TW285784B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 285784 a7 _________B7__ 五、發明説明(1 ) 相關申請案 以下所述之美國專利申請案係輿本案同一天申請,現併 入本案以爲麥考。 名稱爲“ Flat Topping Concept”之美國專利申請案(代理人案號 58,295),於同一天申請; 名稱爲“電動感應式馬達和冷卻之相關方法”之美國專 利申請案(代理人案號58,332),於同一天申請; 名稱爲“用於電動車的自動12伏系統,,美國專利申請案( 代理化案號58,334),於同一天申請; 名稱爲“電動車推進系統,,美國專利申請案(代理人案號 58,335),於同一天申請; 名稱爲“用於一電動車推進系統馬達控制器之向量控制 板”美國專利申請案(代理人案號58,337),於同一天申請 9 名稱爲“具有一體測試和控制的數位式脈衝寬度調變器 ”美國專利申請案(代理人案號58,338),於同一天申請; 名稱爲“用於電動車的控制機構”美國專利申請案(代理 人案號58,339),同一天申請; 名稱爲“用於電源反向器之改良式EMI濾波技術,,美國 專利申請案(代理人案號58,340),同一曰申請; 名稱爲“電源和基座之間用來偵測漏電流的錯誤偵測電 路”美國專利申請案(代理人案號58,341),同一日申請; 名稱爲“電動車輛繼電器組合,,美國專利申請案(代理人 案號58,342),於同一曰申請; ______-4-__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝-
、tT B7 五、發明説明(2 ) 名稱爲“二相電橋組合”美國專利申請案(代理人案號 5 8,3 43 ),於同一曰申請; 名稱爲“具有内建測試的電動車推進系統電橋,,美國專 利申請案(代理人案號58,344),於同一曰申請; 名稱爲“用於測試用於一電動車推進系統的電橋之方法 ’’美國專利申請案(代理人案號58,345),於同·一曰申請; 名稱爲“電動車電力分配模組,,美國專利申請案(代理人 案號5 8,3 46),同一曰申請; 名稱爲“基座控制器,,美國專利申請案(代理人案號 5 8,347),同一曰申請; 名稱爲“電動手系統控制單元外殼”美國專利申請案(代 理人案號58,348) ’同·—曰申請; 名稱爲“用於電動車系統控制單元的低成本流體冷卻外 殼”美國專利申請案(代理人案號58,349),同一日申請; 名稱爲“電動車冷卻泵組合,,美國專利申請案(代理人案 58,350),同一曰申請; 經濟部中央橾準局負工消费合作社印装 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 名稱爲“熱散失變壓器線圈,,美國專利申請案(代理人案 58,35 1),同一日申請;· 名稱爲“電動車電池充電器,’美國專利申請案(代理人案 號58,352),同一曰申請。 發明背景 發明領域 本發明係關於一種電動車,特別是關於裝設於汽車面板 上之電池充電器。本發明可用於一廣範圍的應用,特別適 ___-5- 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210 X 297公嫠) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明(3 ) 合於使用在以電池或電池及其他電源(如與—如電源之交 流器耦合的熱引擎搞合之電源)之聯合的電動車上,此處 將特別描述與電動車有關之説明。 相關前案之討論 内燃機式汽車長久以來已成爲世界性運輸需求的—個重 部分。但是,可預測的是區域式内燃機汽車之燃料供應遲 早會演變成其成本筇贵到令内燃機汽車難以接受的程度。 另一個使内燃機式汽車之前景蒙上陰影的原因是此種汽車 的廢氣排出量之限制將愈來愈嚴苛。這些以及其他因素皆 將促使更努力地發展不同於内燃機式汽車的另一種商業上 可利用之汽車,而此類汽車使用一電動推進系統。 對一商業上可利用的電動車而言,它的成本和效能是它 能與内燃機式對手競爭的條件。典型來説,汽車的推進系 統和電池是關於汽車成本和功能競爭力的主要因素。特別 地是,消費者可能不會放棄他們的内燃式汽車而選擇電動 車,因爲考慮到一電動車可能不會有足夠地範固退回一可 充電其電池的充電站上《因爲缺乏一種精密的方法以測量 電池的剩下電量以及在寒冷天氣下電池特別會消耗的電力 等不確定的因素者將使消費者卻步。此外,大部分的消費 者會希望擁有能在自己家裡整夜充電其電池的能力。因此 ’ 一個能夠插在一多餘的標準230伏的插座内之板上電池 充電器爲決定電動車的接受度和使用的一重要因素。 直到現在仍沒有用以供應電動車電力的電池標準。某些 較常見的型式包括傳統式的鉛酸性電池、高密度的鉛酸性 1 ... - __ 6 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ~| ^ —裝 訂 線-I :一 ( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 285784 A7 B7 五、發明説明(4 ) 電池、深度放電的鉛酸性電池、鎳金屬電池和鎳鎘電池。 而目前也正在發展更新更好的電池型式,有可能在售出一 台電動車後才會有更新、功能更好的電動車電池上市,而 產生須將此新的電池裝設在該汽車上的需求。 縱使對一個別的電池而言,其端電壓也會因爲它的充電 狀態而有所不同。因此,一電動車電池的端電壓是期待能 在100伏的範圍以上,上至600伏。爲不同的特定電池型 式或是電池包封電壓設計不同的電池充電器是不經濟的方 式。同時若因爲電池型式被升級或者改變時而必需替換一 種電池充電器同樣是不經濟的。因此,現需求一種通用性 的板上電池充電器,以提供大範圍的端電壓的充電電流。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 一板上電池充電器的另一個需求是它必須是小且輕的, 因爲電動車所載動的每多一磅皆會使汽車出現在“再加油 ’’(再充電)’之前先移動一小段短距離。電池充電器必須 也是自含式(self-contained)的,因爲12伏電源泵或冷 卻液或是其他的輔助支持能力並不是一定可得的。因而, 電池充電器必須是氣冷式的,且必須能由2 3 0伏的充電源 供應它自己的操作電力。既然電池充電器是設置在汽車面 板上,因此它必須能存在於一汽車的環境中,並必須能在 -40T:至85 °C之間操作。此外既然充電器將被插入其中出 現致命的電壓的電子輸出口中,因而它必須保証在操作時 無安全性的顧慮。確使安全操作的唯一方法是提供使電池 充電器能夠在一標準的接地故障的電路中斷器(GFCI)中 操作的能力,如同在多餘環境中通常被用以監視在保護免 __-_7-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 五、發明説明(5 ) 受故障電流影響的方式,而 者能符合上述之所有要求。 發明概要 目前的電動車電池充電器無一 因此,本發明係關於— 制所導致的問題的電動車 種本質上能防止前案之缺點和 電池充電器。 限 本發月之特徵和優點將由下列敘述(部分可由下列説明 了解)或是經由本發明之實施而得了冑。本發明之目的和 其他優點將由下列説明及申請專利範固以及附圈所描述的 方法及裝置中而得明顯。 爲達到上述以及其他優點,並根據本發明之目的(如已 實施和廣泛插述者)’本發明提供一電動車電池充電器, 其已含用來接收AC輸入電源的輸入電路,該電源之電 壓在第-和第二値之間變化和„用以維持…輸入電源的 功率因素在第_功率因素値以上的功率因素控制電路。該 功率因素控制電路包含一輸出電容、—升壓調整電路,以 在輸出電容上產生一輸出電壓,和一用以維持輸出電壓在 第二AC輸入電壓値之上的調整器控制電路。該電池充電 器尚包含一反相器電路,以將儲存於輸出電容内之能量轉 換爲一充電電赓的DC充電電流,以充電—汽車電池。 另一方面本發明提供一種電動車充電器,其包含一輸入 電路’一功率因數控制電路和一反相器電路,此反相器電 路尚包含兩组由MOS控制的閘流體(MCTs),每一組各 具有一閘端和第一及第二轉換端。每一組中的MCTs之一 的第一轉換端係耦合於功率因素控制電路的一輸出電容之
國家標準(CNS )A4規格(210X297公釐) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 ___ B7 五、發明説明(6 ) " —'~ - 第一端上,每一組中的另一個mct的第二端則耦合於輸 出電容的第二端’且每一組内的MCT之剩下的轉換端則 連接個別的MCT接面。該轉換器電路尚包含—輸出整流 器電路、一電路共用連接和一輸出變壓器,該輸出變壓^ 具有與輸出整流器電路連接的次級線圏,與該電路用 連接點連接的中央分接點’其第一端與MCT接面之一連 接的初級線圈和一漏電感。此反相器電路尚包含一共振電 容,其第一端與MCT接面的另一個耦合,其第二端與初 級線圈的第二端連接。共振電容和漏電抗構成反相器的共 振頻率’此頻率至少大於輸入電源頻率的5〇〇因素。 應了解前述概論以及以下得詳細説明的部分爲例示用, 其目的在提供説明如申請專利範圍所限制之發明。 圖式之概述 附圖係提供有關本發明的進一步解釋並構成本説明的一 部分,其例示本發明的一較佳實施例以及用來解釋本發明 之原理。其中 圏1爲根據本發明的一較佳實施例之電動車推進系統的 一方塊圖; 圖2爲圈1之電動車推進系統之電力分配圖; 圈3爲圖1之電動車推進系統之功能圖; 圈4所示爲圈^之電池充電器之方塊圖; 圖5所示爲囷4之突破限制電路和功率因素控制電路的 電路示意圖; 圏6所示爲圖5之閘驅動電路的電路示意圖; I紙張尺度適用中國國準(CNS )从协(21〇乂297公董 ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 訂 A7 B7 8^784 五、發明説明( 圖7所示爲圖4之反相器電路的電路示意躅;和 圖8爲圖7之閘驅動電器的電路示意圖。 較佳實施例之敘述 現詳細説明本發明之較佳實施例,其例如附圏所示。 如圖1所示’其提供一種電動車推進系統,包含一系 統控制單元1 2,一馬達組合體2 4,一冷卻系統3 2,_電 池40和一 DC/DC轉換器38,該系統控制單元12包括一 冷板14, 一電池充電器16,_馬達控制器18,—電力分 配模組20和一底盤控制器22,該馬達組合體24包括—分 解器26,一馬達28和一過濾器30,該冷卻系統32包括一 油泵單元3 4和一輻射器/風扇36。 圏2所示爲電動車推進系統1〇的電力分配圖,如囷2所 示,電池作爲供給電動推動系統1〇的初始電源。電池 包含(例如)一密封的鉛酸電池、一單極和鋰金屬硫化電池 、一雙極性鋰金屬硫化電池等,以提供一32()伏的輸出。 最好該電動推進系統10在一廣範園上操作(如i2〇v至 400 V),以容許電池4〇的輸出電壓因爲負載或放電深度 而造成其改變。但是,此電動推進系統最好能提供約 320V的電池電屢。 電力分配模組20係耦合於電池4〇的輸出,且除了其他 物品外尚包括保險絲繞線和用以將來自電池的3 2 〇伏 輸出分配至電動推進系統1〇的不同元件上。例如,該電 力分配模組20,將電池40的32〇伏輸出分配到馬達控制 器18,DC/DC轉換器38,油泵單元34和電池充電器16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明(8 ) 上。此電力分配模組20尚將電池40的320V輸出分配到 外接到電動車推進系統的不同汽車配件上。這些汽車配件 ,例如’包括一空氣調節系統,一加熱系統,一駕駛電源 系統和其他可能需要320伏供應電源之配件。有關電力分 配模組20的其他詳細内容已揭示於與本案之相應美國案 同一曰申請名稱爲“電動車電力分配模組,,之美國第 08/258 1 57號案(西屋案號58,346)中。 如上所述,該DC/DC轉換器3 8係耦合於電力分配模組 20的320伏輸出上’用以將電力分配模組2〇的320伏輸 出轉換爲12伏。接著此DC/DC轉換器38,將其12伏輸 出以操作電力的方式供給電池充電器16、馬達控制器18 、底盤控制器22、油泵單元34和輻射器/風扇36,此 DC/DC轉換器38亦將其12伏輸出以操作電源方式供至外 接於電動車推進系統1 〇的不同汽車配件上。這些汽車配 件包括(例如)汽車燈,音響系統和其他需要1 2伏電源供 應的配件,應了解此DC/DC轉換器38能省去一分開的12 伏儲存電池的需求。有關此DC/DC轉換器38的其他詳細 内谷已揭示於與本案已相應美國申請案同一天申請的第 〇S/258142(西屋案號58,333)案,名稱爲“用於電動車 的自動12伏系統’’和第08/258,141(西屋案號58,351)案 名稱爲“熱分散變壓器線圏,,中。 如圈3所示,電動車推進系統1 〇的元件係經由不同的資 料匿流排而互連《此資料匯流排可以是如習知的電子式、 光學式或光電式的。
請 先 閱 讀 背 意 項 填J裝 頁 訂 線 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 A7 -- ,..,___B7 五、發明説明(9 ) 電池充電器16接收來自馬達控制器18之指令信號並將 狀態信號送給馬達控制器18,以充電電池4〇,該電池充 電器16提供一來自—外部AC電源(圖3未顯示)的電池控 制充電電流。如下文將描述者,A C電流是以近於1的功 率因素和根據未來所希望的功率品質標準而以低調和失眞 的方式由外接電源分出。此外,該電池充電器】6係根據 標準的接地故障電流中斷器和一般能在剩餘地區發現到的 單相功率而設計。 現參考圈4所示,其顯示圖1-3的電池充電器16的方塊 圖。AC電源是由一標準的多餘之32〇伏ac插座50供應 其頻率爲50或60 Hz。雖然正常電壓是32〇伏交流,但此 電壓實際上可由大約185伏AC的第一値變爲265伏AC的 第二値’輸入電源被供應給包含一線濾波器52的輸入電 路,其設計目的在於降低進入高頻調和的AC電源網路之 傳輸以及由充電池充電器16所產生的轉換暫態,此濾波 器52之設計是習知的,故不再贅述。 來自該遽波器5 2的已遽波A C電源被供至一突破限制電 路54。此電路確使當電池充電器16首先被致動時,不會 流入大的初始電流《實際上,突波限制電路5 4通常會限 制流入電池充電器1 6的電流爲初始進入電流1.7 5安培, 而經過0.46秒的RC時間率被衰減爲〇。 該突波限制電路54的輸出被供至一功率因素控制電路 55上,此功率控制電路55在與插座50連接的AC電源線 内維持一必要的一功率因素,以防止產生電源線頻率調和 —— -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) J. . ^ , 裝 訂 务-I ( ( (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^85 84 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明(10) ,如將詳細描述者,該功率因素控制電路55迫使流經電 池充電器16的電流波形與電壓之波形符合。此電功率因 素控制電路55亦用以限制由電池充電器16所供應的電流 爲一預設値。 該功率因素控制電路55包括一個升壓調整器電路56、 一調整器控制電路57和一輸出電容。在電池充電器16的 正常操作下’該升屢調整電路56將輸出電容58充電至高 於285伏的第二輸入AC|値之電|,如調整器控制電路 57所建立者。在較佳實施例中,該調整器控制電路57在 輸出電容58上建立一 385伏的電壓値。 該功率因素控制電路55之輸出被供至一反相器電路59 上’此電路包括一共振反相器6〇、一控制電路61、一分 開的電源供應器60、和一整流電路64。該整流電路64之 輸出提供直流(DC)充電電流予該電池40。 現參考圖5所示,以下將詳細説明突波限制電路54之内 谷。該突波限制器54包括一四分支的橋式整流電路7〇(含 有第一二極體72,第二二極體74),一包含一矽控整流器 (SCR)76之第一整流器控制裝置和一包含一 sCr 78之第 二整流器控制裝置7 8。 已濾波的AC輸入電源係由該濾波電路52供應至第一和 第二輸入導體80和82。該第一輸入導體80連接二極體72 和SCR 76之接面。第二輸入導體μ連接二極體74和 SCR 78的接面。整流器橋式電路7〇的第—輸出84連接 第一和第二SCR 76和78之接面。其第二輸出86連接二 J. - ^ 裝 訂 線I *产 f - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 五、發明説明(11 極體72和74之接面。此整流器電路7〇的第二輸出經由— 電流感測電阻88而連接至一電路共用連接點9〇上。—突 波限制電阻92和一進入的整流器包含一二極體94,此二 極體94係串接於輸入導體80和整流器電路7〇的第一輸出 84之間。 本發明包括與功率因素控制電路耦合之裝置,以選擇性 地在電池充電器致動後,致動該整流器控制裝置的控制端 。如此處之實施例’該選擇性致動裝置包含致動電路 和突波限制器電路54的變壓器118。此致動電路98包括 一對二極體100、102;電容104,106和108;以及電阻 110,112。其中電阻11〇連接至SCR 78的控制端,電 阻112連接至SCR 76的控制端。 突波限制電路54尚包括一變蜃器118的次級線圏114和 116。該變塵器118尚包括一初級線圈120,此線圈將在 描述功率因素控制電路55時更完整地説明之。次級線圈 114被連接至二極體1〇〇和1〇2之接面和電容1〇4和106 之接面。 次級線圏116被連接至一整流器電路122的輸入端,其 供應一 DC控制信號給一電晶體126的閘端124。該電晶 體126的集極172連接於一整流器電路130的一輸出端, 其輸入連至變壓器134的次級線圈132。此變壓器134尚 包括五個外加次級線圈135a,135b,135c,135d和 135e。該整流器電路i3〇的另一個輸出則連接到用於功 率因素控制晶片136的15伏供應端上。 ______ -14- 本紙張A度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事项再填寫本頁} -裴. -訂 A7 B7 五、發明説明(Π) 請 閎 讀 背 面 之 注 意 事 項 瑣 寫 # 本衣 頁 變屢器134供應大約30伏的AC輸出經次級線圈132和 ma-135e。此整流器電路130具有傳統的結構,並且 以大約2 0伏D C提供濾波的D c操作電力以爲一功率因素 控制晶片136使用,以下將更完整地描述之。 訂 如圖5所示’功率因素控制電路55包含一個功率因素控 制晶片136。此功率因素控制晶片136可以是自Linear Technologies公句講買的型式LT1248之積體電路。此 功率因素控制電路55亦包括一含有電阻138和電容140的 電壓波形感測電路》該電阻138的第一端與橋式整流電路 7〇的輸出導體84連接。電阻138的另一端則連接電容 140的一端’並連接到晶片136的一 AC電流感測輸入端 142上。電容140的另一端與電路共用連接點90連接。 輸出端86與電流感測電阻88之接面經一導體144而連 接至功率因素控制器晶體1 3 6的電流感測端1 46。 線 經濟部中央標準局K工消費合作社印製 變壓器118之初級線圈120連接至輸出端84和一轉換式 場效電晶體(FET)150之戌極端148上,在較佳實施例中 ,FET 150 包含一由 International Rectifier Corporation所製造的型 號IRFP450轉換FET。該FET 150最好具有14安培的連 續額定電流及500伏的額定電此FET 150的一源端 152連接於電路的共同接點90上。FET 150的閘端154 連接一閘驅動電路156的輸出上,此驅動電路156的輸入 端則連接至功率因素控制器晶片136的閘驅動輸出端158 上。 FET 150的洩極端148亦連接至一二極體160的一端, _ -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明(13) 此二極體160的另一端則連接至輸出電容上。在此較 佳實施例中,輸出電容58在正常操作期間被充電至385 ________" 伏的操作電壓’其中電池充電器16傳送2〇安培的充電電 流給電池4 0。因此,在此較佳實施例中,該輸出電容5 8 包含一 220微法拉(mF)的鋁電解電容,其額定電壓爲 450 伏 DC。 由一組電64和166構成的分壓器係連接電容58的終 端’輿此電阻164和166接面連接的電壓感測線168乃供 應至功率因素控制器晶片136的一電壓感測端170。 該整流器電路130係經由一導體174而連接至功率因素 控制器晶片1 3 6..的一輸入電源供應端176上,一電阻177 並連接到導體174和輸出電容58。 經由其第二線圏132而耦合至電晶體126的變蜃器134 包括一個中央分接點的初級線圈178,此線圈連接至一低 電力反相器電路180的輸出^該低電力反相器電路18〇的 輸入則連接至電壓調整器晶片182。已濾波的AC電源由 濾波電路52的輸出端80和82經一電容181和一整流電器 184而供至該電壓調整器晶片182上。上述整流器電路 18 4包括一橋式整流器184a、一電容184b和一齊納二極 體184c 〇該整流器電路184和電容181作爲一電流源, 它提供15伏的已濾波DC電力給電壓調整器電路182,此 調整器電路182在一較佳實施例中可包含一個可由Unitrode Integrated Circuits Corporation of Merrimack^ New Hampshire購得的型號 UC2 5 2 6 ADW電壓調整器晶片。該電壓調整器電路182 ____ -16- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.
,1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公董) Β7 五、發明説明(Μ) 作爲一共同的電源供應控制電路,以用於多個與次級線圈 135a-135d連接的浮動式電源供應器,以不將由描述反 相器電路59時更完整地敘述之。上述低電力反相器電路 180提供轉換的DC輸入電力給初級線圏178。此電路 1 801結構爲習知的,且可包括一組可自
Rectifier Co•購得的型號iRfrii〇的轉換fets。 圖6顯示圖5之閘驅動電路156之電路示意囷。此閘驅動 電路156包括一電阻183,此電阻一端連接該功率因素控 制器晶片136之閘驅動輸出端158,此電阻183的另—端 則連接至轉換FET 150的閘極端154。 另一電阻185的一端亦連接該閘極端154,其另一端連 接一電阻186的一端,此電阻186的另一端則連接—二極 體187的一陽極端,此二極體187的陰極端又連接至電路 的共同連接端90上,一電容188並聯該電阻185。另一個 電容189則連接在功率因素控制器晶片136的閘極驅動輸 出端158與電阻185和186之接面之間。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 圖7顯示反相器電路59的一電路示意圖。此反相器電路 59包括一個電源供應器62,以提供用於該反相器電路59 内之電路所需的操作電力。特別是,該電源供應電路62 包含該整流器電路184,電壓調整器電路182,低電力反 相器電路180和變壓器134(圖5)。該電源供應電路62尚 包括四個分開的浮閘驅動電源供應器190a、190b、 190c和19〇d。該閘極驅動電源供應器i90a_190d各連 接到分開的次級線圈1 3 5 a、1 3 5 b、1 3 5 c和1 3 5 d上。此 本紙張尺度適财國規格(21QX29^_ )----- 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明(〗5 ) 閘極驅動電源供應器1 9 0 a - 1 9 0 d皆是相同的。因此,以 下將僅詳細敘述閘極驅動電源供應器190a。 通常該閘極驅動電源供應器190a包括一橋式整流電路 192、一電阻194、電容196和198以及一包含調整的齊 納二極體200之基底負載装置,約爲15伏的AC輸入電源 被供至該橋式整流器電路192的輸入端。上述電阻194, 電容196和198以及包含調整齊纳二極體200的基底負載 裝置並聯連接橋式整流器電路192之輸出。因此,此閘極 驅動電源供應器190a經過導體202a而提供15伏的DC操 作電力予共振反相器電路60的一閘極驅動電路204a,同 樣地,閘極驅軚供應器190b-190<i亦各經過導體202b-202d而提供操作電力予對應的閘驅動電器204b、204c 和204d。在此較佳實施例中,該閘極驅動電路204a-204d各包含一可自 Teledyne Semiconductor Corp. of Mountain View, California 購得之型.號 TC4425 EOA之雙閘極驅動器晶片。 在每個閘極驅動供應器190a-190d内的調整式齊納二 極體200與電容181的整流器電路184作用以使電容181 和整流器電路1 8 4以一電流源電源供應器的方式適當操作 。特別地是,電容1 8 1之値被選擇以提供適當的阻抗,以 允許在供應電源上所需的電流源,且供應器19〇a_19〇d 内之基底負載裝置200能確使縱然閘極驅動電路2〇4a_ 2 0 4 d不能選擇性的拉出所需電流時亦能以所需的電壓流 過所需的電流。 -18- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) A4規格(210X297公嫠) 一 ----- I. I ^ 裝 訂 線7 V { (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明(】6) 在此較佳實施例中,希望能在230伏AC提供0.5安培。 因此,電容1 8 1的値選擇爲8微法拉》 現參考圖8所示,它顯示閘極驅動器電路2()4α的一詳細 示意圖。此閘極驅動電路204b ' 204c和204d與閘極驅 動電路204a完全相同。因此以下僅詳細敘述閘極驅動電 路204a,如上所述,該閘極驅動電路2〇4a包括一型號爲 TC4425EOA之雙閘極驅動器晶片250,此晶片250包括 一非反相的放大器電路252和一反相的放大電路254,這 些放大電路皆連接至一共同的電源輸入端256和一共同的 接地端2》8。該端256和258連接至導體202a,一電容 260連接此端2 5 6和2 5 8 ° 電路252和254亦包括個別的輸入端262和264。該輸 入端262和264共同連接在閘極驅動電路204a内,以形 成一單一輸入266,此輸入連接至光獨立器電路216a之 輸出上。該晶片250亦包括一組輸出端268和270,各連 接到MCT220a的源極和閘極端。 操作時,閘極驅動供應器190a提供單端的15伏DC操 作電源予閘極驅動電路204a的端256和258上。該光獨 立器電路216a產生一能在〇和15伏DC電壓之間改變的脈 波信號給輸入端266,此閘極驅動電路204a因此將由光 獨立器電路216a所供應的15伏脈波信號變壓爲微分的15 伏MCT驅動脈波信號,此信號經終端268和270而供應至 M CT220a的源極和閘極端,經由使用分開的浮動式閘極 驅動供應器190a-190d,可將微分的驅動信號供至 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(210X297公嫠) 請 先 閱 讀 背 τέ 之 注 意 事 項 裝 η 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明(Π ) MCT220a-220d,而不需使用一負電壓電源供應器。 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再〆 球、 5裝 頁 訂 反相器電路59的控制電路61是由馬達控制器18的電池 能量處理系統(BEMS)之脈波寬度調整(PWM)信號208 予以供應,該馬達控制器1 8監視電池4 0的充電狀態,以 決定所需的充電量。該PWM信號208被供至一 PWM至 DC的反相器電路210上。此反相器電路210在此較佳實 施例中產生一能在4和14伏之間變化(視BEMs指示的由 電池充電器16傳送至電池40的電池充電電流量而定)的 DC電壓,該反相器電路210供應可變的DC電壓予一電壓 控制的振盪器(VCO)21〇。此VC0212在此較佳實施例 中響應於反相器電路210所產生的4-4伏DC電壓而產生一 在4 Κ Η z到8 5 Κ Η z之間變化的脈波信號。 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 由該VC0212所產生的脈波信號被供至一閘極驅動邏 輯電路214上。此閘極驅動遲輯電路214調整來自 VC0212的脈波信號,以產生其寬度與下文將詳細説明 的共振反相器電路60之共振頻率匹配的脈波信號。在本 較佳實施例中,由閘極驅動邏輯電路214所產生的脈波寬 度爲5微秒,然後此閘極驅動邏輯電路214經由光獨立器 電路216a ' 216b、216c和216d而供應脈波信號至閘極 驅動電路204a、204b、204c和204d。該閘極驅動邏輯 電路214亦包括一溫度關下(shutdown)特徵,此特徵能 使閘極驅動邏輯電路214在當電池充電器16的溫度超過 一預設値(如100°C)時停止產生一輸出信號。 該閘極驅動邏輯電路214亦接收來自BEM的致能 -20- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) Α7 Β7 五、發明説明(is) (ENABLE)信號,此信號允許該BEM選擇性地關閉電池 充電器16的操作一段短時間,以允許BEN4監視電池40的 充電情況。該閘極驅動遂輯電路214亦包括一内接的監視 電路,來監視BEM的PWM之任務週期,以使該閘極驅動 邏輯電路214只在該PWM的任務週期在5%和95%之間時 才作用。 —耦合於次級線圈135e(圖5)和電源供應器215供應操 作電力予該反相器電路210、VC0212和閘極驅動遲輯電 路2 1 4。 共振反相器電路60的閘極驅動電路204a-204d各連接 至一個別的Μ Ο S控制的閘流體(M C T ) 2 2 0 a、2 2 0 b、 220c和2 20d上,該每個MCT220a-220d各包含一電子 開關,此開關具有一組可選擇性地由閘極驅動電路2〇4a-204d所產生的閘極驅動信號所致動之轉換輸出端。 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 MCTWOb和220c的輸出端係串聯連接至一組導體222 上,此導體再依序連接至輸出電容58的輸出端。同樣地 ,MCT22〇a和22〇d的輸出端串聯連接至該導體222。 此MCT220b和220c的接面連接一共振電容224的一端, 此共振電容224的另一端則連接一變壓器228的初級線圈 227之一端226。初鍰線圏227之另一端229則由一導體 230而連接至MCT220A、和220d之接面。 上述變壓器包括一設於整流器電路64内的中央分接的 次級線圏232。此次級線圏232的一端連接至—二極禮 234之第一端。其第二端則連接另—二極體236的第一端 ______ -21-本紙張尺度適用中國國家標率(CNS ) A4規格(210父297公董) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(19 ) 。此二極體234和236之第二端則連接至一電容238的一 端’而其另一端則連接電池的負接點239。該二極體234 和236之接面亦連接到一輸出電感24〇的一端。此輸出電 感240的另一端則連接至一供應電池充電電流予電池4〇 之正端的輸出端241上。該二極體234和236,電容238 和輸出電感240因而構成該整流器電路64。 共振反相器電路60包含一個由電容224和變|器228的 漏電抗所組成的共振電源電路。電容224和變要器228的 漏電抗間的共振作用會使電容224上的電蜃放大,如此會 大大地增加了電容224内的能量,因爲此能量乃正比於電 容224上的電壓平方。 在本較佳實施例中的變壓器2 2 8係纏繞於一鐵磁性線圈 上,其導磁率在25。(:時爲2700,其形狀包含兩個構件-一個“方形C,,和一封閉磁路的條桿。此變壓器2 2 8的初級 線圈227具有36匝銅鉑,寬ι·2英吋和厚5米耳(mil)。次 級線圈232包含相同的銅箔有47匝,在本較佳實施例中 ,此變壓器的漏電抗在90至1〇〇微亨利之間,最好是95 微亨利。 現描述電池充電器16的操作。當該電池充電器16插入 插座50(圖5)内時,即經線濾波器52供應23伏的AC電力 ,並出現於輸入導體80和82上。充電電流流過突波限制 電阻92,二極體94,初級線圏120和二極體160,以充 電輸出電容58。雖然輸入電流亦供至整流器電路70, S C R 7 6和7 8最初是在一非導電狀態,因而沒有電流流經 -_ ____ -22- 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項各从寫本頁) -a
I 良 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明说明(2〇 ) 整流器電路70的下半部。此時,終端124使得電晶體126 不導電。因此’只有出現在導體i 7 4上的電壓流經與輸出 電容58連接的電阻177,輸出電容58因而因流經電阻92 的電流限制而以低速率充電。 經過一預設時間以後,輸出電容58會充電至一足夠於 導體1 7 4上產生1 5 · 5伏電壓的値。該功率因素控制器晶 片136然後藉週期性地致動閘極驅動端15 8和閘極驅動電 路156的方式開始操作以使電晶體.5’(j做週期性的轉換。 此使得變壓器1 1 8的初級線圈1 2 0上有週期性的電壓極性 變化,如此能在次級線圈1 1 4和1 1 6上感應出一 AC電壓 〇 在次級線圈116上產生的電壓由整流器電路122整流以 於電晶體126的基極端124上產生一信號。然後此電晶體 126被導通。變壓器134的初級線圈178先前已被低電力 反相器180予以致動,其當電池充電器16首先被連接到 插座50的同時,經過整流器電路184和電壓調整晶片182 的操作而致動該初級線圈178。因此,出現在次級線圈 132上的輸出電壓由該整流器電路130整流,並供至端 1 7 6上,以提供穩態操作電力,以利功率因素控制器晶片 136之用。 因爲輸出電壓出現在變壓器11 8的次級線圈114上,致 動電路98會產生一個致動信號予SCR 76和78之控制端 。然後此整流器電路70可作用如同一全波橋式整流器, 具有供應來自輸出導體84和86的全電池充電電流之能力 •23- 本紙張度適用中國國家搮準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· -a A7五、發明説明(21 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 °在本較佳實施例中’完全的電池充電電流設計爲20安 上述功率因素控制器晶片136包括一慢速開始的電路, 此電路在操作電力被供至晶片136以後,緩慢地允許電晶 體150和變|器118的初級線圈120作用如一升歷_調整器 。在此較佳實施例中,調整器控制電路57包含一型號 LT 1248之功率因素控制器136的晶片部分,此功率因素 控制器晶片136的調整控制特徵能調整輸出電容58上的 電壓爲所需要的385伏電壓,其調整乃經由監視供至電壓 偵測端1 7 0的電廢而定❶當然,藉著對功率因素控制器晶 片136做適當的碑整也能得到其他的輸出電壓。設定輸出 電壓的步躁爲本藝所知的,如前所述,如有關LT1248晶 片所公開的文獻中已敘述。 功率因素控制器晶片136的升壓調整功能允許電池充電 器16能應用於插座50所供應的大變化的AC輸入電塵«也 可使用較低的線電壓’但仍能維持輸出電容58上所需要 的輸出電壓,其使用乃經由功率因素控制器晶片136以較 高任務週期使FET 50操作的方式達成❶在ac插座50有 較高的輸入電塵時’該功率因素控制器晶片136以較低的 任務週期操作該FET 150 ^在本較佳賁施例中,電池充 電器16經由設定電容58的輸出電壓較插座5〇所供應的最 高AC線電壓的峰値電壓過高的方式維持ac插座50上的 功率因素爲必須要的1値。 使AC輸入電力線維持在必要的1之功率因素能防止產 -24- 木紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210 X 297公羡) ^---r--^---— (請先閱讀背面之注意事項一4域寫本頁 、-β 線 A7 B7 經 濟 部 央 標 準 % 員 工 消 費 合 作 杜 印 製 五、發明説明(22 ) 生電力線頻率之調和。此1的功率因素是由功率因素控制 器晶片以感測電阻138上和在電壓波形輸入端142上的電 容上的電壓波形,並強迫使電阻8 8上的電流波形正比和 等相於電壓波形的方式而達成。.功率因素控制電路56藉 改變在插座50處的AC輸入電壓之頻率時,轉換FET 150 之任務週波來使電阻88上的電流波形與電壓波形匹配。 該功率因素控制電路56亦經由導體和電流感測輸入端 1 4 6而感測電阻8 8上的電流,以兩種方法限制電流。第 一’以適當的設定功率因素控制器晶片136限制輸入電流 爲一所需的値,如30安培。若反相器電路59要求高於3〇 安培,則功率因素控制器晶片136降低供應站輸出電容 58上的輸出電壓,直到滿足30安培的電力要求。第二電 流限制功能爲一種保護特徵。其使用在過電流暫態對於功 率因素控制器晶片1 3 6所提供的控制迴路而言過快的情況 下,此保護特徵係以約高於3 0安培限制的1 〇。/。之値而設 定,且由一併入該功率因素控制器晶片136内的過電流保 護特性而達成。若反相器電路5 9,所要求的峰値電流超 過該保護的特徵値,則該功率因素控制器晶片1 3 6停止在 閘極驅動控制端“8上的信號。因而抑能轉換FET 15〇 的轉換功能,並抑制昇壓功能直到過電流情況已經清楚爲 止。若上述的保護電流限制特徵被致動,則因功率因素控 制器晶片使用低速打開特徵的方式初始正常操作的恢復, 如此會漸漸的增加輸出電容58的設定輸出電壓直到它達 到所輸要的輸出値爲止。以此方式該功率因素控制電路 :---1^----一—裝-- 請先閱讀背面之注意事項#-歧寫本頁) 訂 線
^8^784 A7 B7 五、發明説明(23) 56被限制在與插座50連接的AC線上產生大的電流圈波。 請 先 閲 讀 背 T& 之 注 意 事 項 再一 4、 Ϊ裝 頁 訂 以下將以參考圖6來説明,閘極驅動電路156的操作情 形,上述轉換FET 150,包括閘極-源極電容,此電容由 圖6的電容153表示,在電源轉換FET内(如電晶體150) 的此電容値可以相當高,此電容必需被充電至己給定臨界 電壓以打開該F E T 1 5 0,爲了關閉此F E T 1 5 0,則此閘 極對源極電容153必需被放電,爲能快速轉換以之對充電 該電容藉此能很快的達到臨界電壓爲了也能如此快速的開 閉F E T必需以另一方向過充電此電容,如此要求閘極端必 需以左向於源極端152的方式驅動,通常只需一負電源供 應器,但是閘極驅動端158構成一單端點的電源供應器, 且在一用於電動車的板上電源供應器内具有一傳電源供應 器是不方便且昴貴的。 線 經濟部中央標隼局員工消費合作社印装 因此本發明提供一種由電阻器183,185,186所構成 的電阻性發壓器,因此此分壓器包括第一端,此端包含一 連至該閘極驅動電路156的輸入端,以及第二端,此端與 二極體187的陽極連接,該電阻性奋壓器亦構成一組接片 ,其第一接面構成電阻183和185之間的接面,其第二接 面,則構成電阻185和186之間的接面。 該電阻183,185和186各具有相同電阻値,在本較佳 實施例中其電値50歐姆,因此當用於功率因素控制器電 路158的閘極驅動輸出端上昇至15伏,在閘極端154上的 電塵將爲此極的2/3,或約10伏特,1〇伏特係大於feT 150的臨界電壓,因而FET 150被打開,然後電容189被 -26- 本紙張尺度適用中國國家梂準(CNS ) A4规格(210X297公釐) A7 B7 五、發明説明(24) 充電至大約10伏特,電容188被充電至約5伏特,且閘極 源極電容153,被充電至約1〇伏特。 上述情況由閘極驅動輸出端158,產生第一脈波開始, 且當電容188和189 ’至少大於閘極對源極電容152的1〇 倍時’且當電阻183、185和186和電容188、189所構 成的時間常數,爲電晶體150的轉換時間幾倍長時,可建 構在幾個轉換時間内,在本較佳實施例中,電容188和 189之値爲0.47微法拉,當閘極輸出端158的電壓_値爲 15伏’且電晶體150的源極端152被連接到電路共用接點 時電各188 ’ 189和1.5 3 ’亦會分壓此電壓雖不是等量之 为恩’當閉極驅動輸出端158被驅動爲電動共用的接點電 位時電容188,189和閘極對源極電容153,上的電|合 ,必需改變爲0,但是能流經電容1 8 8和1 8 9以快速地改 變這些電容上的電壓之電流。必需也能流過該閘極對源極 電容’即然該閘接對源極電容1 5 3比電容1 8 8和1 8 9小很 多。則流經它的電流會使閘極對源極電流1 5 3上的電壓變 化量比電容188或189上的電容變化量大許多。 經濟部中央樣準局男工消費合作杜印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述的完全的1 5伏電壓變化,必須發生在閘極至源極 電容153上,因此使閘極上的電|由正時伏轉換負$伏, 該閘極驅動電路156,因此提供來至上述端158單端電源 供應之正和負閘極驅動性給該FET 150,以此方式閉極 驅動電路156能夠依所希望快速轉換FET 150而不需另 提供分開之負電壓電源供應器。 若電池40是在一個不是完全充電情況之狀態下,該馬 -—______ -27- 本紙法尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(21〇X29*7公釐 A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明(25 ) 達控制器18的電池能量處理系統(BEMS)將供應PWM信 號208和致能信號211給反相器電路59(圖7),電源由電 源供應器215供應PWM信號給DC轉換器210,VC0212 和閘極驅動邏輯電路214,此電源供應器215是由變壓器 134(圖5)的次級線圈E351提供AC變壓。 供至DC轉換器210的PWM,接著將PWM信號218轉 換爲一個DC電麼·,此電壓在本較佳實施例中,係依電池 40的充電狀態而在4和14伏之間變化。然後該VC0212 將此DC電壓轉換爲一對應的脈波信號,其頻率在本較佳 實施例中可在適合8 5 KHz之間變化接著此脈波信號,經 由閘極驅動邏輯電路214而轉化爲4個分開脈波信號,而 經由光獨立器216A-216D而供至閘極驅動器電路2〇4Α· 204D。 供至該閘極驅動器電路204A-204D的脈波信號,與 VC0212所供應之脈波信號。具有相同之頻率,且其脈 波寬度與共振反相器電路60的共振頻率匹配由閘極驅動 器電路2 04 A-204D所供應之信號,構成連接到MCT 220A-220D的閘極和源極端之微分信號,此信號足以打 開和關閉共振反相器電路60的MTS 220A-220D。 該共振反相器電路60是一個電容224和變蜃器228的漏 電抗構成的共共振電源電路。此共振反相器電路60的操 作在閘極驅動邏輯214打開MTC 220B和220D的時候開 始,電流流過電容224和初極線圏227直到在224上有一 峰値充電爲止,經由電容器之作用會在次級線圏2 3 2的上 _ -28- . - / ^ * / (請先閱讀背面之注意事項-^-从寫本頁)
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T 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) A7 A7 經濟部中央橾準局負工消費合作杜印製 B7 —------- --- 五、發明説明(26) 半部感應一電流,並經由二極體234進入電流238,然後 該閘極驅動邏輯電路214,關閉該MCT 220A和220C, 電流接著以相反方向流過變壓器228的初級線圈227,並 充電電容224,到達左極性的峰極電壓,變壓器之動作再 一次使得電流在次級線圈2 3 2上流動,但此時,只在線g 的下半部流動,因而電流流經二極236,並進入輸出電容 238,每次轉換發生,電容224内的能量,就被轉送到電 容238,且電容224經由導體222而被充電以來自輸出電 容5 8的能量。 如上所述電容224和變壓器228的漏電抗之間的共振作 用會放大電容224上的電塵,如此將大大的增加電容224 上的能量,因爲此能量係正比於該電容上的電壓之平方, 在本較佳實施例中,却極線圈226上的電壓·能接近11〇0 伏0 被傳送到電容238之能量,包封與此電容上的電壓無關 ,只要次極線圈232上的電壓等於或大於電容23 8上的電 壓即可’因此’因爲來自電容58的常數輸入電壓,以及 因爲變塵器228纏繞如同一個步級(STEP-UP)變壓器。 任何上至約600伏的所需之電墨都可以在此電容238上獲 得’即然電流等於充電量(即能量包封的數目)乘以頻率, 此經電感240而供應的輸出電流可以很容易的由改變 MCT2 2 0A-220D所操作的頻率之方式控制,此電感24〇 以移去高齡成份的方式過濾供應電流4 〇的充電電流。 在本較佳實施例中,傳送給電池的正常電力足6〇〇〇瓦 ______-29- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 線 尽紙張尺皮通用宁國國家標隼(CNS ) 格(210X297^* ) 五、發明説明(27) ,傳送給電池的最大功率,是由線電壓乘以30安培而獲 得。 本發明因此提供一種電池充冑器,它包括—共振在和操 作在比輸入電源頻率高的頻率下之共振反相器電路,最好 的是該共振頻率,至少是輸入頻率的500倍。本實施例中 ,共振反相器電路60,較之50或60Hz的AC輸入頻率, 以ΙΟΟΚΗζ振盪,並在最大頻率爲8〇KHz下操作,如此 高頻率的操作,允許使用變壓器228内非常小的磁性部份 。因而特別能降低電池充電的尺寸和重量,藉著使用 MTC作爲一個敕性轉換共振原理内的轉換裝置可以得到 非常高的峰値電流位準.且在轉換裝置上,有非常低的電 位降,因而,能進一步降低大小,並大大的改善電池充電 器16的高效能,因此,有可能藉著空氣冷卻的方式來維 持電池充電器16的適當操作溫度。 對習於此藝的人仕而言,可以對本發明作不同的修改及 變化,而不會脱離本發明之精神或範圍,因此本發明意圖 涵蓋本發明的修正及變化,而此修正和變化,係落於所有 附申請專利範圍及其等效内。 -30- 裝 玎 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公着)

Claims (1)

  1. 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 A8 B8 C8 ------- ---------D8 六、申請專利範圍 ~ 一 ---- 1._種電‘車電池充電器,包含: 一輸入電路,以接收具有輸入電源頻率之AC輸入電 源和能在第—與第二電壓値之間改變的電壓; 一功率因素控制電路,與該輸入電路耦合,以維持該 AC輸入電源的功率因素在第一功率因素値以上,此功 率因素控制電路具有一輸出電容、一用此在該輸出電容 上產生一電壓的升壓控制電路和一用以維持輸出電壓在 第一 AC輸入電壓値以上之調整器電路;和 一反相器電路,與該功率因素控制電路耦合,以將儲 存於輸出電容内的能量轉換爲具一充電電I之Dc充電 電流,一充電一汽車電池。 2·根據申請專利範圍第}項之電動車電池充電器,其中該 反相器電路包含一共振反相器電路。 3. 根據申請專利範固第2項之電動車電池充電器,其中該 輸入電路包含—線濾波器。 4. 根據申請專利範圍第2項之電動車電池充電器,尚包含 一突波限制器’以限制當電池被致動時,一初始的突然 湧入電流’而造成一第一進入的電流値。 5. 根據申請專利範圍第4項之電動車電池充電器,其中該 突波限制器包含: 一與該輸入電路耦合之湧進整流器; 一組控制整流器電裝置,各具有一控制端和一組並聯該 湧進整流器和突波限制電阻之開關連接;與 該功率因素控制電路耦合之電路,以在電池充電器被 ___-31 - 本纸張纽逋用中國國家標準(CNS ) A4胁(210X297公癀)~~~' — ~ : Ί—---^丨-裂------訂------線丨 (請先閲讀背面之注意事項;填寫本頁j i^6H784 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 致動後選擇性地致動該控制整流器裝置。 6.根據申請專利範園第1項之電動車電池充電器,其中該 反相器電路包含多個MOS控制之閘流體(MCT)。 7·根據申請專利範圍第6項之電動車電池充電器,其中該 反相器電路包含多個MCT。 8. 根據申請專利範圍第7項之電動車電池充電器,其中該 反相器電路包含多個MCT閘極驅動電路,該電路各具 有一閘極驅動電路和一分開的浮動式電源供應器。 9. 根據申請專利範圍第8項之電動車電池充電器,其中該 浮動式電源供應器各包含一分開的單一電源供應器,以 提供正和負電源輸入給個別的閘極驅動電路。 10. 根據申請專利範園第9項之電動車電池充電器,其中該 浮動式電源供應器各包括一基底負載裝置,且其中該反 相器電路包括一共用的電源供應器控制電路,以用於該 浮動式電源供應器和一連接在輸入電路與電源供應器控 制電路之間的電流源電路。 11根據申請專利範圍第10項之電動車電池充電器,其中 該電流源電路包含一整流器橋式電路,具有—輸入和一 輸出’ 一串聯連接該整流器橋式電路之輸入的第一電容 和一並聯連接該整流器橋式電路之輸出的第二電容。 12.根據申請專利範圍第1項之電動車電池充電器,其中該 功率因素控制電路包含一單端的電源供應器,—具有問 極、源極和洩極端的轉換式場效電晶體;和—場效電晶 雜閘接驅動電路,以提供來自該單端電源控制器的正和 :-------;---j i------ir------Itl-I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央棣準局負工消费合作社印製
    申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 負閘極驅動信號。 13. 根據申請專利範圍第12項之電動車電池充電器,尚包 含一電路共同接點,且其中該場效電晶體閘極驅動電路 包含: 一閘極驅動電路輸入端,一具有第一及第二端和第一 及第二接面之電阻式分壓器,一具有與該電阻式分壓器 之第二端連接的第一端和與該電路共用接點連接的第二 端之整流器,此電阻式分壓器之第一端係連接於閘極驅 動電路輸入端,該第一接面連接該閘極; 其中該源極和洩極端之一與電路共用接點連接; 該閘極驅動電路尚包含第一電容,其一端連接該閘極 羅動電路輸入端,另一端連接該第二接面,以及一連接 在第一和第一接面之間的第二電容。 14. 根據申請專利範園第1項之電動車電池充電器,其中該 反相器電路包含一共振反相器,此反相器有一共振頻率 並操作於一構成充電電塵的轉換頻率下,該共振反相器 尚包含一共振電容和一具有漏電抗之輸出變壓器,該共 振電容之値及漏電抗構成一較輸入電源頻率高於至少 5 0 %因素的共振頻率。 15. 根據申請專利範固第14項之電動車電池充電器,其中 該反相器電路尚包含一響應於電池充電器外部產生的一 脈波寬度調變控制信號之控制電路,以設定轉換頻率。 16. 根據申請專利範圍第14項之電動車電池充電器,其中 該電池充電器供應一預設的最大電流,和該共振電容値 -33- 表紙張尺度逍用中國國家標準(CNS ) A4規格(210χ297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 線 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中夬梂準局貝工消費合作社印製 及漏電抗値構成—共振頻率’電池充電器在此頻率時能 供應該預設的最大電流。 17. —種電動車電池充電器包含 —輸入電路,以接收具有能在第—和第二電壓値之間 變化的電壓及一輸入電源頻率的Ac輸入電源; :功率因素控制電路,用於維持該AC輸入電源的功 率因素间#冑功率因素値,此功率因素控制電路包 含具第一和第二端之輸出電容,一於輸出電容上建立 輸出電壓之升壓調整電路,和一用以維持該輸出電譽 在第二電壓値以上之調整器控制電路,•和 反相器電路’以在一充電電壓時 電容内的能量轉換成—DC充電電流 池,該反相器電路包含: 兩對Μ O S控制的閘流體(μ C T ) 閘極端和第一及第二轉換端,每一對内的該1^1(:1>之 一的第一轉換端係耦合於該輸出電容的第一端,每一 對内的另一個MCT的第二端耦合於該輸出電容的第 二端,且每一對内的MCT剩下來的端連接在一個別 的MCT接面上; 一輸出整流器電路; —電路共用接點; 一輸出變壓器,具有一與該輸出整流器電路連接的 次級線圈,一連接該電池之負端的中央分接,一具有 與該M CT接面之一耦合的第一端之初級線圈和一漏 -34- 請 先 閱 讀 背 St 之 注 意 事 i 裝 將儲存於該輸出 以充電一汽車電 各閘流體具有一 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉A4规格(210 X 297公釐) 285784 鉍 C8 D8 七、申請專利範圍 電抗;和 一共用電容,具有與該MCT接面之另一個耦合的 第一端和與該初級線圈之第二端耦合的第二端,該共 振電容和漏電抗構成反相器電路之共振頻率,此頻宰 至少大小輸入電源頻率的5 0 %。 -------^---一 ·裝------訂------線 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局肩工消費合作社印製 -35- 本紙張尺度逋用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
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Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5764007A (en) * 1995-04-20 1998-06-09 Texas Instruments Incorporated Micro-processor based motor control integrated circuit including a boost regulated DC-to-DC converter
US6087802A (en) * 1995-08-24 2000-07-11 James; Ellen Lightweight, compact, on-board electric vehicle battery charger
US6600292B2 (en) * 1995-08-24 2003-07-29 Ellen James Power controller utilizing power factor correction
KR100187268B1 (ko) * 1996-05-31 1999-05-15 김광호 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로
US5736831A (en) * 1996-08-22 1998-04-07 Northrop Grumman Corporation Power limiting circuit for electric vehicle battery charger
US5852332A (en) * 1996-09-09 1998-12-22 Sheer Power Source, Inc. Sheer power source
CA2225004A1 (en) * 1997-12-17 1999-06-17 Martin Malenfant Voltage booster for enabling the power factor controller of a led lamp upon low ac or dc supply
US6018201A (en) * 1998-03-02 2000-01-25 Ford Global Technologies, Inc. Electrical distribution system for a motor vehicle
FR2797535B1 (fr) * 1999-08-09 2001-10-12 Leroy Somer Dispositif de production d'electricite
US6157168A (en) * 1999-10-29 2000-12-05 International Business Machines Corporation Secondary power supply for an uninterruptible power system
JP2001161032A (ja) * 1999-12-01 2001-06-12 Canon Inc 系統連系パワーコンディショナ及びそれを用いた発電システム
US6927988B2 (en) * 2002-05-28 2005-08-09 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for measuring fault diagnostics on insulated gate bipolar transistor converter circuits
FR2842042A1 (fr) * 2002-07-04 2004-01-09 Valeo Equip Electr Moteur Module de controle et de puissance d'un alterno-demarreur integrale
US7100717B2 (en) * 2002-10-31 2006-09-05 General Motors Corporation Integrated electric power take-off system
FR2847523B1 (fr) * 2002-11-27 2005-09-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule a traction hybride comportant un dispositif de commande de la charge de la batterie
JP4842531B2 (ja) * 2003-10-07 2011-12-21 エーケージー アコースティックス ゲーエムベーハー バッテリー駆動デバイス
US7528579B2 (en) 2003-10-23 2009-05-05 Schumacher Electric Corporation System and method for charging batteries
FR2873869B1 (fr) * 2004-07-29 2006-10-06 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de controle et de puissance pour une machine electrique tournante
FR2874764B1 (fr) * 2004-08-31 2007-09-21 Valeo Equip Electr Moteur Module de commande et de puissance pour une machine electrique tournante
ITRM20050055U1 (it) * 2005-05-02 2006-11-03 Enea Ente Nuove Tec Sistema di accumulo energetico integrato.
JP5078119B2 (ja) * 2005-12-06 2012-11-21 トヨタ自動車株式会社 充電装置
US8222869B2 (en) * 2007-07-05 2012-07-17 O2Micro, Inc System and method for battery charging
US20090014460A1 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Kobus Ii Joseph M Mobile self-contained power vending station and method
US7960857B2 (en) * 2008-12-02 2011-06-14 General Electric Company System and method for vehicle based uninterruptable power supply
FR2939244B1 (fr) * 2008-12-03 2012-08-17 Renault Sas Boitier d'interconnexion pour vehicule automobile
US8253376B2 (en) * 2009-04-14 2012-08-28 Ford Global Technologies, Llc Reactive power battery charging apparatus and method of operating same
US8473131B2 (en) 2009-09-28 2013-06-25 Powerhydrant Llc Method and system for charging electric vehicles
JP5289302B2 (ja) * 2009-12-25 2013-09-11 本田技研工業株式会社 電源システム
US20110221387A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Robert Louis Steigerwald System and method for charging an energy storage system for an electric or hybrid-electric vehicle
DE102010028626B4 (de) 2010-05-05 2021-09-16 Bender Gmbh & Co. Kg Stromaufladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug
US20110302078A1 (en) 2010-06-02 2011-12-08 Bryan Marc Failing Managing an energy transfer between a vehicle and an energy transfer system
JP5645582B2 (ja) * 2010-10-07 2014-12-24 株式会社日立情報通信エンジニアリング 共振形充電装置及びそれを用いた車両
JP5547603B2 (ja) * 2010-10-13 2014-07-16 株式会社日立情報通信エンジニアリング 電源装置
CN102480134B (zh) * 2010-11-22 2015-10-28 上海迈极电子有限公司 一种太阳能充电系统
FR2975843B1 (fr) * 2011-05-23 2013-05-17 Renault Sa Procede de commande des interrupteurs d'un redresseur de courant connecte a un chargeur embarque.
US20120313728A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Cairo Jr John Louis Apparatus for Capturing Electric Distribution System Harmonics for Powering Loads
DE102011077716A1 (de) 2011-06-17 2012-12-20 Robert Bosch Gmbh Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers
WO2013128641A1 (ja) * 2012-03-02 2013-09-06 株式会社日立製作所 非接触給電装置
US9368269B2 (en) * 2012-10-24 2016-06-14 Schumacher Electric Corporation Hybrid battery charger
DE102012223591A1 (de) * 2012-12-18 2014-06-18 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers aus einer dreiphasigen Wechselspannungsquelle
US9963038B2 (en) 2013-03-15 2018-05-08 Schneider Electric USA, Inc. Portable electric vehicle charging device
JP6047442B2 (ja) * 2013-03-29 2016-12-21 富士電機株式会社 給電装置
JP6124336B2 (ja) 2013-06-12 2017-05-10 東海旅客鉄道株式会社 給電装置
US9493087B2 (en) 2013-08-07 2016-11-15 Powerhydrant Llc Method and system for automatic charging of electric vehicles
GB201321906D0 (en) * 2013-12-11 2014-01-22 Ecosynrg Ltd Electric charging system and method
EP3151362B1 (en) * 2014-05-28 2018-09-19 Fuji Electric Co., Ltd. Charger
KR101734683B1 (ko) * 2015-10-07 2017-05-11 현대자동차주식회사 차량의 전원 분배 장치
US10227760B2 (en) * 2016-03-08 2019-03-12 Flowe Green, LLC System and method for a smart faucet
CN106427615B (zh) * 2016-09-20 2018-10-09 江苏大学 一种复合电源控制系统及其在不同工况时的切换方法
CN109789799B (zh) 2016-10-05 2020-10-20 沃土电机股份有限公司 电动车辆
US10124680B1 (en) 2017-06-28 2018-11-13 Lear Corporation Methods and systems for pre-charging on-board charger of vehicle
EP3679643A4 (en) * 2017-09-25 2020-09-16 Huawei Technologies Co., Ltd. POWER SUPPLY SYSTEM WITH REDUCED MASS CAPACITY
US10946756B2 (en) 2017-11-14 2021-03-16 Ford Global Technologies, Llc Bidirectional integrated charger for a vehicle battery
US10351004B1 (en) 2018-01-03 2019-07-16 Lear Corporation Pre-charging DC link capacitor of on-board charger (OBC) using traction battery
US11680474B2 (en) 2019-06-13 2023-06-20 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system
US11746636B2 (en) 2019-10-30 2023-09-05 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system
KR20210156107A (ko) * 2020-06-17 2021-12-24 현대자동차주식회사 차량용 배터리 충전 장치 및 방법
US11662384B2 (en) 2020-11-13 2023-05-30 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Motor malfunction monitoring device, drive motor system and motor malfunction monitoring method
CA3157232A1 (en) 2020-11-24 2022-05-24 Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. Fracturing system
CN114731057A (zh) * 2022-02-15 2022-07-08 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 电驱泵送系统及其驱动方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200830A (en) * 1977-08-10 1980-04-29 Esb Incorporated Series resonant battery charger and control therefor
US4258304A (en) * 1978-09-19 1981-03-24 Gould Inc. Battery charger for electrical vehicle
DE3305224A1 (de) * 1983-02-16 1984-08-16 Bbc Brown Boveri & Cie Bord-batterieladegeraet
US4860185A (en) * 1987-08-21 1989-08-22 Electronic Research Group, Inc. Integrated uninterruptible power supply for personal computers
US4920475A (en) * 1988-03-07 1990-04-24 California Institute Of Technology Integrated traction inverter and battery charger apparatus
US5192905A (en) * 1990-12-24 1993-03-09 Magnetek, Inc. Charging voltage control and current limit for battery chargers
US5182518A (en) * 1991-04-11 1993-01-26 Best Power Technology, Inc. Inverter and battery testing for uninterruptible power systems
US5227712A (en) * 1991-06-26 1993-07-13 Motorola, Inc. Power supply for a battery charger
IT1250896B (it) * 1991-12-24 1995-04-21 Fiat Auto Spa Circuito elettronico per l'alimentazione in corrente continua di carichi elettrici, in specie accumulatori per veicoli elettrici.

Also Published As

Publication number Publication date
US5581171A (en) 1996-12-03
EP0764356A1 (en) 1997-03-26
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WO1995034932A1 (en) 1995-12-21
CN1154765A (zh) 1997-07-16

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