[发明专利]充电电路和用于操作该种充电电路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别地涉及对负载进行充电的领域。

背景技术

通过电源供电的各种负载包括电容。这些电容可能是寄生电容或是所预期的电容。当这样的负载连接到电源时，可能导致高电流，尤其是如果电源具有低的内部电阻时。例如，电池可能是这样的情况。对此可能的解决方案是通过开关充电。电池经由继电器和电阻器连接到包括某一电容的负载。这些组件昂贵并且体积较大。此外，它们需要与系统负载匹配以满足需要的预充电时间。这使得电路对于系统的变化（例如老化或温度）或改变以及变形敏感。而且，在电阻器过热之前，在有限的时间范围中只能尝试有限数量的预充电。

发明内容

优选的是能获得更有效的电路。

本发明的第一方面提供了充电电路，该充电电路包括：第一输入端子和第二输入端子，用于将电路分别连接到DC电源的第一电源接线端和第二电源接线端；第一输出端子和第二输出端子，用于对要被充电的负载提供输出电压；第一开关，被布置在第一输入端子与第一输出端子之间；电流传感器，与第一开关串联地布置在第一输入端子与第一输出端子之间；连接元件，包括用于连接电感器的第一电感连接器和第二电感连接器，第一电感连接器被连接到开关，第二电感连接器被连接到第一输出端子；二极管元件，被连接到第一电感连接器和第二输出端子，以使得当第一开关接通时，防止流过第一开关的电流从第一开关经由二极管元件流向第二输出端子；第一开关和电流传感器被布置成连接到控制电路，控制电路被布置成响应于从电流传感器接收的信号来控制所述第一开关的操作。

通过能够使用电感而不是电阻器来限制电路中的电流，以将电能存储在电路中而不是耗散的形式限制电流。提供二极管元件以在关断开关时使存储在电感中的能量能够流向负载。而且，通过操作与检测到的电流相关的开关，可以操作此开关以实现最佳效率的电路操作。

在根据本发明的电路实施例中，充电电路包括控制电路，并且该控制电路被布置成：当接收到激活信号时，接通所述第一开关；当从所述电流传感器接收到表示由所述电流传感器检测到的电流等于或大于第一预定的电流强度的信号时，关断所述第一开关;以及在关断所述第一开关后第一预定的时间量过去之后，接通所述第一开关。

以这样的方式，可以将电流保持为等于或低于预定的电流强度。这意味着，一方面可以尽可能快的对负载充电，另一方面将电流保持为等于或小于例如开关或其它电路组件允许的最大强度。

在根据本发明的电路的另一实施例中，控制电路被布置成重复a）至c），直到从电流传感器接收到的信号表明，由电流传感器检测到的电流表示当接通第一开关时，在第二预定的时间量内电流没有达到第二预定的电流强度。

当对负载充电时，负载上的电压实质上等于电源上的电压。因此当两者直接连接时，在导线的固有电阻上不再期待大电流，这使得在那时开关充电失效。

在根据本发明的电路的另一实施例中，控制电路被布置成耦合到用于检测负载上的电压的电压传感器，并且其中控制电路被布置成重复a）至c），直到从电压传感器接收的信号表明负载上的电压已经达到预定的电压强度。

这允许以另一种方式检测负载的充电状态。

在根据本发明的电路的另一实施例中，第一预定的时间量实质上等于测量到的时间量，测量到的时间量是从第一开关接通开始直到检测到预定的电流强度为止的时间。

如果对负载充电，则负载上的电压将会增加。因此，电源的电压与负载的电压之间的差别将会减小。这意味着，充电电流的特性将会改变，并且特别地电流强度增加的速率将会改变。所以达到预定的电流强度所需要的时间减少。同样电感上电压降落的速率随时间降低。通过使开关频率依赖于达到预定的电流强度的时间，提高电路的效率。

在根据本发明的电路的另一实施例中，第一预定的时间量实质上等于第三预定的时间量与测量到的时间量之间的差，测量到的时间量是从第一开关接通开始直到检测到预定的电流强度为止的时间。

在本实施例中，开关频率是具有可变占空比的常数。因为不需要时间段的存储，从而这样的电路较为简单并且因此可以比较便宜的实现。

根据本发明的电路的另一实施例包括第二开关，该第二开关用于将第一输入端子连接到第一输出端子，以使得将第一开关和连接元件旁路。

当负载充电时，优选的是将开关、电流传感器以及电感旁路，以防止由于这些组件的消耗而损失能量，并且减少这些组件的损耗。

本发明的第二方面提供了一种电动车辆，该车辆包括根据权利要求1至权利要求12中的任一项所述的充电电路。