变压器。
[0061]DC-DC平台206还被展示为包括电感器240。电感器240是在其主侧上的变压器242的漏电感一一换言之，电感器240是涉及主侧的变压器漏电感。
[0062]变压器242如同本文披露的每个变压器一样可以认为是在任何适当的比率下操作以实现所需目标，包括本文描述的那些目标。比率通常可以认为是1:N，其中N包括任何非零正数。
[0063]此实施例的充电器202还包括联接到隔离变压器242的输出侧的DC-DC平台整流器243。
[0064]第二DC-DC平台整流器243包括二极管组。虽然该组可以包括其他布置和数量的二极管，但是在图2的实施中，该组包括如图所示的四个二极管244、246、248、250 (或者D5_D8)。
[0065]在DC-DC平台206之后，充电器202的实施例还包括用于过滤高频(HF)波动的另一个电容器252。充电器202还包括代表内部有效电池电阻的电阻器254。充电器202包括输出终端256，电压通过该输出终端提供到有待充电的电池——电池未详细示出而是由DC电压源256和内部电阻器254近似地代表。
[0066]如以上所提及，充电器202包括控制器210，该控制器在操作中控制两个功率平台204、206的开关。更具体来说，对于此示例性实施例，控制器210控制全桥主动开关232、234、236、238以及功率因数校正升压转换器开关228的打开和闭合。
[0067]通过控制开关，控制部件(通常也称为控制器210)控制例如通过充电器202的升压电感器电流的时序。另外，通过这样做，控制器210控制用于将所需的主要DC充电电流(SP，具有相对大的波动(诸如等于约两倍线路频率的平均DC电流的振幅的约两倍的波动)的电流(叠加在DC电流上的AC电流))供应给电池的第二平台206的全桥功能。以上提及(包括通过与常规充电器比较)此操作的益处，并且以下进一步描述所述益处。
[0068]II1.图3——用于控制第一实施例充电器的时序图
图3示出用于控制图2的隔离的单向充电器拓扑的开关的示例性时序图300。
[0069]图300包括多个子图表，每个子图表对应于图2的电路200的开关中的一个。更具体来说，图3中从顶到底的子图表301、302、303、304、305分别展示用于0(:-0(:平台206的第一开关232、第二开关234、第三开关236和第四开关238以及整流器子电路224的PFC开关228的开关序列(接通/断开或闭合/打开)。
[0070]子图表301、302、303、305、306中的每一个包括代表时间推移的1轴，并且其中时间周期在以下更详细描述。每个子图表还包括展示与对应的开关232、234、236、238、228在时间周期期间是断开(零，0)还是接通(1.0)相对应的0、0.5和1.0的y轴。
[0071]如图3中所示，沿y轴的时间的五个参考点由数字310、311、312、313和314(或如_七4)
显不ο
[0072]整个开关循环或序列320被认为在开始或起动参考时间310(或to)开始并且在第四参考时间314(或t4)结束。
[0073]开关序列320包括两个主要开关循环322、324(或子循环)。第一开关循环322在开始参考时间310(或to)开始并且在第二参考时间312(或t2)结束。第二开关循环324在第二参考时间312(或t2)开始并且在第四参考时间314(或t4)结束。
[0074]在第一循环322中，第一时间间隔326在开始参考时间310(或to)开始并且在第一参考时间311(或七)结束。如最后一个子图表305中所示，在第一循环322的开始310(to)，PFC开关228被接通(S卩，闭合)并保持接通持续整个第一间隔326。
[0075]第一时间间隔326(^-^)可以由D(t)_T(s)表示，其中D(t)是占空比，诸如脉宽调制(P丽)可变占空比，并且T(s)是时间。在充电器202的操作中，占空比D(t)由上述控制器210相关的控制电路产生，并且以下结合图4来进一步描述控制电路。此闭合的开关动作启动升压操作，从而将能量存储在电流成形升压电感器226中。
[0076]如在第一间隔326中，在第二循环324开始的第三间隔330(312与313之间，或者t2-t3)中，间隔周期是D(t)_T(s)。
[0077]在一个实施例中，第二间隔328和第四间隔322的周期都由(l-D(t))_T(s)表示。
[0078]在操作中，如图3中可以看出，在每个奇数间隔中，PFC开关228被接通并且四个DC-DC平台开关232、234、236、238中的每一个被断开。
[0079]另外，在每个偶数间隔(第二、第四、第六等)中，PFC开关228被断开，并且四个DC-DC平台开关中交替的两个被接通。即，第一DC-DC平台开关232和第四DC-DC平台开关238以与第二开关DC-DC平台开关234和第三开关DC-DC平台开关236交替的序列接通。第一 DC-DC平台开关232和第四DC-DC平台开关238从第二间隔开始在每隔一个偶数间隔中接通(S卩，第二间隔、第六间隔等)，同时第二和第三开关断开。第二开关DC-DC平台开关234和第三开关DC-DC平台开关236从第四偶数间隔332开始在另一个偶数间隔中接通(S卩，第四间隔、第八间隔等)，同时第一和第四开关断开。因此，第一DC-DC平台开关232和第四DC-DC平台开关238接通，同时第二 DC-DC平台开关234和第三DC-DC平台开关236断开，且反之亦然。
[0080]开关中哪组接通同时其他断开控制通过电路200并且更具体来说通过变压器的电流的方向。
[0081]根据这些序列，全桥平台(206)开关部件实现DC链路电容器208与变压器漏电感器240中的能量之间的电流路径。
[0082]如以上所提及，在第二开关循环324中，PFC开关228代表第一开关循环322的其操作模式。PFC开关228接通而全桥开关断开导致升压的或升压阶段。在每个开放循环(例如，在第一循环322中、在第二循环324中等)发生的升压由于在那个周期期间PFC开关228接通(闭合位置)而全桥开关断开产生的短路所导致。在PFC开关接通的情况下，在电感器与DC总线的负极侧之间产生短路。
[0083]IV.图4——用于第一实施例充电器的控制图
图4示出展示功率电路示意图(如同图2的功率电路)的方框图，该图具有关于控制特征210的更多细节。控制特征210包括控制电路400以及其功能。
[0084]在图4中，新标出的部分由新参考数字指示，并且为简洁起见，用于与图2共用的部分的参考数字使用其图2的参考数字来提供或者未提供。
[0085]通常，在充电器200的操作中，控制电路400产生脉宽调制(PWM)控制信号，所述控制信号控制开关228、232、234、236、238的接通/断开时间间隔。
[0086]控制电路400包括PWM信号产生器402。控制电路400还包括电流控制器404。电路400进一步包括求和部件406或组合器。
[0087]另外，电路400包括倍增器部件408。在一些实施例中，电路400进一步包括提供所需增益(G)的增益部件410，例如，放大器。
[0088]可以组合单独示出或描述的控制电路400的部分中的任一个。例如，在一个实施例中，电流控制器404的功能和PWM信号产生器402的功能可以在单个部件中执行。
[0089]对于控制功能，采用后整流器电压的表示412。电路400包括或连接到获得所描述的这个和其他电流或电压数据所需的任何仪器。在一个实施例中，电路400包括或连接到配置和定位成提供所使用的表示的一个或多个传感器或测量计(未详细示出)，诸如电压计或电流传感器。
[0090]整流器输出电压表示412由增益部件410倍增并且作为输入414传递到倍增器408。输入414基于形式I Sin( ω t) | (即，ω 的正弦的绝对值)的模板确保输入电流的形状，其中ω (欧米伽)表示角频率，并且t是通过测量整流器输出电压|VAC(t)|提供的时间。控制回路400的此方面的主要目标在于产生与设施电压同相的正弦电流。实现此的方式并不限于所描述的方式，包括以上描述的实例的方式，例如锁相回路等。
[0091]倍增器408还接收预定参考电流值416(例如，预设参考峰值电流值或iref)作为第二输入。值416可以从目标电池输入电流规范得出，诸如基于电池在那时需要多少充电电流或电压。
[0092]可以使用提供此参考416的另一个外部电压控制回路来调节输出电池电压。外部电压控制回路为简洁起见未示出。值416或输出电池电压可以在例如车辆电池管理系统处确定，或者基于从此系统接收的数据来确定。在一些实施中，用于确定这些值的变量包括与电池需要有关的因数，诸如电池电荷水平和适用的电池控制模式，诸如电压控制模式或电流控制模式。
[0093]使用两个输入414、416，倍增器408产生参考电感器电流418(或虹*(丨))的形状和振幅的表示。更具体来说，在一个实施例中，参考电感器电流418(iL*(t))具有全波整流形式并且使用测量出的整流器输出电压的绝对值|VACW| 414和参考峰值电流值416来获得。
[0094]求和部件406将参考电感器电流418(iL*(t))与测量出的电感器电流反馈信号420(或k(meas)(t))组合，如图4中所示该反馈信号对求和呈现具有负(-)值，以用于电流循环。所得的和表示参考电流418与测量出的电感器电流420(iL(meas)(t))之间的差422(如果存在)。来自求和部件406的差或更精确地误差输入422被作为输入提供给电流控制器404。
[0095]电流控制器404基于来自求和器406的差422产生以上提及的占空比(或D或D(t))424。电流控制器404将占空比(D(t))424提供给脉宽调制(PWM)信号产生器402。在不脱离本发明技术的范围的情况下，占空比可以具有任何种类的值。
[0096]使用占空比(0(0)424，？丽产生器402产生用于控制开关228、232、234、236、238的接通/断开时间间隔的PWM控制信号。产生器402包括用于在适当的情况下相对于从电流控制器404接收到的占空比(D(t))产生这些控制信号的逻辑。
[0097]在各个实施例中，产生器402采用各种形式中的任一种，诸如数字信号处理器(DSP)、微控制器或现场可编程门阵列(FPGA)等。在一些实施例中，电流控制器404和/或产生器402包括计算机可读存储设备，诸如标准存储器，上面有配置成使得计算处理器结合部件402、404执行本文描述的操作的计算机可执行代码或指令。
[0098]通过使用测量出的电感器电流420(iL(meas)(t))作为反馈信号并由PWMG 402产生用于开关228、232、234、236、238的适当信号，控制回路控制电感器电流(或iL(meas)(t))的形式和值以实现所需的功率因数校正。
[0099]另外，以这些方式，PFC功率电路224被控制以产生与设施或输入源电压(ViJ^VAC(t))同相的正弦电流。
[0100]若所提供，不需要DC链路电压调节，至少是因为不再需要纯DC输出。相反，在一些情况下具有约两倍线路频率的波动的输入源波动功率并非传递到中间DC链路(例如，图1的DC总线电解质电容器118)而是被引导至输出电池负载。
[0101]以此方式，输出功率不具有纯DC形式，并且相反是上面叠加有一些AC形式电流的DC——例如，具有大波动(例如，约两倍线路频率的波动)的DC形式电流。虽然本文经常提及具有约两倍线路频率的波动的电压，但是可以使用其他波动水平，诸如低于或者甚至高于约两倍线路频率的水平。
[0102]如以上所提及，并且与常规想法相反，现在已经发现传递到现代电池(例如，Li离子电池)的波动电流(即，上面叠加有一些AC电流的DC电流)并不妨碍充电操作或者降级电池性能。相反，其提高充电和放电操作的效率并且由于电池提供用于这些充电电流的较低有效阻抗而提尚电池性能。
[0103]V.图5—一用于第一实施例的单位因数图表
图5示出展示与图2的隔离的单向充电器的示例性操作相关的数据的第一图表500，所述数据代表单位功率因数操作。
[0104]图表500的y轴具有在负四百与四百之间的增量。如以下进一步描述，相对于第一数据线，增量对应于线路电压的值(伏特)。相对于第二数据线，增量对应于电流的值(安培hx轴指示时间。
[0105]示例性操作的状况包括:
?如以上