分布式单级车载充电装置及其方法制造方法及图纸

一种分布式单级车载充电装置，包含：一第一变压器，具有第一初级绕组与第一次级绕组；一第一电容，连接该第一初级绕组；一第一电感，连接该第一电容，该第一电容位于该第一电感与该第一变压器之间；一第一晶体管，连接该第一电容与该第一电感；一第一二极管，连接该第一次级绕组；一第二变压器，具有第二初级绕组与第二次级绕组，该第二变压器与该第一变压器并联；一第二电容，连接该第二初级绕组；一第二电感，连接该第二电容，该第二电容位于该第二电感与该第二变压器之间；以及一第二晶体管，连接该第二电容与该第二电感。

Distributed Single-stage Vehicle Charging Device and Its Method

【技术实现步骤摘要】
分布式单级车载充电装置及其方法
本专利技术系关于一种分布式单级车载充电装置及其方法。
技术介绍
现有电动车辆中的电力转换系统包括充电系统与驱动系统两个部分，而充电系统与驱动系统各自需要独立的线路及变流器(Inverter)分别连接至电池组，充电系统是使用外部交流电源(ACPower)对电池组充电，而驱动系统则是由电池组供应启动发电机(IntegratedStarterGenerator,ISG)及牵引马达(TractionMotor)运转所需的电力。在现有的充电系统中，外部交流电源与电池组之间需要一车载充电器(On-BoardCharger)将外部交流电源转换为稳定的直流电力对电池组充电。现有的充电系统大都仅能够达到升压充电，而无法降压充电。现有的充电系统若需达到升压或降压充电的功能，则会增加电路的复杂度，且必须加装一个大功率的储能电感器。因此如何简化电动车辆之电力转换系统的电路架构，如何降低成本与体积，且又能达到升压或降压充电的功能，实是目前有待解决的重要课题。
技术实现思路
本本专利技术之一实施例提供一种分布式单级车载充电装置，包含：一第一变压器，具有第一初级绕组与第一次级绕组；一第一电容，连接该第一初级绕组；一第一电感，连接该第一电容，该第一电容位于该第一电感与该第一变压器之间；一第一晶体管，连接该第一电容与该第一电感；一第一二极管，连接该第一次级绕组；一第二变压器，具有第二初级绕组与第二次级绕组，该第二变压器与该第一变压器并联；一第二电容，连接该第二初级绕组；一第二电感，连接该第二电容，该第二电容位于该第二电感与该第二变压器之间；一第二晶体管，连接该第二电容与该第二电感；以及一第二二极管，连接该第二次级绕组，该第一二极管与该第二二极管并联。本本专利技术之一实施例提供一种分布式单级车载充电方法，包含：输入一交流电源；判定定电压充电模式或定电流充电模式；对该交流电源的交流电流端与交流电压端进行功率因素修正；在该交流电源的上半波时，利用第一变压器，进行升压或降压转换；在该交流电源的下半波时，利用第二变压器，进行升压或降压转换；以及输出一脉动直流电流。附图说明图1系根据一些实施例说明充电架构的示意图。图2系根据一些实施例说明分布式单级车载充电装置的电路图。图3系根据一些实施例说明分布式单级车载充电装置的控制电路之电路图。图4系根据一些实施例说明分布式单级车载充电方法的流程图。图5系根据一些实施例说明图4中判定定电压充电模式或定电流充电模式之步骤的细部流程图。图6系根据一些实施例说明图4中对该交流电源的交流电流端与交流电压端进行功率因素修正之步骤的细部流程图。图7系根据一些实施例说明图4中在该交流电源的上半波时，利用第一变压器，进行升压或降压转换之之步骤的示意图。图8系根据一些实施例说明图4中在该交流电源的上半波时，利用第一变压器，进行升压或降压转换之之步骤的另一示意图。图9系根据一些实施例说明图4中在该交流电源的下半波时，利用第二变压器，进行升压或降压转换之步骤的示意图。图10系根据一些实施例说明图4中在该交流电源的下半波时，利用第二变压器，进行升压或降压转换之步骤的另一示意图。图11系根据一些实施例说明分布式单级车载充电装置的波形图。图12系根据一些实施例说明分布式单级车载充电装置的效率折线图。图13系根据一些实施例说明分布式单级车载充电装置的电路图。图14系根据一些实施例说明分布式单级车载充电装置的效率折线图。其中附图标记为：10充电架构12外部电源14整流器15分布式单级车载充电装16、17隔离转换器置18正半波19整流后的负半波20电池22、23、24、25波形图30分布式单级车载充电装31第一初级绕组置32第一次级绕组33第二初级绕组34第二次级绕组35起绕端36起绕端37起绕端38起绕端41电磁干扰滤波器42交流电源43起绕端45起绕端47车用充电电池Vac交流电压端Iac交流电压端T1第一变压器T2第二变压器L1第一电感L2第二电感C1第一电容C2第二电容Co第三电容D1第一二极管D2第二二极管D3第三二极管M1第一晶体管M2第二晶体管Dp第四二极管Dn第五二极管dr1、dr2漏极G1、G2栅极s1、s2源极50控制电路52充电模式控制电路53功率因子修正控制电路54第一加法器55第二加法器56第六二极管57第七二极管58第一比例积分控制器59低通滤波器Ierr电流误差信号Verr电压误差信号Vn节点电压Ifb电流回馈端Vfb电压回馈端Iref电流参考命令端Vref电压参考命令端Sn1充电控制信号61乘法器62第三加法器|Vac|全波整流交流电压端|Iac|全波整流交流电流端Iac-ref交流电流参考命令Iac-error交流电流参考命令63第二比例积分控制器64振幅限制器65第一比较器Sn2功率因子修正控制信号66第二比较器67第一与门68第二与门69非门70高频锯齿波端71正半波72负半波75分布式单级车载充电方法76～81步骤86～90步骤91～98步骤I1一次电流102回路103回路I2二次电流I3一次电流104回路105回路I4二次电流108交流输入电压109电池充电电压110交流输入电流111电池充电电流112虚线113虚线114圆圈120分布式单级车载充电装置131第一变压器132第一初级绕组133第一次级绕组134第一电容135第一电感136第一晶体管137第一二极管140第二变压器141第二初级绕组142第二次级绕组143第二电容144第二电感145第二晶体管146第二二极管150电磁干扰滤波器151交流电源153第三电容154第三二极管155车用充电电池160全桥整流器161、162交流端163、164直流端具体实施方式本专利技术提供一种分布式单级车载充电装置及其方法。本车载充电装置系基于单端初级电感转换器(SingleEndedPrimaryInductiveConverter)，并且进一步减少功率元件的使用及简化电路结构设计的单级车载充电装置。本专利技术提供控制策略不需要直流至直流转换器(DCtoDCconverter)。本专利技术搭配此控制策略来达成脉动直流充电、能源转换、以及高压电气隔离，同时符合汽车安全规范的要求。图1系根据一些实施例说明充电架构10的示意图。充电架构10的特点系将外部电源12转换为稳定的直流电力对电池20充电。外部电源12为交流电或市用电源(110/220伏特)，其电压与时间的关系如波形图22所示，电压随时间变化并且为弦波，具有正电压与负电压。外部电源12的交流电压进入整流器14，整流器14可选择桥式整流器(bridgerectifier)进行整流，或可选用无桥式整流器(bridgelessrectifier)进行整流，整流后的电压与时间关系如波形图23所示，负电压经过整流后变成正电压。整流后的电压进入分布式单级车载充电装置15，分布式单级车载充电装置15包含隔离转换器16与隔离转换器17，隔离转换器16负责正半波18的信号转换，进行升压或降压处理，隔离转换器17负责整流后的负半波19(原始信号如波形图22的负半波，经过整流后成为正电压)的信号转换，进行升压或降压处理。分布式单级车载充电装置15具有功率因子修正(PowerFactorCorrection本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式单级车载充电装置，其特征在于，包含：一第一变压器，具有第一初级绕组与第一次级绕组；一第一电容，连接该第一初级绕组；一第一电感，连接该第一电容，该第一电容位于该第一电感与该第一变压器之间；一第一晶体管，连接该第一电容与该第一电感；一第一二极管，连接该第一次级绕组；一第二变压器，具有第二初级绕组与第二次级绕组，该第二变压器与该第一变压器并联；一第二电容，连接该第二初级绕组；一第二电感，连接该第二电容，该第二电容位于该第二电感与该第二变压器之间；一第二晶体管，连接该第二电容与该第二电感；以及一第二二极管，连接该第二次级绕组，该第一二极管与该第二二极管并联。

【技术特征摘要】
2017.12.22 TW 1061453941.一种分布式单级车载充电装置，其特征在于，包含：一第一变压器，具有第一初级绕组与第一次级绕组；一第一电容，连接该第一初级绕组；一第一电感，连接该第一电容，该第一电容位于该第一电感与该第一变压器之间；一第一晶体管，连接该第一电容与该第一电感；一第一二极管，连接该第一次级绕组；一第二变压器，具有第二初级绕组与第二次级绕组，该第二变压器与该第一变压器并联；一第二电容，连接该第二初级绕组；一第二电感，连接该第二电容，该第二电容位于该第二电感与该第二变压器之间；一第二晶体管，连接该第二电容与该第二电感；以及一第二二极管，连接该第二次级绕组，该第一二极管与该第二二极管并联。2.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，该第一初级绕组的起绕端连接该第一电容，该第一次级绕组连接该第一二极管的阳极。3.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，该第二初级绕组的起绕端连接该第二电容，该第二次级绕组连接该第二二极管的阳极。4.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，该第一初级绕组的末端连接该第二初级绕组的末端、该第一晶体管的源极、及该第二晶体管的源极，该第一次级绕组的末端及该第二次级绕组的末端接地。5.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，该第一晶体管的漏极同时连接该第一电容与该第一电感，该第二晶体管的漏极同时连接该第二电容与该第二电感，该第一晶体管的源极连接该第二晶体管的源极。6.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，另包含：一电磁干扰滤波器，位于该第一电感与一交流电源之间，也位于该第二电感与该交流电源之间，该第一电感的起绕端与该第二电感的起绕端分别连接该电磁干扰滤波器。7.如权利要求6所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，另包含：一全桥整流器，该全桥整流器的交流端连接该电磁干扰滤波器，该全桥整流器的一直流端连接该第一电感与该第二电感，该全桥整流器的另一直流端连接该第一初级绕组的末端、该第二初级绕组的末端、该第一晶体管的源极、及该第二晶体管的源极。8.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，另包含：一第三电容，连接该第一二极管的阴极及该第二二极管的阴极，该第三电容的另一端接地。9.如权利要求8所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，另包含：一车用充电电池，该车用充电电池的阴极接地；以及一第三二极管，该第三二极管的阳极连接该第三电容、该第一二极管的该阴极、及该第二二极管的该阴极，该车用充电电池的阳极连接该第三二极管的阴极。10.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，另包含：一第四二极管，该第四二极管的阴极连接该第一电感的起绕端；以及一第五二极管，该第五二极管的阴极连接该第二电感的起绕端，其中该第四二极管的阳极连接该第五二极管的阳极、该第一晶体管的源极、该第二晶体管的源极、该第一初级绕组的末端、及该第二初级绕组的末端。11.如权利要求1所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，另包含：一充电模式控制电路，耦合该第一晶体管与该第二晶体管；以及一功率因子修正控制电路，连接该充电模式控制电路，该功率因子修正控制电路的输出端分别连接该第一晶体管的栅极与该第二晶体管的栅极。12.如权利要求11所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，该充电模式控制电路包含：一第一加法器，连接一电流回馈端及一电流参考命令端，用以输出该电流回馈端与该电流参考命令端的差值；一第六二极管，连接该第一加法器；一第二加法器，连接一电压回馈端及一电压参考命令端，用以输出该电压回馈端与该电压参考命令端的差值；以及一第七二极管，连接该第二加法器，该第六二极管与该第七二极管并联。13.如权利要求12所述的分布式单级车载充电装置，其特征在于，该充电模式控制电路包含：一第一比例积分控制器，该第一比例积分控制器的输入端连接该第六二极管的阳极与该第七二极管的阳极；以及一低通滤波器，该低通滤波器的输入端连接该第一比例积分控制器的输出端。14.如权利要求11所述的分布式单级...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾南雄，林俊辰，苏协泰，赖日生，林金亨，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71