专利名称：电动汽车的高压电池充电系统架构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于电动汽车领域的技术，尤其涉及一种电动汽车的高压电池 充电系统架构。
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，燃油式汽车运行时，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-in Hybrid electricvehicle，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。在现有产品中，充电器都是采用隔离型的系统架构，而变压器 是隔离型的直流-直流变换器于电能传递的路径中的必要元件，由于变压器在电能转换的 过程中会产生磁损(铁损)和线损(铜损)，这样不但增加了电路的损耗，电动汽车或者混 合动力汽车的充电时间也会相对较长。另外，由于变压器的初级绕组(primary winding) 与次级绕组(secondary winding)之间需要隔离，在制作变压器的过程中需要增加绝缘胶 带或者使用三层绝缘线，导致变压器绕组过程比较复杂，成本相对较高。因此，如何发展一 种可改善上述公知技术缺陷的电动汽车的高压电池充电系统架构，实为相关技术领域目前 所迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车的高压电池充电系统架构，采用非隔离型的 系统架构，于电能传递的路径中不包含会损失电能且价格较高的变压器传递电能，可以有 效降低电路不必要的损耗，使电动汽车或者混合动力汽车的充电时间相对较短、制造成本 较低且效率较高。为达上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种电动汽车的高压电池充电 系统架构，其设置于车体内，用以接收交流输入电压的电能以对车体内的高压电池单元充 电，其包含整流电路，连接于共接点，用以将交流输入电压整流而产生整流电压；功率因
4数校正电路，连接于整流电路与总线，用以提高功率因数并产生总线电压；以及非隔离型直 流-直流变换电路，连接于功率因数校正电路与高压电池单元，用以将总线电压变换为高 压充电电压对高压电池单元充电；其中，非隔离型直流-直流变换电路的电能传递路径中 不包含变压器。 本发明采用非隔离型的系统架构，于电能传递的路径中不使用会损失电能且价格 较高的变压器来传递电能，可以有效降低电路不必要的损耗，使电动汽车或者混合动力汽 车的充电时间相对较短、制造成本较低且效率较高。此外，第一部分与高压电池单元均运行 于高电压值，因此，可以使本发明的电动汽车的高压电池充电系统具有充电损失较低及充 电时间较短等优点，且于电动汽车行驶时也可以具有较低的电能损失，且效率较高。再者， 功率因数校正电路与电磁干扰滤波电路确实可以提高功率因数且改善充电量较大的电动 汽车于充电时所造成的电磁干扰。
图1 为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构示意图。
图2 为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路示意图。
图3 为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路示意图。
图4 为图2与图3所示架构的电压与电流时序示意图。
图5 为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路示意图。
图6 为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详细电路示意图。
上述附图中的附图标记说明如下
1 电动汽车的车体2 高压电池单元
3 整流电路4 功率因数校正电路
41 第一开关电路42 第一电流检测电路
43 功率因数校正控制单元431 输入波形检测电路
432 第一反馈电路433 功率因数校正控制器
5:非隔离型直流-直流变换电路51a:第二开关电路
51b 第三开关电路52:直流-直流控制单元
521 第二反馈电路522 直流-直流控制器
523:第二电流检测电路6 电磁干扰滤波电路
7 第一部分8:辅助电源电路
Va:辅助电压L1 L3 第一 第三电感
D1 D3 第一 第三二极管Ctjl 第一输出电容
c。2:第二输出电容Cbus 总线电容
Vin:交流输入电压V"整流电压
Vbus 总线电压VHb 高压充电电压
Vs 电流检测信号Vf2:第二反馈信号Iin:交流输入电流COM 共接点
Vfl 第一反馈信号 Vra 输入检测信号 I1 第一电流 B1 总线K1 K3 第一 第三连接端El 第一电流波形的包络线
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方式上具有各种的变化，其都不脱离本发明的范围，且其中的说明 及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。请参阅图1，其为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构示意 图。如图1所示，电动汽车的高压电池充电系统架构设置于电动汽车的车体1内，用以接收 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、功率因数 校正电路 4(Power Factor Correctioncircuit, PFC circuit)、非隔离型直流-直流变换 电路5以及总线电容Cbus。在本实施例中，电动汽车的高压电池充电系统架构还包含电磁干扰滤波电路 6 (EMI filter circuit)，且电磁干扰滤波电路6与整流电路3的输入侧连接，用以滤除交 流输入电压Vin与交流输入电流Iin的突波和高频干扰，并减少非隔离型直流-直流变换电 路5与功率因数校正电路4中的开关电路运行时对交流输入电压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6滤除突波和高 频干扰后，传送至整流电路3的输入侧，再通过整流电路3整流而产生整流电压\。功率因数校正电路4连接于整流电路3与总线Bl之间，其作用为提高功率因数并 产生总线电压Vbus。非隔离型直流-直流变换电路5连接于功率因数校正电路4与高压电 池单元2之间，用以将总线电压Vbus变换为高压充电电压Vsb对高压电池单元2充电，而总 线电容Cbus连接于总线B1与共接点COM之间，用以储能稳压。其中，非隔离型直流-直流变 换电路4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 路直接利用开关电路与输出滤波电路的运行产生高压充电电压Vsb对该高压电池单元2充
在本实施例中，交流输入电压Vin的电压值为110 380伏特，总线电压Vbus的电 压值为350 450伏特，高压充电电压VHb的电压值为200 380伏特，所以，由整流电路3、 功率因数校正电路4、非隔离型直流-直流变换电路5、电磁干扰滤波电路6以及总线电容 Cbus构成的第一部分7与高压电池单元2均运行于高电压值，如此，可以使本发明的电动汽 车的高压电池充电系统充电时具有较低的损失、充电时间较短，且于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。由于第一部分7与高压电池单元2中的电压值均超 过人体安全电压(例如36V)，为防止交流输入电压Vin、总线电压Vbus或高压充电电压VHb传 导至乘坐于电动汽车的车体1内的驾驶或乘客，而危害驾驶或乘客的生命安全，可使用耐 压等级较高的绝缘介质将第一部分7和高压电池单元2与电动汽车的车体1 (即人可触摸 的地方)隔离或绝缘，或者将第一部分7和高压电池单元2与电动汽车的车体1隔离或绝缘特定的安全距离以上，例如3-8mm、5mm、6mm、6. 5mm、7mm、9mm或12mm(毫米)等。 举例而言，将第一部分7与高压电池单元2分别设置于绝缘容器内，再利用绝缘包 覆式导电体，例如高耐压电线，使第一部分7分别连接于高压电池单元2与市电供电装置 (未图示)，通过绝缘包覆式导电体将高压充电电压Vsb与市电供电装置(未图示)提供的 交流输入电压Vin分别传送至高压电池单元2与第一部分7。其他隔离或绝缘方式，则是将电动汽车的车体1表面涂布耐压等级较高的绝缘介 质，例如绝缘漆，或于电动汽车的车体1与第一部分7及高压电池单元2接触处之间分别设 置绝绿垫片，同样可以防止第一部分7与高压电池单元2中的电压经由电动汽车的车体1 传送至驾驶或乘客而危害驾驶或乘客的生命安全。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(Boost)等。功率因数校正电路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(DCMB Boost 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、锂离子电池或其组合等。请参阅图2，其为本发明一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构的详 细电路示意图。如图2所示，功率因数校正电路4包含第一电感L1、第一二极管D1 (第一 整流元件)、第一开关电路41、第一电流检测电路42以及功率因数校正控制单元43。其中， 第一电感！^的一端与整流电路3的正输出端连接，第一电感L1的另一端与第一连接端&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)与总 线B1连接；功率因数校正控制单元43连接于共接点COM、整流电路3的正输出端、总线Bp 第一开关电路41的控制端以及第一电流检测电路42，用以控制功率因数校正电路4运行。当第一开关电路41导通时，第一电感Ll运行于充电状态，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 行于放电状态，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在本实施例中，功率因数校正控制单元43包含输入波形检测电路431、第一反馈 电路432 (feedback circuit)以及功率因数校正控制器433。其中，输入波形检测电路431 连接于整流电路3的正输出端、功率因数校正控制器433以及共接点C0M，用以将整流电压 Vr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连接于总线B1、功率因数校正控制器433以 及共接点C0M，用以将总线电压Vbus分压而产生对应的第一反馈信号Vfl。整体而言，在本实施例中，功率因数校正控制器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。其中，第一电流I1的电流分布相似于交流输入电压 Vin整流后的波形，而第一电流I1波形的包络线El (envelope)，如图4中交流输入电流Iin波形外侧的虚线部分，因此，经由电磁干扰滤波电路6滤波后的交流输入电流Iin波形的包 络线也会相似于交流输入电压Vin的波形，且交流输入电流Iin与交流输入电压Vin的相位近 似，因此可以获得较高的功率因数。在本实施例中，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、第二二极管D2 (第二整流元件)、第一输出电容Ctjl、第二开关电路51a以 及直流-直流控制单元52，其中，第二电感L2、第二二极管D2、第一输出电容Ctjl以及第二开 关电路51a构成第一相电源电路；第二电感L2连接于第二连接端K2与高压电池单元2之 间，第二二极管D2连接于第二连接端K2与共接点COM之间，第一输出电容Ctjl连接于高压 电池单元2与共接点COM之间，第二开关电路51a连接于总线B1与第二连接端K2之间；直 流-直流控制单元52分别连接于第二开关电路51a的控制端、共接点COM以及高压电池单 元2，用以依据高压充电电压Vsb控制第二开关电路51a导通或截止。在本实施例中，直流-直流控制单元52包含第二反馈电路521与直流-直流控 制器522。其中，第二反馈电路521连接于高压电池单元2、直流-直流控制器522以及共 接点COM，用以将高压充电电压Vsb分压而产生对应的第二反馈信号Vf2。直流-直流控制器 522分别连接于第二开关电路51a的控制端、第二反馈电路521以及共接点COM，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380伏特，以此控制第二开关 电路51a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5的电能传递路径经由第二开关电路51a与 第二电感L2,而不包含变压器，且非隔离型直流-直流变换电路5直接利用第二电感L2与 第一输出电容Ctjl构成的第一输出滤波电路与该二开关电路51a的运行产生高压充电电压 Vsb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5直接利用其内部的 开关电路与输出滤波电路的运行产生高压充电电压Vsb对高压电池单元2充电。请参阅图3并配合图2，其中图3为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池 充电系统架构的详细电路示意图。图3与图2不同之处在于图3的非隔离型直流-直流变 换电路5为多相式(multi-phase)，如图3所示，非隔离型直流-直流变换电路5除了包含 由第二电感L2、第二二极管D2 (第二整流元件)、第一输出电容Ctjl以及第二开关电路51a构 成的第一相电源电路与直流-直流控制单元52外，还包含由第三电感L3、第三二极管D3 (第 三整流元件)、第二输出电容C。2以及第三开关电路51b构成的第二相电源电路，且第二相 电源电路与第一相电源电路并联连接。其中，第三电感L3连接于第三连接端K3与高压电池单元2之间，第三二极管D3连 接于第三连接端K3与共接点COM之间，第二输出电容C。2连接于高压电池单元2与共接点 COM之间，第三开关电路51b连接于总线B1与第三连接端K3之间；直流-直流控制单元52 分别连接于第二开关电路51a的控制端、第三开关电路51b的控制端、共接点COM以及高压 电池单元2，用以依据高压充电电压Vsb控制第二开关电路51a与第三开关电路51b交错或 轮流导通，且通过控制第二开关电路51a与第三开关电路51b导通的占空比，使高压充电电 压VHb维持在额定电压值。在本实施例中，非隔离型直流-直流变换电路5由多相电源电路构成，因此，应用 于充电量较大(例如1000或2000瓦特)的电动汽车时，相较于单相式可以具有较高的运 行效率且热量较分散的优点。
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数校正电路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(current transformer)或检测电阻Rs。上述的第一开关电路41、第二开关电路51a以及第三开关 电路51b可以由一个或多个开关元件组成，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal -Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor, MOSi7ET)、双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor) ^^1111 0 ^iW (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)等开关元件。在本实施例中，第一开关电路41、第二开关电路51a以及第三开关电 路51b分别由一个金属氧化物半导体场效应晶体管组成，而功率因数校正控制器433与直 流-直流控制器522可以是但不限为控制器、微处理器(Micro ControlIerUnit,MCU)或数 字信号处理器(Digital Signal Processors, DSP)。请参阅图4并配合图2与图3，其中图4为图2与图3所示架构的电压与电流时序 示意图。如图4所示，第一电流I1的电流值会随着第一开关电路41导通或截止而对应上 升或下降，其中第一电流I1的电流分布相似于交流输入电压Vin整流后的波形，而第一电流 I1波形的包络线El，也会相似于交流输入电压Vin整流后的波形。交流输入电流Iin的波形与第一电流I1的波形为对应关系，不同之处在于交流输 入电流Iin为未整流的波形且已被电磁干扰滤波电路6滤除突波和高频干扰，在本实施例 中，非隔离型直流-直流变换电路5与功率因数校正电路4中的开关电路运行时对交流输 入电流Iin的电磁干扰确实减少很多。其中，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，交流输入电流Iin波形的包络线也会相似于交流输入电压Vin的波形，而交 流输入电流Iin与交流输入电压Vin的相位近似，即相位角度差值较小，例如1 15度，因此 可以获得较高的功率因数。请参阅图5并配合图2，其中图5为本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池 充电系统架构的详细电路示意图。图5与图2不同之处在于图5还包含辅助电源电路8， 如图5所示，辅助电源电路8的电源输入端与总线&连接，而辅助电源电路8的电源输出 端则连接于功率因数校正控制单元43与直流-直流控制单元52，用以将总线电压Vbus变 换为辅助电压Va，以提供功率因数校正控制单元43与直流-直流控制单元52运行时所需 的电能。在本实施例中，辅助电源电路8的电源输出端则连接于功率因数校正控制器433 以及直流-直流控制器522，但不以此为限，在一些实施例中，本实施例中的辅助电源电路8 的电源输出端更可以连接于输入波形检测电路431、第一反馈电路432以及第二反馈电路 521而提供电压给输入波形检测电路431、第一反馈电路432以及第二反馈电路521 (未图 示)。由于辅助电源电路8接收总线电压Vbus而非接收交流输入电压Vin，因此于此电路架 构下，辅助电源电路8运行时，除了不会影响整体电路的功率因数外，更可以获得较稳定的 辅助电压Va。至于，电路整体运行与原理同上所述，在此不再赘述。本发明另一较佳实施例的电动汽车的高压电池充电系统架构还包括一第二电流 检测电路523 (如图6所示)，用以采样反映该非隔离型直流-直流变换电路5输出电流的 电流信号。其中可以检测该非隔离型直流-直流变换电路5的输出电流，或检测该非隔离 型直流-直流变换电路5中电感电流(例如第二电感L2)或检测该非隔离型直流-直流变 换电路5中开关管(例如第二开关电路51a)和二极管(例如第二二极管D2)上的电流进
9行相关运算后得到。该较佳实施例的详细电路示意图请阅图6并配合图5，其中该图6仅 显示出检测该非隔离型直流-直流变换电路5中第二电感L2的电流情况，其他的电流检测 方式可同理推得。图6与图5不同之处在于图5的直流-直流控制单元52还包括第二电 流检测电路523，连接于第二电感L2与直流-直流控制器522，用以检测反映该非隔离型直 流-直流变换电路5输出电流的电流信号，此处用流经第二电感L2的电流来近似代替该输 出电流。除了上述非隔离型直流-直流变换电路5以恒电压方式对高压电池单元2充电外， 在本实施例中，直流-直流控制器522可通过第二电流检测电路523取得第二电感L2的电 流信号来决定第二开关电路51a导通的占空比大小，使非隔离型直流-直流变换电路5以 恒电流方式对高压电池单元2充电；或者直流-直流控制器522可通过第二电流检测电路 523取得第二电感L2的电流信号或第二反馈电路521取得的输出电压信号来决定第二开关 电路51a导通的占空比大小，使非隔离型直流-直流变换电路5以恒功率方式对高压电池 单元2充电，即充电时使用固定值的充电电流或充电功率对高压电池单元2充电。此外，当 元件发生异常，例如高压电池单元2过热，导致充电电流过高时，直流-直流控制器522也 可通过第二电流检测电路523判断充电电流超出上限值，而对应降低第二开关电路51a的 占空比大小，或停止第二开关电路51a的运行，以防止非隔离型直流-直流变换电路5烧毁 或限流。至于，电路整体运行与原理同上所述，在此不再赘述。综上所述，本发明的电动汽车的高压电池充电系统架构，采用非隔离型的系统架 构，于电能传递的路径中不使用会损失电能且价格较高的变压器来传递电能，可以有效降 低电路不必要的损耗，使电动汽车或者混合动力汽车的充电时间相对较短、制造成本较低 且效率较高。此外，第一部分与高压电池单元均运行于高电压值，因此，可以使本发明的电 动汽车的高压电池充电系统具有充电损失较低及充电时间较短等优点，且于电动汽车行驶 时也可以具有较低的电能损失，且效率较高。再者，功率因数校正电路4与电磁干扰滤波电 路6确实可以提高功率因数且改善充电量较大的电动汽车于充电时所造成的电磁干扰。本发明得由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，都不脱如附权利要求所 欲保护的范围。
权利要求
1.一种电动汽车的高压电池充电系统架构，其设置于一车体内，用以接收一交流输入 电压的电能以对该车体内的一高压电池单元充电，其包含一整流电路，连接于一共接点，用以将该交流输入电压整流而产生一整流电压；一功率因数校正电路，连接于该整流电路与一总线，用以提高功率因数并产生一总线 电压；以及一非隔离型直流-直流变换电路，连接于该功率因数校正电路与该高压电池单元，用 以该高压电池单元充电；其中，该非隔离型直流-直流变换电路的电能传递路径中不包含变压器。
2.如权利要求1所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，还包含一总线电容，连接于该总线与该共接点，用以储能稳压；一辅助电源电路，连接于该总线、该功率因数校正电路及该非隔离型直流-直流变换 电路，用以将该总线电压变换为一辅助电压，以提供该功率因数校正电路与该非隔离型直 流-直流变换电路运行时所需的电能。
3.如权利要求2所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，还包含一电磁干扰滤波电路，与该整流电路连接，用以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，并减少该非隔离型直流-直流变换电路与该功率因数校正电路中的 开关电路运行时对该交流输入电压的电磁干扰。
4.如权利要求3所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该整流电路、该功率 因数校正电路、该非隔离型直流-直流变换电路以及该总线电容构成的一第一部分与该高 压电池单元运行的电压值超过一人体安全电压。
5.如权利要求4所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中通过耐压等级较高的 绝缘介质或者间隔特定的安全距离以上，使该第一部分和该高压电池单元与该车体隔离或 绝缘，该安全距离选自3-8、5、6、6. 5、7、9或12毫米。
6.如权利要求4所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该第一部分与该高压 电池单元分别设置于一绝缘容器内，且通过一绝缘包覆式导电体分别连接该第一部分、该 高压电池单元以及一市电供电装置。
7.如权利要求6所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该绝缘包覆式导电体 为高耐压电线，用以将该高压充电电压与该市电供电装置提供的该交流输入电压分别传送 至该高压电池单元与该第一部分。
8.如权利要求4所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该车体的表面涂布耐 压等级较高的绝缘介质，或于该车体与该第一部分及该高压电池单元接触处之间分别设置 绝绿垫片。
9.如权利要求1所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该功率因数校正电路 为连续模式升压式、临界连续模式升压式、降压式或升降压式，该非隔离型直流-直流变换 电路为降压式、升压式或升降压式。
10.如权利要求1所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该功率因数校正电 路包含一第一电感，该第一电感的一端与该整流电路的正输出端连接，该第一电感的另一端 与一第一连接端连接；一第一整流元件，该第一整流元件的一端与该第一连接端连接，该第一整流元件的另 一端与该总线连接；一第一电流检测电路，用以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；以及一功率因数校正控制单元，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，用以控制该功率因数校正电路运行。
11.如权利要求10所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该功率因数校正控 制单元包含一输入波形检测电路，连接于该整流电路与该共接点，用以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，且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，连接于该总线与该共接点，用以将该总线电压分压而产生对应的一 第一反馈信号；以及一功率因数校正控制器，连接于该输入波形检测电路与该第一反馈电路，用以依据该 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。
12.如权利要求1所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该非隔离型直流-直 流变换电路为为单相式或多相式。
13.如权利要求1所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该非隔离型直流-直 流变换电路包含一第二电感，连接于一第二连接端与该高压电池单元之间；一第二整流元件，连接于该第二连接端与该共接点之间；一第一输出电容，连接于该高压电池单元与该共接点之间；一第二开关电路，连接于该总线与该第二连接端之间；以及一直流-直流控制单元，分别连接于该第二开关电路的控制端、该共接点以及该高压 电池单元，用以依据该高压充电电压控制该第二开关电路导通或截止。
14.如权利要求13所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该直流-直流控制 单元包含一第二反馈电路，连接于该高压电池单元与该共接点，用以将该高压充电电压分压而 产生对应的一第二反馈信号；以及一直流-直流控制器，分别连接于该第二开关电路的控制端、该第二反馈电路以及该 共接点，其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，以此控制该第二 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。
15.如权利要求14所述的电动汽车的高压电池充电系统架构，其中该直流-直流控制 单元还包含一第二电流检测电路，用以检测反映该非隔离型直流-直流变换电路输出电流 的电流信号。
全文摘要
本发明公开一种电动汽车的高压电池充电系统架构，设置于车体内，用以接收交流输入电压的电能以对车体内的高压电池单元充电，其包含整流电路连接于共接点，用以将交流输入电压整流而产生整流电压；功率因数校正电路连接于整流电路与总线，用以提高功率因数并产生总线电压；以及非隔离型直流-直流变换电路连接于功率因数校正电路与高压电池单元，用以将总线电压变换为高压充电电压对高压电池单元充电；其中，非隔离型直流-直流变换电路的电能传递路径中不包含变压器。本发明可以有效降低电路不必要的损耗，使电动汽车或者混合动力汽车的充电时间相对较短、制造成本较低且效率较高，还具有充电损失较低及充电时间较短等优点。
文档编号H02J7/06GK102111008SQ20091026253
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者刘钢, 李晗, 萧克域, 陈金火 申请人:台达电子工业股份有限公司