[发明专利]用于对电能存储单元充电的方法和电压转换器

说明书

本发明涉及一种用于从持续充电端子对尤其安装在车辆中的电能存储单元充电的方法。本发明还涉及直流/直流电压转换器。具体地说，电压转换器配置成适配持续充电端子与尤其安装在车辆中的电能存储单元之间的电压。

具有单独的电力发动机或具有与另一类型的发动机组合的电力发动机的车辆(混合动力车辆)通常包含高电压电池，例如具有约400伏的电压，所述高电压电池传送电能以驱动被预期成移动车辆的电动机。在某些车辆中，这种电池可以使用车辆外部的电力网络再充电。已知使用被设计成传送经格式化以用于对电池充电的能量(例如具有足够的功率来允许快速充电)的充电端子。传送交流电压电压的充电端子和传送交流电压电压的充电端子是已知的，在下文中被称为“持续充电端子”。通常，持续充电端子包含调节电荷的单元。

持续充电端子通常被设计成用具有在大致250伏与550伏之间的最高充电电压的约50千瓦电池组的功率充电。具有包含在这一电压范围内的电压的电池可以经由任选地电子滤波器直接连接到充电端子。然而，车辆的电池可具有超出充电端子可接受的范围的最高充电电压。实际上，制造商可以提供具有更高的最高充电电压的电池以便限制电动机的各相中的电流，这尤其减小电力电缆的剖面。直流/直流电压转换器(或DCDC转换器)可接着用于适配持续充电端子与车辆电池之间的电压。然而，归因于DCDC转换器的开关的切换，转换器可对持续充电端子产生干扰。

因此寻求一种用于从持续充电端子对电能存储单元(例如车辆的电池)充电的方法，其中DCDC转换器在持续充电端子与存储单元之间的使用引起对充电端子的较低干扰，甚至根本无干扰。

为了达到这个效果，本发明涉及一种用于使用直流/直流电压转换器以从所述持续充电端子对尤其安装在车辆中的电能存储单元充电来适配持续充电端子与所述电能存储单元之间的电压的方法，所述直流/直流转换器包括异相操作的至少两个交错元件，每一元件具有相应的开关；

所述方法包括通过脉宽调制利用占空比控制所述直流/直流电压转换器的开关以适配所述持续充电端子与电能存储单元之间的电压，所述占空比在几个连续交错周期内，尤其在充电的整个持续时间内具有基本上恒定的给定值。

具体地说，交错周期对应于直流/直流电压转换器的元件的数目与两个连续元件之间的相移的持续时间之间的乘积。具体地说，能量存储单元具有高于充电端子的操作范围的完全充电电压。

直流/直流电压转换器与充电端子的连接点处的电流具有根据直流/直流电压转换器的占空比更显著或更不显著的电流波纹。电流波纹以为元件的数目的函数及直流/直流转换器的开关频率的函数的一频率插入。这些电流波纹可以在充电端子的组件(例如充电端子的电感或电容器)中传播。当占空比变化时，电流波纹变化，其修改充电端子中的干扰。通过以基本上恒定的占空比值操作确保充电端子中的干扰保持恒定，这有助于遵守持续充电端子的标准。此外，这还简化充电方法中的调节，这是因为不存在待执行的电压调节，仅应用固定占空比。

根据实施例，占空比的给定值α_v等于直流/直流电压转换器的元件的数目N的倒数乘以自然数X(具体地说小于N)的乘积。因此，占空比的给定值α_v对应于由关系式限定的值中的一个，其中N是交错元件的数目，且X是具体地说小于N的自然数。

在这些占空比值下，充电端子与直流/直流电压转换器之间的连接点处的电流波纹基本上衰减，甚至抑制，这使得有可能遵守持续充电端子的使用标准。因此，确保了持续充电端子中的干扰，此归因于持续充电端子与直流/直流电压转换器之间的连接点处的电流波纹在对电能存储单元充电期间基本上衰减，甚至抑制。具体地说，电流波纹降低到标准化值的0％与5％之间、甚至0％与2.5％之间，且甚至0％与1％之间的水平。因此，使得有可能考虑持续充电端子可支持的滤波器的大小可以最小化，这是因为波纹较弱。即使干扰足够低，滤波器的使用也可避免。这允许节省直流/直流转换器的体积和成本，尤其对于其组件具有约50千瓦或100千瓦，甚至150千瓦或更高的功率的直流/直流转换器。

根据实施例，当直流/直流电压转换器包括偶数个元件时，占空比的所述给定值基本上等于50％。

在50％的占空比值下，电流波纹衰减，不管直流/直流转换器的元件数目，只要数目是偶数即可。因此，方法可以不同直流/直流转换器予以实施而无需修改本发明的方法的步骤，这使得有可能简化根据本发明的方法。