专利名称：移动载具的充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充电装置，尤其涉及一种移动载具的充电装置。
背景技术：
现今，移动载具发展已朝向无污染、高效能的电动驱动时代。然而作为电动驱动的能源必须通过电池以作为能源储存的容器，使得能源能被储存 到电池中。通过将能源，例如
火力、水力、风力、热能、太阳能以及核能......等转换成电能后，才能够将电能做适当地
转换后储存在电池中。然而，在电能转换的过程，必须考虑到安全性、高效能以及便利性等问题。传统充电电源供应器是通常由一功率因子校正器接收并转换一外部交流电源为一直流电源输出。再通过一直流电源转换器接收并转换该直流电源为适合充电电池所需的充电电压电平的直流电源。其中，在实际应用中，该功率因子校正器所输出的该直流电源是为固定的电压电平，亦即，该直流电源输出是根据该功率因子校正器的规格与电路，为固定不可调整的输出电压。也因此，传统充电电源供应器所提供的充电电压将受到限制而无法有弹性的调整。再者，由于该功率因子校正器所输出的该直流电源是为固定的电压电平，因此，对于后级的直流电源转换器所输出的电压范围将大大地受到限制，进而降低该直流电源转换器的转换效率以及该充电电源供应器的整体充电效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动载具的充电装置，通过调整该功率因子校正器的输出电压，以最佳化该直流对直流转换器的转换效率以及该充电装置的整体充电效率。为了解决上述问题，本发明提供一种移动载具的充电装置，是接收并转换交流输入电源为直流输出电源，以对移动载具的充电电池提供充电时所需的充电电压与充电电流。移动载具的充电装置是包含电磁干扰滤波器、功率因子校正器、直流对直流转换器以及电压控制单元。电磁干扰滤波器接收交流输入电源，以消除交流输入电源的噪声。功率因子校正器电性连接电磁干扰滤波器，以转换滤波后的交流输入电源并输出第一直流电压。直流对直流转换器电性连接功率因子校正器，以接收第一直流电压，并提供充电电池充电时所需的充电电压。电压控制单元电性连接直流对直流转换器与充电电池，以调整第一直流电压，使得第一直流电压与充电电池所接收到充电电压大小相等，以最佳化直流对直流转换器的转换效率。达到附图以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图I为本发明移动载具的充电装置的方框图2为本发明一充电电池于充电过程的电池电压曲线示意图；图3为本发明充电装置的功率因子校正器的一实施例的方框图；及图4为本发明充电装置的功率因子校正器的另一实施例的方框图。其中，附图标记Vs交流输入电源10充电装置102电磁干扰滤波器104功率因子校正器 106直流对直流转换器20充电电池Vp第一直流电压Vb电池电压
具体实施例方式兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合
如下请参见图I为本发明移动载具的充电装置的方框图。该移动载具的充电装置10是接收并转换一交流输入电源Vs为一直流输出电源，以对该移动载具的一充电电池20提供充电时所需的充电电压与充电电流。该移动载具的充电装置10包含一电磁干扰滤波器102、一功率因子校正器104、一直流对直流转换器106以及一电压控制单元108。其中，该充电装置10可设置于该移动载具内，或者该充电装置10可设置于该移动载具外。该移动载具可为一电动汽车或一电动机车，并且，该充电电池20是为该电动汽车或该电动机车的车用充电电池。该电磁干扰滤波器102接收该交流输入电源Vs，以消除该交流输入电源Vs的噪声。该功率因子校正器104电性连接该电磁干扰滤波器102，以转换滤波后的该交流输入电源Vs并输出一第一直流电压Vp。其中，该功率因子校正器104可为一升压式转换器(boost converter)或一降压式转换器(buck converter)或一升降压式转换器(buck-boost converter)或一整合升降压式转换器(integrated buck/boost converter)或一邱克转换器(Cuk converter)或一单端初级电感转换器(single ended primaryinductor converter, SEPIC)，或者，该功率因子校正器104可为一无桥式功率因子校正器(bridgeless PFC)，来达到功率因子校正功能。因此，该功率因子校正器104可提供升压与降压的操作，使得该功率因子校正器104可提供大范围的输出电压。该直流对直流转换器106电性连接该功率因子校正器104，以接收该第一直流电压Vp，并提供该充电电池20充电时所需的充电电压与充电电流。其中，该直流对直流转换器106可为一降压式转换器(buck converter)。该电压控制单元108电性连接该直流对直流转换器106与该充电电池20，以调整该第一直流电压Vp0通常，该充电装置10的该功率因子校正器104的该第一直流电压Vp输出为高压的直流电压，典型电压值可为400伏特或其它电压值。再通过该直流对直流转换器106 (在此实施例为一降压式转换器106)对该高压的直流电压进行降压动作。值得一提，该降压式转换器106 (该直流对直流转换器106)最高效率是通常发生在当该降压式转换器106的输入电压与输出电压实质相等时，其中，所谓实质相等是为所属技术领域中的通常知识，更甚，该降压式转换器106最高效率是通常发生在当该降压式转换器106的输入电压与输出电压相等，由于电路组件必然存在有不等的误差，故此，在此仅以实质相等表示。因此，当该充电电池20接上该充电装置10进行充电时，该电压控制单元108是根据该降压式转换器106的输出电压(亦即该充电电池20的电池电压Vb)以调整该第一直流电压Vp(亦即该降压式转换器106的输入电压)，使得该第一直流电压Vp与该充电电池20所接收到该充电电压大小实质相等，如此，以最佳化该直流对直流转换器106的转换效率。如前所述，该功率因子校正器104可提供大范围的输出电压，因此，该第一直流电压Vp (亦即该功率因子校正器104的输出电压)是可根据该些不同电路 架构而得以调整之。此外，虽然可通过调整该降压式转换器106的输入电压Vp使得与该充电电池20的电池电压Vb实质相等，以期得到该直流对直流转换器106的最佳转换效率。若当该直流对直流转换器106已达到最佳转换效率，然而该充电装置10未达到整体充电效率最佳，则该电压控制单元108可再调整该第一直流电压Vp (即该降压式转换器106的输入电压Vp)，使得该直流对直流转换器106的转换效率达到最佳化时，再最佳化该充电装置10的整体充电效率。请参见图2为本发明一充电电池于充电过程的电池电压曲线示意图。在实际充电操作过程中，由于该充电电池20的电池电压是为非线性曲线，因此，当该充电电池20进行充电时，由于该充电电池20的该电池电压Vb在充电的过程中是为变动增加的。如此，通过调整该降压式转换器106的输入电压Vp以追随该充电电池20的该电池电压Vb，使得该直流对直流转换器106最高效率是发生在当该降压式转换器106的输入电压Vp与该充电电池20的该电池电压Vb实质相等时。再者，若当该直流对直流转换器106已达到最佳转换效率，同时该充电装置10的整体充电效率也达到最高，则维持该降压式转换器106的输入电压Vp。反之，若该充电装置10的整体充电效率尚未达到最高，则可再调整该降压式转换器106的输入电压Vp，使得该充电装置10的整体充电效率达到最高。请参见图3与图4分别为本发明充电装置的功率因子校正器一实施例的方框图与另一实施例的方框图。如图3所示的该功率因子校正器104为该升压式转换器(boostconverter)。在此实施例中，该功率因子校正器104接收该电磁干扰滤波器102滤波后的该交流输入电源并输出该第一直流电压Vp，以达到功率因子校正功能。如图4所示的该功率因子校正器104是为该整合升降压式转换器(integratedbuck/boost converter)。该整合式升降压转换器104是包含两个开关(未标示)、两个二极管(未标示)、一电感(未标示)以及一电容(未标示)。利用如图4所示的电路架构，达到具有整合升压式转换器与降压式转换器功能的整合式升降压转换器。在此实施例中，该功率因子校正器104是接收该电磁干扰滤波器102滤波后的该交流输入电源并输出该第一直流电压Vp，以达到功率因子校正功能。如前所述，该整合式升降压转换器104的实施例并不以上述两种实施例为限，还可为一升降压式转换器(buck-boost converter)或一降压式转换器(buck converter)或一邱克转换器(Cuk converter)或一单端初级电感转换器(single ended primaryinductor converter, SEPIC),以及一无桥式功率因子校正器(bridgeless PFC),来达到功率因子校正功能。
综上所述，本发明具有以下的优点I、通过调整该直流对直流转换器106的输入电压，以最佳化该直流对直流转换器106的转换效率；及2、通过调整该直流对直流转换器106的输入电压，以最佳化该充电装置10的整体充电效率。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种移动载具的充电装置，接收并转换一交流输入电源为一直流输出电源，以对该移动载具的一充电电池提供充电时所需的充电电压与充电电流；其特征在于，该移动载具的充电装置包含 一电磁干扰滤波器，接收该交流输入电源，以消除该交流输入电源的噪声； 一功率因子校正器，电性连接该电磁干扰滤波器，以转换滤波后的该交流输入电源并输出一第一直流电压； 一直流对直流转换器，电性连接该功率因子校正器，以接收该第一直流电压，并提供该充电电池充电时所需的一充电电压；及 一电压控制单元，电性连接该直流对直流转换器与该充电电池，以调整该第一直流电压，使得该第一直流电压与该充电电池所接收到该充电电压大小实质相等，以最佳化该直流对直流转换器的转换效率。
2.根据权利要求I所述的移动载具的充电装置，其特征在于，该电压控制单元能够再调整该第一直流电压，使得该直流对直流转换器的转换效率达到最佳化时，再最佳化该充电装置的整体充电效率。
3.根据权利要求I所述的移动载具的充电装置，其特征在于，该功率因子校正器为一升压式转换器或一降压式转换器或一升降压式转换器或一整合升降压式转换器或一邱克转换器、或一单端初级电感转换器来达到功率因子校正功能。
4.根据权利要求I所述的移动载具的充电装置，其特征在于，该功率因子校正器为一无桥式功率因子校正器。
5.根据权利要求I所述的移动载具的充电装置，其特征在于，该直流对直流转换器为一降压式转换器。
6.根据权利要求I所述的移动载具的充电装置，其特征在于，该充电装置设置于该移动载具内。
7.根据权利要求I所述的移动载具的充电装置，其特征在于，该充电装置设置于该移动载具外。
全文摘要
一种移动载具的充电装置，是对移动载具的充电电池进行充电。充电装置包含电磁干扰滤波器、功率因子校正器、直流对直流转换器以及电压控制单元。电磁干扰滤波器接收交流输入电源。功率因子校正器电性连接电磁干扰滤波器，以转换滤波后的交流输入电源并输出第一直流电压。直流对直流转换器电性连接功率因子校正器，以接收第一直流电压，并提供充电电池充电时所需的充电电压。通过电压控制单元调整第一直流电压，使得第一直流电压与充电电压大小相等，以最佳化直流对直流转换器的转换效率以及充电装置的整体充电效率。
文档编号H02J7/04GK102738880SQ20111009056
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者许昌吉 申请人:台达电子工业股份有限公司