专利名称：用于电动车的集成式充电设备的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种用于电动车的集成式充电设备。
背景技术：
通常，电动车(EV)包括用于作为驱动车辆的电源的蓄电池(主电池)，该蓄电池作为用于驱动车辆的驱动电机的驱动源。用于作为驱动车辆的电源的蓄电池(主电池)是从外部家用电源接收AC电能的安装在车辆上的机载充电器，将AC电能转换为给电池充电所需的DC电能，并且使用所述DC电能充电。另外，所述电动车包括单独的蓄电池(辅助电池)，该蓄电池是除用作驱动车辆的电源的蓄电池(主电池)之外的辅助电源，该作为辅助电源的蓄电池(辅助电池)用于作为驱动车辆中的收音机、音频设备、窗户等的驱动源。根据现有技术，用于电动车的充电器从外部电源接收AC电能，将该AC电能转换为适合给电池充电的DC电能，并且给所述用作用于驱动车辆的电源的蓄电池(主电池)充入所述DC电能。在此之后，所述用于电动车的充电器从用于作为驱动车辆的电源的蓄电池 (主电池)接收DC电能，并通过低电压电流转换器将所述DC电能转换为适合作为辅助电源的蓄电池(辅助电池)的DC电能。然而，根据现有技术，由于作为驱动车辆的电源的蓄电池(主电池)和作为辅助电源的蓄电池(辅助电池)分别作为一个单独模块设置，因此，用于电动车辆的充电器在车辆中占据很大的空间。另外，整个系统结构复杂，并且，由于需要给每个模块设置一个单独的冷却系统， 因此提高了系统的重量，从而提高了安装成本和维护成本。
发明内容
本发明致力于通过集成用于给作为驱动车辆的电源的蓄电池(主电池)和作为辅助电源的蓄电池(辅助电池)充电的充电模块，提供一种用于电动车的集成式充电设备。根据本发明的一个优选实施例，一种用于电动车的集成式充电设备包括主电池， 提供用于驱动电动车的电能；辅助电池，提供用于驱动所述电动车内的辅助设备的电能； 集成式充电模块，用于将外部电能转换为给所述主电池充电的第一 DC电压和给所述辅助电池充电的第二 DC电压；以及控制模块，用于控制所述主电池和所述辅助电池的充电。所述集成式充电设备还可以进一步包括安装在所述主电池内的电池管理系统， 用于监控所述主电池的状态，以控制所述主电池的充电。所述集成式充电模块可以包括输入滤波器，用于去除自外部电源输入的AC电能的高频噪声；整流器，用于对所述去除噪声的AC电能进行整流，并将所述去除噪声的AC电能转换为DC电能；功率因予校正电路，用于校正所述转换后的DC电能的功率因子；大容量电容，用于平滑所述功率因子被校正后的DC电能；用于主电池的DC/DC转换器，用于将所述平滑后的DC电能转换为给所述主电池充电的放大或减小的第一 DC电压；用于辅助电池的 DC/DC转换器，用于将所述平滑后的DC电能转换为给所述辅助电池充电的放大或减小的第二 DC电压。所述集成式充电模块还可以包括第一输出滤波器，用于去除自所述用于主电池的DC/DC转换器输出的DC电能的噪声；第二输出滤波器，用于去除自所述用于辅助电池的 DC/DC转换器输出的DC电能的噪声。所述用于主电池的DC/DC转换器是高电压DC转换器。所述用于辅助电池的DC/DC转换器是低电压DC转换器。所述用于主电池的DC/DC转换器可以包括第一交换式桥接器，用于将所述平滑后的DC电能转换为AC电能；第一变压器，用于根据所述主电池的容量，放大或减小所述转换后的AC电能；以及第一整流电路，用于将所述变压后的AC电能转换为给所述主电池充电的DC电能。所述用于辅助电池的DC/DC转换器可以包括第二交换式桥接器，用于将所述平滑后的DC电能转换为AC电能；第二变压器，用于根据所述辅助电池的容量，放大或减小所述转换后的AC电能；以及第二整流电路，用于将所述变压后的AC电能转换为给所述辅助电池充电的DC电能。所述控制模块可以控制所述转换后的AC电能的输出功率量，以使得所述第一变压器根据所述主电池的容量来放大或者减小所述转换后的AC电能。所述控制模块可以控制所述转换后的AC电能的输出功率量，以使得所述第二变压器根据所述辅助电池的容量来放大或者减小所述转换的AC电能。
图1是根据本发明的较佳实施例的用于电动车的集成式充电设备的示意性的功能方块图；以及图2是图1所示的用于电动车的集成式充电设备的集成式充电模块的详细方块图。
具体实施例方式接下来结合附图描述实施例，使得本发明的各种目的、有益效果和特征变得明显。本发明的说明书和权利要求书使用的术语和词语不应该解释为限制于特定装置或者词典定义，而是应该基于发明人可以适当地定义术语的概念以便最适当的描述他或者她知道的用于实施本发明的最佳方法的原则，本发明的说明书和权利要求书使用的术语和词语应该解释为具有与本发明的技术领域相关的装置和概念。结合附图和下述的详细说明，本发明上述的和其它的目的、有益效果和特征将变得更加容易理解。在说明书中，所有的附图中的组件添加有附图标记，值得注意的是，即使组件示出于不同的图中，相同的附图标记仍然分配给相同的组件。进一步，当认为本发明已知的相关现有技术的详细描述可能模糊本发明的要点，将省略对该相关现有技术的详细说明。在下文中，结合附图详细描述本发明的较佳实施例。图1是根据本发明的较佳实施例的用于电动车的集成式充电设备的示意性的功能方块图。参考图1，根据本发明的较佳实施例的用于电动车的集成式充电设备100配置为包括集成式充电模块110、电池管理系统(BMS) 120、主电池130、逆变器140、辅助电池150 以及控制模块160。集成式充电模块110从外部电源200接收AC电能，并且将所述AC电能转换为适合给电池充电的DC电能。在这种情况下，所述转换后的DC电能分别分流到所述主电池130和所述辅助电池 150，并且被转换为适合给相应电池充电的电能。安装在所述主电池130中的电池管理系统(BMS) 120监控主电池130的状态(例如，电压、电流、温度等)，计算充电状态，并且根据所述计算的充电状态来控制是否给所述主电池130充电。根据本发明，主电池130为用于给驱动所述电动车的电机300提供驱动源的蓄电池。主电池130可以使用例如锂电池、镍电池等。如上所述，所述主电池130与BMS 120通信，以根据其状态而被充电或者被放电。所述逆变器140将所述主电池130提供的DC电能转换为AC电能，并且给所述电机300提供所述AC电能，以驱动电机300。所述电机300为驱动车轮的电机，并且接收来自所述逆变器140所提供的AC电源的驱动源，以以由所述控制模块160所控制的驱动速度被驱动。所述辅助电池150是除驱动所述车辆的电源以外，作为用于对所述电动车内需要直流电源的辅助设备400进行驱动的辅助电源的蓄电池。在所述电动车内的辅助设备400，例如可以是诸如收音机、音频设备、窗户等电子设备。根据本发明，控制模块160主要控制所述用于电动车的集成式充电设备100。具体为，控制模块160进行执行以下控制通过所述集成式充电模块110将从所述外部电源200接收的AC电能转换为DC电能，然后分流并且分别给所述主电池130和所述辅助电池150提供转换后的DC电能。图2是图1所示的用于电动车的集成式充电设备的集成式充电模块的详细方块图。参考图2，集成式充电模块110配置为包括输入滤波器111、整流器112、功率因子校正电路113、大容量电容114、用于主电池的DC/DC转换器115、第一输出滤波器116、用于辅助电池的DC/DC转换器117以及第二输出滤波器118。所述输入滤波器111去除自所述外部电源200输入的AC电源的高频噪声，以防止损坏所述集成式充电模块110内的部件，并且保护外部设备。所述整流器112对去除噪声之后的AC电能进行整流，并且将所述AC电能转换为 DC电能；接下来该DC电能被提供给所述功率因子校正电路113。
所述功率因子校正(PFC)电路113将转换后的DC电源的无功功率改变为有功功率，从而校正和提高功率因子。该功率因子校正有助于高频噪声的减少和设备的稳定性。在将所述AC电能转换为DC电能的过程期间，大容量电容114将脉动电流完全转换为DC电流，并且对该DC电流进行平滑处理。例如，可以使用直流连接电容作为所述大容量电容114。如上所述，所述平滑后的DC电能被分别分配为用于给所述主电池130充电的电能和用于给所述辅助电池150充电的电能。通过用于主电池的DC/DC转换器115和用于辅助电池的DC/DC转换器117，分配到每个电池的电能分别被转换为具有适合每个电池的类型，以用于充入DC电能。具体来说，如图2所示，用于主电池的DC/DC转换器115被配置为包括第一交换式桥接器115-1、第一变压器115-2以及第一整流电路115-3 ；与所述用于主电池的DC/DC 转换器115类似，所述用于辅助电池的DC/DC转换器117也被配置为包括第二交换式桥接器117-1、第二变压器117-2以及第二整流电路117-3。第一交换式桥接器115-1和第二交换式桥接器117-1分别将被大容量电容114平滑后的DC电能转换为AC电能，该AC电能具有适合相应电池的类型，以给所述主电池130 和所述辅助电池150充入DC电能。转换后的AC电能分别被供应给第一变压器115-2和第二变压器117_2。第一变压器115-2将所述转换后的AC电能放大或减小到适合给所述主电池130 充电的大小；第二变压器117-2将所述转换后的AC电能放大或减小到适合给所述辅助电池 150充入所述转换后的AC电能的大小。因此，放大或减小的AC电能分别通过第一整流电路115-3和第二整流电路117_3 被转换为DC电能，以给所述主电池130和所述辅助电池150充电。转换后的DC电能的噪声分别被第一输出滤波器116和第二输出滤波器118去除； 并且，转换后的DC电能被分别供应给所述主电池130和所述辅助电池150。在这种情况下，用于主电池的DC/DC转换器115和用于辅助电池的DC/DC转换器 117的部件操作相似，但是，转换后的功率量不同。也就是说，通过用于主电池的DC/DC转换器115的第一变压器115_2放大后或减小后的AC电能大于通过用于辅助电池的DC/DC转换器117的第二变压器117-2放大后或减小后的AC电能。例如，通常使用具有110V-220V输出的高电压DC转换器作为用于主电池的DC/DC 转换器115，通常使用具有MV-48V输出的低电压DC转换器作为用于辅助电池的DC/DC转换器117。在这种情况下，控制模块160控制功率因子校正电路113，以校正功率因子，并控制用于主电池的DC/DC转换器115和用于辅助电池的DC/DC转换器117，以控制输出电能充入主电池130和辅助电池150。特别地，控制模块160控制转换后的AC电能的输出功率量，以使得第一变压器 115-2根据主电池130的容量来放大或减小转换后的AC电能。同样地，控制模块160控制转换后的AC电能的输出功率量，以使得第二变压器 117-2根据辅助电池150的容量来放大或减小转换后的AC电能。
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如上所述，根据本发明的优选实施例，用于电动车的集成式充电设备100通过上述集成式充电模块110，集成了给所述主电池130和所述辅助电池150充电的充电模块，因此提高了电动车内的空间布置效率。此外，本发明不需要给每个模块设置单独的冷却系统，因此简化了包括冷却系统在内的系统配置，节省了系统的安装成本和维护成本。本发明集成了用于给作为驱动车辆的电源的蓄电池(主电池)和作为辅助电源的蓄电池(辅助电池)充电的充电模块，因此，使得提高车辆内的空间布置效率成为可能。此外，本发明不需要给每个模块设置单独的冷却系统，因此简化了包括冷却系统在内的系统配置，节省了系统的安装成本和维护成本。尽管为了说明的目的，已经公开了本发明的优选实施例，但是他们是用于明确地解释本发明，因此，根据本发明的用于电动车的集成式充电设备不限于此，对于本技术领域的普通技术人员来说，可以理解的是，在不脱离所附权利要求书所公开的本发明的范围和实质的前提下，还可以作出若干修改、添加和替换。因此，这些修改、添加和替换也应视为处于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于电动车的集成式充电设备，该集成式充电设备包括 主电池，该主电池提供用于驱动电动车的电能；辅助电池，该辅助电池提供用于驱动所述电动车内的辅助设备的电能； 集成式充电模块，该集成式充电模块将外部电能转换为给所述主电池充电的第一 DC 电压和给所述辅助电池充电的第二 DC电压；以及控制模块，该控制模块控制对所述主电池和所述辅助电池的充电。
2.根据权利要求1所述的集成式充电设备，该集成式充电设备还包括电池管理系统，该电池管理系统安装在所述主电池内，用于监视所述主电池的状态，以控制所述主电池的充电。
3.根据权利要求1所述的集成式充电设备，其中，所述集成式充电模块包括 输入滤波器，该输入滤波器用于去除自外部电源输入的AC电能的高频噪声；整流器，该整流器用于对去除噪声后的AC电能进行整流，并将该AC电能转换为DC电能；功率因子校正电路，该功率因子校正电路用于对转换后的DC电能的功率因子进行校正；大容量电容，该大容量电容用于对所述功率因子被校正后的DC电能进行平滑； 用于主电池的DC/DC转换器，该DC/DC转换器用于将平滑后的DC电能转换为给所述主电池充电的经放大或减小的第一 DC电压；以及用于辅助电池的DC/DC转换器，该DC/DC转换器用于将所述平滑后的DC电能转换为给所述辅助电池充电的经放大或减小的第二 DC电压。
4.根据权利要求3所述的集成式充电设备，其中，所述集成式充电模块还包括 第一输出滤波器，该第一输出滤波器用于去除自所述用于主电池的DC/DC转换器输出的DC电能的噪声；第二输出滤波器，该第二输出滤波器用于去除自所述用于辅助电池的DC/DC转换器输出的DC电能的噪声。
5.根据权利要求3所述的集成式充电设备，其中，所述用于主电池的DC/DC转换器是高电压DC转换器。
6.根据权利要求3所述的集成式充电设备，其中，所述用于辅助电池的DC/DC转换器是低电压DC转换器。
7.根据权利要求3所述的集成式充电设备，其中，所述用于主电池的DC/DC转换器包括第一交换式桥接器，该第一交换式桥接器用于将所述平滑后的DC电能转换为AC电能；第一变压器，该第一变压器用于根据所述主电池的容量，放大或减小所述转换后的AC 电能；以及第一整流电路，该第一整流电路用于将变压后的AC电能转换为给所述主电池充电的 DC电能。
8.根据权利要求3所述的集成式充电设备，其中，所述用于辅助电池的DC/DC转换器包括第二交换式桥接器，该第二交换式桥接器用于将所述平滑后的DC电能转换为AC电能；第二变压器，该第二变压器用于根据所述辅助电池的容量，放大或减小转换后的AC电能；以及第二整流电路，该第二整流电路用于将变压后的AC电能转换为给所述辅助电池充电的DC电能。
9.根据权利要求7所述的集成式充电设备，其中，所述控制模块控制所述转换后的AC 电能的输出功率量，以使得所述第一变压器根据所述主电池的容量来放大或者减小所述转换后的AC电能。
10.根据权利要求8所述的集成式充电设备，其中，所述控制模块控制所述转换后的AC 电能的输出功率量，以使得所述第二变压器根据所述辅助电池的容量来放大或减小所述转换后的AC电能。
全文摘要
本文公开了一种用于电动车的集成式充电模块设备。所述用于电动车的集成式充电模块设备包括主电池，提供用于驱动电动车的电能；辅助电池，提供用于驱动所述电动车内的辅助设备的电能；集成式充电模块，用于将外部电能转换为给所述主电池充电的第一DC电压和给所述辅助电池充电的第二DC电压；控制模块，用于控制所述主电池和所述辅助电池的充电。本发明包括用于给所述主电池和所述辅助电池充电的集成式充电模块，因此，使得提高车辆内的空间布置效率和简化冷却系统成为可能。
文档编号H02J7/02GK102386667SQ201010623799
公开日2012年3月21日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年8月30日
发明者徐万锡, 蔡埈锡, 韩奎范 申请人:三星电机株式会社