车辆用电池充电系统

技术领域

本发明涉及一种车辆用电池充电系统，作为一例，涉及一种利用车载充电控制器的车辆用电池充电系统。

背景技术

最近，随着环境法规的加强，诸如混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)及电动汽车(EV)等各种环保汽车引起了关注。尤其，通过电池充电同时使用电池和发动机的插电式混合动力汽车和仅使用电能的纯电动汽车的增长势头明显。

插电式混合动力汽车是同时使用内燃机和电池的电力的汽车。插电式混合动力汽车是利用将插头插在家用电源或外部电源插座而充电的电池的电力来行驶，在电池中的充电电力全部耗尽时通过汽油发动机行驶。因此，插电式混合动力汽车比仅使用普通内燃机的汽车具有更高的燃料经济性。

与插电式混合动力汽车不同，电动汽车(EV)是仅使用电池的电力的汽车。电动汽车可以利用将插头插在家用电源或外部电源插座而充电的电池的电力来行驶，由于根本不使用内燃机，因此，被称为真正的环保汽车。

这样的环保汽车使用电池中充电的电力来驱动电动机，并且需要其他的充电器充电电池。

在现有充电器中，车载充电控制器构成包括功率因数校正电路(PFC，PowerFactor Correction)和直流-直流转换器(直流-直流Converter)的两阶段(stage)电力控制结构。

功率因数校正电路校正交流(AC)电压的功率因数，执行将交流(AC)电压转换为直流(DC)电压的作用。

直流-直流转换器将从功率因数校正电路输出的直流电压适当地转换为电池的电压来起到对电池充电的作用。

直流-直流转换器的输出端连接于电池以用于传输能量，并且在输出端具备电容器。

一方面，在使用车载充电控制器充电电池之前，必须先连接电池和直流-直流转换器的输出端。

当根据初期充电操作连接电池和直流-直流转换器的输出端时，由于电池电压和电容器之间的电压差而产生浪涌电流，此时，存在这种浪涌电流缩短电容器的寿命的问题。

以往，为了减小浪涌电流，有时在电池与直流-直流转换器的输出端之间适用另外的电阻元件和高压继电器元件，但是，存在电路的尺寸及费用增加的问题。

在先技术文件

专利文件

专利文件1：韩国授权专利第10-1509709号公报

发明内容

要解决的技术问题

本发明鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种电池充电系统，所述系统根据初期充电动作连接于电池时，通过控制电容器的充电，可以事先防止发生浪涌电流。

解决技术问题的手段

为达成所述目的，根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电系统，其中，包括：充电控制装置，具备：功率因数校正电路，用于将充电设备的交流电压转换为直流电压；直流-直流转换器，用于改变所述直流电压；电容器，连接于所述直流-直流转换器的输出端；以及继电器单元，具备于所述直流-直流转换器和电池之间；以及控制部，在连接所述充电设备和所述功率因素校正电路时，考虑所述电容器的电容器电压执行初期充电控制。

当所述电容器的电压为参考电压以下时，所述控制部判断需要初期充电控制，并根据初期充电控制可以脉冲宽度调制(PWM)控制所述直流-直流转换器的。

所述控制部判断需要初期充电控制时，可以设置占空比与所述脉冲宽度调制控制所需的最大频率逐渐增加。

当根据对所述直流-直流转换器的脉冲宽度调制控制完成所述电容器的充电时，所述控制部为了连接所述充电控制装置和所述电池可以对所述继电器单元进行继电器接通控制。

当连接所述直流-直流转换器和所述电池时，所述控制部脉冲宽度调制控制所述直流-直流转换器，并根据脉冲宽度调制控制，所述充电设备的电压可以转换成电池充电电压。

所述继电器单元，可以具备：第一继电器，连接在所述直流-直流转换器的第一输出端和所述电池的正电压端之间；以及第二继电器，连接在所述直流-直流转换器的第二输出端和所述电池的负电压端之间。

发明效果

根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电系统，具有在根据初期充电动作连接于电池时，通过控制电容器的充电，可以事先防止发生浪涌电流，并防止电容器的寿命缩短的效果。

附图说明

图1是根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电系统的框图。

图2是用于说明根据浪涌电流的电容器电压状态的图。

图3是CLLC转换器的输入及输出增益曲线图。

图4是按电池充电和放电期间的电压示出增益的图。

图5是根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电方法的流程图。

图中：

10：电池充电系统，100：电动汽车充电设备，200：充电控制装置，210：功率因数校正电路，220：直流-直流转换器，230：电容器，240：继电器单元，300：电池，400：控制部

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。首先，应注意在对各图中的构成要素标注附图标记时，对相同的构成要素即便是表示在不同的图上也标注相同的附图标记。下面，说明本发明的优选实施例，但是，本发明的技术思想并不局限于此，可由本领域的普通技术人员变形实施为各种形态是理所当然的。

图1是根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电系统的框图。

参照图1，根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电系统10，包括充电设备100、充电控制装置200、以及电池300。

充电设备100可以是一种电动车辆充电设备(EVSE，Electric Vehicle SupplyEquipment)。充电设备100可以是普通家庭的充电器或电动车辆充电站的充电器。

充电控制装置200可以是车载充电控制装置(OBC，On Board Charger)。充电控制装置200可以包括功率因数校正电路210、直流-直流转换器220、电容器230、及继电器单元240。

功率因数校正电路210可以是功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)电路。功率因数校正电路210可以被构成为将充电设备100的交流电压转换为直流电压。功率因数校正电路210可以被构成为校正交流电压的功率因数。

直流-直流转换器220可以被构成为将由功率因数校正电路210转换的直流电压转换为适合电池300的电压。直流-直流转换器220的输出端可以连接于电池300，以便将转换后的直流电压传输到电池300。

电容器230可以并联连接于直流-直流转换器220的输出端。

继电器单元240，可包括：第一继电器RLY1，其设置在直流-直流转换器220的第一输出端与电池300的正电压端之间；以及第二继电器RLY2，其设置在直流-直流转换器220的第二输出端与电池300的负电压端之间。在一实施例中，第一继电器RLY1和第二继电器RLY2可以是高压继电器。

电池300可以是用于向车辆的驱动马达和电力系统等供应工作电压的高压电池，但不限于此。

为了充电电池300，充电设备100和充电控制装置200相连接时，控制部400可以判断是否需要初期充电控制。当电容器230的电压为预设参考电压以下时，控制部400可以判断为需要初期充电控制。此处，参考电压可以根据用户或车辆规格而适当地设置。

控制部400判断需要初期充电控制时，通过脉冲宽度调制(PWM，Pulse WidthModulation)方式控制直流-直流转换器220。在此，电动车辆充电设备100和充电控制装置200是否连接可以通过另外的感测装置(未示出)感测。此时，充电设备100的电压通过功率因数校正电路210和直流-直流转换器220转换为电容器充电电压，并供应至电容器230。

当电容器230的充电完成时，控制部400控制继电器单元240的第一继电器RLY1和第二继电器RLY2改变为继电器接通状态。根据继电器单元240的继电器接通状态，直流-直流转换器220的输出端与电池300连接。此时，由于电容器230已处于充电状态，因此，不会发生浪涌电流。

此后，控制部400通过脉冲频率调制(PFM，Pulse Frequency Modulation)方式控制直流-直流转换器220充电电池300。此时，充电设备100的电压通过功率因数校正电路210和直流-直流转换器220转换为电池充电电压，并供应至电池300。

如上所述，根据本发明的优选实施例的电池充电系统10，具有在电池充电初期操作时通过对电容器230事先进行缓冲而在没有另外的初期充电用电阻器件的情况下防止浪涌电流的发生的效果。

图2是用于说明根据浪涌电流的电容器电压状态的图。

参照图2，在现有技术中，在连接充电控制装置200和电池300之后大约经过0.05秒的时间点，由于电池300和电容器230之间的电压差而产生浪涌电流。此时，电容器230被快速充电而具有与电池电压相同的电压。随着这种现象的持续，电容器230的寿命会缩短。

图3是示出CLLC转换器的输入及输出增益图表的图。

参照图3，当直流-直流转换器220由CLLC转换器电路构成时，可以按开关频率确认增益值。增益G可以表示为输出电压Vout/输入电压Vin。

图4是按电池的充电和放电时的电压示出增益的图。

参照图4，当直流-直流转换器220由CLLLC转换器电路时，根据PFM控制的增益可以表示为1。

图5是根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电方法的流程图。

参照图1及图5，根据本发明的优选实施例的车辆用电池充电方法，可包括充电状态判断步骤(S510)、初期充电控制判断步骤(S520)、设置步骤(S530)、PWM控制步骤(S540)、继电器接通步骤(S550)及PFM控制步骤(S560)。

在充电状态判断步骤S510中，当充电设备100和充电控制装置200相连接时，控制部400判断电容器230的充电状态。

在初期充电控制判断步骤S520中，当电容器230处于未充电状态时，控制部400判断是否需要初期充电控制。当通过电容器230的输出电压值的确认为参考电压以下时，控制部400可以判断需要初期充电控制。

在设置步骤(S530)中，若控制部400判断为需要初期充电控制，则设置与最大频率逐渐增加的占空比。

在PWM控制步骤(S540)中，控制部400根据最大频率和占空比脉冲宽度调制控制直流-直流转换器220。藉此，充电设备100的电压可以被转换为适于对电容器230充电的电容器充电电压。

在继电器接通步骤(S550)中，当控制部400判断为电容器230处于充电状态或不需要初期充电控制时，对继电器单元240进行继电器接通控制。此时，直流-直流转换器220和电池300相连接。

在PFM控制步骤(S560)中，当直流-直流转换器220和电池300相连接时，控制部400脉冲宽度调制控制直流-直流转换器220。藉此，充电设备100的电压可以被转换为适于对电池300充电的电池充电电压。当电池300的充电完成时，控制部400可以对继电器单元240进行继电器断开控制。

以上说明是例示说明本发明的技术思想而已，本发明所属技术领域的普通技术人员在不改变本发明的本质特性的范围内可以进行各种修改、变更及取代。因此，以上所述的实施例及附图是用于说明本发明的技术思想，而不限制本发明的技术思想，本发明的技术思想范围并不局限于这些实施例及附图。

如本领域技术人员可以理解的，根据本发明的步骤以及/或者操作可以以其他顺序、或者并列、或者为了其他特定的时间(epoch)等，在其他实施例中同时进行。

根据实施例，步骤以及/或者操作中的一部分或者全部可以利用存储在一个以上的非暂时性计算机可读介质中的指令、程序、交互式数据结构(interactive datastructure)、驱动客户端以及/或者服务器的一个以上的处理器至少完成或者执行一部分。一个以上的非暂时性计算机可读介质作为示例，可以是软件、固件、硬件以及/或者其任意组合。另外，本说明书中论述的“模块”的功能可以由软件、固件、硬件以及/或者其任意组合实现。