恒电压源的DC电压输入源。

常规充电器100的缺点包括由于笨重的DC电容器110而使得其较大尺寸和成本，以及由于功率必须被处理通过的多个平台中的损耗而导致的较低效率。

常规充电器100的另一个缺点在于它们由于笨重的电解质电容器118而具有较低的可靠性。这些电容器由于电介质的变干而具有有限的寿命。

常规充电器100的又一个缺点在于它们需要两平台控制：(1)输入电流成形和DC链路电压调节的控制——即，使得横跨笨重的DC电容器118的电压稳定，以及(2)输出电压和电流的控制。本发明新颖地将单平台控制用于输入电流成形和输出电压和电流控制，从而大大简化充电装置和过程。

本发明的技术解决常规系统的以上和其他缺点。

发明内容

如所提供，本公开一般涉及用于对电池充电的装置和方法，并且更具体来说，涉及用于通过来自交流源（诸如电网连接）的电压对混合动力或电动车辆（诸如汽车）的电池充电的装置和方法。

该布置新颖地不包括常规系统的相对大且笨重的DC总线电解质电容器，并且包括电路并控制以提供约两倍的线路频率的可控充电电流。测试显示与通过纯DC电流充电时相比，当通过具有叠加的AC分量的DC电流充电时，优选的现代电池（例如，Li离子）在充电循环期间具有较低的容量降级。因此，本发明技术由于与提供叠加有约两倍线路频率分量的DC相关的较低电池阻抗而提供改进的电池寿命和更有效的充电。

本发明技术的其他方面将是部分地显而易见的并且在下文中部分地指出。

附图说明

图1示出常规充电器的功率电路示意图。

图2示出根据本公开的第一实施例的改进的功率电路示意图，该图示出隔离的单向充电器拓扑。

图3示出用于控制图2的隔离的单向充电器拓扑中的开关的示例性时序图。