[发明专利]对功率因数进行可变频率控制的充电设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月19日提交的、题为“Charging Equipment OfVariable Frequency Control For Power Factor”的韩国专利申请No.10-2010-0101979的权益，其作为参考被整体合并于本申请中。

技术领域

本发明涉及对功率因数进行可变频率控制的充电设备。

背景技术

通常，当电动车行进时，用作电动车中的主电源的电池对充电电压进行放电，从而应该在经过预定时间行进预定距离后必须对电池进行充电。

主要根据系统或充电电流分类类型来对给作为电动汽车主电源的电池进行充电的方法进行分类。系统分类方法被分成车上(on-board)型和车下(off-board)型，在所述车上型中，充电设备被包括在电动车中，而所述车下型使用独立地安装在外部的充电设备。

另外，充电电流类型被分成普通充电型和快速充电型，所述普通充电型以20A或更小的电流用较长的时间周期执行充电，所述快速充电型以30A或更大的电流用较短的时间周期执行充电。

通常，普通充电型使用安装在车上的车上充电设备，而快速充电型使用独立地安装在外部的车下充电设备。

在上述电动车的充电类型中，车上充电设备被配置为包括功率因数校正电路、功率因数校正电路控制器、DC-DC转换器和充电控制器。

在该配置中，功率因数校正电路控制器感测从功率因数校正电路输出的电压和电流，以执行对功率因数校正电路的开关装置的开关控制，从而维持功率因数。

在上述充电设备中，当电池状态从被提供有大量电能的重负载状态(具有小的阻抗值)变到相差很大的被提供有少量电能的轻负载状态(具有大的阻抗值)时，需要在宽的负载区域内有高效率。

然而，在根据现有技术的充电设备中，由于功率因数校正电路控制器通过使用脉宽调制方案来切换功率因数校正电路的开关装置，该开关装置在轻负载状态中具有与重负载状态相同的开关频率，而功率因数校正电路中的功率消耗相对较大，从而比起重负载，对于轻负载更明显地降低了功率转换效率。

发明内容

本发明已被作出，以致力于提供一种对功率因数进行可变频率控制的充电设备，该充电设备能够通过感测电池的负载状态，以利用比重负载状态中的开关频率相对较低的开关频率来操作开关装置，从而提高功率转换效率(功率因数)。

根据本发明的优选实施方式，提供了一种对功率因数进行可变频率控制的充电设备，包括：AC-DC转换器，用于接收AC电能并将该AC电能转换成DC电能并输出DC电能；功率因数校正电路，包括开关装置，用于通过开关装置的开关操作来校正从AC-DC转换器输出的DC电能的功率因数，并输出DC电能；DC-DC转换器，用于将从功率因数校正电路输出的DC电能转换成用于给电池充电的DC电能，并输出经转换的DC电能；以及功率因数校正电路控制器，用于当通过根据从功率因数校正电路输出的DC电能来调制脉冲信号的脉宽而对功率因数校正电路的开关装置执行开关控制时，通过根据从电池管理系统输出的电池的负载状态而改变脉冲信号的频率来执行所述开关控制。

功率因数校正电路控制器可以改变脉冲信号的频率，从而与电池的负载状态处于轻负载状态的情况相比，在重负载状态中具有相对较低的开关频率。

功率因数校正电路控制器可以包括：脉宽调制器，用于输出脉冲信号，该脉冲信号的脉宽被调制以对功率因数校正电路的开关装置执行开关控制；以及脉冲频率调制器，用于根据从电池管理系统输出的电池的负载状态来改变从脉宽调制器输出的脉冲信号的频率，以对开关装置执行开关控制。

脉冲频率调制器可以包括：比较器，用于接收输出电压和来自电池管理系统的相对于负载状态的参考电压，以比较输入信号并将其输出；晶体管，具有连接到电能电压的第一端、以及连接到接地电压的第二端及第三端；电容器，并联连接在晶体管的第一端和第二端之间；锁存器，连接到比较器的输出端和晶体管的第一端，用于输出频率改变的脉冲信号；以及延迟器，用于对频率改变的脉冲信号进行延迟，以将该脉冲信号提供给晶体管的第三端。

对功率因数进行可变频率控制的充电设备可以包括滤波器单元，用于接收AC电能，以移除高频成分并将该AC电能输出到AC-DC转换器。

对功率因数进行可变频率控制的充电设备还可以包括充电滤波器单元，用于接收从DC-DC转换器输出的DC电能，以移除高频成分并将该DC电能输出给电池。