专利名称：移动载具的充电系统及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动载具的充电系统及其操作方法，尤其涉及一种通过在该移动载具中装设一直流电源转换装置的移动载具的充电系统及其操作方法。
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借由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。请参见图1为现有移动载具充电系统的方框示意图。如图所示，该移动载具(未图标)的充电系统主要包含一充电装置IOA与一充电电池20A。该移动载具可为一电动车， 并且，该充电电池20A为该电动车的车用充电电池。该充电装置IOA包含一电磁干扰滤波器102A、一功率因子校正器104A以及一非隔离型DC/DC转换器106A。该充电装置IOA的该电磁干扰滤波器102A电性连接一外部交流电源Vs，以消除该交流电源Vs的噪声，并防止传导性电磁噪声的干扰。该功率因子校正器104A电性连接该电磁干扰滤波器102A，以改善转换后的直流电源的功率因子。该非隔离型DC/DC转换器106A电性连接该功率因子校正器104A，以提供不同直流电压电平的转换。其中，该非隔离型DC/DC转换器106A可为一降压式转换器(buck converter)或一直流变压器(DC transformer)。在实际应用上，该充电装置IOA可为一电动车的车用充电站。该充电装置IOA可提供一固定功率的高压直流电压Vo，常见的典型输出为50千瓦或30千瓦的500伏特直流电压。当该电动车的车用充电电池电力不足时，主要将该充电装置IOA直接地电性连接该充电电池20A，以进行充电。然而，在此移动载具的充电系统下，将无法依该充电电池20A的操作状态，例如该充电电池20A的容量状态、充电电压状态或是温度状态，正确地提供该充电电池20A所需的充电电流，如此，将导致该充电电池20A的使用寿用降低。并且，因为无法提供具有适应性的充电方式，将导致该充电电池20A的充电可靠度降低。另外，该现有移动载具的充电系统是主要利用机械式继电器(relay)做为充电过程中的保护装置。也就是说，当充电电池20A在充电过程中，若该移动载具的充电系统发生异常供电时，该机械式继电器将自动跳脱以保护该充电电池20A。由于该继电器属机械式，通常反应速度较慢，亦即， 当异常状况发生时，该机械式继电器接收到外部传送的跳脱信号，直到完成跳脱保护，所经过的时间，仍可能导致该充电电池20A受到程度不等的伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种移动载具的充电系统及其操作方法， 能以通过该移动载具装设一直流电源转换装置，以改善该直流电源转换装置对该充电电池的充电保护，并根据该充电电池的操作状态提供具有适应性的充电方式，以提高充电可靠度与增加充电速度。为了解决上述问题，本发明提供一种移动载具的充电系统，接收并转换外部交流电源为直流电源输出，以对移动载具的一充电电池进行充电。所述充电系统包含充电装置。充电装置包含电磁干扰滤波器与功率因子校正器。电磁干扰滤波器接收外部交流电源。功率因子校正器电性连接电磁干扰滤波器，以输出高压直流电压。充电系统还包含位于移动载具内的直流电源转换装置与位于移动载具内的行车计算机控制器。直流电源转换装置电性连接充电装置，以接收高压直流电压，并转换该高压直流电压的电压电平为该充电电池所需的电压电平。行车计算机控制器电连接直流电源转换装置与充电电池，以对充电电器进行充电的控制，对该充电电池提供所需的充电电流。借此，通过移动载具的直流电源转换装置所提供电源转换，以改善直流电源转换装置对充电电池的充电保护，并根据充电电池的操作状态提供具适应性的充电方式，以提高充电可靠度、安全性与增加充电速度。为了解决上述问题，本发明还提供一种移动载具充电系统的充电方法，通过转换外部交流电源为直流电源输出，以对移动载具进行充电。所述充电方法的步骤包含首先， 通过充电装置提供高压直流电压；接着，通过直流电源转换装置接收充电装置的高压直流电压；最后，通过行车计算机控制器控制直流电源转换装置，以提供充电电池所需的充电电流。本发明的功效在于1、可通过在该移动载具中装设该直流电源转换装置，以改善该直流电源转换装置对该充电电池的充电保护；及2、可根据该充电电池的操作状态提供具有适应性的充电方式，以提高充电可靠度与增加充电速度。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1为现有移动载具充电系统的方框示意图；图2为本发明第一实施例的移动载具充电系统的方框示意图；图3为本发明第二实施例的移动载具充电系统的方框示意图；图4为本发明第三实施例的移动载具充电系统的方框示意图；图5为本发明第四实施例的移动载具充电系统的方框示意图；图6为本发明第五实施例的移动载具充电系统的方框示意图；及图7为本发明一移动载具充电系统的充电方法的流程图。其中，附图标记
现有技术Vs交流电源IOA充电装置102A电磁干扰滤波器
104A功率因子校正器
106A非隔离型DC/DC转换器
20A充电电池
本发明
10充电装置
Vs交流电源
102电磁干扰滤波器
104功率因子校正器
106隔离型DC/DC转换器
108非隔离型DC/DC转换器
Vo高压直流电压
20移动载具
202直流电源转换装置
2022隔离型DC/DC转换器
2024非隔离型DC/DC转换器
204充电电池
206行车计算机控制器
SlOO步骤
S200步骤
S300步骤
具体实施例方式兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下请参见图2为本发明第一实施例的移动载具充电系统的方框示意图。如图所示， 该移动载具10的充电系统，是通过转换一外部交流电源为一直流电源输出，以对该移动载具的一充电电池进行充电。该移动载具的充电系统包含一充电装置10。其中，该移动载具 20可为一电动车。该充电装置10主要包含一电磁干扰滤波器102及一功率因子校正器104。该电磁干扰滤波器102接收该外部交流电源Vs，以消除该交流电源Vs的噪声，并防止传导性电磁噪声的干扰。该功率因子校正器104电性连接该电磁干扰滤波器102，以输出一高压直流电压Vo。该移动载具的充电系统还包含位于该移动载具20内的一直流电源转换装置202 与位于该移动载具20内的一行车计算机控制器206。在此实施例中，该直流电源转换装置 202为一非隔离型DC/DC转换器202，并且，该非隔离型DC/DC转换器202可为一降压式转换器(buck converter)或一直流变压器(DCtransformer)。该直流电源转换装置202电性连接该充电装置10，以接收该高压直流电压Vo，并转换该高压直流电压Vo的电压电平为该充电电池204所需的电压电平。该充电电池204电性连接该直流电源转换装置202。其中，该充电电池204为该电动车的车用充电电池。该行车计算机控制器206连接该直流电源转换装置202与该充电电池204，以控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供所需的充电电流。有别与现有技术在于，该非隔离型DC/DC转换器202由充电装置10中移至装设在该移动载具20中。在实际应用上，该充电装置10可为一电动车的车用充电站。该充电装置10可提供该固定功率的高压直流电压Vo，常见的典型输出为50千瓦或30千瓦的500伏特直流电压。当该电动车的车用充电电池电力不足时，主要将该充电装置10通过电性连接该直流电源转换装置202，进而再电性连接该充电电池204，以进行充电。因此，该行车计算机控制器 206根据该充电电池204的容量状态，以控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204 提供所需的充电电流，并可计算出充电时间。例如，若该充电电池204为高容量充电电池， 则该行车计算机控制器206控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供较大的输出充电电流；反之，若该充电电池204为低容量充电电池，则该行车计算机控制器206控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供较小的输出充电电流。此外，该行车计算机控制器206根据该充电电池204的充电电压状态，以控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供所需的充电电流，并可计算出充电时间。并且，当该充电电池204达到理想的电压时，则该行车计算机控制器206控制该直流电源转换装置202，以降低对该充电电池204输出充电电流。例如，若该充电电池204为高充电电压电池，则该行车计算机控制器206控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供较大的输出充电电流；反之， 若该充电电池204为低充电电压电池，则该行车计算机控制器206控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供较小的输出充电电流。另外，该行车计算机控制器206根据该充电电池204的温度状态，以控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供所需的充电电流，并可计算出充电时间。例如，若该充电电池204处于高温度操作状态，则该行车计算机控制器206控制该直流电源转换装置202，对该充电电池204提供较小的输出充电电流；反之，若该充电电池204处于低温度操作状态，则该行车计算机控制器206控制该直流电源转换装置202，可对该充电电池204提供较大的输出充电电流。再者，请参见图3为本发明第二实施例的移动载具充电系统的方框示意图。在此实施例中，该充电装置10与该移动载具20的操作方式与第一实施例相似，相异之处在于该充电装置10还包含一隔离型DC/DC转换器106。其中，该隔离型DC/DC转换器106电性连接该功率因子校正器104，以输出该高压直流电压Vo。再者，请参见图4为本发明第三实施例的移动载具充电系统的方框示意图。在此实施例中，该充电装置10与该移动载具20的操作方式与第一实施例相似，相异之处在于该移动载具20的该直流电源转换装置202还包含一隔离型DC/DC转换器2022，其中，该隔离型DC/DC转换器2022电性连接该非隔离型DC/DC转换器20M，以接收该充电装置10输出的该高压直流电压Vo。再者，请参见图5为本发明第四实施例的移动载具充电系统的方框示意图。在此实施例中，该充电装置10与该移动载具20的操作方式与第一实施例相似，相异之处在于该充电装置10还包含一隔离型DC/DC转换器106与一非隔离型DC/DC转换器108。其中，该隔离型DC/DC转换器106电性连接该功率因子校正器104 ；该非隔离型DC/DC转换器108电性连接该隔离型DC/DC转换器106，以输出该高压直流电压Vo。并且，该非隔离型DC/DC转换器108可为一降压式转换器(buck converter)或一直流变压器(DC transformer)。再者，请参见图6为本发明第五实施例的移动载具充电系统的方框示意图。在此实施例中，该充电装置10与该移动载具20的操作方式与第一实施例相似，相异之处在于该充电装置10还包含一非隔离型DC/DC转换器108。其中，该非隔离型DC/DC转换器108电性连接该功率因子校正器104，以输出该高压直流电压Vo。请参见图7为本发明一移动载具充电系统的充电方法的流程图。虽然该充电装置与该直流电源转换装置具有不同的实施形态，但该移动载具充电系统的充电方法属相同的方式。该充电方法是通过转换一外部交流电源为一直流电源输出，以对该移动载具进行充电。该充电方法的步骤包含首先，通过一充电装置提供一高压直流电压(S100)。其中， 该充电装置包含一电磁干扰滤波器与一功率因子校正器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，以输出该高压直流电压。又或，该充电装置包含一电磁干扰滤波器、一功率因子校正器与一隔离型DC/DC转换器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，并且该隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，以输出该高压直流电压。又或，该充电装置包含一电磁干扰滤波器、一功率因子校正器与一非隔离型DC/DC转换器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，并且该非隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，以输出该高压直流电压。再或，该充电装置包含一电磁干扰滤波器、一功率因子校正器、一隔离型DC/DC转换器与一非隔离型DC/DC转换器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，该隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，并且该非隔离型DC/DC转换器电性连接该隔离型DC/DC转换器，以输出该高压直流电压。然后，通过一直流电源转换装置接收该充电装置的该高压直流电压(S200)。其中， 该直流电源转换装置为一非隔离型DC/DC转换器，以接收该充电装置输出的该高压直流电压。又或，该直流电源转换装置包含一隔离型DC/DC转换器与一非隔离型DC/DC转换器，其中该隔离型DC/DC转换器电性连接该非隔离型DC/DC转换器，以接收该充电装置输出的该高压直流电压。最后，通过一行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，以提供一充电电池所需的充电电流(S300)。当该电动车的车用充电电池电力不足时，主要将该充电装置通过电性连接该直流电源转换装置，进而再电性连接该充电电池，以进行充电。因此，该行车计算机控制器根据该充电电池的容量状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流，并可计算出充电时间。例如，若该充电电池为高容量充电电池，则该行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供较大的输出充电电流；反之，若该充电电池为低容量充电电池，则该行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供较小的输出充电电流。此外，该行车计算机控制器根据该充电电池的充电电压状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流，并可计算出充电时间。例如，若该充电电池为高充电电压电池，则该行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供较大的输出充电电流；反之，若该充电电池为低充电电压电池，则该行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供较小的输出充电电流。另外，该行车计算机控制器根据该充电电池的温度状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流，并可计算出充电时间。例如，若该充电电池系处于高温度操作状态，则该行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供较小的输出充电电流；反之，若该充电电池处于低温度操作状态，则该行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，可对该充电电池提供较大的输出充电电流。
综上所述，本发明具有以下的优点1、可通过在该移动载具中装设该直流电源转换装置，以改善该直流电源转换装置对该充电电池的充电保护；及2、可根据该充电电池的操作状态提供具有适应性的充电方式，以提高充电可靠度与增加充电速度。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系统，接收并转换一外部交流电源为一直流电源输出，以对该移动载具的一充电电池进行充电；其特征在于，该充电系统包含一充电装置，包含一电磁干扰滤波器，接收该外部交流电源；及一功率因子校正器，电性连接该电磁干扰滤波器，以输出一高压直流电压；及一直流电源转换装置，位于该移动载具中且电性连接该充电装置，以接收该高压直流电压，并转换该高压直流电压的电压电平为该充电电池所需的电压电平；及一行车计算机控制器，位于该移动载具中且电连接该直流电源转换装置与该充电电池，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流；借此，通过该移动载具的该直流电源转换装置所提供电源转换，以改善该直流电源转换装置对该充电电池的充电保护，并根据该充电电池的操作状态提供具有适应性的充电方式，以提高充电可靠度、安全性与增加充电速度。
2.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该充电装置还包含一隔离型DC/DC转换器，该隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，以输出该高压直流电压。
3.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该充电装置还包含一非隔离型DC/DC转换器，该非隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，以输出该高压直流电压。
4.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该充电装置还包含一隔离型DC/DC转换器，电性连接该功率因子校正器；及一非隔离型DC/DC转换器，电性连接该隔离型DC/DC转换器，以输出该高压直流电压。
5.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该直流电源转换装置为一非隔离型DC/DC转换器，以接收该充电装置输出的该高压直流电压。
6.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该直流电源转换装置包含一隔离型DC/DC转换器与一非隔离型DC/DC转换器，其中该隔离型DC/DC转换器电性连接该非隔离型DC/DC转换器，以接收该充电装置输出的该高压直流电压。
7.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该行车计算机控制器根据该充电电池的容量状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流。
8.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该行车计算机控制器根据该充电电池的充电电压状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流。
9.根据权利要求1所述的移动载具的充电系统，其特征在于，该行车计算机控制器根据该充电电池容量及充电电池的温度状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流。
10.一种移动载具充电系统的充电方法，通过转换一外部交流电源为一直流电源输出， 以对该移动载具进行充电；其特征在于，该充电方法的步骤包含(a)通过一充电装置提供一高压直流电压；(b)通过一直流电源转换装置接收该充电装置的该高压直流电压；及(C)通过一行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，以提供一充电电池所需的充电电流。
11.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，该充电装置包含一电磁干扰滤波器与一功率因子校正器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，以输出该高压直流电压。
12.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，该充电装置包含一电磁干扰滤波器、一功率因子校正器与一隔离型DC/DC转换器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，并且该隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，以输出该高压直流电压。
13.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，该充电装置包含一电磁干扰滤波器、一功率因子校正器与一非隔离型DC/DC转换器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，并且该非隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，以输出该高压直流电压。
14.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，该充电装置包含一电磁干扰滤波器、一功率因子校正器、一隔离型DC/DC转换器与一非隔离型DC/DC转换器，其中该功率因子校正器电性连接该电磁干扰滤波器，该隔离型DC/DC转换器电性连接该功率因子校正器，并且该非隔离型DC/DC转换器电性连接该隔离型DC/DC转换器，以输出该高压直流电压。
15.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，该直流电源转换装置为一非隔离型DC/DC转换器，以接收该充电装置输出的该高压直流电压。
16.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，该直流电源转换装置包含一隔离型DC/DC转换器与一非隔离型DC/DC转换器，其中该隔离型DC/DC转换器电性连接该非隔离型DC/DC转换器，以接收该充电装置输出的该高压直流电压。
17.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，在步骤(c) 中，该行车计算机控制器根据该充电电池的容量状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流。
18.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，在步骤(c) 中，该行车计算机控制器根据该充电电池的充电电压状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流。
19.根据权利要求10所述的移动载具充电系统的充电方法，其特征在于，在步骤(c) 中，该行车计算机控制器根据该充电电池的温度状态，以控制该直流电源转换装置，对该充电电池提供所需的充电电流。
全文摘要
一种移动载具的充电系统及其操作方法，接收并转换一外部交流电源为一直流电源输出，以对该移动载具进行充电。首先，通过一充电装置提供一高压直流电压；接着，通过一直流电源转换装置接收并转换该充电装置的该高压直流电压为一充电电池所需的电压电平；最后，通过一行车计算机控制器控制该直流电源转换装置，以提供该充电电池所需的充电电流。借此，通过该移动载具的该直流电源转换装置所提供电源转换，以改善该直流电源转换装置对该充电电池的保护，并根据该充电电池的状态提供具有适应性的充电，以提高充电可靠度、安全性与增加充电速度。
文档编号H02J7/04GK102377225SQ201010249379
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者萧克域, 许昌吉, 齐泽华 申请人:台达电子工业股份有限公司