CN110341509B - 用于电动车辆的充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于电动车辆的充电装置。装置包括AC功率输入端子，其接收单相AC功率和多相AC功率中的一种AC输入功率。具有多个全桥电路的功率因数校正器经由AC功率输入端子接收AC输入功率。链路电容器通过功率因数校正器充电。第一开关将AC功率输入端子的AC功率输入线和中性线中的任何一个连接到功率因数校正器，并且第二开关选择性地将AC功率输入端子连接到功率因数校正器或链路电容器。功率因数校正器和开关网络基于所接收的AC输入功率的条件操作。第二开关包括将每个全桥电路连接到正电池电极的第三开关和第四开关。

Description

用于电动车辆的充电装置
技术领域
本公开涉及一种车辆，并且更具体地涉及一种用于电动车辆的充电装置，所述充电装置被配置为仅使用马达的功率行驶。
背景技术
与被设计为通过燃烧化石燃料获取主要能量的内燃机车辆不同，电动车辆被设计为使用电能作为主要能源。因此，电动车辆包括在其中存储电能的高电压电池、用作动力源的马达，以及用于驱动马达的逆变器。
用于对电动车辆的电池充电的充电器可被分为慢速充电器和高速充电器。慢速充电器可以将商用交流(AC)功率在不改变的情况下传输到车辆。高速充电器可以将商用AC功率转换为直流(DC)功率，并且可以将DC功率传输到车辆。慢速充电器具有简化的结构和低价格，并且因此，能够更容易地开发慢速充电器。然而，为了使用慢速充电器，需要将车载充电器(OBC)安装在电动车辆内。
通过慢速充电器提供的AC功率的类型根据安装慢速充电器的国家改变。为了使用各种类型的AC功率对电动车辆的电池充电，车载充电器(OBC)必须响应于各种类型的AC功率。为了增加电池被充电一次就能行驶的的电动车辆的行驶距离，电动车辆的电池的容量越高越好。因此，许多开发商和车辆制造商正在研究用于增加电动车辆的电池容量的技术。嵌在电动车辆中的大容量电池不可避免地导致电动车辆的总充电时间增加。为了减少大容量电池的充电时间，需要增加OBC容量。增加的OBC容量可能不可避免地增加电动车辆的组成元件的尺寸以及电动车辆的生产成本。
发明内容
因此，本公开提供了一种用于电动车辆的充电装置，其具有减小的尺寸和简化的结构，并且在从各种电源接收功率时对电动车辆的电池充电。本公开的附加方面将部分地在以下描述中阐述，并且将部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本公开的实践来学习。
根据本公开的方面，一种用于电动车辆的充电装置可包括：交流(AC)功率输入端子，其被配置为在单相AC功率和多相AC功率之间接收至少一种AC输入功率；具有多个全桥电路的功率因数校正器，其被配置为经由所述AC功率输入端子接收所述AC输入功率；链路电容器，其被配置为通过所述功率因数校正器充电；开关网络，其具有第一开关S1和至少一个第二开关，所述第一开关S1用于将所述AC功率输入端子的AC功率输入线和中性线中的任何一个连接到所述功率因数校正器，并且所述至少一个第二开关用于选择性地将所述AC功率输入端子连接到所述功率因数校正器或所述链路电容器；以及控制器，其被配置为基于通过所述AC功率输入端子接收的AC输入功率的条件来操作所述功率因数校正器和所述开关网络。至少一个第二开关可进一步包括第三开关和第四开关，所述第三开关和所述第四开关被设置为将组成功率因数校正器的多个全桥电路中的每个连接到电池的正电极。
多个全桥电路可进一步包括第一全桥电路和第二全桥电路。第一全桥电路的第一支路(leg)可以连接到AC功率输入端子的第一AC功率输入线；并且第一全桥电路的第二支路(leg)可以通过第一开关S1选择性地连接到AC功率输入端子的第二AC功率输入线和中性线中的任何一个。
第二全桥电路的第一支路可经由第五开关连接到所述AC功率输入端子的第三AC功率输入线；以及第二全桥电路的第二支路可经由所述第四开关连接到所述电池的所述正电极。开关网络可进一步包括第六开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第一支路以及所述第二全桥电路的所述第一支路；以及第七开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第二支路以及所述第二全桥电路的所述第二支路。
开关网络可进一步包括第八开关，其被设置为将其中连接所述第七开关以及所述第二全桥电路的所述第二支路的节点连接到所述第一全桥电路的上端；以及第九开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述第二全桥电路的上端。开关网络可进一步包括第十开关和第十一开关，其被设置为将所述链路电容器的两端连接到所述电池的所述正电极和负电极。开关网络可进一步包括第十二开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述链路电容器的一端。
根据本公开的另一个方面，一种用于电动车辆的充电装置可包括：交流(AC)功率输入端子，其被配置为在单相AC功率和多相AC功率之间接收至少一种AC输入功率；具有第一全桥电路和第二全桥电路的功率因数校正器，其被配置为经由所述AC功率输入端子接收所述AC输入功率；链路电容器，其被配置为通过所述功率因数校正器充电；开关网络，其具有第一开关S1和至少一个第二开关，所述第一开关用于将所述AC功率输入端子的AC功率输入线和中性线中的任何一个连接到所述功率因数校正器，并且所述至少一个第二开关用于选择性地将所述AC功率输入端子连接到所述功率因数校正器或所述链路电容器；以及控制器，其被配置为基于通过所述AC功率输入端子接收的AC输入功率的条件来操作所述功率因数校正器和所述开关网络。
至少一个第二开关可进一步包括第三开关和第四开关，所述第三开关和所述第四开关被设置为将功率因数校正器的多个全桥电路中的每个连接到电池的正电极。第一全桥电路的第一支路可以连接到AC功率输入端子的第一AC功率输入线；第一全桥电路的第二支路可以经由第一开关选择性地连接到AC功率输入端子的第二AC功率输入线和中性线中的任何一个；第二全桥电路的第一支路可以经由第五开关连接到AC功率输入端子的第三AC功率输入线；以及第二全桥电路的第二支路可以通过第四开关连接到电池的正电极。
开关网络可进一步包括第六开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第一支路以及所述第二全桥电路的所述第一支路；以及第七开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第二支路以及所述第二全桥电路的所述第二支路。开关网络可进一步包括第八开关，其被设置为将其中连接所述第七开关以及所述第二全桥电路的所述第二支路的节点连接到所述第一全桥电路的上端；以及第九开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述第二全桥电路的上端。
开关网络可进一步包括第十开关和第十一开关，其被设置为将所述链路电容器的两端连接到所述电池的所述正电极和负电极。开关网络可进一步包括第十二开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述链路电容器的一端。
根据本公开的另一个方面，一种用于电动车辆的充电装置可包括：交流(AC)功率输入端子，其被配置为在单相AC功率和多相AC功率之间接收至少一种AC输入功率；具有第一全桥电路和第二全桥电路的功率因数校正器，其被配置为经由所述AC功率输入端子接收所述AC输入功率；链路电容器，其通过所述功率因数校正器充电；开关网络，其具有第一开关S1和至少一个第二开关，所述第一开关S1用于将所述AC功率输入端子的AC功率输入线和中性线中的任何一个连接到所述功率因数校正器，并且所述至少一个第二开关用于选择性地将所述AC功率输入端子连接到所述功率因数校正器或所述链路电容器；以及控制器，其被配置为根据通过所述AC功率输入端子接收的AC输入功率的条件来操作所述功率因数校正器和所述开关网络。
至少一个第二开关可进一步包括第三开关和第四开关，所述第三开关和所述第四开关被设置为将功率因数校正器的多个全桥电路中的每个连接到电池的正电极。第一全桥电路的第一支路可以连接到AC功率输入端子的第一AC功率输入线；第一全桥电路的第二支路可以通过第一开关选择性地连接到AC功率输入端子的第二AC功率输入线和中性线中的任何一个；第二全桥电路的第一支路可以通过第五开关连接到AC功率输入端子的第三AC功率输入线；以及第二全桥电路的第二支路可以通过第四开关连接到电池的正电极。
所述开关网络可进一步包括第六开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第一支路以及所述第二全桥电路的所述第一支路；第七开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第二支路以及所述第二全桥电路的所述第二支路；第八开关，其被设置为将其中连接所述第七开关以及所述第二全桥电路的所述第二支路的节点连接到所述第一全桥电路的上端；第九开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述第二全桥电路的上端；第十开关和第十一开关，其被设置为将所述链路电容器的两端连接到所述电池的所述正电极和负电极；以及第十二开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述链路电容器的一端。
附图说明
本公开的这些和/或其他方面将从以下结合附图对示例性实施例的描述变得显而易见并且更容易理解，其中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的电动车辆的外观的视图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于电动车辆的充电装置的方框图；
图3是示出根据本公开的示例性实施例的车载充电器(OBC)的配置的视图；
图4A-图4C是示出根据本公开的示例性实施例嵌在OBC中的各种类型的电源的视图；
图5是示出根据本公开的示例性实施例应对在北美使用的双相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图6是示出根据本公开的示例性实施例应对在北美使用的双相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图7是示出根据本公开的示例性实施例应对在北美使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图8是示出根据本公开的示例性实施例应对在北美使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图9是示出根据本公开的示例性实施例应对在韩国和欧洲使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图10是示出根据本公开的示例性实施例应对在韩国和欧洲使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图11是示出根据本公开的示例性实施例应对在欧洲使用的三相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图12是示出根据本公开的示例性实施例应对在欧洲使用的三相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图13是示出根据本公开的示例性实施例应对在欧洲使用的三相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图；
图14是示出根据本公开的示例性实施例的OBC的第一变形实施例的视图；以及
图15是示出根据本公开的示例性实施例的OBC的第二变形实施例的视图。
具体实施方式
应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它相似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途汽车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器，等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其它代用燃料车辆(例如得自除石油之外的资源的燃料)。如本文所提及，混合动力车辆为具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力车辆和电动车辆。
尽管示例性实施例被描述为使用多个单元以执行示例性过程，理解的是，还可通过一个或多个模块执行示例性过程。此外，理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器经配置存储模块并且处理器经具体配置执行所述模块，以便执行下面进一步描述的一个或多个过程。
此外，本发明的控制逻辑可被实现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介，所述计算机可读介质包含通过处理器、控制器/控制单元等等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软磁盘、闪盘驱动、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可分布在网络耦合的计算机系统中，以便以分布式方式存储和执行计算机可读媒介，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并非旨在限制本发明。如本文所使用，单数形式“一种”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，本说明书中所使用的术语“包括有”和/或“包括”，在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或其集合的存在或附加。如本文所用，术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或多个的任何与全部组合。
除非特别陈述或从上下文明显，如本文所用，术语“大约”理解为在本领域中正常容差的范围内，例如在平均值的2个标准差内。“大约”，可以理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另有明确说明，否则本文所提供的所有数值都由术语“大约”修饰。
将对本公开的示例性实施例作出详细参考，本公开的示例在随附附图中示出，其中相同的附图标记贯穿全文指示相同的元件。
图1是示出根据示例性实施例的电动车辆的外观的视图。参考图1，电动车辆100可包括马达212(参见图2)。因此，电动车辆100可进一步包括高电压电池102，其被配置为存储用于驱动马达212的电力。辅助电池208(参见图2)也可被设置在通用内燃机车辆中的发动机室的一侧。然而，电动车辆100需要大的高容量高电压电池212，而在通用内燃机车辆的发动机舱的一侧提供辅助电池208(参见图2)。在根据示例性实施例的电动车辆100中，高电压电池102可以安装在后乘客座椅的下部空间中。存储在高电压电池102中的电力可用于通过驱动马达212来产生功率(动力)(参见图2)。根据示例性实施例的高电压电池102可以是锂电池。
电动车辆100可包括充电插座104。外部慢速充电器150的充电连接器152可以连接到充电插座104，以通过电力或功率对高电压电池102充电。换句话说，当慢速充电器150的充电连接器152连接到电动车辆100的充电插座104时，可通过电力或功率对电动车辆100的高电压电池102充电。
图2是示出根据示例性实施例的用于电动车辆的充电装置的方框图。参考图2，慢速充电器150可用于对高电压电池102充电。高电压电池102可具有大约400V-800V的充电电压。慢速充电器150可以被配置为在不改变的情况下(按原样)向电动车辆100供应AC功率(AC电力)。通过慢速充电器150供应的AC功率可以在电动车辆100中被转换为预定DC电压。
嵌在电动车辆100内的车载充电器(OBC)202可用于对高电压电池102充电。OBC202可以被配置为将从慢速充电器150供应的AC功率转换为大约800V的DC电压，并且可以配置为通过大约800V的DC电压对高电压电池102充电。慢速充电器150可以被配置为在不改变的情况下(按原样)(例如，没有任何转换)向电动车辆100供应AC功率。通过慢速充电器150供应的AC电压可以由OBC 202转换为DC电压，并且可用于对高电压电池102充电。
再次参考图2，逆变器206可以被配置为将高电压电池102的电力转换成具有马达212所需的电气特性，并将其传递到马达212。马达212可以被配置为通过由逆变器206传输的电力旋转而产生动力。在图2所示的充电装置中，仅OBC 202可用于对高电压电池102充电，并且马达212和逆变器206可不用于对高电压电池102充电。
图3是示出根据本公开的示例性实施例的车载充电器(OBC)的电路框图。图3的高电压电池102可被配置为通过逆变器206向马达212供应功率，如图2所示。参考图3，OBC 202可以包括输入器312、升压功率因数校正器314和功率继电器组件316。输入器312可以被配置为从外部AC电源接收AC功率。输入器312可以包括5条输入线L1、L2、L3、N和G、电磁干扰(EMI)滤波器322和开关S1。
EMI滤波器322可以被配置为去除所接收的AC功率(AC电力)中包括的噪声。此外，EMI滤波器322可以连接到五条输入线L1、L2、L3、N和G。可以通过输入线L1、L2、L3、N和G将AC功率从外部AC电源输入到EMI滤波器322。L1、L2和L3可以是AC功率输入线，N是中性线，并且G是地线。可从五条输入线L1、L2、L3、N和G中通过AC功率输入线L1、L2和L3将至多三相AC功率输入到EMI滤波器322。换句话说，可以通过所有的AC功率输入线L1、L2和L3将三相AC功率输入到EMI滤波器322。或者，可以仅通过AC功率输入线L1和L2将双相AC功率输入到EMI滤波器322，或者可以仅通过AC功率输入线L1和中性线N将单相AC功率输入到EMI滤波器322。
输入器312的开关S1可以将AC功率输入线L2和中性线N中的任何一个连接到EMI滤波器322。如果所输入的AC功率是三相AC功率或双相AC功率，则可操作开关S1以将AC功率输入线L2连接到EMI滤波器322。如果所输入的AC功率是单相AC功率，则可操作开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322。因数校正器314可包括由开关元件Q1、Q2、Q3和Q4组成的第一全桥电路，以及由开关元件Q5、Q6、Q7和Q8组成的第二全桥电路。设置在开关元件Q1和Q3之间的第一支路342、设置在开关元件Q2和Q4之间的第二支路344、设置在开关元件Q5和Q7之间的第三支路346，以及设置在开关元件Q6和Q8之间的第四支路348可以连接到EMI滤波器322。第一支路至第四支路342、344、346和348中的每个可以包括电感器部件。
在根据图3所示的示例性实施例的充电装置中，组成升压功率因数校正器314的全桥电路可以包括四个开关元件Q1、Q2、Q3和Q4以及两个支路342和344来构成一组(例如，第一全桥电路)，并且包括其他四个开关元件Q5、Q6、Q7和Q8以及两个支路346和348来构成另一组(例如，第二全桥电路)。第一全桥电路和第二全桥电路可以并联连接在EMI滤波器322和稍后描述的电容器C1之间。
在第一全桥电路中，支路342(例如，第一支路)可以连接到AC功率输入线L1，并且另一个支路344(例如，第二支路)可以连接到AC功率输入线L2和中线线N。可以根据输入器312处的开关S1的接通/断开来确定AC功率输入线L2和中性线N中的哪一个连接到支路344。当开关S1断开时，AC功率输入线L2可以连接到支路344，并且当开关S1接通时，中性线N可以连接到支路344。
在第二全桥电路中，支路346(例如，第三支路)可以经由开关S3连接到AC功率输入线L1，并且另一个支路348(例如，第四支路)可以经由开关S4连接到AC功率输入线L2和中性线N，并且经由开关S2连接到AC功率输入线L3。因此，当开关S2断开并且开关S3接通时，支路346可以连接到AC功率输入线L1。可以根据输入器312处的开关S1的接通/断开来确定AC功率输入线L2和中性线N中的哪一个连接到支路348。当开关S1断开时，AC功率输入线L2可以连接到支路348，并且当开关S1接通时，中性线N可以连接到支路348。相反，当开关S2接通时，支路348可以连接到AC功率输入线L3，并且在该状态下当开关S4接通时，第一全桥电路的支路344也可以连接到AC功率输入线L3。
另一个开关S5的第一端可以连接到其中第二全桥电路的支路346和开关S3连接的节点，并且开关S5的第二端可以经由稍后将描述的开关BS1和BS2连接到高电压电池102的正(+)电极。当开关S3和S5都接通时，AC功率输入线L1和支路342可以经由开关BS1和BS2连接到高电压电池102的正(+)电极。或者，当开关S3断开并且开关S5接通时，仅第二全桥电路的支路346可以连接到高电压电池102的正(+)电极。
另一个开关S6的第一端可以连接到其中第二全桥电路的支路348和开关S4连接的节点，并且开关S6的第二端可以经由开关BS1和BS2连接到高电压电池102的正(+)电极。当开关S4和S6都接通时，AC功率输入线L2和支路344可以经由开关BS1和BS2连接到高电压电池102的正(+)电极。或者，当开关S4断开并且开关S6接通时，仅第二全桥电路的支路348可以连接到高电压电池102的正(+)电极(例如，当开关S2断开时)。当开关S4断开并且开关S6在开关S2接通的状态下接通时，AC功率输入线L3可以连接到高电压电池102的正(+)电极。
其中第二全桥电路的支路348和开关S4连接的节点可以经由开关S10连接在开关S7和第一全桥电路的上端(Q1和Q2侧)之间。进一步地，第二全桥电路的上端(Q5和Q6侧)可以经由开关S11连接在第一全桥电路的上端(Q1和Q2侧)和开关S7之间。升压功率因数校正器314可以包括电容器C1，其是上述PFC链路电容器(PFC link capacitor)。电容器C1可以设置在第一全桥电路和第二全桥电路的两端之间。
开关S7和S8可被进一步包括在升压功率因数校正器314中。具体地，开关S7可以设置在第一全桥电路和第二全桥电路中的每个的上端以及电容器C1的正(+)电极之间，并且也可以并联连接到功率因数校正元件P1。开关S8可以设置在电容器C1的两端，并且可以使升压功率因数校正器314和在后文描述的功率继电器组件316电互连。换句话说，升压功率因数校正器314可以经由开关S8电连接到功率继电器组件316。升压功率因数校正器314还可以经由开关S8电连接到高压电池102的两端。
开关S9可以连接在第一全桥电路和第二全桥电路中的每个的下端和高压电池102的负(-)电极之间。电容器CY1和CY2可以串联连接到功率继电器组件316，所述电容器CY1和CY2中的每个用作等效模型Y电容器。电容器CY1和CY2通过其互连的节点可以接地。
两个开关BS1和BS2以及单个功率因数元件P2可以设置在电容器CY1和高压电池102的正(+)电极之间。开关BS1和功率因数元件P1可以串联连接在电容器CY1和高压电池102的正(+)电极之间，并且开关BS2可以与该串联连接结构并联连接。
开关BS3可以设置在电容器CY2和高压电池102的负(-)电极之间。包括在OBC 202中提供的开关网络中的多个开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3可以由图2中所示的控制器210接通或断开。根据示例性实施例，可以通过被包括在开关网络中的多个开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的各种接通/断开组合，使用各种类型的AC功率对高压电池102充电。可在下文中参考图4A-图4C描述各种类型的AC功率。可通过控制器210执行图3中所示的开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通操作和断开操作，并且还可通过控制器210执行图3中示出的开关元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8的接通操作和断开操作。
图4A-图4C是示出根据示例性实施例嵌在OBC中的各种类型的电源的视图。图4A是示出双相对称电源的视图。参考图4A，双相对称电源可以允许将电源电压划分成两个电压1/2Vac和-1/2Vac。由于两个电压1/2Vac和-1/2Vac可以具有相反的相位，因此这两个电压可以被称为双相对称电源。图4A中示出的双相对称电源主要用于北美。
图4B是示出单相非对称电源的视图。参考图4B，单相非对称电源可提供在具有单个相位的单个电压(Vac)中形成的电源电压。由于单个电压(Vac)具有单个相位，因此单个电压(Vac)可被称为单相非对称电源。图4B中示出的单相非对称电源主要用于韩国、北美和欧洲。
图4C是示出三相对称电源的视图。参考图4C，三相对称电源可以允许将电源电压划分成三个电压Va、Vb和Vc。由于三个电压Va、Vb和Vc可以具有不同的相位，因此这三个电压可以被称为三相对称电源。图4C中示出的三相对称电源主要用于欧洲。
如上所述，在不同国家使用各种类型的AC电源，并且因此，根据示例性实施例的OBC 202旨在通过开关网络的接通/断开组合应对各个国家的各种类型的AC功率。例如，对于双相对称电源，实现了在单相全桥逆变器类型中形成的升压功率因数校正器，并且因此，可以通过电力对高压电池102充电。对于单相非对称电源，在单相全桥逆变器类型中形成的升压功率因数校正器与降压转换器一起实现，并且因此，也可以通过功率对高压电池102充电。对于三相对称电源，三支路升压功率因数校正器与马达/逆变器、降压转换器一起实现，并且因此，可对高压电池102充电。
图5到图13是示出应对在不同国家使用的各种类型的AC电源的开关网络的接通/断开组合的视图。图5到图6是示出应对在北美使用的双相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图5是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。图6是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。
图7到图8是示出应对在北美使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图7是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值基本上小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。图8是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值基本上等于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。
图9到图10是示出应对在韩国和欧洲使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图9是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。图10是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。
图11到图13是示出应对在欧洲使用的三相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图11是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。图12和图13是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。
图5是示出应对在北美使用的双相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图5是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。在图5中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：接通，S2：断开，S3：接通，S4：接通，S5：断开，S6：断开，S7：接通，S8：接通，S9：接通，S10：断开，S11：接通
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可以接通开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322，以允许通过AC功率输入线L1和中性线N将双相对称AC功率输入到电动车辆。可以断开开关S2和S5，并且可以接通开关S3、S4、S7和S8。作为结果，第二全桥电路的支路346可以经由开关S3和S4连接到AC功率输入线L1，并且第二全桥电路的支路348可以连接到中性线N。还可以接通开关S11。可以通过接通开关S11连接第二全桥电路和开关S7。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1和Q5。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图5的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102直接充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,可以执行通过EMI滤波器322接收的双相对称AC功率对高电压电池102充电的操作。由于交错逆变器型升压功率因数校正器是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在北美使用的双相对称电源。
图6是示出应对在北美使用的双相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图6是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。在图6中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：接通，S2：断开，S3：断开，S4：断开，S5：断开，S6：接通，S7：断开，S8：断开，S9：接通，S10：断开，S11：接通
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可以接通开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322，以允许通过AC功率输入线L1和中性线N将双相对称AC功率输入到电动车辆。可断开全部的开关S2、S3和S4以使AC功率输入线L1、L2和L3从第二全桥电路的支路346和348断开。由于也断开了开关S5，因此可使AC功率输入线L3和第二全桥电路的支路346从高电压电池102的正(+)电极断开。然而，由于接通了开关S6和S11，因此第二全桥电路的支路348可以连接到高电压电池102的正(+)电极。可断开开关S7和S8并且可接通开关S9。还可接通开关S11。可以通过接通开关S11连接第二全桥电路和开关S7。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1和Q6。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图6的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102直接充电。电容器C1的充电电压可沿图6的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,因此可以执行对高电压电池102充电的操作。由于单相全桥逆变器型升压功率因数校正器和降压转换器模式是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在北美使用的双相对称电源。
图7是示出应对在北美使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图7是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。在图7中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：接通，S2：断开，S3：断开，S4：断开，S5：接通，S6：断开，S7：断开，S8：断开，S9：接通，S10：接通，S11：断开
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可以接通开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322，以允许通过AC功率输入线L1和中性线N将单相非对称AC功率输入到电动车辆。可以断开开关S2、S3、S4和S6，并且可以接通开关S5。作为结果，第二全桥电路的支路346可经由开关S5连接到高电压电池102。还可接通开关S10。其中第二全桥电路的支路348和开关S4连接的节点可以通过接通开关S10连接到开关S7。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1、Q5和Q6。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图7的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102直接充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,可以执行通过EMI滤波器322接收的双相对称AC功率对高电压电池102充电的操作。由于单相逆变器型升压功率因数校正器和升压转换器是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在北美使用的单相非对称电源。
图8是示出应对在北美使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图8是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压等于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，控制开关网络的方法的视图。在图8中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：接通，S2：断开，S3：断开，S4：断开，S5：断开，S6：断开，S7：接通，S8：接通，S9：接通，S10：断开，S11：断开
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可以接通开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322，以允许通过AC功率输入线L1和中性线N将单相非对称AC功率输入到电动车辆。可断开全部的开关S2、S3、S4、S5、S6和S11以使AC功率输入线L1、L2和L3从第二全桥电路的支路346和348断开。然而，由于接通了开关S1、S7和S8，因此第一全桥电路的开关元件Q1可以经由开关S7和S8连接到高电压电池102的正(+)电极。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图8的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102直接充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压等于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,因此可以执行通过电容器C1的充电电压对高电压电池102充电的操作。由于单相全桥逆变器型升压功率因数校正器是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在北美使用的单相非对称电源。
图9是示出应对在韩国和欧洲使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图9是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。在图9中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：接通，S2：断开，S3：接通，S4：接通，S5：断开，S6：断开，S7：接通，S8：接通，S9：接通，S10：断开，S11：接通
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可以接通开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322，以允许通过AC功率输入线L1和中性线N将单相非对称AC功率输入到电动车辆。可以断开开关S2和S5，并且可以接通开关S3、S4、S7和S8。作为结果，第二全桥电路的支路346可以经由开关S3和S4连接到AC功率输入线L1，并且第二全桥电路的支路348可以连接到中性线N。还可以接通开关S11。可以通过接通开关S11连接第二全桥电路和开关S7。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1和Q5。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图9的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102直接充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,可以执行通过EMI滤波器322接收的单相非对称AC功率对高电压电池102充电的操作。由于交错逆变器型升压功率因数校正器是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在韩国和欧洲使用的单相非对称电源。
图10是示出应对在韩国和欧洲使用的单相非对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图10是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。在图10中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：接通，S2：断开，S3：断开，S4：断开，S5：断开，S6：接通，S7：断开，S8：断开，S9：接通，S10：断开，S11：接通
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可以接通开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322，以允许通过AC功率输入线L1和中性线N将单相非对称AC功率输入到电动车辆。可断开全部的开关S2、S3和S4以使AC功率输入线L1、L2和L3从第二全桥电路的支路346和348断开。由于也断开了开关S5，因此可使AC功率输入线L3和第二全桥电路的支路346从高电压电池102的正(+)电极断开。
然而，由于接通了开关S6和S11，因此第二全桥电路的支路348可以连接到高电压电池102的正(+)电极。可断开开关S7和S8并且可接通开关S9。还可接通开关S11。可以通过接通开关S11连接第二全桥电路和开关S7。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1和Q6。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图10的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102直接充电。电容器C1的充电电压可沿图10的虚线箭头指示的路径通过第一全桥电路和第二全桥电路对高电压电池102充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,因此可以执行对高电压电池102充电的操作。由于交错逆变器型升压功率因数校正器和降压转换器模式是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在韩国和欧洲使用的单相非对称电源。
图11是示出应对在欧洲使用的三相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图11是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。在图11中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：断开，S2：接通，S3：断开，S4：断开，S5：断开，S6：断开，S7：接通，S8：接通，S9：接通，S10：断开，S11：接通
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可断开开关S1，使得可通过AC功率输入线L1、L2和L3将三相对称AC功率输入到电动车辆。可断开开关S1、S3、S4、S5、S6和S10，并且可接通开关S2、S7、S8、S9和S11。作为结果，AC功率输入线L1可经由开关S2、S7、S8、S9和S11连接到高电压电池102的正(+)电极，并且第二全桥电路的支路346可连接到AC功率输入线L3。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1和Q5。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图11的虚线箭头指示的路径，通过不经过全桥电路(旁通路径)和第二全桥电路的直接路径对高电压电池102直接充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压小于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,可以执行通过EMI滤波器322接收的三相对称AC功率对高电压电池102充电的操作。由于三支路升压功率因数校正器是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在欧洲使用的三相对称电源。
图12是示出应对在欧洲使用的三相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图12是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作开关网络的方法的视图。在图12中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：断开，S2：接通，S3：断开，S4：断开，S5：断开，S6：接通，S7：断开，S8：断开，S9：接通，S10：断开，S11：接通
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可断开开关S1，以允许通过AC功率输入线L1、L2和L3将三相对称AC功率输入到电动车辆。可断开开关S1、S3、S4、S5、S7、S8和S10，并且可接通开关S2、S6、S9和S11。作为结果，AC功率输入线L1可经由开关S2、S6、S9和S11连接到高电压电池102的正(+)电极，第二全桥电路的支路346可连接到AC功率输入线L3，并且第二全桥电路的支路348可连接到高电压电池102的正(+)电极。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q1、Q5和Q6。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图12的虚线箭头指示的路径通过第二全桥电路对高电压电池102直接充电。执行通过EMI滤波器322接收的三相对称AC功率对高电压电池102充电的操作的原因在于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压高于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压。由于三支路升压功率因数校正器和降压转换器是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在欧洲使用的三相对称电源。
图13是示出应对在欧洲使用的三相对称电源的开关网络的接通/断开组合的视图。特别地，图13是示出当电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压时，操作另一个开关网络的方法的视图。在图13中，用于在开关网络中使用的相应开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、BS1、BS2和BS3的接通/断开组合如下所示。
S1：接通，S2：断开，S3：断开，S4：断开，S5：断开，S6：接通，S7：断开，S8：断开，S9：接通，S10：断开，S11：接通
BS1：接通，BS2：接通，BS3：接通
可以接通开关S1以将中性线N连接到EMI滤波器322，以允许通过AC功率输入线L1和中性线N将双相对称AC功率输入到电动车辆。可以断开开关S3、S4、S5、S7、S8和S10并且可以接通开关S1、S6、S9和S11。作为结果，AC功率输入线L1可经由开关S1、S6、S9和S11连接到高电压电池102的正(+)电极。另外，可以接通升压功率因数校正器314的开关元件Q6。
通过上述开关网络的接通/断开组合，可沿图13的虚线箭头指示的路径通过第二全桥电路对高电压电池102直接充电。由于电容器C1的电压(Vc1)的峰值电压大于对高电压电池102充电(Vbatt)所需的电压,可以执行通过EMI滤波器322接收的三相对称AC功率对高电压电池102充电的操作。由于单相全桥逆变器型升压功率因数校正器和交错降压转换器是通过上述开关网络的接通/断开组合实现的，因此实现结果可以应对在欧洲使用的三相对称电源。
图14是示出根据示例性实施例的OBC的第一变形实施例的视图。在图14中所示的OBC的第一变形实施例中，可移除开关S10，所述开关S10连接其中第二全桥电路的支路348和开关S4连接的节点。当不要求单相升压转换器时，OBC 202可通过如图14中所示的结构具有减小的尺寸和简化的结构。
图15是示出根据示例性实施例的OBC的第二变形实施例的视图。在图15所示的OBC的第二变形实施例中，可移除开关S10，所述开关S10连接其中第二全桥电路的支路348和开关S4连接的节点。通过该结构，可实现单相全桥逆变器型升压转换器。
如从以上描述显而易见，根据本公开的示例性实施例的用于电动交工具的充电装置具有减小的尺寸和简化的结构，并且在从各种电源接收功率时对电动车辆的电池充电。
将理解的是，以上描述仅是技术思想的说明，并且在不脱离本公开的基本特征的情况下可以进行各种修改、变更和替换。因此，上述示例性实施例和附图旨在说明而非限制技术思想，并且技术思想的范围不受这些示例性实施例和附图的限制。以上描述的范围应根据随附权利要求解释，并且在其范围内的所有技术思想应被解释为包括在权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种用于电动车辆的充电装置，包括：
交流AC功率输入端子，其被配置为在单相AC功率和多相AC功率之间接收至少一种AC输入功率；
具有多个全桥电路的功率因数校正器，其被配置为经由所述AC功率输入端子接收所述AC输入功率；
链路电容器，其被配置为通过所述功率因数校正器充电；
开关网络，其具有第一开关和至少一个第二开关，所述第一开关被配置为将所述AC功率输入端子的AC功率输入线和中性线中的任何一个连接到所述功率因数校正器，并且所述至少一个第二开关被配置为选择性地将所述AC功率输入端子连接到所述功率因数校正器或所述链路电容器；以及
控制器，其被配置为基于通过所述AC功率输入端子接收的AC输入功率的条件来操作所述功率因数校正器和所述开关网络，
其中所述至少一个第二开关包括第三开关和第四开关，所述第三开关和所述第四开关被设置为将所述功率因数校正器的所述多个全桥电路中的每个连接到电池的正电极。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其中所述多个全桥电路进一步包括：
第一全桥电路和第二全桥电路。
3.根据权利要求2所述的充电装置，其中：
所述第一全桥电路的第一支路连接到所述AC功率输入端子的第一AC功率输入线；以及
所述第一全桥电路的第二支路经由所述第一开关选择性地连接到所述AC功率输入端子的第二AC功率输入线和中性线中的任何一个。
4.根据权利要求3所述的充电装置，其中：
所述第二全桥电路的第一支路经由第五开关连接到所述AC功率输入端子的第三AC功率输入线；以及
所述第二全桥电路的第二支路经由所述第四开关连接到所述电池的所述正电极。
5.根据权利要求4所述的充电装置，其中所述开关网络进一步包括：
第六开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第一支路以及所述第二全桥电路的所述第一支路；以及
第七开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述第二支路以及所述第二全桥电路的所述第二支路。
6.根据权利要求5所述的充电装置，其中所述开关网络进一步包括：
第八开关，其被设置为将连接所述第七开关以及所述第二全桥电路的所述第二支路的节点连接到所述第一全桥电路的上端；以及
第九开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述第二全桥电路的上端。
7.根据权利要求6所述的充电装置，其中所述开关网络进一步包括：
第十开关和第十一开关，其被设置为将所述链路电容器的两端连接到所述电池的所述正电极和负电极。
8.根据权利要求7所述的充电装置，其中所述开关网络进一步包括：
第十二开关，其被设置为连接所述第一全桥电路的所述上端以及所述链路电容器的一端。
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