本公開(kāi)涉及一種用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)，其使用具有多個(gè)匝數(shù)比的多重變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)正常電力、主電池和輔助電池之中的各種充電計(jì)劃。

背景技術(shù)：

包括混合動(dòng)力車(chē)輛的電動(dòng)車(chē)輛可以配備有兩個(gè)電池，即向車(chē)輛供電的主電池和已經(jīng)在汽油車(chē)輛中使用的輔助類(lèi)型電池。通常，主電池產(chǎn)生高電壓，而輔助電池產(chǎn)生低電壓。

在相關(guān)技術(shù)的環(huán)保車(chē)輛的電池系統(tǒng)中，主電池由bms(電池管理系統(tǒng))控制和管理，并且以與汽油車(chē)輛中管理的同樣方式來(lái)管理輔助電池。進(jìn)一步，相關(guān)技術(shù)的環(huán)保車(chē)輛的輔助電池由主電池充電。

也就是說(shuō)，在相關(guān)技術(shù)的電動(dòng)車(chē)輛的電池系統(tǒng)中，主電池和輔助電池被分別控制，但是燃料效率低。進(jìn)一步，輔助電池被充電或通過(guò)車(chē)輛中的電氣負(fù)載的快速增加而放電均不考慮輔助電池的狀態(tài)，從而輔助電池可能被過(guò)度充電或過(guò)度放電。

因此，題為“chargingcontrollingmethodforplug-inhybridelectricvehicleandelectricvehicle”的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)no.2014-0078174已經(jīng)嘗試通過(guò)提出有效充電的各種方法來(lái)嘗試解決這些問(wèn)題，該方法通過(guò)改進(jìn)汽車(chē)控制系統(tǒng)的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)有效充電。

然而，即使用這樣的方式，主電池和輔助電池仍然被分別控制，這在控制和管理方面效率不高，并且仍然存在低燃料效率的問(wèn)題。

前述內(nèi)容僅旨在幫助理解本公開(kāi)的背景，并且不旨在表示本公開(kāi)落入本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)技術(shù)的范圍內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，考慮到相關(guān)技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題而創(chuàng)作本公開(kāi)，并且本公開(kāi)旨在提出一種用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)，其允許使用具有多個(gè)匝數(shù)比的多重變壓器而集成慢充電器和低電壓變壓器，因此可以通過(guò)甚至簡(jiǎn)單的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)各種充電控制計(jì)劃。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供一種用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)，其包括：主電池，提供用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)輛的電力；輔助電池，向電動(dòng)車(chē)輛的電氣負(fù)載供電；多重轉(zhuǎn)換器，連接外部電源、主電池和輔助電池，并當(dāng)其中的開(kāi)關(guān)接通時(shí)，輸出用于對(duì)主電池和輔助電池充電的電壓；和控制器，根據(jù)主電池和輔助電池的充電狀態(tài)控制多重轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)，使得主電池或輔助電池被充電。

系統(tǒng)進(jìn)一步包括：功率因數(shù)校正器，連接在外部電源和多重轉(zhuǎn)換器之間，并且提高外部電力的功率因數(shù)。

系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第一轉(zhuǎn)換器，連接在多重轉(zhuǎn)換器的用于主電池的輸出端和主電池之間，以實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換；和第二轉(zhuǎn)換器，連接在多重轉(zhuǎn)換器的用于輔助電池的輸出端和輔助電池之間，以實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換。

控制器可以控制多重轉(zhuǎn)換器中的用于外部電力、主電池和輔助電池的轉(zhuǎn)換器的接通/斷開(kāi)，并且可以根據(jù)主電池和輔助電池的充電狀態(tài)，控制第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器的接通/斷開(kāi)并控制第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器的降壓/升壓模式。

當(dāng)主電池和輔助電池都需要充電時(shí)，控制器可以接通多重轉(zhuǎn)換器中的用于外部電力、主電池和輔助電池的轉(zhuǎn)換器，并且可以以升壓模式接通第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器。

當(dāng)主電池需要充電時(shí)，控制器可以接通多重轉(zhuǎn)換器中的用于外部電力、主電池和輔助電池的轉(zhuǎn)換器，可以以升壓模式接通第一轉(zhuǎn)換器，并且可以斷開(kāi)第二轉(zhuǎn)換器。

當(dāng)沒(méi)有從外部電源供電時(shí)，控制器可以斷開(kāi)多重轉(zhuǎn)換器中的用于外部電力的轉(zhuǎn)換器。

當(dāng)主電池未完全放電時(shí)，控制器可以以所述降壓模式接通第一轉(zhuǎn)換器并以所述升壓模式接通第二轉(zhuǎn)換器。

當(dāng)主電池需要充電時(shí)，控制器可以以所述升壓模式接通第一轉(zhuǎn)換器并且以所述降壓模式接通第二轉(zhuǎn)換器。

控制器可以基于主電池和輔助電池的soc來(lái)確定主電池和輔助電池的充電狀態(tài)。

多重轉(zhuǎn)換器可以包括將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換為用于對(duì)主電池和輔助電池充電的電壓的多重變壓器。

多重變壓器的線圈繞組系數(shù)滿(mǎn)足下面的表達(dá)式

n>m>k

其中，n是初級(jí)側(cè)的線圈繞組系數(shù)，m是主電池處的線圈繞組系數(shù)，k是輔助電池的線圈繞組系數(shù)。

本公開(kāi)可以提供以下效果。

首先，可以通過(guò)具有多個(gè)匝數(shù)比的多重變壓器來(lái)集成慢充電器和低電壓變壓器，因此降低了制造成本并簡(jiǎn)化了電路，并且因此降低了功率損失。

第二，通過(guò)僅控制操作模式和轉(zhuǎn)換器的接通/斷開(kāi)，可以根據(jù)主電池和輔助電池的充電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)各種充電計(jì)劃。

第三，當(dāng)難以對(duì)主電池充電，但主電池完全放電時(shí)，可以使用輔助電池臨時(shí)對(duì)主電池充電，從而增強(qiáng)了電動(dòng)車(chē)輛的緊急驅(qū)動(dòng)功能。

附圖說(shuō)明

從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更清楚地理解本公開(kāi)的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)的配置的示圖。

圖2是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)的配置的示圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本公開(kāi)的實(shí)施方式。

如圖1所示，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)可以包括：主電池10，提供電力以用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)輛；輔助電池20，向電動(dòng)車(chē)輛的電氣負(fù)載供電；多重轉(zhuǎn)換器30，連接外部電源、主電池10和輔助電池20，并且當(dāng)其中的開(kāi)關(guān)接通時(shí)輸出用于對(duì)主電池10和輔助電池20充電的電壓；以及控制器40，根據(jù)主電池10和輔助電池20的充電狀態(tài)控制多重轉(zhuǎn)換器30中的開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)，使得主電池10或輔助電池20能夠被充電。

多重轉(zhuǎn)換器(multi-converter)30是可以輸出具有多種電平的電壓并且以各種類(lèi)型提供的裝置。在各種類(lèi)型的轉(zhuǎn)換器中，本公開(kāi)中提出的多重轉(zhuǎn)換器30可以使用將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換為用于對(duì)主電池10和輔助電池20充電的電壓的多重變壓器80(multi-transformer)。進(jìn)一步，在本公開(kāi)中提出的多重轉(zhuǎn)換器30可以輸出一個(gè)電壓，而不是具有多個(gè)電平的多個(gè)電壓。因此，如果需要，多重轉(zhuǎn)換器30可以用作普通單一型轉(zhuǎn)換器。

轉(zhuǎn)換器將輸入電壓改變?yōu)榫哂胁煌笮〉妮敵鲭妷?，因此轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率非常重要。然而，將dc電壓轉(zhuǎn)換為具有不同大小的dc電壓的效率不高。因此，在通過(guò)將dc電壓轉(zhuǎn)換為ac電壓；使用變壓器將ac電壓轉(zhuǎn)換為具有不同大小的ac電壓；然后將ac電壓轉(zhuǎn)換為dc電壓的情況下，效率顯著提高，即使轉(zhuǎn)換過(guò)程可能更加復(fù)雜。因此，本公開(kāi)可以提出包括多重變壓器80的多重轉(zhuǎn)換器30，以提高轉(zhuǎn)換效率。多重變壓器80是通過(guò)將期望數(shù)量的線圈附接到次級(jí)側(cè)而使用戶(hù)能夠從其獲得具有各種大小的電壓的變壓器，但是在本公開(kāi)中僅需要用于對(duì)主電池10和輔助電池20充電的充電電壓，因此本公開(kāi)可以提出在次級(jí)側(cè)具有兩個(gè)線圈的這種類(lèi)型的變壓器，其可以在圖1中示出。

如果線圈設(shè)置在多重變壓器80的次級(jí)側(cè)，則可以從線圈繞組系數(shù)的比率來(lái)確定每個(gè)變壓器的輸出端子處的輸出電壓。變壓器的輸出電壓可以是用于對(duì)本發(fā)明中的主電池10和輔助電池20充電的電壓，因此主電池10處的電壓可以高于輔助電池20處的電壓。因此，多重變壓器80的線圈繞組系數(shù)可以滿(mǎn)足以下表達(dá)式。

n>m>k

其中，n是初級(jí)側(cè)的線圈繞組系數(shù)，m是主電池10處的線圈繞組系數(shù)，k是輔助電池20處的線圈繞組系數(shù)。

如果多重變壓器80可以滿(mǎn)足上述表達(dá)式，則可能需要能夠?qū)c電壓轉(zhuǎn)換成ac電壓的轉(zhuǎn)換器，如上所述。因此，多重轉(zhuǎn)換器30可以設(shè)置有用于為外部電源、主電池10和輔助電池20都進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器。進(jìn)一步，雖然將在下面描述，但是該轉(zhuǎn)換器用作用于對(duì)主電池10和輔助電池20進(jìn)行各種充電計(jì)劃的開(kāi)關(guān)。因此，通過(guò)使用具有上述配置的多重轉(zhuǎn)換器，可以根據(jù)各種充電狀態(tài)靈活地對(duì)外部電源、主電池10和輔助電池20進(jìn)行充電控制。

如圖1所示，根據(jù)本公開(kāi)的用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)可以包括功率因數(shù)校正器50，其連接在外部電源和多重轉(zhuǎn)換器30之間，并且因此可以提高外部電力的功率因數(shù)。通常，電動(dòng)車(chē)輛中使用的外部電力可以是220v或110v的ac電力。因此，可以提供改善功率因數(shù)的功率因數(shù)校正器50，以使由ac電力的特性導(dǎo)致的無(wú)功功率最小化。

功率因數(shù)校正器50通常在后端配備有dc/dc轉(zhuǎn)換器，以將由功率因數(shù)校正器50轉(zhuǎn)換的dc電壓轉(zhuǎn)換為dc電壓。根據(jù)本公開(kāi)，功率因數(shù)校正器50和多重轉(zhuǎn)換器30可以連接，因此可以不需要特定的dc/dc轉(zhuǎn)換器，并且可以使用多重轉(zhuǎn)換器30中的用于外部電源的轉(zhuǎn)換器。因此，根據(jù)本公開(kāi)，可以去除功率因數(shù)校正器50中的dc/dc轉(zhuǎn)換器，因此可以實(shí)現(xiàn)減小裝置的尺寸和制造成本并進(jìn)一步提高效率的效果。

進(jìn)一步，如圖1所示，用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制系統(tǒng)可以包括：第一轉(zhuǎn)換器60，連接在多重轉(zhuǎn)換器30的用于主電池10的輸出端和主電池10之間，以實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換；和第二轉(zhuǎn)換器70，連接在多重轉(zhuǎn)換器30的用于輔助電池20的輸出端和輔助電池20之間，以實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換。提供第一轉(zhuǎn)換器60和第二轉(zhuǎn)換器70以根據(jù)主電池10和輔助電池20的狀態(tài)處理各種類(lèi)型的充電計(jì)劃，并且第一轉(zhuǎn)換器60和第二轉(zhuǎn)換器70都可以以雙向模式操作，即，降壓和升壓模式。也就是說(shuō)，可以以降壓模式和升壓模式兩者操作的轉(zhuǎn)換器用于以各種方式控制主電池10和多重轉(zhuǎn)換器30之間以及輔助電池20和多重轉(zhuǎn)換器30之間的電流流動(dòng)。

如果提供了多重轉(zhuǎn)換器30、第一轉(zhuǎn)換器60和第二轉(zhuǎn)換器70中的全部，則可能需要用于控制接通/斷開(kāi)轉(zhuǎn)換器和降壓/升壓模式的控制器40。這是因?yàn)殡妱?dòng)車(chē)輛的充電計(jì)劃取決于控制器40如何接通/斷開(kāi)轉(zhuǎn)換器或者在降壓/升壓模式下如何控制它們。因此，如圖1所示，本公開(kāi)的控制器40不僅可以控制第一轉(zhuǎn)換器60和第二轉(zhuǎn)換器70以及降壓/升壓模式的接通/斷開(kāi)，而且可以控制接通/斷開(kāi)多重轉(zhuǎn)換器30中的用于外部電源、主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器。

如上所述，控制器40控制轉(zhuǎn)換器的方式取決于主電池10和輔助電池20的充電狀態(tài)?？赡茈y以確定主電池10和輔助電池20的充電狀態(tài)，因此本公開(kāi)提供了感測(cè)主電池10和輔助電池20的soc(充電狀態(tài))的方法作為確定充電狀態(tài)的方式。soc是用于確定電池的充電狀態(tài)的參考，并且高soc意味著電池處于接近滿(mǎn)充電狀態(tài)的狀態(tài)。通常，20～80％的soc意味著正常狀態(tài)，20％以下的soc意味著放電狀態(tài)，并且80％以上的soc意味著滿(mǎn)充電狀態(tài)。然而，這些參考可以根據(jù)電池的狀態(tài)或設(shè)計(jì)而改變。

如上所述，用于電動(dòng)車(chē)輛的充電控制方法不僅可以根據(jù)電池的充電狀態(tài)改變，而且可以根據(jù)是否可以通過(guò)外部電源向車(chē)輛供電來(lái)改變。因此，下面描述控制器40考慮每種情況的充電方法。

第一種情況是當(dāng)通過(guò)外部電源向電動(dòng)車(chē)輛供電時(shí)，其中主電池10和輔助電池20都需要充電。在這種情況下，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的控制器40可以接通多重轉(zhuǎn)換器30中的用于外部電力、主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器，并且可以以所述升壓模式接通第一轉(zhuǎn)換器60和第二轉(zhuǎn)換器70。這是因?yàn)樵谶@種情況下，優(yōu)選的控制是使用來(lái)自外部電源的電力對(duì)主電池10和輔助電池20充電。

也就是說(shuō)，用于外部電力的轉(zhuǎn)換器被接通以將來(lái)自外部電源的電力輸入到多重轉(zhuǎn)換器30，并且主電池10和輔助電池20都需要充電，因此用于主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器都接通。進(jìn)一步，由于需要對(duì)主電池10和輔助電池20都充電，連接到主電池10的第一轉(zhuǎn)換器60和連接到輔助電池20的第二轉(zhuǎn)換器70都被接通并且在升壓模式操作，使得可以將由多重轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電力供應(yīng)給主電池10和輔助電池20。

第二種情況是當(dāng)通過(guò)外部電源向電動(dòng)車(chē)輛供電時(shí)，其中僅需要對(duì)主電池10充電。在這種情況下，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的控制器40可以接通多重轉(zhuǎn)換器30中的用于外部電力、主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器，可以以所述升壓模式接通第一轉(zhuǎn)換器60，并且可以斷開(kāi)第二轉(zhuǎn)換器70。其原因是當(dāng)輔助電池20不需要被充電時(shí)，不需要向輔助電池20供電。

也就是說(shuō)，由于即使在這種情況下通過(guò)外部電源供電，多重轉(zhuǎn)換器30中的用于外部電力的轉(zhuǎn)換器被接通，并且用于主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器也被接通以使用電力。然而，由于在這種情況下僅需要通過(guò)外部電源對(duì)主電池10充電，連接到主電池10的第一轉(zhuǎn)換器60可以以所述升壓模式接通，而連接到輔助電池20的第二轉(zhuǎn)換器70可以被斷開(kāi)以防止不必要的電力供應(yīng)。因此，可以停止對(duì)輔助電池20的電力供應(yīng)，并且可以向主電池10提供更多的電力，從而可以提高主電池10的充電效率。

第三種情況是當(dāng)沒(méi)有從外部電源供電時(shí)，其中主電池10和輔助電池20都處于正常充電狀態(tài)。電動(dòng)車(chē)輛可以在大多數(shù)時(shí)間處于這種狀態(tài)，除非存在需要另一狀態(tài)的特定情形。在這種情況下，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的控制器40可以斷開(kāi)多重轉(zhuǎn)換器30中的用于外部電力的轉(zhuǎn)換器，可以接通用于主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器，并且可以以所述降壓模式接通第一轉(zhuǎn)換器60和以所述升壓模式接通第二轉(zhuǎn)換器70。除非有某些特定情況需要，否則多重轉(zhuǎn)換器30中的用于主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器可以總是接通。這是因?yàn)椋谄胀ǖ钠?chē)電池系統(tǒng)中的輔助電池20允許車(chē)輛的起動(dòng)，因此當(dāng)主電池10接通時(shí)，主電池10持續(xù)向輔助電池20供電以防止輔助電池20完全放電。

也就是說(shuō)，在這種情況下，當(dāng)主電池10未完全放電時(shí)，這種特定情況下，可以接通多重轉(zhuǎn)換器30的用于主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器，使得主電池10持續(xù)對(duì)輔助電池20供電以防止輔助電池20完全放電。然而，在這種情況下可以不從外部電源供應(yīng)電力，因此可以不需要接通用于外部電力的轉(zhuǎn)換器。因此，可以通過(guò)斷開(kāi)用于外部電源的轉(zhuǎn)換器來(lái)防止用于多重轉(zhuǎn)換器30中的用于外部電力的轉(zhuǎn)換器的電力消耗，從而可以提高用于電動(dòng)車(chē)輛的充電系統(tǒng)的效率。進(jìn)一步，在這種情況下，形成從主電池10到輔助電池20的充電路徑，因此連接到主電池10的第一轉(zhuǎn)換器60可以以所述降壓模式接通，并且連接到輔助電池20的第二轉(zhuǎn)換器70可以以所述升壓模式接通。

最后，第四種情況是當(dāng)沒(méi)有從外部電源供電并且主電池10需要充電時(shí)。如果電動(dòng)車(chē)輛當(dāng)前正在行駛，則這種情況可以被認(rèn)為是緊急情況，因?yàn)槿绻麟姵?0完全放電則電動(dòng)車(chē)輛不能行駛。因此，本公開(kāi)提出了一種在該緊急情況下可以使用輔助電池20臨時(shí)對(duì)主電池10充電的方法。

在這種情況下，由于不從外部電源供電，所以多重轉(zhuǎn)換器30的用于外部電力的轉(zhuǎn)換器可以被斷開(kāi)，并且用于主電池10和輔助電池20的轉(zhuǎn)換器可以都接通以提高多重轉(zhuǎn)換器30的效率。進(jìn)一步，連接到主電池10的第一轉(zhuǎn)換器60可以以所述升壓模式接通，并且連接到輔助電池20的第二轉(zhuǎn)換器70可以以所述降壓模式接通。因此，輔助電池20的電力可以被提供給主電池10，因此即使主電池10被完全放電，其也可以由輔助電池20臨時(shí)充電。

通常，輔助電池20的電力不同于主電池10的電力，因此可能需要適當(dāng)?shù)碾娏D(zhuǎn)換以使用輔助電池20對(duì)主電池10充電，并且如上所述，可以通過(guò)多重轉(zhuǎn)換器30中的多重變壓器80實(shí)現(xiàn)，并且詳細(xì)的控制方法可以是調(diào)整多重變壓器在主電池10處的線圈繞組系數(shù)和在輔助電池20處的線圈繞組系數(shù)。

圖2示出了用于實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的詳細(xì)電路。與圖1不同，圖2詳細(xì)示出了多重轉(zhuǎn)換器30、功率因數(shù)校正器50、第一轉(zhuǎn)換器60和第二轉(zhuǎn)換器70中的電路配置。圖2示出的電路可以是具有igbt(絕緣柵雙極晶體管)的開(kāi)關(guān)裝置的電路，作為用于實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的示例，但是本公開(kāi)不限于此。任何類(lèi)型的電路都是可用的，只要可以響應(yīng)來(lái)自控制器40的信號(hào)來(lái)控制接通/斷開(kāi)每個(gè)裝置，因此除了igbt開(kāi)關(guān)裝置之外，可以使用各種器件如mos、bjt和二極管。

因此，即使主電池10完全放電，主電池10也可以通過(guò)上述控制由輔助電池20臨時(shí)充電。如上所述，能夠確保足夠的電力以將電動(dòng)車(chē)輛駕駛到能夠?qū)χ麟姵?0充電的充電站，并且因此能夠提高電動(dòng)車(chē)輛的緊急驅(qū)動(dòng)功能。

雖然參考附圖中所示的具體實(shí)施方式描述了本公開(kāi)，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下，本公開(kāi)可以以各種方式改變和修改，在下面的權(quán)利要求中描述。