电动汽车的高压电池充电系统架构
2019-11-22

电动汽车的高压电池充电系统架构

本发明公开一种电动汽车的高压电池充电系统架构,设置于车体内,用以接收交流输入电压的电能以对车体内的高压电池单元充电,其包含:整流电路连接于共接点,用以将交流输入电压整流而产生整流电压;功率因数校正电路连接于整流电路与总线,用以提高功率因数并产生总线电压;以及非隔离型直流-直流变换电路连接于功率因数校正电路与高压电池单元,用以将总线电压变换为高压充电电压对高压电池单元充电;其中,非隔离型直流-直流变换电路的电能传递路径中不包含变压器。本发明可以有效降低电路不必要的损耗,使电动汽车或者混合动力汽车的充电时间相对较短、制造成本较低且效率较高,还具有充电损失较低及充电时间较短等优点。

当第一开关电路41导通时,第一电感Ll运行于充电状态,第一电流I1的电流值上升,第一电感L1的第一电流I1会经由第一开关电路41流入第一电流检测电路42,使第一电流检测电路42产生对应的电流检测信号Vs。当第一开关电路41截止时,第一电感L1运行于放电状态,第一电流I1的电流值下降,第一电流I1会经由第一二极管D1流至总线电容

请参阅图2,其为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路示意图。如图2所示,功率因数校正电路4包含:第一电感L1、第一二极管D1(第一整流元件)、第一开关电路41、第一电流检测电路42以及功率因数校正控制单元43。其中,第一电感!^的一端与整流电路3的正输出端连接,第一电感L1的另一端与第一连接端&连接;第一开关电路41与第一电流检测电路42在第一连接端K1与共接点COM间串联连接;第一二极管D1的阳极(anode)与第一连接端K1连接,第一二极管D1的阴极(cathode)与总线B1连接;功率因数校正控制单元43连接于共接点COM、整流电路3的正输出端、总线Bp第一开关电路41的控制端以及第一电流检测电路42,用以控制功率因数校正电路4运行。

请参阅图1,其为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构示意图。如图1所示,电动汽车的高压电池充电系统架构设置于电动汽车的车体1内,用以接收交流输入电压Vin(市电)的电能以对高压电池单元2充电,其包含:整流电路3、功率因数校正电路4(PowerFactorCorrectioncircuit,PFCcircuit)、非隔离型直流-直流变换电路5以及总线电容Cbus。

附图说明 图1:为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构示意图。 图2:为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路示 意图。 图3:为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路 示意图。 图4:为图2与图3所示架构的电压与电流时序示意图。 图5:为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路 示意图。 图6:为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路 示意图。 上述附图中的附图标记说明如下: 1:电动汽车的车体 2:高压电池单元 3:整流电路 4:功率因数校正电路 41:第一开关电路 42:第一电流检测电路 43:功率因数校正控制单元 431:输入波形检测电路 432:第一反馈电路 433:功率因数校正控制器 5:非隔离型直流-直流变换电路51a:第二开关电路 51b:第三开关电路 52:直流-直流控制单元 521:第二反馈电路 522:直流-直流控制器 523:第二电流检测电路 6:电磁干扰滤波电路 7:第一部分 8:辅助电源电路 Va:辅助电压 L1〜L3:第一〜第三电感 D1〜D3:第一〜第三二极管 Ctjl:第一输出电容 c。2:第二输出电容 Cbus:总线电容 Vin:交流输入电压 V"整流电压 Vbus:总线电压 VHb:高压充电电压 Vs:电流检测信号

其中,非隔离型直流-直流变换电路5的电能传递路径经由第二开关电路51a与第二电感L2,而不包含变压器,且非隔离型直流-直流变换电路5直接利用第二电感L2与第一输出电容Ctjl构成的第一输出滤波电路与该二开关电路51a的运行产生高压充电电压Vsb对高压电池单元2充电。整体而言,非隔离型直流-直流变换电路5直接利用其内部的开关电路与输出滤波电路的运行产生高压充电电压Vsb对高压电池单元2充电。

请参阅图2,其为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路示意图。如图2所示,功率因数校正电路4包含:第一电感L1、第一二极管D1(第一整流元件)、第一开关电路41、第一电流检测电路42以及功率因数校正控制单元43。其中,第一电感!^的一端与整流电路3的正输出端连接,第一电感L1的另一端与第一连接端&连接;第一开关电路41与第一电流检测电路42在第一连接端K1与共接点COM间串联连接;第一二极管D1的阳极(anode)与第一连接端K1连接,第一二极管D1的阴极(cathode)与总线B1连接;功率因数校正控制单元43连接于共接点COM、整流电路3的正输出端、总线Bp第一开关电路41的控制端以及第一电流检测电路42,用以控制功率因数校正电路4运行。

Iin:交流输入电流

燃油式汽车的发明确实改善了人类行动上的方便与货物运送的问题,且随着制造技术的进步,燃油式汽车被大量生产,现今燃油式汽车已经成为人类生活中不可或缺的工具之一。目前世界燃油式汽车总数约8.5亿辆,而全球57%的石油消费在交通领域(其中美国达到67%),预计到2020年燃油式汽车将达到12亿辆,全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口,石油能源供需矛盾日益凸显。预计2050年的供需缺口几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍,石油价格会飞速上涨,造成汽车使用成本越来越高。因此,各国都在积极鼓励发展新能源汽车,以改变能源结构,降低对石油的依赖。

本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构还包括一第二电流检测电路523(如图6所示),用以采样反映该非隔离型直流-直流变换电路5输出电流的电流信号。其中可以检测该非隔离型直流-直流变换电路5的输出电流,或检测该非隔离型直流-直流变换电路5中电感电流(例如第二电感L2)或检测该非隔离型直流-直流变换电路5中开关管(例如第二开关电路51a)和二极管(例如第二二极管D2)上的电流进

本发明涉及一种应用于电动汽车领域的技术,尤其涉及一种电动汽车的高压电池充电系统架构。

Vfl:第一反馈信号Vra:输入检测信号I1:第一电流B1:总线