[发明专利]具有预充电功能的低成本充电器电路

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于高压电池，更具体地，涉及用于具有电气化驱动系统的车辆的高压电路的充电电路。

背景技术

电动和混合动力电动车辆依赖可充电的能量储存系统（RESS），如高压电池或电池组，来为电动驱动系统提供电能。虽然车辆运行过程中的再生制动可以在一定程度上重新激励高压（HV）电池，但是另外的电池充电也是必要的。相应地，典型的高压电池组可以与配置为将其耦接至如电力设施这样的电源的充电器装置配合。例如，充电器可以在住所或充电站插入电插座以允许电池组充电。

充电过程典型地在车辆驻车并关闭时进行。在典型的电结构中，RESS可以与一个或多个用于将RESS耦接至车辆的高压电总线的主接触器以及一个或多个用于将RESS耦接至电充电器装置的充电器接触器相关联。在车辆关闭时执行的典型的充电过程中，充电器接触器闭合而主接触器断开，允许能量传递至RESS而阻止能量传递至耦接至高压总线的车辆系统和装置。类似地，在车辆运行过程中，主接触器闭合，将RESS耦接至高压电能转换系统和其他电负载，而充电器接触器断开以便充电器装置在车辆运行过程中不被激励。

车辆电系统可以包括配置为将RESS的高压逐步降低至较低电压的直流/直流（DC/DC）变换器。理想的是将DC/DC变换器配置为在车辆运行过程中提供逐步降低的电压，以使RESS可以激励低压车辆电池并支持多种低压车辆装置和配件。因此，DC/DC变换器通常耦接至主接触器的“车辆侧”的高压总线，以便当主接触器因车辆运行而闭合时其耦接至RESS。

然而，充电过程本身可以要求多种通过低压装置的通信和操作。此外，需要低压电池支持的预处理操作可能在车辆充电过程中执行。例如，消费者会希望使车辆舱室达到想要的温度。因为主接触器在充电过程中典型地断开，所以耦接至主接触器的车辆侧上的高压总线的DC/DC变换器不能在充电过程中被RESS激励，因此也就不能支持与充电或预处理过程相关联的低压电池和车辆负载。因此，低压车辆电池会在RESS的充电过程中支持预处理过程的同时耗尽。

一种可能的解决方案可以包括闭合主接触器以激励将DC/DC变换器和其他车辆系统耦接至RESS的高压总线。然而，除了耦接DC/DC变换器之外，该解决方案还在充电过程中耦接其他系统，如驱动系统、车辆采暖和通风系统以及其他多种系统。加入降低充电过程的效率的负载的解决方案一般是不想要的。另一解决方案可以包括将DC/DC变换器移至主接触器的RESS侧；然而，在该配置中，除非增加了额外的接触器或保护装置，否则DC/DC变换器将一直被激励。这种情况通常是不想要的，因为DC/DC变换器的寄生负载会将高压电池的能量耗尽。此外，这种配置会将维修程序复杂化。最终，解决方案可以包含将专用DC/DC变换器包括在内，或许与充电器装置结合，该DC/DC变换器配置为在充电过程中运行。然而，该方法需要复杂的电路和控制的重复，其多余且不具有成本效益。

发明内容

本发明给出了系统和设备，其允许耦接至可充电能量储存系统(RESS)并配置为支持低压负载的DC/DC（DCDC）变换器在RESS被充电的同时运行，并且在RESS未被充电但支持高压（HV）负载的同时运行。同时，系统可以限制或防止DC/DC变换器、充电器和/或其他设备的不必要的激励以改进整体安全性和效率。举例来说，用于车辆的电路可以包括耦接至相反极性的第一和第二电压总线的RESS、配置为在RESS充电事件过程中将RESS耦接至能量源的充电器以及耦接至第一和第二电压总线的DC/DC变换器，其中DC/DC变换器配置为在充电过程以及车辆驱动的过程中运行。