充电电路和用于操作该种充电电路的方法技术

本发明专利技术提供了一种充电电路（100），包括：第一输入端子（122）和第二输入端子（124）；第一输出端子（126）和第二输出端子（128）；第一开关（102）；电流传感器（104，150）；连接元件（110），包括第一电感连接器（112）和第二电感连接器（114），第一电感连接器（112）被连接到开关（102），第二电感连接器（114）被连接到第一输出端子（126）；以及二极管元件（108），被连接到第一电感连接器（112）和第二输出端子（128）。第一开关（102）和电流传感器（104，150）被布置成连接到控制电路（150），控制电路（150）被布置成响应于从电流传感器（104，150）接收的信号来控制第一开关（102）的操作。

【技术实现步骤摘要】
充电电路和用于操作该种充电电路的方法
本专利技术涉及电力电子领域，特别地涉及对负载进行充电的领域。
技术介绍
通过电源供电的各种负载包括电容。这些电容可能是寄生电容或是所预期的电容。当这样的负载连接到电源时，可能导致高电流，尤其是如果电源具有低的内部电阻时。例如，电池可能是这样的情况。对此可能的解决方案是通过开关充电。电池经由继电器和电阻器连接到包括某一电容的负载。这些组件昂贵并且体积较大。此外，它们需要与系统负载匹配以满足需要的预充电时间。这使得电路对于系统的变化(例如老化或温度)或改变以及变形敏感。而且，在电阻器过热之前，在有限的时间范围中只能尝试有限数量的预充电。
技术实现思路
优选的是能获得更有效的电路。本专利技术的第一方面提供了充电电路，该充电电路包括：第一输入端子和第二输入端子，用于将电路分别连接到DC电源的第一电源接线端和第二电源接线端；第一输出端子和第二输出端子，用于对要被充电的负载提供输出电压；第一开关，被布置在第一输入端子与第一输出端子之间；电流传感器，与第一开关串联地布置在第一输入端子与第一输出端子之间；连接元件，包括用于连接电感器的第一电感连接器和第二电感连接器，第一电感连接器被连接到开关，第二电感连接器被连接到第一输出端子；二极管元件，被连接到第一电感连接器和第二输出端子，以使得当第一开关接通时，防止流过第一开关的电流从第一开关经由二极管元件流向第二输出端子；第一开关和电流传感器被布置成连接到控制电路，控制电路被布置成响应于从电流传感器接收的信号来控制所述第一开关的操作。通过能够使用电感而不是电阻器来限制电路中的电流，以将电能存储在电路中而不是耗散的形式限制电流。提供二极管元件以在关断开关时使存储在电感中的能量能够流向负载。而且，通过操作与检测到的电流相关的开关，可以操作此开关以实现最佳效率的电路操作。在根据本专利技术的电路实施例中，充电电路包括控制电路，并且该控制电路被布置成：当接收到激活信号时，接通所述第一开关；当从所述电流传感器接收到表示由所述电流传感器检测到的电流等于或大于第一预定的电流强度的信号时，关断所述第一开关；以及在关断所述第一开关后第一预定的时间量过去之后，接通所述第一开关。以这样的方式，可以将电流保持为等于或低于预定的电流强度。这意味着，一方面可以尽可能快的对负载充电，另一方面将电流保持为等于或小于例如开关或其它电路组件允许的最大强度。在根据本专利技术的电路的另一实施例中，控制电路被布置成重复a)至c)，直到从电流传感器接收到的信号表明，由电流传感器检测到的电流表示当接通第一开关时，在第二预定的时间量内电流没有达到第二预定的电流强度。当对负载充电时，负载上的电压实质上等于电源上的电压。因此当两者直接连接时，在导线的固有电阻上不再期待大电流，这使得在那时开关充电失效。在根据本专利技术的电路的另一实施例中，控制电路被布置成耦合到用于检测负载上的电压的电压传感器，并且其中控制电路被布置成重复a)至c)，直到从电压传感器接收的信号表明负载上的电压已经达到预定的电压强度。这允许以另一种方式检测负载的充电状态。在根据本专利技术的电路的另一实施例中，第一预定的时间量实质上等于测量到的时间量，测量到的时间量是从第一开关接通开始直到检测到预定的电流强度为止的时间。如果对负载充电，则负载上的电压将会增加。因此，电源的电压与负载的电压之间的差别将会减小。这意味着，充电电流的特性将会改变，并且特别地电流强度增加的速率将会改变。所以达到预定的电流强度所需要的时间减少。同样电感上电压降落的速率随时间降低。通过使开关频率依赖于达到预定的电流强度的时间，提高电路的效率。在根据本专利技术的电路的另一实施例中，第一预定的时间量实质上等于第三预定的时间量与测量到的时间量之间的差，测量到的时间量是从第一开关接通开始直到检测到预定的电流强度为止的时间。在本实施例中，开关频率是具有可变占空比的常数。因为不需要时间段的存储，从而这样的电路较为简单并且因此可以比较便宜的实现。根据本专利技术的电路的另一实施例包括第二开关，该第二开关用于将第一输入端子连接到第一输出端子，以使得将第一开关和连接元件旁路。当负载充电时，优选的是将开关、电流传感器以及电感旁路，以防止由于这些组件的消耗而损失能量，并且减少这些组件的损耗。本专利技术的第二方面提供了一种电动车辆，该车辆包括上述充电电路中的任一个充电电路。本专利技术的第三方面提供了一种经由电路对负载充电的方法，其中电路包括第一输出端子和第二输出端子，方法经由电路通过电路包括的第一输出输入端子和第二输入端子提供供电电压来对负载充电，方法包括：经由放置在第一输入端子与第一输出端子之间的开关和电感，为负载提供供电电压；检测通过开关的电流；当检测到的电流达到预定的电流值时，关断开关；以及使得能够将存储在电感中的电能经由放置在电感与第二输出端子之间的二极管元件提供至负载。附图说明将结合附图描述本专利技术及其实施例。以示例的目的而非限制本专利技术的范围提供这些附图。图1示出了根据本专利技术的电路的实施例。图2示出了根据本专利技术的电动车辆的实施例。图3示出了描述根据本专利技术的电路的另一实施例的相对于时间的电压和电流特性的第一图表。图4示出了描述根据本专利技术的电路的另一实施例的相对于时间的电压和电流特性的第二图表。具体实施方式图1公开了电路100作为根据本专利技术的充电电路的实施例。电路100包括作为第一开关的MOSFET102、与MOSFET102串联以检测通过MOSFET102的电流的电流传感器104、包括连接到MOSFET102的第一电感器连接器112和第二电感器连接器114的电感器连接元件110。作为电感元件的电感器106经由电感器连接元件110与MOSFET102和电流传感器104串联地连接。电路100还包括第一输入端子122和第二输入端子124，两者都用于将电路100连接到作为DC电源的电池130。本领域的技术人员将会领会到，还可以将其它DC电源连接到电路100，例如连接到AC电源的整流电路。电路100还包括用于将电路100连接到负载140的第一输出端子126和第二输出端子128。在本实施例中特定地，负载140包括电容142。电容142可以是实际的电容器、寄生电容或它们的组合。电路100还包括二极管108作为二极管元件，该二极管元件的负极连接到第一电感器连接器112，并且该二极管元件的正极连接到第二输出端子。应该注意，还可以使用具有基本上与半导体结二极管相同的功能的其它单独的整流元件。在本实施例中，二极管108的正极经由第三开关154连接到第二输出端子128。在电路100未激活状态下，第三开关154被优选地设置为未接通状态。提供第二开关152以直接地将第一输入端子122连接到第一输出端子126。控制电路150连接到电流传感器104和MOSFET102，以响应于由电流传感器104检测到的电流强度来控制MOSFET102的操作。在本实施例中，电流传感器104经由单独的信号线连接到控制电路150。在另一实施例中，电流传感器104体现为具有相对低阻值(几个欧姆的量级或更小)的电阻器，控制电路150检测该电阻器上的电压。图2示出了汽车200作为车辆，汽车200包括电池130、电路100、负载140以及电动机210，其中电路100具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电电路（100），包括：a）第一输入端子（122）和第二输入端子（124），用于将所述电路分别连接到DC电源（130）的第一电源接线端和第二电源接线端；b）第一输出端子（126）和第二输出端子（128），用于对要被充电的负载（140）提供输出电压；c）第一开关（102），被布置在所述第一输入端子（122）与所述第一输出端子之间；d）电流传感器（104，150），与所述第一开关（102）串联地布置在所述第一输入端子（122）与所述第一输出端子（128）之间；e）连接元件（110），包括用于连接电感器（106）的第一电感连接器（112）和第二电感连接器（114），所述第一电感连接器（112）被连接到所述开关（102），所述第二电感连接器（114）被连接到所述第一输出端子（126）；以及f）二极管元件（108），被连接到所述第一电感连接器（112）和所述第二输出端子（128），以使得当所述第一开关（102）接通时，防止流过所述第一开关（102）的电流从所述第一开关（102）经由所述二极管元件（108）流向所述第二输出端子（128），所述第一开关（102）和所述电流传感器（104，150）被布置成连接到控制电路（150），所述控制电路（150）被布置成响应于从所述电流传感器（104，150）接收的信号来控制所述第一开关（102）的操作。...

【技术特征摘要】
2011.09.14 EP 11181239.21.一种充电电路(100)，包括：a)第一输入端子(122)和第二输入端子(124)，用于将所述电路分别连接到DC电源(130)的第一电源接线端和第二电源接线端；b)第一输出端子(126)和第二输出端子(128)，用于对要被充电的负载(140)提供输出电压；c)第一开关(102)，被布置在所述第一输入端子(122)与所述第一输出端子之间；d)电流传感器(104)，与所述第一开关(102)串联地布置在所述第一输入端子(122)与所述第一输出端子(126)之间；e)连接元件(110)，包括用于连接电感器(106)的第一电感连接器(112)和第二电感连接器(114)，所述第一电感连接器(112)被连接到所述第一开关(102)，所述第二电感连接器(114)被连接到所述第一输出端子(126)；以及f)二极管元件(108)，被连接到所述第一电感连接器(112)和所述第二输出端子(128)，以使得当所述第一开关(102)接通时，防止流过所述第一开关(102)的电流从所述第一开关(102)经由所述二极管元件(108)流向所述第二输出端子(128)，其中，所述第一开关(102)和所述电流传感器(104)被布置成连接到控制电路(150)，所述控制电路(150)被布置成响应于从所述电流传感器(104)接收的信号来控制所述第一开关(102)的操作，其中，所述充电电路(100)还包括第二开关(152)，所述第二开关(152)用于将所述第一输入端子(122)连接到所述第一输出端子(126)，以使得将所述第一开关(102)和所述连接元件(110)旁路，以及其中，所述第二开关(152)被配置成当充电过程终止时被接通至导通状态。2.根据权利要求1所述的充电电路(100)，所述充电电路(100)包括所述控制电路(150)，其中所述控制电路(150)被布置成：a)当接收到激活信号时，接通所述第一开关(102)；b)当从所述电流传感器(104)接收到表示由所述电流传感器(104)检测到的电流等于或大于第一预定的电流强度(I1)的信号时，关断所述第一开关(102)；以及c)在关断所述第一开关(102)后第一预定的时间量(t2)过去之后，接通所述第一开关(102)。3.根据权利要求2所述的充电电路(100)，其中所述控制电路(150)被布置成重复a)至c)，直到从所述电流传感器(104)接收到的信号表明，由所述电流传感器(104)检测到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶斯佩尔·马尔滕格，
申请(专利权)人：V二插电式混合动力汽车合作伙伴，
类型：发明
国别省市：