包括功率因数校正电路的电动车辆电池充电器

摘要

本发明提供的电动车辆电池充电器(C)包括电压转换器(DC/DC？CONV)，连接在电压转换器(DC/DC？CONV)上游的功率因数校正电路(PFC)，可操作地连接到该校正电路(PFC)并适于引导该校正电路(PFC)校正电池充电器(C)的功率因数的控制器电路(PFC？CNTR)，连接到电压转换器(DC/DC？CONV)的输出端以及控制器电路(PFC？CNTR)的输入端的反馈线(L)，其中控制器电路(PFC？CNTR)适于在预设的电压区间内根据电压转换器(DC/DC？CONV)的输出电压(V

说明书

技术领域

在常规的具有确定功率的交流/直流(以下称为AC/DC)转换电路中，采用两级相连级的手段已为人所熟知。

背景技术

第一级在输入端进行功率因数校正(PowerFactorCorrection，简称PFC)，旨在从尽可能正弦且相位与输入电压一致的电源处获取电流，以便吸收最大有功功率而无需考虑受电解能力限制的电源吸收峰值。

PFC过程通常是为下一级稳定地提供恒定的直流电压。

第二级由直流/直流(以下称为DC/DC)转换器构成，该转换器接收PFC供给的电压，并根据用户的要求从输出端提供可变或固定的直流电压，同时实现电源电压和输出之间必要的电绝缘。

在PFC典型固有结构中并没有考虑到电绝缘，且由于所采用的典型结构，其也无法提供一个低于整流输入电压峰值的输出电压。考虑到欧洲的额定电压230V的相对公差大致为+15/-20％，可以推测，输入电压为230V+15％≈265V所对应的峰值电压为265×1.41≈374，忽略电路中的各种损耗，PFC所能提供的稳定电压也不会低于275V。

这也即是为什么在上述转换电路中，PFC的输出电压通常被设定在275V至280V之间或与之十分接近的值的原因。

如此，有必要在输入电压的整体范围内进行这一级的校正操作，并且相应地，输出电压没有任何明显的变化。

DC/DC级为PFC的下游操作，因此其通常会得到来自PFC的固定且稳定的电压供给。

在现有的谐振型电路中，最大效率是通过使该级高度精确地工作在被称作“谐振点”的位置处来实现的，该谐振点很大程度上受到由电路自身所限定的输入/输出电压比的限制。

具体的，如果输入电压和输出电压都是固定的，也很有可能在电压值非常高时实现优化效率。当前，输入电压为固定的并由PFC确定，但在输出电压变化的情况下，该级下的效率会有一个下降并被迫退出谐振状态。

特别是考虑到用于电动车辆的电池充电器，这些设备的输出电压必须根据电池是否关闭或是完全充电情况提供一个大的变化区间。

因此明显的，这些装置的性能只有其工作在谐振点附近才将最大化，且在与该输出电压不同值的其他所有点都将受到限制，而除此之外并没有特别的解决方案。

因此一种可能的解决方案是改变DC/DC转换器的输入电压以便尽可能地跟随输出所需要的变化，从而使得系统能够一直工作在谐振点附近。

发明内容

本发明旨在提供一种允许在预定的操作时间间隔内调节输出电压、同时对电池充电本身的整体效率没有负面影响的电动车辆电池充电器。

本发明的另一个目的还在于提供一种能够克服现有技术存在的上述缺陷的电动车辆电池充电器，该方案能够在实现简单、合理、方便、有效使用的同时降低成本。

上述发明目的可以通过如本发明权利要求1所述的电动车辆电池充电器来实现。

附图说明

本发明的其他技术特征及优点可以通过优选的，而并非限定的电动车辆电池充电器实施例清楚地加以描述，应当理解实施例描述并非对本发明的唯一限定，与所举例的实施例描述相对应的附图也仅仅是对实施例的指示性说明，而非对本发明所做的限制，其中：

图1是本发明实施例提供的一种电动车辆电池充电器的总示意图。

具体实施方式

具体参考附图，可以用参考标记C总体表示电池充电器，该电池充电器能够用于为电动车辆的电池充电。

具体的，电动车辆电池充电器C包括：

-谐振DC/DCCONV电压转换器；

-连接在DC/DCCONV电压转换器上游的PFC功率因数校正电路；

-连接到PFC校正电路的PFCCNTR控制器电路，其用于引导校正电路校正功率因数和供给稳定的输出端直流电压V_PFC。

具体的，DC/DCCONV电压转换器包括一个采用谐振LLC技术的DC/DC转换器。

有利的，电池充电器C还包括一个反馈线L，其分别连接DC/DCCONV电压转换器的输出端以及PFCCNTR控制器电路的一个输入端。

特别地，PFCCNTR控制器电路适用于引导PFC校正电路，从而能够在预设的电压区间内，根据转换器自身输出端的V_DCOUT电压并且与V_MAINS电源输入电压相兼容，改变在DC/DCCONV电压转换器输入端的V_PFC输出电压。

根据本发明，不同于现有的转换电路，这样的电压可以根据DC/DC转换器的需要而改变且与输入电压值相兼容。

在仅考虑作为演示用途的电路中，该电池充电器与电动车辆的高电压电池相连接，该高电压电池完全充电时约为400V并且完全下降约280V。

该DC/DC转换器所采用的转换比为1:1，因此能够一直工作在最大效率点，该DC/DC转换器的输入电压和输出电压应当尽可能地相同。

有益地，该PFC校正电路与V_MAINS电源输入电压相兼容，以便在280V与400V之间被引导来改变在DC/DCCONV电压转换器输入端的V_PFC输出电压，以及以便根据提供至连接在其输出端的电池的电压大小确保电池充电器C的更高的效率。

参照图1所示的具体实施例，PFCCNTR控制器电路包括通过反馈线L与DC/DCCONV电压转换器的输出端连接的第一输入端。

有益地，该反馈线L包括第一加法器SUM1，其类型为例如适当配置的模拟加法器，该第一加法器具有与PFC校正电路的输出端相连接的第一输入端、与DC/DCCONV电压转换器的输出端相连接的第二输入端以及与PFCCNTR控制器电路的第一输入端相连接的输出端。

该第一加法器SUM1在输入端分别接收DC/DCCONV电压转换器输出端的V_DCOUT电压以及PFC校正电路输出端的V_PFC电压，并在输出端反馈一个V_FDB反馈电压，该反馈电压根据V_DCOUT以及V_PFC电压决定。

进一步地，PFCCNTR校正电路包括与所述PFC校正电路的输入端相连接的第二输入端。

有益地，该反馈线L包括第二加法器SUM2，该第二加法器具有与PFC校正电路的输入端相连接的第一输入端、与DC/DCCONV电压转换器的输出端相连接的第二输入端以及与PFCCNTR控制器电路的第二输入端相连接的输出端。

该第二加法器SUM2在输入端分别接收DC/DCCONV电压转换器输出端的V_DCOUT电压以及整流电路R输出端的V_MAINS电压，并在输出端反馈一个V_REF参考电压，该参考电压根据V_DCOUT以及V_MAINS电压决定。

在实际应用中，该PFCCNTR控制器电路控制PFC校正电路的V_PFC输出电压，同时也借助于反馈获知电池充电器C的V_DCOUT输出电压，进而调整该电压以便其尽可能地相近从而使得转换器一直工作在谐振状态。

该第二加法器SUM2的目的是根据输入电压限制该调整。

因此，如果V_DCOUT输出电压下降，该PFCCNTR控制器电路调节V_PFC并使之下降。反之，如果V_DCOUT输出电压上升，该PFCCNTR控制器电路调节V_PFC并使之上升。

参照图中所示的具体实施方案，电池充电器C包括可操作地连接到所述DC/DCCONV电压转换器的至少一个第二DC/DCCONTR控制器电路。

具体的，该第二DC/DCCONTR控制器电路包括与DC/DCCONV电压转换器相连接的第一输入端、与第一加法器SUM1相连接的第一输出端以及与第二加法器SUM2相连接的第二输出端。

该电池充电器C还包括连接在PFC校正电路上游的整流电路R。

最后，该电池充电器C还包括连接在所述整流电路R上游的滤波器F。

以上所描述的本发明是如何达到所提出的技术目的，实际上也已得到了证实。

特别的，需要强调的是，在预设的操作区间内调整PFC的输出电压，区间优选280V和400V之间，允许其与V_MAINS输入电压相兼容并获得具有更高效率的电池充电器。事实上，当电压约等于电源值或者小于一个额定值时，可以使DC/AC转换器工作在谐振点附近，该谐振点即最大效率点。