专利名称：高压电池充电系统及其适用的充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压电池充电系统，且特别涉及一种应用于电动汽车的高压电池充电系统及其适用的充电器。
背景技术：
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。此外，燃油式汽车运作时，会燃烧汽油造成空气污染，使整个生态环境遭致破坏，近年来为了改善车辆对环境的破坏，各个车商都致力研发低污染的汽车，以保护我们的环境。在各种新能源汽车中，电动汽车的技术背景相对比较成熟，且电网已经铺设到全球各地，可以很方便的获得稳定的电能，所以电动汽车(electric vehicle,EV)或者混合动力汽车(Plug-1n Hybrid electric vehicle, PHEV)是新能源汽车发展的一个重要方向。电动汽车或者混合动力汽车使用电池作为一个稳定的能量来源，以提供电能至汽车的相关控制电路以及产生动力的电机装置，当电池的电量耗尽时，需要使用充电器对电池充电，以恢复电池的电量。现有电动汽车或者混合动力汽车内的充电器主要包含一功率因子校正电路、一总线电容以及一直流-直流变换电路。其中功率因子校正电路用于将所接收的一输入电能的功率因子提高，并产生一总线电压。总线电容则与功率因子校正电路的输出端连接，用于储能稳压。直流-直流变换电路则接收总线电压，并将总线电压转换而产生高压充电电压对高压电池单元充电。由于功率因子校正电路所产生的总线电压的电压大小实际上取决于总线电容的额定电压值，而直流-直流变换电路所输出的高压充电电压的电压范围则取决于总线电压的电压大小，因此当欲使高压充电电压的电压范围较广，使其可对例如400V的高压电池单元充电时，总线电压则需达到例如450V以上，故充电器需对应选用额定电压值较高的总线电容，例如额定值可达到500V的总线电容，然由于额定电压值较高的总线电容取得不易且成本较高，因此高压充电电压的宽电压范围便有所限制而难以达成。此外，部份现有电动汽车或者混合动力汽车内的充电器还具有一辅助电源电路，与功率因子校正电路的输出端连接，辅助电源电路的输入电压来自总线电压，用于提供电能至汽车内部的各控制单元，然而由于辅助电源电路的输入电压来自于总线电压供应，因此一旦功率因子校正电路所接收的输入电能失常或中断而停止供应至功率因子校正电路，使得功率因子校正电路无法产生总线电压时，辅助电源电路便停止运作而中断供应电能至各控制单元，导致汽车的各控制单元所能操控的各功能将丧失而降低可靠性。
再者，现有电动汽车的充电器的总线电容并无法更换，因此一旦总线电容因长期充放电导致至寿命减短甚至损坏时，现有电动汽车仅能以新的充电器来更换旧的充电器，以此达成总线电容的更换,如此一来,甚为不便,也造成成本提高及资源浪费。因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的电动汽车的高压电池充电系统及其适用的充电器，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高压电池充电系统及其适用的充电器，以解决现有电动汽车的充电器因额定电压值较高的总线电容取得不易且成本较高，因此难以提供宽电压范围的高压充电电压对电池单元充电，以及解决现有电动汽车的充电器的辅助电源电路并无法于输入电能失常或中断而停止供应至功率因子校正电路时，持续供电电能至各控制单元，导致电动汽车的可靠性降低，并解决现有电动汽车的充电器的总线电容无法更换的问题。为达上述目的，本发明的较佳实施例为提供一种高压电池充电系统，其包含整流电路，与共接点连接，用于将交流输入电压整流成整流电压；功率因子校正电路，提高整流电压的功率因子并产生总线电压，并连接于整流电路；总线电容，用于储能稳压，并连接于功率因子校正电路的输出端以及共接点之间；中继非隔离型直流-直流变换电路，将总线电压升压为中继输出电压，并与功率因子校正电路的输出端及总线电容连接；中继输出电容，用于储能稳压，并连接于中继非隔离型直流-直流变换电路的输出端以及共接点之间；以及非隔离型直流-直流变换电路，与中继非隔离型直流-直流变换电路的输出端及中继输出电容与高压电池单元连接，用于将中继输出电压转换为高压充电电压，以对高压电池单元充电。为达上述目的，本发明的另一较佳实施例为提供一种包含上述高压电池充电系统的充电器，应用于电动汽车中，该充电器包含座体；隔板组件，设置于座体内，且具有贯穿孔洞；以及电路板，通过隔板组件而部份被包覆于座体内，且具有第一连接部以及高压电池充电系统，其中高压电池充电系统的总线电容与载板、盖体及第二连接部构成可更换的总线电容模块，载板设置于该隔板组件上，第二连接部与总线电容电性连接，且可分离地与第一连接部连接，盖体设置于载板上并将该总线电容包覆于其中，第一连接部穿设贯穿孔洞而突出于隔板组件上方，且与功率因子校正电路的输出端与中继非隔离型直流-直流变换电路电性连接；其中，使用者将第一连接部及该第二连接部分离以更换总线电容模块，以更换总线电容。
图1为本发明较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统电路示意图。图2为图1所示的电动汽车的高压电池充电系统的一变化例。图3为电动汽车内包含高压电池充电系统的充电器的结构示意图。图4为图3所示的总线电容模块的结构示意图。其中，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:功率因子校正电路41 :第一开关电路42 :第一电流检测电路43 :功率因子校正控制单元431:输入波形检测电路432 :第一反馈电路433 :功率因子校正控制器5 :中继非隔离型直流-直流变换电路51 :第二开关电路52 :脉冲宽度调变控制器6 :非隔离型直流-直流变换电路61 :第三开关电路62 :直流-直流控制单元621 :第二反馈电路622 :直流-直流控制器20:辅助电源电路21:低压电源电路22:低压电池单元23 :辅助控制单元24 :启动单元25:充电开开电路3:充电器30 :座体31:电路板32:隔板组件33:总线电容模块311 :第一连接部312 :载板313 :盖体314 :第二连接部315 :锁固组件3I6 :沟槽32:隔板组件321 :贯穿孔洞7 电磁干扰滤波电路Vin:交流输入电压Vbus:总线电压
V1:中继输出电压Vsb:高压充电电压Vs 电流检测信号Vra :输入检测信号Vfl :第一反馈信号Vf2 :第二反馈信号Vlv:低压电压Vr :整流电压Va:辅助电压Vsl :启动信号Vlvd:低压充电电压Iin:输入电流I1 :第一电流L1 L3 :第一电感 第三电感K1 K3 :第一连接端 第三连接端D1 D3 :第一二极管 第三二极管Cbus:总线电容C1:中继输出电容Cq1 :输出电容Rs:检测电阻COM :共接点
具体实施例方式体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用于限制本案。请参阅图1，其为本发明较佳实施例的高压电池充电系统电路示意图。如图1所示，高压电池充电系统可为但不限于应用于电动汽车，且设置于电动汽车的车体I内，用于接收交流输入电压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、功率因子校正电路 4(Power Factor Correction circuit,PFC circuit)、中继非隔离型直流-直流变换电路5、非隔离型直流-直流变换电路6、总线电容Cbus以及中继输出电容C”于本实施例中，高压电池充电系统还包含电磁干扰滤波电路7 (EMI filtercircuit)，且电磁干扰滤波电路7与整流电路3的输入端连接，用于滤除交流输入电压Vin与交流输入电流Iin的突波和高频干扰，并减少功率因子校正电路4、中继非隔离型直流-直流变换电路5及非隔离型直流-直流变换电路6中的开关电路运作时对交流输入电压Vin与交流输入电流Iin的电磁干扰。交流输入电压Vin与交流输入电流Iin通过电磁干扰滤波电路7滤除突波和高频干扰后，传送至整流电路3的输入端，再通过整流电路3整流而产生整流电压\。功率因子校正电路4与整流电路3的输出端连接，用于提高功率因子并产生总线电压vbus。总线电容Cbus连接于功率因子校正电路4的输出端以及共接点COM之间，且可为但不限于由一电解电容所构成，用于储能稳压。中继非隔离型直流-直流变换电路5与功率因子校正电路4的输出端及总线电容Cbus连接，用于将总线电压Vbus升压为一中继输出电压中继输出电容Ci连接于中继非隔离型直流-直流变换电路5的输出端以及共接点COM之间，且可为但不限于由一塑料电容所构成，用于储能稳压。非隔离型直流-直流变换电路6连接于中继非隔离型直流-直流变换电路5的输出端、中继输出电容Ci与高压电池单元2之间，用于将中继输出电压Vi变换为高压充电电压VHb对高压电池单元2充电。其中，上述的中继非隔离型直流-直流变换电路5及非隔离型直流-直流变换电路6的电能传递路径中不包含会损失电能的变压器，且该非隔离型直流-直流变换电路6直接利用开关电路与输出滤波电路的运作产生高压充电电压Vsb对该高压电池单元2充电。由上可知，本发明的高压电池充电系统相较于现有电动汽车的充电器，乃是在功率因子校正电路4与非隔离型直流-直流变换电路6之间加入中继非隔离型直流-直流变换电路5，由于中继非隔离型直流-直流变换电路5所接收的输入电压，亦即总线电压Vbus,已先通过总线电容Cbus储能稳压，故实际上中继输出电压Vi较总线电压Vbus稳定，因此中继输出电容Ci可使用电容量相对低于总线电容Cbus，但却有较高额定电压值的电容，例如塑料电容来构成，如此一来，非隔离型直流-直流变换电路便能产生较宽范围高压充电电压来对高压电池单元2进行充电。于本实施例中，交流输入电压Vin的电压值可为但不限于110 380伏特,总线电压Vbus的电压值可为但不限于350 450伏特，中继输出电压Vi值可为但不限于500V，高压充电电压VHb的电压值可为但不限于370 400伏特，总线电容Cbus的电容量及额定电压值分别可为但不限于IOOuF及450V，中继输出电容Ci的电容量及额定电压值分别可为但不限于I 3uF及630V。由于整流电路3、功率因子校正电路4、中继非隔离型直流-直流变换电路5、非隔离型直流-直流变换电路6、电磁干扰滤波电路7、总线电容Cbus与中继输出电容Ci与高压电池单元2均运作于高电压值，如此，可以使本案的高压电池充电系统在充电时具有较低的损失、充电时间较短，因此应用于电动汽车时，可使电动汽车行驶时也可以具有较低的电能损失及较高的效率。中继非隔离型直流-直流变换电路可为升压式(Boost)。非隔离型直流-直流变换电路4可以是但不限为降压式(Buck)、升降压式(Buck-Boost)、升压式等。功率因子校正电路4可以是但不限为连续模式升压式(CCM Boost PFC)、临界连续模式升压式(DCMBBoost PFC)、降压式(Buck PFC)或升降压式(Buck-Boost PFC)等。高压电池单元2可以由一个或多个电池组成，例如铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池或其组
入坐I=I 寸 o于上述实施例中，如图1所示，功率因子校正电路4包含第一电感L1、第一二极管D1 (第一整流组件)、第一开关电路41、第一电流检测电路42以及功率因子校正控制单元43。其中，第一电感L1的一端与功率因子校正电路4的输入端连接,第一电感L1的另一端与第一连接端K1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)与功率因子校正电路4的输出端连接；功率因子校正控制单元43连接于共接点COM、整流电路3的正输出端、第一开关电路41的控制端以及第一电流检测电路42，用于控制功率因子校正电路4运作。当第一开关电路41导通时，第一电感L1运作于充电状态，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运作于放电状态，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
Cbus0于本实施例中，功率因子校正控制单元43包含输入波形检测电路431、第一反馈电路432 (feedback circuit)以及功率因子校正控制器433。其中，输入波形检测电路431连接于功率因子校正电路4的输入端、功率因子校正控制器433以及共接点C0M，用于将整流电压\降压并滤除高频噪声而产生输入检测信号VM，且该输入检测信号Vm的波形与交流输入电压Vin整流后的波形相同。第一反馈电路432连接于功率因子校正电路4的输出端、功率因子校正控制器433以及共接点C0M，用于将总线电压Vbus分压而产生对应的第一反馈信号Vfl。整体而言，于本实施例中，功率因子校正控制器433通过输入检测信号Vm取得交流输入电压Vin的波形，且通过第一反馈信号Vfl判断总线电压Vbus是否为额定电压值，例如450伏特，再利用电流检测信号Vs判断第一电流I1上升的大小，以此控制第一开关电路41导通的占空比(Duty cycle),使总线电压Vbus维持在额定电压值,交流输入电流Iin的电流分布相似于交流输入电压Vin的波形，以此获得较高的功率因子。于本实施例中，中继非隔离型直流-直流变换电路5为单相式(single-phase)，其包含第二电感L2、第二开关电路51、第二二极管D2 (第二整流组件)以及脉冲宽度调变控制器52，其中，第二电感L2的一端与中继非隔离型直流-直流变换电路5的输入端连接，第二电感L2的另一端与第二连接端K2连接；第二开关电路51连接于第二连接端K2与共接点COM间；第二二极管D2的阳极(anode)与第二连接端K2连接，第二二极管D2的阴极(cathode)与中继非隔离型直流-直流变换电路5的输出端连接；脉冲宽度调变控制器52连接于共接点COM及第二开关电路51的控制端，用于控制第二开关电路51运作，使中继非隔离型直流-直流变换电路5将所接收的总线电压Vbus转换为中继输出电压V”于本实施例中，非隔离型直流-直流变换电路6为单相式(single-phase)，其包含第三电感L3、第三二极管D3 (第三整流组件)、第一输出电容Ctjl、第三开关电路61以及直流-直流控制单元62，其中，第三电感L3连接于第三连接端K3与非隔离型直流-直流变换电路6的输出端之间，第三二极管D3连接于第三连接端K3与共接点COM之间，第一输出电容Ctjl连接于非隔离型直流-直流变换电路6的输出端与共接点COM之间，第三开关电路61连接于非隔离型直流-直流变换电路6的输入端与第三连接端K3之间；直流-直流控制单元62分别连接于第三开关电路61的控制端、共接点COM以及高压电池单元2，用于依据高压充电电压VHb控制第三开关电路61导通或截止。于本实施例中，直流-直流控制单元62包含第二反馈电路621与直流-直流控制器622。其中，第二反馈电路621连接于高压电池单元2、直流-直流控制器622以及共接点C0M，用于将高压充电电压Vsb分压而产生对应的第二反馈信号Vf2。直流-直流控制器622分别连接于第三开关电路61的控制端、第二反馈电路621以及共接点C0M，其通过第二反馈信号Vf2判断高压充电电压VHb是否为额定电压值，例如400伏特，以此控制第三开关电路61导通的占空比，使高压充电电压VHb维持在额定电压值。其中，非隔离型直流-直流变换电路6的电能传递路径经由第三开关电路61与第三电感L3,而不包含变压器，且非隔离型直流-直流变换电路6直接利用第三电感L3与第一输出电容Ctjl构成的第一输出滤波电路与该第三开关电路61的运作产生闻压充电电压VHb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6直接利用其内部的开关电路与输出滤波电路的运作产生高压充电电压Vsb对高压电池单元2充电。上述的整流电路3可以是但不限为桥式整流电路(bridge rectifier circuit),其中整流电路3的正输出端与功率因子校正电路4的输入端连接，而整流电路3的负输出端与共接点COM连接；上述的第一电流检测电路42可以是但不限为比流器(currenttransformer)或检测电阻Rs。上述的第一开关电路41、第二开关电路51以及第三开关电路61可以由一个或多个开关组件组成,例如金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,M0SFET)、双载子接面晶体管(Bipolar Junction Transistor)或绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)等开关组件。于本实施例中，第一开关电路41、第二开关电路51以及第三开关电路61分别由一个金氧半场效晶体管组成，而功率因子校正控制器433与直流-直流控制器622可以是但不限为控制器、微处理器(Micro Controller Unit,MCU)或数字信号处理器(Digital Signal Processors,DSP)。于一些实施例中，如图2所示，高压电池充电系统还包含辅助电源电路20、低压电源电路21、低压电池单元22、一辅助控制单元23、一启动单元24以及一充电开开电路25。低压电池单元22与辅助电源电路20的电源输入端连接，用于输出-低压电压Vlv至辅助电源电路20。辅助电源电路20的电源输出端则与功率因子校正控制器433、脉冲宽度调变控制器52、直流-直流控制器622连接，且辅助电源电路20更与共接点COM连接，用于将低压电压Vlv变换为辅助电压Va，以提供功率因子校正控制器433、脉冲宽度调变控制器52、直流-直流控制器622运作时所需的电能。启动单元24用于高压电池充电系统接收交流输入电压Vin且低压电池单元22需进行充电时，通过使用者的控制而对应地输出一启动信号Vsl。辅助控制单元23与启动单元24、辅助电源电路20、低压电池单元22以及充电开关电路25的控制端连接，其由低压电池单元22所输出的低压电压Vlv来供电，用于控制辅助电源电路20的运作，且依据是否接收启动信号Vs而对应的控制充电开关电路25导通或截止。低压电源电路21连接于功率因子校正电路4的输出端，且与共接点连接，用于接收总线电压Vbus,并将总线电压Vbus转换而输出例如为12V的低压充电电压Vlvd，该低压充电电压Vlvd可提供需要低压驱动的相关组件，例如电动汽车内的相关组件来使用。充电开关电路25连接于低压电池单元22以及低压电源电路21的输出端之间，其受控于辅助控制单元23而进行导通或截止的切换，当充电开关电路25导通时，低压电源电路21所输出的OVlvd便可经由充电开关电路25对低压电池单元22进行充电。由上可知，当高压电池充电系统接收交流输入电压Vin且低压电池单元22需进行充电时，用户可通过启动单元24输出启动信号Vs，使得控制单元23因应该启动信号Vs而控制充电开关电路25导通，故低压电源电路21输出的低压充电电压Vlvd便可经由充电开关电路25对低压电池单元22进行充电。
于一些实施例中，总线电容Cbus是可更换的，以下将以图3及图4来示范性说明。请参阅图3及图4，并配合图1，其中图3为包含高压电池充电系统的充电器的结构示意图，图4为图3所示的总线电容模块的结构示意图。如图1、图3及图4所示，充电器3可应用并设置于一电动汽车内，主要包含一座体30、一电路板31以及一隔板组件32。电路板31设置于座体30内，且具有例如图1或图2所示的高压电池充电系统的电路架构，此外，电路板31上具有一第一连接部311，其与图1所示的高压电池充电系统存在着连接关系，也即与功率因子校正电路4的输出端与中继非隔离型直流-直流变换电路5电性连接，此外，电路板31上的高压电池充电系统所具有的总线电容，也即图1所示的总线电容Ci，其结构上与一载板312、一盖体313以及一第二连接部314构成一总线电容模块33。隔板组件32设置于座体30内且位于电路板31上方，以将部份电路板31包覆于座体30内，使电路板31可与座体30的外部空间隔开，且隔板组件32上具有一贯穿孔洞321，使该第一连接部311可穿设该贯穿孔洞321而突出于隔板组件32上方。总线电容模块33可更换地且可以锁固的方式设置于隔板组件32上，而第二连接部314则可分离地与第一连接部311连接，其中总线电容Ci由至少一个电解电容所构成，且可利用焊接的方式插接于载板312上。载板312可用锁固的方式设置于隔板组件32上。第二连接部314可为但不限于锁固于一锁固组件315上，且锁固组件315为导电材质且插接于载板312上，该锁固组件315可利用载板上的迹线或是导线而与总线电容Ci电性连接，使得第二连接部314通过锁固组件315与总线电容Ci电性连接。盖体313可为但不限于以卡合的方式设置于载板312上，并将总线电容Ci包覆于其中，于一些实施例中，盖体313还可根据构成总线电容Ci的电解电容的个数而设置有对应的沟槽316，该沟槽316于盖体313设置于载板312上时，容置对应的电解电容，以此固定电解电容。由图3及图4可知，当高压电池充电系统的总线电容Ci因长期充放电导致至寿命减短甚至损坏时，使用者可将第一连接部311及第二连接部314分离，以此将旧的总线电容模块33直接更换成新的总线电容模块33，以达成总线电容Ci的更换，如此一来，便无须利用新充电器来更换旧的充电器，故更换方便也可减少成本及节省资源。综上所述，本发明的高压电池充电系统及其适用的充电器，通过中继非隔离型直流-直流转换器的设置，故与非隔离型直流-直流变换电路的输入端连接的中继输出电容可使用具有较高额定电压值的电容，使得非隔离型直流-直流变换电路可产生较宽范围高压充电电压，此外，本发明的辅助电源电路通过低压电池单元来供电，因此即便高压电池充电系统所接收的交流输入电压异常或中断，辅助电源电路仍可正常运作而持续供应电能至各控制单元，使得电动汽车的各控制单元所能操控的各功能将维持，故可提升可靠性，更甚者，本发明的总线电容可更换，因此一旦总线电容因长期充放电导致寿命减短甚至损坏时，并可无需以新的充电器来更换旧的充电器，故更换方便也减少成本及节省资源。本发明可由熟悉此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。
权利要求
1.一种高压电池充电系统，其特征在于，包含 一整流电路，与一共接点连接，用于将一交流输入电压整流成一整流电压； 一功率因子校正电路，提高该整流电压的功率因子并产生一总线电压，并连接于该整流电路； 一总线电容，用于储能稳压并连接于该功率因子校正电路的输出端以及该共接点之间； 一中继非隔离型直流-直流变换电路，将该总线电压升压为一中继输出电压，并与该功率因子校正电路的输出端及该总线电容连接； 一中继输出电容，用于储能稳压，并连接于该中继非隔离型直流-直流变换电路的输出端以及该共接点之间；以及 一非隔离型直流-直流变换电路，与该中继非隔离型直流-直流变换电路的输出端及该中继输出电容与一高压电池单兀连接，用于将该中继输出电压转换为一高压充电电压，以对该闻压电池单兀充电。
2.如权利要求1所述的高压电池充电系统，其特征在于，该高压电池充电系统应用于电动汽车，且设置于一车体内，该车体包含该高压电池单元。
3.如权利要求1所述的高压电池充电系统，其特征在于，该中继输出电容的额定电压值高于该总线电容的额定电压值。
4.如权利要求3所述的高压电池充电系统，其特征在于，该总线电容由电解电容所构成。
5.如权利要求3所述的高压电池充电系统，其特征在于，该中继输出电容由塑料电容所构成。
6.如权利要求1所述的高压电池充电系统，其特征在于，还包含 一电磁干扰滤波电路，滤除该交流输入电压与一交流输入电流的突波和高频干扰，并减少该中继非隔离型直流-直流变换电路、该非隔离型直流-直流变换电路与该功率因子校正电路中的开关电路运作时对该交流输入电压的电磁干扰，且该电磁干扰滤波电路与该整流电路连接。
7.如权利要求1所述的高压电池充电系统，其特征在于，该功率因子校正电路包含 一第一电感，该第一电感的一端与该功率因子校正电路的输出端连接，该第一电感的另一端与一第一连接端连接； 一第一整流组件，该第一整流组件的一端与该第一连接端连接，该第一整流组件的另一端与该功率因子校正电路的输出端连接； 一第一电流检测电路，用于检测该第一电感的一第一电流且产生对应的一电流检测信号; 一第一开关电路，该第一开关电路与该第一电流检测电路在该第一连接端与该共接点间串联连接；以及 一功率因子校正控制单元，控制该功率因子校正电路运作，并连接于该共接点、该整流电路、该总线、该第一开关电路的控制端以及该第一电流检测电路。
8.如权利要求7所述的高压电池充电系统，其特征在于，该功率因子校正控制单元包含一输入波形检测电路，用于将该整流电压降压并滤除高频噪声而产生一输入检测信号，并连接于该整流电路与该共接点，其中该输入检测信号的波形与该交流输入电压整流后的波形相同； 一第一反馈电路，用于将该总线电压分压而产生对应的一第一反馈信号，并连接于该总线与该共接点；以及 一功率因子校正控制器，依据该输入检测信号与该第一反馈信号控制该第一开关电路导通的占空比，使该总线电压维持在额定电压值，该交流输入电流的电流分布相似于该交流输入电压的波形，且该功率因子校正控制器连接于该输入波形检测电路与该第一反馈电路。
9.如权利要求1所述的高压电池充电系统，其特征在于，该中继非隔离型直流-直流变换电路包含 一第二电感，该第二电感的一端与该中继非隔离型直流-直流变换电路的输入端连接，该第二电感的另一端与一第二连接端连接； 一第二整流组件，该第二整流组件的一端与该第二连接端连接，该第二整流组件的另一端与该中继非隔离型直流-直流变换电路的输出端连接； 一第二开关电路，该第二开关电路连接于该第二连接端与该共接点间；以及一脉冲宽度调变控制器，控制该第二开关电路导通或截止，使该中继非隔离型直流-直流变换电路将所接收的该总线电压转换为该中继输出电压，且该脉冲宽度调变控制器连接于该共接点以及该第二开关电路的控制端。
10.如权利要求1所述的高压电池充电系统，其特征在于，该非隔离型直流-直流变换电路包含 一第三电感，连接于一第三连接端与该非隔离型直流-直流变换电路的输出端之间； 一第三整流组件，连接于该第三连接端与该共接点之间； 一第一输出电容，连接于该非隔离型直流-直流变换电路的输出端与该共接点之间；一第三开关电路，连接于该非隔离型直流-直流变换电路的输入端与该第三连接端之间；以及 一直流-直流控制单元，依据该高压充电电压控制该第三开关电路导通或截止，并分别连接于该第三开关电路的控制端、该共接点以及该高压电池单元。
11.如权利要求10所述的高压电池充电系统，其特征在于，该直流-直流控制单元包含: 一第二反馈电路，将该高压充电电压分压而产生对应的一第二反馈信号，并连接于该高压电池单元与该共接点；以及 一直流-直流控制器，通过该第二反馈信号判断该高压充电电压是否为额定电压值，以此控制该第三开关电路导通的占空比，使高压充电电压维持在额定电压值，且该直流-直流控制器分别连接于该第三开关电路的控制端、该第二反馈电路以及该共接点。
12.如权利要求1所述的高压电池充电系统，其特征在于，还包含 一低压电池单元，提供一低压电压；以及 一辅助电源电路，将该低压电压变换为一辅助电压，以提供该功率因子校正电路、该中继非隔离型直流-直流变换电路与该非隔离型直流-直流变换电路运作时所需的电能，且该辅助电源电路的电源输入端与该低压电池单元连接而接收该低压电压，该辅助电源的电源输出端与该功率因子校正电路、该中继非隔离型直流-直流变换电路及该非隔离型直流-直流变换电路连接。
13.如权利要求12所述的高压电池充电系统，其特征在于，还包含 一启动单元，用于该高压电池充电系统接收该交流输入电压且该低压电池单元需进行充电时，对应地输出一启动信号； 一低压电源电路，接收该总线电压，并将该总线电压转换而输出一低压充电电压，并连接于该功率因子校正电路的输出端，且与该共接点连接； 一充电开关电路，进行导通或截止的切换运作，并连接于该低压电池单元以及该低压电源电路的输出端之间；以及 一辅助控制单元，由该低压电压供电，且用于控制该辅助电源电路的运作，并依据是否接收该启动信号而对应地控制该充电开关电路导通或截止，使该低压充电电压可于该充电开关电路导通时，经该充电开关电路对该低压电池单元充电，且该辅助控制单元与该启动单元、该辅助电源电路、该低压电池单元以及该充电开关电路的控制端连接。
14.一种包含如权利要求1所述的高压电池充电系统的充电器，应用于电动汽车中，其特征在于，该充电器包含 一座体； 一隔板组件，设置于该座体内，且具有一贯穿孔洞；以及 一电路板，通过该隔板组件而部份被包覆于该座体内，且具有一第一连接部以及该高压电池充电系统，其中该高压电池充电系统的该总线电容与一载板、一盖体及一第二连接部构成可更换的一总线电容模块，该载板设置于该隔板组件上，该第二连接部与该总线电容电性连接，且可分离地与该第一连接部连接，该盖体设置于该载板上并将该总线电容包覆于其中，该第一连接部穿设该贯穿孔洞而突出于该隔板组件上方，且与该功率因子校正电路的输出端与该中继非隔离型直流-直流变换电路电性连接； 其中，该第一连接部及该第二连接部可分离以更换该总线电容模块，以更换该总线电容。
15.如权利要求14所述的充电器，其特征在于，该载板上还插接一锁固组件，与该总线电容电性连接，用于供该第二连接部锁固于其上，并使该第二连接部通过该锁固组件与该总线电性连接。
16.如权利要求14所述的充电器，其特征在于，该盖体以卡合的方式设置于该载板上。
全文摘要
本发明公开了一种高压电池充电系统及其适用的充电器，包含整流电路，以将交流输入电压整流；功率因子校正电路，提高功率因子并产生总线电压，并连接于整流电路；总线电容，与功率因子校正电路的输出端及共接点连接；中继非隔离型直流-直流变换电路，将总线电压升压为中继输出电压，并与功率因子校正电路的输出端连接；中继输出电容，与中继非隔离型直流-直流变换电路的输出端及共接点连接；以及非隔离型直流-直流变换电路，与中继非隔离型直流-直流变换电路的输出端与高压电池单元连接，以将中继输出电压转换为高压充电电压而对高压电池单元充电。
文档编号H02J7/02GK103051039SQ20111031494
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者陈金火, 汤博文, 卓孟甫 申请人:台达电子工业股份有限公司