使用充电器的电池充电系统及其充电器的驱动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用充电器的电池充电系统及其充电器的驱动控制方法，其在安装在车辆内的充电器的电力故障期间，增大充电器的驱动时间。
【背景技术】
[0002]随着汽车行业的发展，车辆废气造成的空气污染加剧，对降低废气的关注增加。因此，积极地进行了能够减少废气的环境友好车辆的研究。环境友好车辆包括混合动力车辆、插电式混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆等。在这些车辆中，插电式混合动力车辆和电动车辆使用电源进行电池充电。因此，车载充电器(OBC:on board charger)安装在车辆内。
[0003]图1为示出现有技术的使用0BC电池充电系统的示例性构造图。图2为示出当电池充电系统中发生充电器输入功率的瞬时电力故障时，与充电器的驱动相关的因素(例如，输出电压、输出电流、输出功率等)状态的示例性曲线图。具体地，图2中的曲线(a)示出输入到0BC中的交流(AC alternating current)输入电压VIN的状态，曲线(b)示出0BC的输出电压Vo的状态。另外，曲线(c)示出0BC功率因数校正器(PFC:power factorcorrector)的输出电压VDC的状态，曲线(d)示出0BC的输出电流Ιο的状态，曲线(e)示出0BC的输出功率Po的状态，曲线(f)示出用于控制DC-DC(直流-直流)转换器的输出电压的有效占空比(effective duty)Deff的状态。
[0004]使用0BC的现有技术电池充电系统用于对用作环境友好车辆的主电池的高电压电池充电。如图1所示，电池充电系统包括PFC(功率因数校正)转换器1、直流-直流(DC-DC)转换器2、控制器3、第一电容器4和第二电容器5。
[0005]PFC转换器1连接到AC电源部6的输出端，以将从AC电源部6输入的AC输入电压VIN转换为DC电压VDC并且补偿电源的功率因数。DC-DC转换器2连接在PFC转换器1的输出端和高电压电池7的输入端之间，以接收从PFC转换器1输出的DC电压VDC，将DC电压VDC转换为用于对高电压电池7充电的电压。具体地，使用全桥或半桥型开关电路的绝缘DC-DC转换器可应用于DC-DC转换器2。
[0006]第一电容器4和第二电容器5分别对PFC转换器1和DC-DC转换器的输出进行平滑。PFC转换器1的输出电压VDC和DC-DC转换器2 (或0BC)的输出电压Vo的曲线如图2所示，示出了通过使用第一电容器4和第二电容器5进行平滑后的电压。控制器3配置成接收从AC电源部6输出的AC电压VIN和PFC转换器1的输出电压VDC以操作PFC转换器1，并接收DC-DC转换器2的输出电压Vo以操作DC-DC转换器2。具体地，PFC转换器1配置成接收从控制器3输入的输入电流，以及DC-DC转换器2配置成接收从控制器3输入的输出电流。
[0007]当由于瞬时电力中断或电力故障，AC输入电压到0BC的供应停止时，如上所述那样构成的现有技术电池充电系统使用维持现有状态的控制技术(即，与0BC的AC输入电压VIN供应停止之前一致地维持0BC的驱动状态的控制技术)。具体地，在图1所示的0BC中，PFC转换器1的输出电压VDC用作DC-DC转换器2的输入电压。这样，输出电压VDC称为确定充电器驱动时间的重要因数。
[0008]在电池充电系统中，能够连续地驱动0BC的最小电压VDC_min应维持几毫秒(μ s)或更久，以便在充电器的输入停止时，通过检测并存储0BC的驱动状态，防止0BC的故障和损坏。当由于0BC的AC输入电压VIN关断(off)，电力供应停止时，这与没有PFC转换器1输入电压VIN的情况相同。因此，由于输入的丢失，PFC转换器1处于不可控状态，且控制器3可能不能够调节PFC转换器1的输出电压VDC。
[0009]换言之，在现有技术电池充电系统中，即使AC输入电压VIN关断，0BC的充电操作与现有状态(AC输入电压接通的状态)一致地被控制，且因此，第一电容器4的电压突然降低。结果，PFC转换器1的输出电压VDC降低至小于最小电压VDC_min。因此，无法确保用于检测并处理充电器的驱动状态的最小驱动时间。当安装在车辆中的0BC由于瞬时电力故障等没有接收输入电压VIN时，不能精确地检测0BC的驱动状态。结果，可引起0BC的失灵(malfunct1n)，且因此，车辆有可能处于危险的情形。
[0010]因此，在现有技术电池充电系统中，当AC输入电压VIN的供应停止时，通过增大第一电容器4的容量增加存储在第一电容器4中的能量的方法用于使PFC转换器1的输出电压VDC达到最小电压VDC_min的时间延迟并确保0BC的最小驱动时间。然而，这造成了成本的增加。
【发明内容】
[0011]本发明提供使用充电器的电池充电系统及其充电器的驱动控制方法，当在电池充电系统中发生充电器输入电压的瞬时电力故障时，其增大充电器的驱动时间，从而能够确保足够的时间用于获得并处理关于充电器驱动状态的更精确的信息并且相比于现有技术能够降低电容器的容量。
[0012]—方面，本发明提供使用充电器的电池充电系统，其可包括:车载充电器，其配置成包括:能够与交流电源部的输出端连接的功率因数校正转换器、和连接在所述功率因数校正转换器与高电压电池之间的直流-直流转换器；以及控制器，其配置成确定从所述交流电源部输出的充电器输入电压VIN的产生与否，并且基于该确定结果，确定所述直流-直流转换器的输出电流1ref或输出功率Poref。
[0013]在一示例性实施例中，当没有产生所述充电器输入电压VIN时，所述控制器可配置成确定所述直流-直流转换器的输出电流为小于产生所述充电器输入电压VIN时的输出电流的电流。在另一示例性实施例中，当没有产生所述充电器输入电压VIN时，所述控制器可配置成限制所述直流-直流转换器的输出功率为小于产生所述充电器输入电压VIN时的输出功率的功率。
[0014]另一方面，本发明提供一种电池充电系统的充电器的驱动控制方法，所述电池充电系统包括能够与交流电源部的输出端连接的功率因数校正转换器、和连接在所述功率因数校正转换器与高电压电池之间的直流-直流转换器，所述驱动控制方法包括:第一过程，通过控制器确定从所述交流电源部输出的充电器输入电压VIN产生与否；以及第二过程，由所述控制器，通过确定没有产生所述充电器输入电压VIN时所述直流-直流转换器的输出电流或输出功率为与产生所述充电器输入电压VIN时相比降低的电流或功率，确保所述充电器的最小驱动时间。在一示例性实施例中，在所述第二过程中，所述直流-直流转换器的输出电流限制为小于产生所述充电器输入电压VIN时的输出电流的电流。
[0015]如上描述，根据本发明使用的电池充电系统具有如下的优点。
[0016]第一，当瞬时电力故障等发生时，通过限制充电器输出电流或充电器输出功率，可增大0BC的驱动时间，从而甚至在瞬时电力故障中，也使充电器更稳定地驱动。
[0017]第二，当瞬时电力故障等发生时，由于0BC驱动时间的增大，不会重复基于充电器再操作的初始程序(sequence)，因此能够防止由于基于充电器再操作的初始时间而可能发生的效率的增大。
[0018]第三，可确保瞬时电力故障中0BC稳定操作的最小驱动时间，因此，不需要增大连接到PFC转换器的输出端的第一电容器的电容以形成PFC转换器的高输出电压VDC。因此，能够将电容器的电容设计成小于现有技术中的电容，从而能够实现成本降低。
【附图说明】
[0019]本发明的以上和其他特征将参考其中的特定示例性实施例来详细描述，其中，在下文中给出图示的附图仅仅用于说明的用途，因此，对本发明没有限制性，其中:
[0020]图1为示出现有技术的使用车载充电器(0BC)的传统电池充电系统的示例性构造图；
[0021]图2为示出在现有技术的电池充电系统中发生充电器输入功率的瞬时电力故障时，与充电器驱动相关的因素(输出电压、输出电流、输出功率等)状态的不例性曲线图；
[0022]图3为示出本发明示例性实施例的使用充电器的电池充电系统的示例性构造图；
[0023]图4为示意性示出本发明示例性实施例的电池充电系统的充电驱动控制方法的示例性流程图；
[0024]图5为在本发明示例性实施例的电池充电系统中发生充电器输出功率的瞬时电力故障时，与充电器的驱动相关的因素(输出电压、输出电流、输出功率等)状态的不例性曲线图；以及
[0025]图6为比较本发明的充电器驱动控制中功率因数校正(PFC)转换器的输出电压VDC达到最小电压VDC_min的时间与现有技术的示例性曲线图。
[0026]可以理解的是附图没必要按比例绘制，其呈现的是示出本发明的基本原理的多个优选特征的某种简化表示。这里公开的本发明的具体设计特征，比如包括具体尺寸、取向、位置和形状，将随着具体的预期应用和使用环境来确定。在附图中，贯穿所有附图，附图标号指代本发明的相同或等效部件。
【具体实施方式】
[0027]应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公交车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括多种艇和船在内的水运工具、航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源获得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆。例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。
[0028]尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来执行上述示例性处理，然而应当理解的是，也可以由一个或多个单元来执行上述示例性处理。另外，应当理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成存储上述模块，而处理器具体被配置成执行所述模块以完成一个或更多下面进一步说明的处理。
[0029]而且，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储器件。计算机可读记录介质还能够分布在连接到网络的计算机系统中，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN Controller Area Network)以分布形式存储并且执行计算机可读介质。
[0030]本文所使用的术语仅仅为了说明具体实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和