專利名稱：用于電動車的集成式充電設備的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種用于電動車的集成式充電設備。
背景技術：
通常，電動車(EV)包括用于作為驅動車輛的電源的蓄電池(主電池)，該蓄電池作為用于驅動車輛的驅動電機的驅動源。用于作為驅動車輛的電源的蓄電池(主電池)是從外部家用電源接收AC電能的安裝在車輛上的機載充電器，將AC電能轉換為給電池充電所需的DC電能，并且使用所述DC電能充電。另外，所述電動車包括單獨的蓄電池(輔助電池)，該蓄電池是除用作驅動車輛的電源的蓄電池(主電池)之外的輔助電源，該作為輔助電源的蓄電池(輔助電池)用于作為驅動車輛中的收音機、音頻設備、窗戶等的驅動源。根據現有技術，用于電動車的充電器從外部電源接收AC電能，將該AC電能轉換為適合給電池充電的DC電能，并且給所述用作用于驅動車輛的電源的蓄電池(主電池)充入所述DC電能。在此之后，所述用于電動車的充電器從用于作為驅動車輛的電源的蓄電池 (主電池)接收DC電能，并通過低電壓電流轉換器將所述DC電能轉換為適合作為輔助電源的蓄電池(輔助電池)的DC電能。然而，根據現有技術，由于作為驅動車輛的電源的蓄電池(主電池)和作為輔助電源的蓄電池(輔助電池)分別作為一個單獨模塊設置，因此，用于電動車輛的充電器在車輛中占據很大的空間。另外，整個系統結構復雜，并且，由于需要給每個模塊設置一個單獨的冷卻系統， 因此提高了系統的重量，從而提高了安裝成本和維護成本。
發明內容
本發明致力于通過集成用于給作為驅動車輛的電源的蓄電池(主電池)和作為輔助電源的蓄電池(輔助電池)充電的充電模塊，提供一種用于電動車的集成式充電設備。根據本發明的一個優選實施例，一種用于電動車的集成式充電設備包括主電池， 提供用于驅動電動車的電能；輔助電池，提供用于驅動所述電動車內的輔助設備的電能； 集成式充電模塊，用于將外部電能轉換為給所述主電池充電的第一 DC電壓和給所述輔助電池充電的第二 DC電壓；以及控制模塊，用于控制所述主電池和所述輔助電池的充電。所述集成式充電設備還可以進一步包括安裝在所述主電池內的電池管理系統， 用于監控所述主電池的狀態，以控制所述主電池的充電。所述集成式充電模塊可以包括輸入濾波器，用于去除自外部電源輸入的AC電能的高頻噪聲；整流器，用于對所述去除噪聲的AC電能進行整流，并將所述去除噪聲的AC電能轉換為DC電能；功率因予校正電路，用于校正所述轉換后的DC電能的功率因子；大容量電容，用于平滑所述功率因子被校正后的DC電能；用于主電池的DC/DC轉換器，用于將所述平滑后的DC電能轉換為給所述主電池充電的放大或減小的第一 DC電壓；用于輔助電池的 DC/DC轉換器，用于將所述平滑后的DC電能轉換為給所述輔助電池充電的放大或減小的第二 DC電壓。所述集成式充電模塊還可以包括第一輸出濾波器，用于去除自所述用于主電池的DC/DC轉換器輸出的DC電能的噪聲；第二輸出濾波器，用于去除自所述用于輔助電池的 DC/DC轉換器輸出的DC電能的噪聲。所述用于主電池的DC/DC轉換器是高電壓DC轉換器。所述用于輔助電池的DC/DC轉換器是低電壓DC轉換器。所述用于主電池的DC/DC轉換器可以包括第一交換式橋接器，用于將所述平滑后的DC電能轉換為AC電能；第一變壓器，用于根據所述主電池的容量，放大或減小所述轉換后的AC電能；以及第一整流電路，用于將所述變壓后的AC電能轉換為給所述主電池充電的DC電能。所述用于輔助電池的DC/DC轉換器可以包括第二交換式橋接器，用于將所述平滑后的DC電能轉換為AC電能；第二變壓器，用于根據所述輔助電池的容量，放大或減小所述轉換后的AC電能；以及第二整流電路，用于將所述變壓后的AC電能轉換為給所述輔助電池充電的DC電能。所述控制模塊可以控制所述轉換后的AC電能的輸出功率量，以使得所述第一變壓器根據所述主電池的容量來放大或者減小所述轉換后的AC電能。所述控制模塊可以控制所述轉換后的AC電能的輸出功率量，以使得所述第二變壓器根據所述輔助電池的容量來放大或者減小所述轉換的AC電能。
圖1是根據本發明的較佳實施例的用于電動車的集成式充電設備的示意性的功能方塊圖；以及圖2是圖1所示的用于電動車的集成式充電設備的集成式充電模塊的詳細方塊圖。
具體實施例方式接下來結合附圖描述實施例，使得本發明的各種目的、有益效果和特征變得明顯。本發明的說明書和權利要求書使用的術語和詞語不應該解釋為限制于特定裝置或者詞典定義，而是應該基于發明人可以適當地定義術語的概念以便最適當的描述他或者她知道的用于實施本發明的最佳方法的原則，本發明的說明書和權利要求書使用的術語和詞語應該解釋為具有與本發明的技術領域相關的裝置和概念。結合附圖和下述的詳細說明，本發明上述的和其它的目的、有益效果和特征將變得更加容易理解。在說明書中，所有的附圖中的組件添加有附圖標記，值得注意的是，即使組件示出于不同的圖中，相同的附圖標記仍然分配給相同的組件。進一步，當認為本發明已知的相關現有技術的詳細描述可能模糊本發明的要點，將省略對該相關現有技術的詳細說明。在下文中，結合附圖詳細描述本發明的較佳實施例。圖1是根據本發明的較佳實施例的用于電動車的集成式充電設備的示意性的功能方塊圖。參考圖1，根據本發明的較佳實施例的用于電動車的集成式充電設備100配置為包括集成式充電模塊110、電池管理系統(BMS) 120、主電池130、逆變器140、輔助電池150 以及控制模塊160。集成式充電模塊110從外部電源200接收AC電能，并且將所述AC電能轉換為適合給電池充電的DC電能。在這種情況下，所述轉換后的DC電能分別分流到所述主電池130和所述輔助電池 150，并且被轉換為適合給相應電池充電的電能。安裝在所述主電池130中的電池管理系統(BMS) 120監控主電池130的狀態(例如，電壓、電流、溫度等)，計算充電狀態，并且根據所述計算的充電狀態來控制是否給所述主電池130充電。根據本發明，主電池130為用于給驅動所述電動車的電機300提供驅動源的蓄電池。主電池130可以使用例如鋰電池、鎳電池等。如上所述，所述主電池130與BMS 120通信，以根據其狀態而被充電或者被放電。所述逆變器140將所述主電池130提供的DC電能轉換為AC電能，并且給所述電機300提供所述AC電能，以驅動電機300。所述電機300為驅動車輪的電機，并且接收來自所述逆變器140所提供的AC電源的驅動源，以以由所述控制模塊160所控制的驅動速度被驅動。所述輔助電池150是除驅動所述車輛的電源以外，作為用于對所述電動車內需要直流電源的輔助設備400進行驅動的輔助電源的蓄電池。在所述電動車內的輔助設備400，例如可以是諸如收音機、音頻設備、窗戶等電子設備。根據本發明，控制模塊160主要控制所述用于電動車的集成式充電設備100。具體為，控制模塊160進行執行以下控制通過所述集成式充電模塊110將從所述外部電源200接收的AC電能轉換為DC電能，然后分流并且分別給所述主電池130和所述輔助電池150提供轉換后的DC電能。圖2是圖1所示的用于電動車的集成式充電設備的集成式充電模塊的詳細方塊圖。參考圖2，集成式充電模塊110配置為包括輸入濾波器111、整流器112、功率因子校正電路113、大容量電容114、用于主電池的DC/DC轉換器115、第一輸出濾波器116、用于輔助電池的DC/DC轉換器117以及第二輸出濾波器118。所述輸入濾波器111去除自所述外部電源200輸入的AC電源的高頻噪聲，以防止損壞所述集成式充電模塊110內的部件，并且保護外部設備。所述整流器112對去除噪聲之后的AC電能進行整流，并且將所述AC電能轉換為 DC電能；接下來該DC電能被提供給所述功率因子校正電路113。
所述功率因子校正(PFC)電路113將轉換后的DC電源的無功功率改變為有功功率，從而校正和提高功率因子。該功率因子校正有助于高頻噪聲的減少和設備的穩定性。在將所述AC電能轉換為DC電能的過程期間，大容量電容114將脈動電流完全轉換為DC電流，并且對該DC電流進行平滑處理。例如，可以使用直流連接電容作為所述大容量電容114。如上所述，所述平滑后的DC電能被分別分配為用于給所述主電池130充電的電能和用于給所述輔助電池150充電的電能。通過用于主電池的DC/DC轉換器115和用于輔助電池的DC/DC轉換器117，分配到每個電池的電能分別被轉換為具有適合每個電池的類型，以用于充入DC電能。具體來說，如圖2所示，用于主電池的DC/DC轉換器115被配置為包括第一交換式橋接器115-1、第一變壓器115-2以及第一整流電路115-3 ；與所述用于主電池的DC/DC 轉換器115類似，所述用于輔助電池的DC/DC轉換器117也被配置為包括第二交換式橋接器117-1、第二變壓器117-2以及第二整流電路117-3。第一交換式橋接器115-1和第二交換式橋接器117-1分別將被大容量電容114平滑后的DC電能轉換為AC電能，該AC電能具有適合相應電池的類型，以給所述主電池130 和所述輔助電池150充入DC電能。轉換后的AC電能分別被供應給第一變壓器115-2和第二變壓器117_2。第一變壓器115-2將所述轉換后的AC電能放大或減小到適合給所述主電池130 充電的大小；第二變壓器117-2將所述轉換后的AC電能放大或減小到適合給所述輔助電池 150充入所述轉換后的AC電能的大小。因此，放大或減小的AC電能分別通過第一整流電路115-3和第二整流電路117_3 被轉換為DC電能，以給所述主電池130和所述輔助電池150充電。轉換后的DC電能的噪聲分別被第一輸出濾波器116和第二輸出濾波器118去除； 并且，轉換后的DC電能被分別供應給所述主電池130和所述輔助電池150。在這種情況下，用于主電池的DC/DC轉換器115和用于輔助電池的DC/DC轉換器 117的部件操作相似，但是，轉換后的功率量不同。也就是說，通過用于主電池的DC/DC轉換器115的第一變壓器115_2放大后或減小后的AC電能大于通過用于輔助電池的DC/DC轉換器117的第二變壓器117-2放大后或減小后的AC電能。例如，通常使用具有110V-220V輸出的高電壓DC轉換器作為用于主電池的DC/DC 轉換器115，通常使用具有MV-48V輸出的低電壓DC轉換器作為用于輔助電池的DC/DC轉換器117。在這種情況下，控制模塊160控制功率因子校正電路113，以校正功率因子，并控制用于主電池的DC/DC轉換器115和用于輔助電池的DC/DC轉換器117，以控制輸出電能充入主電池130和輔助電池150。特別地，控制模塊160控制轉換后的AC電能的輸出功率量，以使得第一變壓器 115-2根據主電池130的容量來放大或減小轉換后的AC電能。同樣地，控制模塊160控制轉換后的AC電能的輸出功率量，以使得第二變壓器 117-2根據輔助電池150的容量來放大或減小轉換后的AC電能。
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如上所述，根據本發明的優選實施例，用于電動車的集成式充電設備100通過上述集成式充電模塊110，集成了給所述主電池130和所述輔助電池150充電的充電模塊，因此提高了電動車內的空間布置效率。此外，本發明不需要給每個模塊設置單獨的冷卻系統，因此簡化了包括冷卻系統在內的系統配置，節省了系統的安裝成本和維護成本。本發明集成了用于給作為驅動車輛的電源的蓄電池(主電池)和作為輔助電源的蓄電池(輔助電池)充電的充電模塊，因此，使得提高車輛內的空間布置效率成為可能。此外，本發明不需要給每個模塊設置單獨的冷卻系統，因此簡化了包括冷卻系統在內的系統配置，節省了系統的安裝成本和維護成本。盡管為了說明的目的，已經公開了本發明的優選實施例，但是他們是用于明確地解釋本發明，因此，根據本發明的用于電動車的集成式充電設備不限于此，對于本技術領域的普通技術人員來說，可以理解的是，在不脫離所附權利要求書所公開的本發明的范圍和實質的前提下，還可以作出若干修改、添加和替換。因此，這些修改、添加和替換也應視為處于本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于電動車的集成式充電設備，該集成式充電設備包括 主電池，該主電池提供用于驅動電動車的電能；輔助電池，該輔助電池提供用于驅動所述電動車內的輔助設備的電能； 集成式充電模塊，該集成式充電模塊將外部電能轉換為給所述主電池充電的第一 DC 電壓和給所述輔助電池充電的第二 DC電壓；以及控制模塊，該控制模塊控制對所述主電池和所述輔助電池的充電。
2.根據權利要求1所述的集成式充電設備，該集成式充電設備還包括電池管理系統，該電池管理系統安裝在所述主電池內，用于監視所述主電池的狀態，以控制所述主電池的充電。
3.根據權利要求1所述的集成式充電設備，其中，所述集成式充電模塊包括 輸入濾波器，該輸入濾波器用于去除自外部電源輸入的AC電能的高頻噪聲；整流器，該整流器用于對去除噪聲后的AC電能進行整流，并將該AC電能轉換為DC電能；功率因子校正電路，該功率因子校正電路用于對轉換后的DC電能的功率因子進行校正；大容量電容，該大容量電容用于對所述功率因子被校正后的DC電能進行平滑； 用于主電池的DC/DC轉換器，該DC/DC轉換器用于將平滑后的DC電能轉換為給所述主電池充電的經放大或減小的第一 DC電壓；以及用于輔助電池的DC/DC轉換器，該DC/DC轉換器用于將所述平滑后的DC電能轉換為給所述輔助電池充電的經放大或減小的第二 DC電壓。
4.根據權利要求3所述的集成式充電設備，其中，所述集成式充電模塊還包括 第一輸出濾波器，該第一輸出濾波器用于去除自所述用于主電池的DC/DC轉換器輸出的DC電能的噪聲；第二輸出濾波器，該第二輸出濾波器用于去除自所述用于輔助電池的DC/DC轉換器輸出的DC電能的噪聲。
5.根據權利要求3所述的集成式充電設備，其中，所述用于主電池的DC/DC轉換器是高電壓DC轉換器。
6.根據權利要求3所述的集成式充電設備，其中，所述用于輔助電池的DC/DC轉換器是低電壓DC轉換器。
7.根據權利要求3所述的集成式充電設備，其中，所述用于主電池的DC/DC轉換器包括第一交換式橋接器，該第一交換式橋接器用于將所述平滑后的DC電能轉換為AC電能；第一變壓器，該第一變壓器用于根據所述主電池的容量，放大或減小所述轉換后的AC 電能；以及第一整流電路，該第一整流電路用于將變壓后的AC電能轉換為給所述主電池充電的 DC電能。
8.根據權利要求3所述的集成式充電設備，其中，所述用于輔助電池的DC/DC轉換器包括第二交換式橋接器，該第二交換式橋接器用于將所述平滑后的DC電能轉換為AC電能；第二變壓器，該第二變壓器用于根據所述輔助電池的容量，放大或減小轉換后的AC電能；以及第二整流電路，該第二整流電路用于將變壓后的AC電能轉換為給所述輔助電池充電的DC電能。
9.根據權利要求7所述的集成式充電設備，其中，所述控制模塊控制所述轉換后的AC 電能的輸出功率量，以使得所述第一變壓器根據所述主電池的容量來放大或者減小所述轉換后的AC電能。
10.根據權利要求8所述的集成式充電設備，其中，所述控制模塊控制所述轉換后的AC 電能的輸出功率量，以使得所述第二變壓器根據所述輔助電池的容量來放大或減小所述轉換后的AC電能。
全文摘要
本文公開了一種用于電動車的集成式充電模塊設備。所述用于電動車的集成式充電模塊設備包括主電池，提供用于驅動電動車的電能；輔助電池，提供用于驅動所述電動車內的輔助設備的電能；集成式充電模塊，用于將外部電能轉換為給所述主電池充電的第一DC電壓和給所述輔助電池充電的第二DC電壓；控制模塊，用于控制所述主電池和所述輔助電池的充電。本發明包括用于給所述主電池和所述輔助電池充電的集成式充電模塊，因此，使得提高車輛內的空間布置效率和簡化冷卻系統成為可能。
文檔編號H02J7/02GK102386667SQ201010623799
公開日2012年3月21日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年8月30日
發明者徐萬錫, 蔡埈錫, 韓奎范 申請人:三星電機株式會社