專利名稱：充電電路和用于操作該種充電電路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，特別地涉及對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過(guò)電源供電的各種負(fù)載包括電容。這些電容可能是寄生電容或是所預(yù)期的電容。當(dāng)這樣的負(fù)載連接到電源時(shí)，可能導(dǎo)致高電流，尤其是如果電源具有低的內(nèi)部電阻時(shí)。例如，電池可能是這樣的情況。對(duì)此可能的解決方案是通過(guò)開(kāi)關(guān)充電。電池經(jīng)由繼電器和電阻器連接到包括某一電容的負(fù)載。這些組件昂貴并且體積較大。此外，它們需要與系統(tǒng)負(fù)載匹配以滿足需要的預(yù)充電時(shí)間。這使得電路對(duì)于系統(tǒng)的變化(例如老化或溫度)或改變以及變形敏感。而且，在電阻器過(guò)熱之前，在有限的時(shí)間范圍中只能嘗試有限數(shù)量的預(yù)充電。

發(fā)明內(nèi)容
優(yōu)選的是能獲得更有效的電路。本發(fā)明的第一方面提供了充電電路，該充電電路包括第一輸入端子和第二輸入端子，用于將電路分別連接到DC電源的第一電源接線端和第二電源接線端；第一輸出端子和第二輸出端子,用于對(duì)要被充電的負(fù)載提供輸出電壓；第一開(kāi)關(guān),被布置在第一輸入端子與第一輸出端子之間；電流傳感器，與第一開(kāi)關(guān)串聯(lián)地布置在第一輸入端子與第一輸出端子之間；連接元件，包括用于連接電感器的第一電感連接器和第二電感連接器，第一電感連接器被連接到開(kāi)關(guān)，第二電感連接器被連接到第一輸出端子；二極管元件，被連接到第一電感連接器和第二輸出端子，以使得當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)接通時(shí)，防止流過(guò)第一開(kāi)關(guān)的電流從第一開(kāi)關(guān)經(jīng)由二極管元件流向第二輸出端子；第一開(kāi)關(guān)和電流傳感器被布置成連接到控制電路，控制電路被布置成響應(yīng)于從電流傳感器接收的信號(hào)來(lái)控制所述第一開(kāi)關(guān)的操作。通過(guò)能夠使用電感而不是電阻器來(lái)限制電路中的電流，以將電能存儲(chǔ)在電路中而不是耗散的形式限制電流。提供二極管元件以在關(guān)斷開(kāi)關(guān)時(shí)使存儲(chǔ)在電感中的能量能夠流向負(fù)載。而且，通過(guò)操作與檢測(cè)到的電流相關(guān)的開(kāi)關(guān)，可以操作此開(kāi)關(guān)以實(shí)現(xiàn)最佳效率的電路操作。在根據(jù)本發(fā)明的電路實(shí)施例中，充電電路包括控制電路，并且該控制電路被布置成當(dāng)接收到激活信號(hào)時(shí)，接通所述第一開(kāi)關(guān)；當(dāng)從所述電流傳感器接收到表示由所述電流傳感器檢測(cè)到的電流等于或大于第一預(yù)定的電流強(qiáng)度的信號(hào)時(shí)，關(guān)斷所述第一開(kāi)關(guān)；以及在關(guān)斷所述第一開(kāi)關(guān)后第一預(yù)定的時(shí)間量過(guò)去之后，接通所述第一開(kāi)關(guān)。以這樣的方式，可以將電流保持為等于或低于預(yù)定的電流強(qiáng)度。這意味著，一方面可以盡可能快的對(duì)負(fù)載充電，另一方面將電流保持為等于或小于例如開(kāi)關(guān)或其它電路組件允許的最大強(qiáng)度。在根據(jù)本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例中，控制電路被布置成重復(fù)a)至C)，直到從電流傳感器接收到的信號(hào)表明，由電流傳感器檢測(cè)到的電流表示當(dāng)接通第一開(kāi)關(guān)時(shí)，在第二預(yù)定的時(shí)間量?jī)?nèi)電流沒(méi)有達(dá)到第二預(yù)定的電流強(qiáng)度。當(dāng)對(duì)負(fù)載充電時(shí)，負(fù)載上的電壓實(shí)質(zhì)上等于電源上的電壓。因此當(dāng)兩者直接連接時(shí)，在導(dǎo)線的固有電阻上不再期待大電流，這使得在那時(shí)開(kāi)關(guān)充電失效。在根據(jù)本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例中，控制電路被布置成耦合到用于檢測(cè)負(fù)載上的電壓的電壓傳感器，并且其中控制電路被布置成重復(fù)a)至C)，直到從電壓傳感器接收的信號(hào)表明負(fù)載上的電壓已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電壓強(qiáng)度。這允許以另一種方式檢測(cè)負(fù)載的充電狀態(tài)。在根據(jù)本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例中，第一預(yù)定的時(shí)間量實(shí)質(zhì)上等于測(cè)量到的時(shí)間量，測(cè)量到的時(shí)間量是從第一開(kāi)關(guān)接通開(kāi)始直到檢測(cè)到預(yù)定的電流強(qiáng)度為止的時(shí)間。如果對(duì)負(fù)載充電，則負(fù)載上的電壓將會(huì)增加。因此，電源的電壓與負(fù)載的電壓之間的差別將會(huì)減小。這意味著，充電電流的特性將會(huì)改變，并且特別地電流強(qiáng)度增加的速率將會(huì)改變。所以達(dá)到預(yù)定的電流強(qiáng)度所需要的時(shí)間減少。同樣電感上電壓降落的速率隨時(shí)間降低。通過(guò)使開(kāi)關(guān)頻率依賴于達(dá)到預(yù)定的電流強(qiáng)度的時(shí)間，提高電路的效率。在根據(jù)本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例中，第一預(yù)定的時(shí)間量實(shí)質(zhì)上等于第三預(yù)定的時(shí)間量與測(cè)量到的時(shí)間量之間的差，測(cè)量到的時(shí)間量是從第一開(kāi)關(guān)接通開(kāi)始直到檢測(cè)到預(yù)定的電流強(qiáng)度為止的時(shí)間。在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)頻率是具有可變占空比的常數(shù)。因?yàn)椴恍枰獣r(shí)間段的存儲(chǔ)，從而這樣的電路較為簡(jiǎn)單并且因此可以比較便宜的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例包括第二開(kāi)關(guān)，該第二開(kāi)關(guān)用于將第一輸入端子連接到第一輸出端子，以使得將第一開(kāi)關(guān)和連接元件旁路。當(dāng)負(fù)載充電時(shí)，優(yōu)選的是將開(kāi)關(guān)、電流傳感器以及電感旁路，以防止由于這些組件的消耗而損失能量，并且減少這些組件的損耗。本發(fā)明的第二方面提供了一種電動(dòng)車輛，該車輛包括根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中的任一項(xiàng)所述的充電電路。本發(fā)明的第三方面提供了一種經(jīng)由電路對(duì)負(fù)載充電的方法，其中電路包括第一輸出端子和第二輸出端子，方法經(jīng)由電路通過(guò)電路包括的第一輸出輸入端子和第二輸入端子提供供電電壓來(lái)對(duì)負(fù)載充電，方法包括經(jīng)由放置在第一輸入端子與第一輸出端子之間的開(kāi)關(guān)和電感，為負(fù)載提供供電電壓；檢測(cè)通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流；當(dāng)檢測(cè)到的電流達(dá)到預(yù)定的電流值時(shí)，關(guān)斷開(kāi)關(guān)；以及使得能夠?qū)⒋鎯?chǔ)在電感中的電能經(jīng)由放置在電感與第二輸出端子之間的二極管元件提供至負(fù)載。


將結(jié)合附圖描述本發(fā)明及其實(shí)施例。以示例的目的而非限制本發(fā)明的范圍提供這些附圖。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路的實(shí)施例。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車輛的實(shí)施例。圖3示出了描述根據(jù)本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例的相對(duì)于時(shí)間的電壓和電流特
性的第一圖表。圖4示出了描述根據(jù)本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例的相對(duì)于時(shí)間的電壓和電流特性的第二圖表。
具體實(shí)施例方式圖1公開(kāi)了電路100作為根據(jù)本發(fā)明的充電電路的實(shí)施例。電路100包括作為第一開(kāi)關(guān)的MOSFET 102、與MOSFET 102串聯(lián)以檢測(cè)通過(guò)MOSFET 102的電流的電流傳感器104、包括連接到MOSFET 102的第一電感器連接器112和第二電感器連接器114的電感器連接元件110。作為電感元件的電感器106經(jīng)由電感器連接元件110與MOSFET 102和電流傳感器104串聯(lián)地連接。電路100還包括第一輸入端子122和第二輸入端子124，兩者都用于將電路100連接到作為DC電源的電池130。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)領(lǐng)會(huì)到，還可以將其它DC電源連接到電路100，例如連接到AC電源的整流電路。電路100還包括用于將電路100連接到負(fù)載140的第一輸出端子126和第二輸出端子128。在本實(shí)施例中特定地，負(fù)載140包括電容142。電容142可以是實(shí)際的電容器、寄生電容或它們的組合。電路100還包括二極管108作為二極管元件，該二極管元件的負(fù)極連接到第一電感器連接器112，并且該二極管元件的正極連接到第二輸出端子。應(yīng)該注意，還可以使用具有基本上與半導(dǎo)體結(jié)二極管相同的功能的其它單獨(dú)的整流元件。在本實(shí)施例中，二極管108的正極經(jīng)由開(kāi)關(guān)154連接到第二輸出端子128。在電路100未激活狀態(tài)下，第二開(kāi)關(guān)154被優(yōu)選地設(shè)置為未接通狀態(tài)。提供第三開(kāi)關(guān)152以直接地將第一輸入端子122連接到第一輸出端子126?？刂齐娐?50連接到電流傳感器104和MOSFET 102，以響應(yīng)于由電流傳感器104檢測(cè)到的電流強(qiáng)度來(lái)控制MOSFET 102的操作。在本實(shí)施例中，電流傳感器104經(jīng)由單獨(dú)的信號(hào)線連接到控制電路150。在另一實(shí)施例中，電流傳感器104體現(xiàn)為具有相對(duì)低阻值(幾個(gè)歐姆的量級(jí)或更小)的電阻器，控制電路150檢測(cè)該電阻器上的電壓。圖2示出了汽車200作為車輛，汽車200包括電池130、電路100、負(fù)載140以及電動(dòng)機(jī)210，其中電路100具有連接到其上的電感器106和控制電路150 (出于清楚的原因未不出電感器106和控制電路150)。在本實(shí)施例中，負(fù)載140是用于電動(dòng)機(jī)210的驅(qū)動(dòng)器。這樣的驅(qū)動(dòng)器通常包括作為逆變器的一部分的濾波電容、電荷泵、DC/AC或DC/DC變換器以及其它子電路和元件。額外地或替選地，其它負(fù)載可以包括寄生電容。電池130經(jīng)由電路100和用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)210的負(fù)載連接到電動(dòng)機(jī)210。電動(dòng)機(jī)210反過(guò)來(lái)連接到汽車200的傳動(dòng)系統(tǒng)。替選地，汽車200包括多個(gè)電動(dòng)機(jī)，例如，一個(gè)電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)前輪，一個(gè)電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)后輪，或每個(gè)車輪一個(gè)電動(dòng)機(jī)。汽車200可以是全電動(dòng)車輛、一般的混合動(dòng)力車輛或插電式混合動(dòng)力車輛。在本文中插電式混合動(dòng)力車輛是包括用于驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)和燃燒引擎的車輛，其中通過(guò)燃燒引擎生成的能量還可以用于對(duì)電池充電和/或直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。將結(jié)合通過(guò)圖3描述的第一圖表300和隨后通過(guò)圖4描述的第二圖表400來(lái)討論如在圖1中描述的操作電路100的兩種可能的方式。第一圖表300和第二圖表400都在水平坐標(biāo)軸上表不時(shí)間。在垂直坐標(biāo)軸上，以任意值表不通過(guò)電感器106的電流和第一輸出端子126與第二輸出端子128之間的電壓。第一圖表300表明了關(guān)于第一開(kāi)關(guān)配置之前提到的隨著時(shí)間的電壓和電流特性。在第一開(kāi)關(guān)配置中，由控制電路150接通MOSFET 102直到電流達(dá)到第一預(yù)定的電流值II。因?yàn)殡娏鬟€經(jīng)由電感器106從第一輸入端子流向第一輸出端子，所以電流強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上線性地增加。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)領(lǐng)會(huì)到，通過(guò)電感的電流不可能具有階梯函數(shù)并且實(shí)際上常常以連續(xù)的方式增加。應(yīng)當(dāng)注意，第一圖表300和第二圖表400是可能的電路特性的示意呈現(xiàn)，而不是測(cè)量或模擬出的實(shí)際特性。在本實(shí)施例中第一預(yù)定的電流值是由通過(guò)MOSFET 102的最大允許電流決定的。最大允許電流可以是規(guī)定的連續(xù)最大電流、規(guī)定的最大峰值電流、或電路100的正常功能需要的與設(shè)計(jì)的MOSFET壽命相關(guān)的另外的電流強(qiáng)度。測(cè)量電流通過(guò)電流傳感器104達(dá)到第一預(yù)定的電流值的時(shí)間，并且由控制電路105將其存儲(chǔ)為第一預(yù)定的時(shí)間段tl。如果檢測(cè)到通過(guò)電流傳感器的電流達(dá)到第一預(yù)定的電流強(qiáng)度II，則關(guān)斷MOSFET 102。在經(jīng)過(guò)早先測(cè)量的并存儲(chǔ)的第一預(yù)定的時(shí)間段tl之后，再次接通MOSFET 102，其中在第一圖表300中第二預(yù)定的時(shí)間段被表示為t2。在另一實(shí)施例中，第二預(yù)定的時(shí)間段t2是第一預(yù)定的時(shí)間段tl的函數(shù)。該函數(shù)優(yōu)選的是乘法函數(shù)，其中第一預(yù)定的時(shí)間段tl與在O. 5至1. 5之間的因子相乘。特別地，因子優(yōu)選地為I。在控制電路150確定已經(jīng)經(jīng)過(guò)了第二預(yù)定的時(shí)間段12之后，再次接通MOSFET102。實(shí)質(zhì)上，由于由電流傳感器104檢測(cè)到的電流再次達(dá)到第一預(yù)定的電流強(qiáng)度II，因此再次接通MOSFET 102。在MOSFET 102的接通狀態(tài)期間，再次測(cè)量第一預(yù)定的時(shí)間段tl并且再次確定第二預(yù)定的時(shí)間段t2。在MOSFET 102的接通狀態(tài)之后，當(dāng)電流在第二預(yù)定的時(shí)間段t2達(dá)到的第一預(yù)定的電流強(qiáng)度Il時(shí)，再次關(guān)斷MOSFET 102。繼續(xù)此步驟直到對(duì)負(fù)載140的電容142充電?？梢砸圆煌姆绞綑z測(cè)到此狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，在充電處理期間測(cè)量負(fù)載140上的電壓。本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，當(dāng)用DC電源電壓通過(guò)電阻性電路對(duì)電容充電時(shí)，電容上的電壓向著與DC電源電壓相同的漸進(jìn)值逐漸增加。在第一圖表300中此電壓表不為VI。在本實(shí)施例中，如果負(fù)載140上的電壓大于預(yù)定的閾值，則充電步驟終止。預(yù)定的電壓強(qiáng)度優(yōu)選的在電池130的電壓的某一范圍內(nèi)，例如比電池電壓低5%-10%。當(dāng)充電過(guò)程終止時(shí)，接通第三開(kāi)關(guān)152至導(dǎo)通狀態(tài)以直接地連接電池130和負(fù)載140。在另一實(shí)施例中，通過(guò)監(jiān)控通過(guò)電感器106和/或通過(guò)MOSFET 102的電流來(lái)檢測(cè)電容142的充電狀態(tài)。如果在MOSFET 102處于接通狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))的同時(shí)通過(guò)MOSFET102的電流沒(méi)有在預(yù)定的時(shí)間量中達(dá)到某一強(qiáng)度，則電容142至少幾乎充滿。這也表示在第一圖表300中，其中隨著電容142上的電壓逐漸接近表示為Vl的漸進(jìn)值，電流逐漸的降低。第二圖表400表明了關(guān)于第二開(kāi)關(guān)配置之前提到的隨著時(shí)間的電壓和電流特性。在第二開(kāi)關(guān)配置中，由控制電路150接通MOSFET 102直到電流達(dá)到第一預(yù)定的電流值II。因?yàn)殡娏鬟€經(jīng)由電感器106從第一輸入端子流向第一輸出端子，所以電流強(qiáng)度基本上線性地增加。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)領(lǐng)會(huì)到，通過(guò)電感的電流不可能具有階梯函數(shù)并且實(shí)際上常常以連續(xù)的方式增加。在本實(shí)施例中預(yù)定的電流值是由通過(guò)MOSFET 102的最大允許電流決定的。最大允許電流可以是規(guī)定的連續(xù)最大電流、規(guī)定的最大峰值電流、或電路100的正常功能需要的與設(shè)計(jì)的MOSFET壽命相關(guān)的另外的電流強(qiáng)度。在MOSFET 102關(guān)斷之后，在從前一次MOSFET 102接通時(shí)起經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間段之后，再次接通MOSFET 12。此預(yù)定的時(shí)間量用第二圖表400中的水平坐標(biāo)軸上的t3表示。這意味著在MOSFET 102關(guān)斷時(shí)刻與MOSFET 102再次接通時(shí)刻之間的時(shí)間段是可變的，并且該時(shí)間段依賴于通過(guò)MOSFET 102的電流達(dá)到預(yù)定的最大強(qiáng)度的速度。第二圖表400示出在由t3表示的第一時(shí)間段的最大部分期間，沒(méi)有電流流過(guò)電感器106。只要沒(méi)有電流流過(guò)電感器106，則不再對(duì)電容142進(jìn)一步充電。這反過(guò)來(lái)意味著電容142上的電壓不再進(jìn)一步增加。隨著電容142進(jìn)一步充電，電流增長(zhǎng)變慢并且在預(yù)定的時(shí)間段t3的較長(zhǎng)部分上將接通MOSFET 102?？梢匀缟纤鰜?lái)確定電容142被完全充電的時(shí)刻，在該時(shí)刻還將第三開(kāi)關(guān)152切換至導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)由電池130通過(guò)電路100對(duì)電容142充分地充電時(shí)，不再會(huì)有過(guò)大的電流從電池130流向負(fù)載140以對(duì)電容充電，因?yàn)閮烧咧g的電壓差相對(duì)較小或甚至可以忽略?？傊?，第一開(kāi)關(guān)配置具有可變頻率和50%的占空比，第二開(kāi)關(guān)配置具有固定的I/t3的頻率和可變的占空比。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以想到其它開(kāi)關(guān)配置而不背離本發(fā)明的范圍。如已經(jīng)表明的，優(yōu)選的通過(guò)MOSFET 102實(shí)現(xiàn)第一開(kāi)關(guān)。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)領(lǐng)會(huì)到也可以使用固態(tài)裝置，如IGBT等?？梢詫⑾嗤幕蚱渌陌雽?dǎo)體裝置用于第二開(kāi)關(guān)154或第三開(kāi)關(guān)152。替選地，甚至次優(yōu)選地，可以使用繼電器實(shí)現(xiàn)第二開(kāi)關(guān)154和第三開(kāi)關(guān) 152。在優(yōu)選的實(shí)施例中，電池130具有360V的電壓，需要的預(yù)充電時(shí)間是IOOms并且電容142具有IOOOuF的電容值。按照以下公式計(jì)算(I) I = C · dV/dt(2)V = L · dl/dt根據(jù)公式(1)，平均充電電流是3. 6A。用公式(2)可以確定與開(kāi)關(guān)頻率相關(guān)的電感的值。如通過(guò)第一圖表300和第二圖表400所示，電流具有或多或少的三角波形，這意味著電流的峰值大概為平均值的兩倍。用公式(2)，其變換為360V=L*7. 2/ton其中ton是MOSFET 102被接通的時(shí)間。如果占空比為50%，則ton=l/(2*fsw)，其中fsw是電路的開(kāi)關(guān)頻率。將其帶入公式(2)得到L=360/ (7. 2*2*fsw)。對(duì)于100至200kHz的適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)頻率，在250uH至125uH范圍中的電感器將會(huì)適合本應(yīng)用。依賴于為電路選擇的實(shí)際電感器的尺寸，電感器可以如圖1所公開(kāi)的包括于電路100中，或單獨(dú)地提供電感器，其中電路100沒(méi)有裝備有電感器106。當(dāng)解釋說(shuō)明及其附屬的權(quán)利要求時(shí)諸如“包括”(“comprise” “inClude”)、“并入”(“incorporate”)，“包含” (“contain”)、"是，，(“is”)以及“具有” (“have”)等表述應(yīng)當(dāng)以非排他性的方式理解，即解釋為允許其它沒(méi)有明確限定的項(xiàng)或組件出現(xiàn)。提及單數(shù)時(shí)也可以理解為提及復(fù)數(shù)，反之亦然。當(dāng)數(shù)據(jù)被稱為視聽(tīng)數(shù)據(jù)時(shí)，可以僅代表音頻，僅代表視頻或靜態(tài)圖片或其組合，除非在實(shí)施例的說(shuō)明中另外特別地指明。在以上的說(shuō)明中，可以理解，當(dāng)部件諸如層、區(qū)域、或者襯底被稱為在另一部件“上”(“on”、“onto”)或“連接到”(“connected to”)另一部件時(shí)，部件可以是直接地在另一部件上或連接到另一部件，或者可以出現(xiàn)介于中間的部件。另外與在此描述的實(shí)施例提供的組件相比，本發(fā)明也可以體現(xiàn)為具有較少的組件，其中一個(gè)組件執(zhí)行多個(gè)功能。與在圖1中描述的相比，也可以使用更多的部件體現(xiàn)本發(fā)明，其中由在實(shí)施例中提供的組件執(zhí)行的功能分配給多個(gè)組件。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)容易地領(lǐng)會(huì)到可以修改在說(shuō)明中公開(kāi)的不同的參數(shù)，并且可以在不背離本發(fā)明的范圍的情況下組合公開(kāi)的和/或要求保護(hù)的不同的實(shí)施例。規(guī)定的，在權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不限制權(quán)利要求的范圍，而僅是插入以增強(qiáng)權(quán)利要求的易讀性。
權(quán)利要求
1.一種充電電路(100)，包括a)第一輸入端子(122)和第二輸入端子(124)，用于將所述電路分別連接到DC電源(130)的第一電源接線端和第二電源接線端；b)第一輸出端子(126)和第二輸出端子(128),用于對(duì)要被充電的負(fù)載(140)提供輸出電壓；c)第一開(kāi)關(guān)(102)，被布置在所述第一輸入端子(122)與所述第一輸出端子之間；d)電流傳感器(104，150)，與所述第一開(kāi)關(guān)(102)串聯(lián)地布置在所述第一輸入端子(122)與所述第一輸出端子(128)之間；e)連接元件(110)，包括用于連接電感器(106)的第一電感連接器(112)和第二電感連接器(114)，所述第一電感連接器(112)被連接到所述開(kāi)關(guān)(102)，所述第二電感連接器(114)被連接到所述第一輸出端子(126);以及f)二極管元件(108)，被連接到所述第一電感連接器(112)和所述第二輸出端子(128)，以使得當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)(102)接通時(shí)，防止流過(guò)所述第一開(kāi)關(guān)(102)的電流從所述第一開(kāi)關(guān)(102)經(jīng)由所述二極管元件(108)流向所述第二輸出端子(128)，所述第一開(kāi)關(guān)(102)和所述電流傳感器(104，150)被布置成連接到控制電路(150)，所述控制電路(150)被布置成響應(yīng)于從所述電流傳感器(104，150)接收的信號(hào)來(lái)控制所述第一開(kāi)關(guān)(102)的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電路(100)，所述充電電路(100)包括所述控制電路(150)，其中所述控制電路(150)被布置成a)當(dāng)接收到激活信號(hào)時(shí)，接通所述第一開(kāi)關(guān)(102)；b)當(dāng)從所述電流傳感器(104，150)接收到表示由所述電流傳感器(104，150)檢測(cè)到的電流等于或大于第一預(yù)定的電流強(qiáng)度(Il)的信號(hào)時(shí)，關(guān)斷所述第一開(kāi)關(guān)(102);以及c)在關(guān)斷所述第一開(kāi)關(guān)(102)后第一預(yù)定的時(shí)間量(t2)過(guò)去之后，接通所述第一開(kāi)關(guān)(102)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電電路(100)，其中所述控制電路(150)被布置成重復(fù)a)至c)，直到從所述電流傳感器(104，150)接收到的信號(hào)表明，由所述電流傳感器(104，150)檢測(cè)到的電流表示當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)(102)接通時(shí)在第二預(yù)定的時(shí)間量?jī)?nèi)所檢測(cè)到的電流沒(méi)有達(dá)到第二預(yù)定的電流強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電電路(100)，其中所述控制電路(150)被布置成耦合到用于檢測(cè)所述負(fù)載(140)上的電壓的電壓傳感器，并且其中，所述控制電路(150)被布置成重復(fù)a)至C)，直到從所述電壓傳感器接收到的信號(hào)表明所述負(fù)載上的電壓已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電壓強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電電路(100)，其中所述預(yù)定的電壓強(qiáng)度在來(lái)自所述DC電源(130)的電壓的預(yù)定范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電電路(100)，其中所述第一預(yù)定的時(shí)間量實(shí)質(zhì)上等于測(cè)量到的時(shí)間量，所述測(cè)量到的時(shí)間量是從接通所述第一開(kāi)關(guān)(102)開(kāi)始直到檢測(cè)到所述預(yù)定的電流強(qiáng)度為止的時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電電路(100)，其中所述第一預(yù)定的時(shí)間量實(shí)質(zhì)上等于第三預(yù)定的時(shí)間量(t3)與測(cè)量到的時(shí)間量之間的差，所述測(cè)量到的時(shí)間量是從接通所述第一開(kāi)關(guān)(102)開(kāi)始直到檢測(cè)到所述預(yù)定的電流強(qiáng)度為止的時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電路(100)，進(jìn)一步包括第二開(kāi)關(guān)(152)，用于將所述第一輸入端子(122)連接到所述第一輸出端子(126)，以使得將所述第一開(kāi)關(guān)(126)和所述連接元件(I 10)旁路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電路(100)，進(jìn)一步包括第三開(kāi)關(guān)(154)，被布置在所述第二輸出端子(128)與所述二極管元件(108)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電路(100)，其中所述第一開(kāi)關(guān)(102)是固態(tài)開(kāi)關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的充電電路(100)，其中所述第一開(kāi)關(guān)(102)是所述以下類型中的一個(gè)a)IGBTb)MOSFET
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電路(100)，進(jìn)一步包括電感(106)。
13.—種電動(dòng)車輛(200)包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的充電電路(100)。
14.一種經(jīng)由電路(100)對(duì)負(fù)載(140)充電的方法，其中所述電路(100)包括第一輸出端子(126)和第二輸出端子(128)，所述方法經(jīng)由電路(100)通過(guò)所述電路(100)包括的第一輸出輸入端子(122)和第二輸入端子(124)提供供電電壓來(lái)對(duì)負(fù)載(140)充電,所述方法包括a)經(jīng)由放置在所述第一輸入端子(122)與所述第一輸出端子(126)之間的開(kāi)關(guān)(102)和電感(106)，為所述負(fù)載提供所述供電電壓；b)檢測(cè)通過(guò)所述開(kāi)關(guān)(102)的電流；c)當(dāng)檢測(cè)到的電流達(dá)到預(yù)定的電流值時(shí)，關(guān)斷所述開(kāi)關(guān)(102);以及d)使得能夠?qū)⒋鎯?chǔ)在電感(106)中的電能經(jīng)由放置在電感(106)與第二輸出端子(128)之間的二極管元件(108)提供至所述負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種充電電路(100)，包括第一輸入端子(122)和第二輸入端子(124)；第一輸出端子(126)和第二輸出端子(128)；第一開(kāi)關(guān)(102)；電流傳感器(104，150)；連接元件(110)，包括第一電感連接器(112)和第二電感連接器(114)，第一電感連接器(112)被連接到開(kāi)關(guān)(102)，第二電感連接器(114)被連接到第一輸出端子(126)；以及二極管元件(108)，被連接到第一電感連接器(112)和第二輸出端子(128)。第一開(kāi)關(guān)(102)和電流傳感器(104，150)被布置成連接到控制電路(150)，控制電路(150)被布置成響應(yīng)于從電流傳感器(104，150)接收的信號(hào)來(lái)控制第一開(kāi)關(guān)(102)的操作。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103001278SQ201210337150
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者耶斯佩爾·馬爾滕格 申請(qǐng)人:V2插電式混合動(dòng)力汽車合作伙伴