[发明专利]用于电动车辆的免持导电电池充电器

说明书

用于非车载AC或DC电源和插电式车辆的导电充电系统包括导电电枢、电磁继电器，以及开关。电枢直接电连接到电源，并且响应于车辆重量部署为与车辆电接触。开关响应于车辆重量而关闭以将辅助功率设备连接到感应线圈。当开关打开时，继电器移动到将充电耦合器连接到AC‑DC转换器或电池组的第一位置，并且在开关关闭时，继电器移动到绕过充电耦合器的第二位置。车辆包括系统、充电耦合器、HV电池组、辅助功率设备，以及电枢。

技术领域

本发明涉及用于电动车辆的自动或“免持”导电电池充电器。

背景技术

电动车辆动力系典型地包括一个或多个高压交流电流(AC)电机，所述高压AC电机中的每个由高压电池组供电。功率逆变器模块从电池组接收直流电流(DC)电压并生成适于给电机供电的AC输出电压。电池组的再充电可在“插电式”电动车辆中通过将车载充电耦合器连接至非车载AC或DC电源，诸如可用墙壁插座或充电站实现。

当电源为AC时，在插电式车辆中使用AC-DC转换器以转换AC充电电压为适于电池组或其他DC设备使用的DC电压。AC-DC转换器可包括无源二极管桥和有源控制的半导体开关，所述无源二极管桥和有源控制的半导体开关共同除去AC充电电压波形的负循环，使所得到的电压输出之后进行滤波以提供所需的DC电压。在DC快速充电系统中，DC电源替代AC电源使用，并且因此从充电电路中除去AC-DC转换器，以支持接线盒。

一旦车辆已经电连接至非车载电源，插电式充电过程通过车载控制器自动控制时，典型的电池充电操作需要操作员手动将充电电缆从非车载电源连接入充电耦合器，并且此后启动充电过程。电池组充电的其他方案包括感应充电系统和使用充电机器人。然而，这类替换方案在所需的基础构造、车辆重量、成本，以及与家庭或其他电子设备的电磁兼容性和电磁干扰互操作性方面可能未达最优。

发明内容

这里公开的是一种免持导电充电系统，以及可与非车载AC或DC电源结合使用以为在插电式车辆或其他移动平台中的高压电池组充电的方法。特别地，为了适用于AC电源，车辆可包括AC-DC功率转换器，例如车载充电模块或高压电池充电器。对于可选DC快速充电实施例，车辆可包括接线盒，替代AC-DC功率转换器，或来自非车载DC电源的DC功率可直接输送到电池组。

一般地，本方案使用诸如当车辆驶入车库或其他设计的充电区域时，响应于与车轮的接触或车辆重量而自动进行部署的导电充电电枢。电枢响应于相反方向上的滚动接触或车辆重量的移除而缩回，诸如当车辆换挡成后退，以及离开车库时。因此，车辆重量提供部署以及致动导电电枢所需的阈值力，因此防止电枢的无意部署。

电枢包括具有合适导电结构充电端，例如导电垫或充电销。当电枢的导电结构与位于车辆底侧或其他可及部分的类似结构对准并接触时，充电电路在车辆上被激活，以使来自非车载电源的功率绕过充电耦合器。根据是否使用AC或DC充电，提供的功率直接到达AC-DC转换器或DC电压总线/HV电池组。

在示例实施例中，公开用于车辆的导电充电系统，所述车辆具有AC充电耦合器、高压直流电流(HVDC)电池组、辅助功率设备，以及连接在AC充电耦合器和HV电池组之间的AC-DC转换器。该特别实施例中的系统包括具有充电和非充电端的导电电枢。充电端电连接到AC电源并且可操作，用于响应于作用在非充电端上的阈值力而部署为与位于车辆上的导电垫直接电接触。

该系统也包括弹簧加载的或其他合适的第一开关，例如机动的、机械的、微型、固态、霍尔效应，和/或光开关，以及具有感应线圈的电磁继电器。位于辅助功率设备和感应线圈之间的第一开关响应于阈值力关闭，而阈值力又由车辆重量提供。开关关闭将辅助功率设备电连接至感应线圈以激活或移动电磁继电器的第二开关。