[发明专利]充电系统

说明书

技术领域

本案关于一种充电系统，尤指一种可对充电电池进行充电，且可减少谐波产生及降低生产成本的充电系统。

背景技术

燃油式汽车的发明确实改善了人类行动上的方便与货物运送的问题，且随着制造技术的进步，燃油式汽车被大量生产，现今燃油式汽车已经成为人类生活中不可或缺的工具之一。目前世界燃油式汽车总数约8.5亿辆，而全球57%的石油消费在交通领域（其中美国达到67%），预计到2020年燃油式汽车将达到12亿辆，全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口，石油能源供需矛盾日益凸显。预计2050年的供需缺口几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍，石油价格会飞速上涨，造成汽车使用成本越来越高。因此，各国都在积极鼓励发展新能源汽车，以改变能源结构，降低对石油的依赖。

此外，燃油式汽车运作时，会燃烧汽油造成空气污染，使整个生态环境遭致破坏，近年来为了改善车辆对环境的破坏，各个车商都致力研发低污染的汽车，以保护我们的环境。在各种新能源汽车中，电动汽车的技术背景相对比较成熟，且电网已经铺设到全球各地，可以很方便的获得稳定的电能，所以电动汽车(electric vehicle,EV)或者插电式混合动力汽车(Plug-inHybrid electric vehicle,PHEV)是新能源汽车发展的一个重要方向。

电动汽车或者插电式混合动力汽车使用充电电池作为一个稳定的电能来源，该充电电池利用例如由一充电站及电动汽车内的一充电电路所构成的一充电系统来进行充电，以提供电动汽车运行时所需的电能，其中充电站通过内部的供电线路来接收一交流输入电压，并调整电压的电平，以输出一交流输出电压至充电电路，而为了因应目前高功率的发展趋势并达到节电的需求，该交流输入电压通常为中高压的电压电平，例如1.2KV~22KV，且充电站具有一隔离变压器，以通过隔离变压器将交流输入电压降压至200V~480V的交流输出电压。

请参阅图1，其为现有充电系统的电路架构示意图。如图1所示，现有充电系统1包含一隔离单元10以及一转换单元11，其中隔离单元10由一三相变压器T所构成，且设置于一充电站(未图示)中，三相变压器T架构于接收一供电端，例如电力公司，所提供的为中高压，例如1.2KV~22KV，的一三相交流输入电压Vin，并将三相交流输入电压Vin降压至电压电平为200V~480V的三相交流输出电压Vout。转换单元11可为但不限于设置于充电站内，且为双级式的电路结构，转换单元11包含为第一级电路的一三相功率因数校正电路110以及为第二级电路的一直流/直流转换电路111，其中三相功率因数校正电路110与隔离单元10电连接，架构于滤除所接收的电流中的谐波成份，以提高功率因数，藉此输出一直流过渡电压Vs，直流/直流转换电路111则架构于将过渡直流电压Vs转换为一直流充电电压Vc，以对电动汽车内的电压范围为50~750V的充电电池进行充电。

请参阅图2，其为另一现有充电系统的电路架构示意图。如图2所示，现有充电系统2的结构相似于图1所示的充电系统1，相同标号代表结构与功能相似，唯不同处在于图2所示的转换单元21的第一级电路改由三组单相功率因数校正电路210所构成，第二级电路亦对应第一级电路而改由三组直流/直流转换电路211所构成，其中每一组单相功率因数校正电路210分别电连接于隔离变压器T的输出侧不同的两相，每一组直流/直流转换电路211与对应的单相功率因数校正电路210电连接，且该多组直流/直流转换电路211的输出端并联连接，藉此使输入电流三相平衡，并产生直流充电电压Vc来对充电电池进行充电。

由图1及图2所示可得知，由于三相变压器T实际上仅具有隔离功能而不具有滤除谐波功能，因此需于充电系统1或2中分别设置三相功率因数校正电路110或单相功率因数校正电路210来滤除谐波以提高功率因数，然由于三相功率因数校正电路110或单相功率因数校正电路210的电路结构复杂，使用的电子元件亦繁多，因此导致现有充电系统1和2的生产成本增加，此外，由于充电系统1或2皆为双级式的电路，因此在实际的工作效率上，不但需考虑直流/直流转换电路111、211的转换损耗，更需考虑三相功率因数校正电路110或单相功率因数校正电路210的转换损耗，因此当三相交流输入电压Vin的范围在1.2KV~22KV时，现有充电系统1或2的转换效率仅能达到89%~93%。