CN102694409B - 电池充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池充电装置，其包括：混合电力变换单元，其被配置为使用公共变压器将AC电力分别变换为对高电压电池和辅助电池充电的第一电压和第二电压；高电压充电单元，其被配置为降低从混合电力变换单元输出的第一电压并用降低的第一电压对高电压电池充电；辅助电压充电单元，其被配置为降低从混合电力变换单元输出的第二电压或高电压电池的电压，并用降低的第二电压或降低的高低压电池的电压对辅助电池充电；以及开关单元，其被配置为切换AC电力与辅助电压充电单元之间的电连接并切换高电压电池与辅助电压充电单元之间的电连接，使得由AC电力变换产生的第二电压或高电压电池的电压选择性地输入辅助电压充电单元。

Description

电池充电装置
技术领域
本发明涉及电池充电装置，并且更具体地，涉及一种公共地使用车载充电器(OBC)中的电力变换结构以使得在高电压电池被交流(AC)电力充电时同样使辅助电池被AC电力充电的电池充电装置。
背景技术
由于环境破坏导致的全球变暖、高油价等问题，电动车辆的发展近年来在汽车工业中得到迅速进步。目前，世界上的主要汽车制造商正在进行研究和开发以制造电动车辆作为他们的主要车辆。
电动车辆不排放废气并且噪声很小。在1873年，电动车辆比汽油车辆更早地被制造出来。然而，由于沉重的电池和长的充电时间，电动车辆未被降低实际使用。另外，随着近年来污染问题变得日益严重，电动车辆再次得到发展。然而，由于可充电电池的使用次数受到限制，单独使用电池不能确保远距离的行驶。
因此，在目前的市场中，北美正在积极地出售使用诸如矿物燃料和电池这样的两种类型的能源的混合车辆。由日本的Toyota Motor Corporation制造的Prius是混合车辆的代表。Prius包括汽油发动机、能够将车辆制动时恢复的动能转换为电能的交流发电机以及电动机。
另外，在电动车辆的情况下，提供了使用可充电电池(也就是说，改进了辅助电池的性能)、具有与已有电池不同特性的燃料电池等的方法。因此，已经逐渐解决了由电动车辆中的电池充电和频繁更换周期所导致的现有问题。
在一些小型电动车辆而不是用于通常公路行驶的电动车辆的情况下，电动车辆已经商品化并且被广泛使用。例如，电动车辆被广泛用于高尔夫球场中的高尔夫球车、体育场馆中用于运送运动员和设备的车辆、室内行驶车辆、室内清洁车辆等，并且预期电动车辆将迅速分配并应用于商业车辆和私家车。
电动车辆和混合车辆都对它们所安装的高电压电池进行充电，并且使用高电压电池作为动力源。车辆配备有作为驱动力的高电压电池以及用于操作电子控制单元(ECU)的辅助电池。
如图1所示，现有的电池充电装置包括AC电力11、车载充电器(OBC)12、辅助电池13、高电压电池14和直流-直流(DC-DC)变换器(LDC)15。
为了对高电压电池14充电，OBC 12需要被配置为将商用AC电力11变换为高电压的高电压充电单元121。
然而，现有的电池充电装置1被设计为单独对高电压电池14充电并且如果使用点火(IGN)电力的ECU在充电期间工作则消耗辅助电池13。
因此，如果辅助电池13的电压降低，则电池充电装置1需要操作LDC 15以对辅助电池13充电。另外，由于很难确定辅助电池13需要充电，因此难以对辅助电池13进行有效的电压管理。
另外，由于LDC 15通过在高电压电池14中将高电压变换为低电压的过程来用辅助电压对辅助电池13充电，因此消耗了高电压电池14中的高电压。因此，高电压电池14的充电/放电的次数增加，缩短了高电压电池14的使用寿命。
发明内容
本发明的方面涉及一种电池充电装置，该电池充电装置能够通过在OBC中公共地使用电力变换结构以单个AC电力对高电压电池和辅助电池充电。
根据本发明的实施方式，该电池充电装置包括：混合电力变换单元，其被配置成使用公共的变压器来将AC电力21分别变换为用于对高电压电池充电的第一电压和用于对辅助电池充电的第二电压；高电压充电单元，其被配置成降低从所述混合电力变换单元输出的所述第一电压，并且使用降低的第一电压对所述高电压电池充电；辅助电压充电单元，其被配置成降低从所述混合电力变换单元输出的所述第二电压或所述高电压电池的电压，并且使用降低的第二电压或降低的所述高电压电池的电压对所述辅助电池充电；以及开关单元，其被配置成切换所述AC电力与所述辅助电压充电单元之间的电连接并且切换所述高电压电池与所述辅助电压充电单元之间的电连接，使得由对所述AC电力的变换而产生的所述第二电压或者所述高电压电池的电压能够选择性地输入所述辅助电压充电单元，其中在第一模式中，利用所述开关单元的切换操作来执行使用所述AC电力对所述高电压电池和所述辅助电池的充电，并且在第二模式中，停止使用所述AC电力对所述高电压电池的充电，并且利用所述开关单元的切换操作来执行使用所述高电压电池的电压对所述辅助电池的充电。
所述混合电力变换单元、所述高电压充电单元、所述辅助电压充电单元和所述开关单元可以安装在车载充电器(OBC)上。
所述变压器可以包括初级绕组和具有不同匝数比的多个次级绕组，以将电力变换为所述第一电压和所述第二电压。
在所述第二模式中，所述开关单元可以进行切换操作以将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的初级绕组的输入端子，使得所述辅助电压充电单元使用所述高电压电池的电压对所述辅助电池充电。
在所述第二模式中，所述开关单元可以进行切换操作以将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的多个次级绕组，使得所述辅助电压充电单元使用所述高电压电池的电压对所述辅助电池充电。
所述开关单元可以包括：第一开关单元，其被配置成对所述AC电力的提供或中断进行切换；以及第二开关单元，其被配置成对所述高电压电池的电压到所述辅助电压充电单元的传递进行切换。在所述第一模式中，所述第一开关单元可以切换到接通状态并且所述第二开关单元可以切换到截止状态。在所述第二模式中，所述第一开关单元可以切换到截止状态并且所述第二开关单元可以切换到接通状态。
所述变压器可以包括初级绕组和具有不同匝数比的多个次级绕组，以将电力变换为所述第一电压和所述第二电压。所述第二开关单元可以将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的所述初级绕组的输入端子。
所述第二开关单元可以安装在所述高电压电池的两个端子之间和所述变压器的所述初级绕组的两个输入端子之间。
所述变压器可以包括初级绕组和具有不同匝数比的多个次级绕组，以将电力变换为所述第一电压和所述第二电压。所述第二开关单元被安装以将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的所述多个次级绕组中的连接到所述高电压充电单元的次级绕组。
所述第二开关单元可以包括正向连接在所述高电压电池的正极端子和所述变压器的所述多个次级绕组中的连接到所述高电压充电单元的次级绕组之间的二极管。
该电池充电装置还可以包括：整流单元，其被配置成执行整流操作以将所述AC电力变换为DC电压；以及功率因数校(PFC)电路，其被配置成校正所述DC电压的功率因数，并且将被校正了功率因数的所述DC电压传递到所述混合电力变换单元。
所述高电压充电单元和所述辅助电压充电单元可以包括交叉式降压变换器。
附图说明
图1是示出现有的电池充电装置的框图。
图2是示出根据本发明的实施方式的电池充电装置的框图。
图3是示出根据本发明的实施方式的电池充电装置的详细电路图。
图4是示出根据本发明的实施方式的电池充电装置的详细电路图。
图5是示出根据本发明的另一实施方式的电池充电装置的详细电路图。
图6是示出根据本发明的另一实施方式的电池充电装置的详细电路图。
附图标记说明
2：电池充电装置        21：AC电力
22：OBC                221：混合电力变换单元
222：高电压充电单元    223：辅助电压充电单元
224：开关单元          225：整流单元
226：PFC电路           23：辅助电池
24：高电压电池
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图2是示出根据本发明的实施方式的电池充电装置的框图。
参照图2，根据本发明的实施方式的电池充电装置2可以安装在电动车辆(EV)或插电式混合电动车辆(PHEV)中。电池充电装置2可以将AC电力(110V/220V)21变换为高电压并且用该高电压对高电压电池24充电，并且可以将AC电力21变换为辅助电压并且用该辅助电压对辅助电池23充电。被以这种方式充电的高电压电池24可以用作EV或者PHEV的电源，并且辅助电池23可以用于驱动安装在车辆中的多种ECU，例如制动***的ECU、悬挂***的ECU、转向***的ECU等。
电池充电装置2包括AC电力21、车载充电器(OBC)22、辅助电池23和高电压电池24。
另外，电池充电装置2的部件可以一体地形成。因此，电池充电装置2容易安装在由电能驱动的EV或者PHEV上。
OBC 22可以包括混合电力变换单元221、高电压充电单元222、辅助电压充电单元223和开关单元224。
混合电力变换单元221、高电压充电单元222、辅助电压充电单元223和开关单元224可以安装在OBC 22上。
混合电力变换单元221包括公共的变压器。混合电力变换单元221根据从安装在车辆中的电池管理***(BMS)接收到的充电指令，利用该变压器将AC电力21分别变换为用于对高电压电池24充电的第一电压和用于对辅助电池23充电的第二电压。该变压器公共地用于将电力变换为用于高电压充电单元222的第一电压和用于辅助电压充电单元223的第二电压。该变压器的多个次级绕组，这些次级绕组具有与针对高电压充电单元222和辅助电压充电单元223的电力变换相对应的匝数比。
高电压充电单元222根据从安装在车辆中的BMS接收到的充电指令，降低从混合电力变换单元221输出的第一电压，并且使用降低的第一电压对高电压电池24充电。
辅助电压充电单元223降低从混合电力变换单元221输出的第二电压，并且使用降低的第二电压对辅助电池23充电。
开关单元224切换AC电力21与辅助电压充电单元223之间的电连接并且切换高电压电池24与辅助电压充电单元223之间的电连接，使得从混合电力变换单元221输出的第二电压或者高电压电池24的电压选择性地输入辅助电压充电单元223。
开关单元224可以执行针对第一模式和第二模式的切换操作。第一模式是AC电力充电模式，在该模式中，供应AC电力21，由AC电力21对高电压电池24充电，并且对辅助电池23辅助地充电。第二模式是非AC电力充电模式，在该模式中，不提供AC电力21，当辅助电池23需要充电时，利用高电压电池24的电压对辅助电池23充电。
在第一模式中，开关单元224可以执行切换操作，使得执行利用AC电力21对高电压电池24和辅助电池23的充电。在第二模式中，开关单元224可以执行切换操作，使得停止利用AC电力21对高电压电池24的充电，并且执行利用高电压电池24的电压对辅助电池23的充电。
开关单元224可以包括第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元被配置为对AC电力21的提供和中断进行切换，第二开关单元被配置为对高电压电池24的电压进行切换。在第一模式中，第一开关单元切换到接通状态并且第二开关单元切换到截止状态。另一方面，在第二模式中，第一开关单元可以切换到截止状态并且第二开关单元可以切换到接通状态。
下面将描述利用AC电力21对高电压电池24和辅助电池23充电的操作。
OBC 22从BMS(未例示)接收到对高电压电池24和辅助电池23充电的指令。因此，开关单元224进行切换操作以使得AC电力21输入到混合电力变换单元221。接着，OBC 22通过混合电力变换单元221将AC电力21变换为第一电压，并且将第一电压输出到高电压充电单元222。高电压充电单元222降低该第一电压并且使用降低的第一电压对高电压电池24充电。另外，OBC 22通过混合电力变换单元221将AC电力21变换为第二电压，并且将第二电压输出到辅助电压充电单元223。辅助电压充电单元223降低该第二电压并且使用降低的第二电压对辅助电池23充电。
另外，下面将描述使用高电压电池24对辅助电池23充电的操作。
OBC 22从BMS(未例示)接收到对辅助电池23充电的指令。因此，开关单元224进行切换操作以使得AC电力21不输入到高电压充电单元222和辅助电压充电单元223，并且使得高电压电池24的电力输入到辅助电压充电单元223。
因此，OBC 22通过变压器的次级绕组将高电压电池24的电力提供给辅助电压充电单元223。辅助电压充电单元223降低高电压电池24的电力并且对辅助电池23充电。
图3和图4是示出根据本发明的实施方式的电池充电装置的详细电路图。
参照图3和图4，电池充电装置2可以包括：整流单元225，其被配置为执行整流操作以将AC电力21变换为DC电压；功率因数校正(PFC)电路226，其被配置为校正DC电压的功率因数；混合电力变换单元221；高电压充电单元222；辅助电压充电单元223；以及开关单元224。电池充电装置2还可以包括：位于整流单元225的前端的电磁干扰(EMI)滤波器；电流控制电路；以及电压控制电路。
整流单元225对AC电力21整流并且输出DC电压。
PFC电路226校正从整流单元225输出的DC电压的功率因数并且将被校正了功率因数的DC电压提供给混合电力变换单元221。PFC电路226可以使用交叉式升压变换器。交叉式升压变换器是其中输入端子和输出端子共享相同的接地的步升式变换器(step-up converter)。在交叉式交叉式升压变换器中，当开关处于接通状态时，输入的电力连接到电感器的两个端子以使得电流被充入。另一方面，当开关切换到截止状态时，充入的电流传递到负载侧的滤波器。在交叉式升压变换器中，当从负载侧的滤波器看去时，电流周期性地流入并且中断。流过输出端子的电流总小于流过输入端子的电流。由于电路操作的原理，没有损耗部件。因此，根据“输入电流×输入电压＝输出电流×输出电压”的关系，输出电压总高于输入电压。当把占空比(D)定义为“接通持续时间/开关周期”时，输出电压(Vo)表示为Vo＝Vi/(1-D)。PFC电路226的输出电压可以例如是DC 380V。另外，在附图中，在配置交叉式升压变换器时，PFC电路226可以采用并连结构。因此，即使一个电路损坏，PFC电路226也可以由另一个电路操作，确保电路的可靠性。
混合电力变换单元221包括公共的变压器。混合电力变换单元221使用公共变压器将AC电力21分别变换为用于对高电压电池24充电的第一电压和对辅助电池23充电的第二电压。例如，第一电压可以是是DC 500V，第二电压可以是100V。变压器可以被公共地用于将电力变换为用于高电压充电单元222的第一电压和用于辅助电压充电单元223的第二电压。变压器具有多个次级绕组，这些次级绕组的匝数比与针对高电压充电单元222和辅助电压充电单元223的电力变换相对应。
高电压充电单元222和辅助电压充电单元223可以使用步降式变换器(step-downconverter)。例如，高电压充电单元222和辅助电压充电单元223可以使用交叉式降压变换器。交叉式降压变换器用于其中输入端子和输出端子共享相同的接地的电路。高电压充电单元222和辅助电压充电单元223使用按照恒定周期进行切换操作(重复接通/截止操作)的高电压充电单元222a，使得输入的电力在开关元件222a处于接通状态时连接到电路，并且使得输入的电力在开关元件222a处于截止状态时从电路断开。通过使用LC滤波器来使周期性连接到电路并从电路断开的脉冲电压变得平滑(平均)，高电压充电单元222和辅助电压充电单元223输出DC电压。
降压变换器可以基本上采用以下原理：通过对由于周期性地对DC电压斩波而产生的脉冲电压取平均值而产生输出电压。这种变换器称为电压馈送变换器，并且输出电压总是低于输入电压。当开关的接通持续时间在一个周期中较长时，脉冲电压的宽度进一步变宽。当开关的接通持续时间在一个周期中较短时，脉冲电压的宽度进一步变窄。当把占空比(D)定义为“接通持续时间/开关周期”时，输出电压(Vo)变为Vo＝D×Vi。
高电压充电单元222将从混合电力变换单元221输出的第一电压(500V)降低到例如200到450V的电压，并且接着使用降低的第一电压对高电压电池24充电。另一方面，辅助电压充电单元223将从混合电力变换单元221输出的第二电压(100V)降低到例如12到14V的电压，并且接着使用降低的第二电压对辅助电池23充电。
因此，通过将PFC电路226的输出电压设定为380V并且将从混合电力变换单元221输出的第一电压设定为500V的高电压，可减小电流的量。另外，通过以交叉式降压变换器来构造PFC电路226、高电压充电单元222和辅助电压充电单元223，可减小无源元件的大小并且可将散热最大化。
在整流单元225的输入端子处，可以安装第一开关单元224a，该第一开关单元224a被配置成对AC电力21的提供或中断进行切换。开关单元224a可以切换AC电力21与辅助电压充电单元223之间的电连接，使得从混合电力变换单元221输出的第二电压或者高电压电池24的电压选择性地输入辅助电压充电单元223。
另一方面，可以安装第二开关单元224b，该第二开关单元224b被配置成切换高电压电池24与辅助电压充电单元223之间的电连接。第二开关单元224b安装在高电压电池24的两个端子之间，并且安装在混合电力变换单元221中提供的变压器的初级绕组的两个端子之间。
第一开关单元224a和第二开关单元224b可以进行针对第一模式和第二模式的切换操作。在第一模式中，可以利用第一开关单元224a和第二开关单元224b的切换操作来执行使用AC电力21对高电压电池24的充电和对辅助电池23的充电。在第二模式中，可以停止使使用AC电力21对高电压电池24充电，并且可以利用第一开关单元224a和第二开关单元224b的切换操作来执行使用高电压电池24的电压对辅助电池23的充电。
在此情况下，在第一模式中，第一开关单元224a可以切换到接通状态并且第二开关单元224b可以切换到截止状态。另一方面，在第二模式中，第一开关单元224a可以切换到截止状态并且第二开关单元224b可以切换到接通状态。
在这种构造中，下面将参照图3描述使用AC电力21对高电压电池24和辅助电池23的充电的第一模式操作。
OBC 22从BMS(未例示)接收到对高电压电池24和辅助电池23充电的指令。因此，如图3所例示，第一开关元件224a和第二开关元件224b可以进行开关操作，使得AC电力21输入混合电力变换单元221。
在第一模式中，第一开关单元224a切换到接通状态并且第二开关单元224b切换到截止状态。因此，AC电力211通过整流单元225和PFC电路226输入混合电力变换单元221。混合电力变换单元221将AC电力21变换为第一电压，并且将第一电压输出到高电压充电单元222。高电压充电单元222降低第一电压并且使用降低的第一电压对高电压电池24充电。另外，混合电力变换单元221将AC电力21变换为第二电压，并且将第二电压输出到辅助电压充电单元223。辅助电压充电单元223降低第二电压并且使用降低的第二电压对辅助电池23充电。
另外，下面将参照图4描述使用高电压电池24对辅助电池23充电的第二模式操作。
OBC 22从BMS(未例示)接收到对辅助电池23充电的指令。因此，如图4所例示，第一开关单元224a和第二开关单元224b进行切换操作以使得AC电力21到混合电力变换单元221、高电压充电单元222和辅助电压充电单元223的输入中断，并且使得高电压电池24的电力输入辅助电压充电单元223。
在第二模式中，第一开关单元224a切换到截止状态并且第二开关单元224b切换到接通状态。因此，第一开关单元224a的截止操作中断了向整流单元225、PFC电路226和混合电力变换单元221提供AC电力21。因此，混合电力变换单元221不能进行AC电力21到第一电压或者第二电压的电力变换。因而，由于不能再向高电压充电单元222输出第一电压，高电压充电单元222不能进行降低第一电压和使用降低的第一电压对高电压电池24充电的操作。另外，混合电力变换单元221也不能把由于AC电力21的电力变换而产生的第二电压输出到辅助电压充电单元223。
然而，由于第二开关单元224b处于接通状态，因此高电压电池24的电压通过第二开关单元224b传递到混合电力变换单元221的输入端子。传递到混合电力变换单元221的输入端子的高电压电池24的电压在设置在混合电力变换单元221中的变压器的二次绕组中感生。在此情况下，变压器的多个次级绕组可以包括连接到高电压充电单元222的次级绕组和连接到辅助电压充电单元223的次级绕组。另外，在第二模式中，高电压充电单元222的开关元件222a设定为维持在截止状态。因此，高电压电池24的电压不在连接到高电压充电单元222的次级绕组中感生，而是在连接到辅助电压充电单元223的次级绕组中感生。辅助电压充电单元223降低在次级绕组中感生的高电压电池24的电压，并且使用降低的电压对辅助电池23充电。
图5和图6是示出根据本发明的另一个实施方式的电池充电装置的详细电路图。
参照图5和图6，根据本发明的另一个实施方式的电池充电装置2可以包括：整流单元225，其被配置成进行整流操作以将AC电力21变换为DC电压；PFC电路226，其被配置成校正DC电压的功率因数；混合电力变换单元221；高电压充电单元222；辅助电压充电单元223；以及开关单元224。电池充电装置2还可以包括：EMI滤波器，其位于整流单元225的前端；电流控制电路；以及电压控制电路。
整流单元225对AC电力21整流并且输出DC电压。PFC电路226校正从整流单元225输出的DC电压的功率因数并且将经过了功率因数校正的DC电压提供给混合电力变换单元221。PFC电路226可以使用交叉式升压变换器。交叉式升压变换器是其中输入端子和输出端子共享相同的接地的步升式变换器。在交叉式升压变换器中，当开关处于接通状态时，输入的电力连接到电感器的两个端子以使得电流被充入。另一方面，当开关切换到截止状态时，充入的电流传递到负载侧的滤波器。在交叉式升压变换器中，当从负载侧的滤波器看去时，电流周期性地流入并且中断。流过输出端子的电流总小于流过输入端子的电流。由于电路操作的原理，没有损耗部件。因此，根据“输入电流×输入电压＝输出电流×输出电压”的关系，输出电压总是高于输入电压。当把占空比(D)定义为“接通续时间/开关周期”时，输出电压(Vo)表示为Vo＝Vi/(1-D)。PFC电路226的输出电压可以例如是DC 380V。
混合电力变换单元221包括公共变压器。混合电力变换单元221使用公共变压器将AC电力21分别变换为用于对高电压电池24充电的第一电压和用于对辅助电池23充电的第二电压。例如，第一电压可以是是DC 500V，第二电压可以是200到450V。变压器可以公共地用于将电力变换为用于高电压充电单元222的第一电压和用于辅助电压充电单元223的第二电压。变压器具有多个次级绕组，这些次级绕组的匝数比与针对高电压充电单元222和辅助电压充电单元223的电力变换相对应。
高电压充电单元222和辅助电压充电单元223可以使用步降式变换器。例如，高电压充电单元222和辅助电压充电单元223可以使用降压变换器。降压变换器在输入端子和输出端子共享相同接地的电路中使用。高电压充电单元222和辅助电压充电单元223使用按照恒定周期进行切换操作(重复接通/截止操作)的开关元件222a，使得输入的电力在开关元件222a处于接通状态时连接到电路，并且使得输入的电力在开关元件222a处于截止状态时从电路断开。通过使用LC滤波器使周期性地连接到电路和从电路断开的脉冲电压变得平滑(平均)，高电压充电单元222和辅助电压充电单元223输出DC电压。
降压变换器可以基本上采用以下原理：通过对由于周期性地对DC电压斩波而产生的脉冲电压取平均值而产生输出电压。这种变换器称为电压馈送变换器，并且输出电压总是低于输入电压。当开关的接通持续时间在一个周期中较长时，脉冲电压的宽度进一步变宽。当开关的接通持续时间在一个周期中较短时，脉冲电压的宽度进一步变窄。当把占空比(D)定义为“接通持续时间/开关周期”时，输出电压(Vo)变为Vo＝D×Vi。
高电压充电单元222将从混合电力变换单元221输出的第一电压(500V)降低到例如200到450V的电压，接着使用降低的第一电压对高电压电池24充电。另一方面，辅助电压充电单元223将从混合电力变换单元221输出的第二电压(100V)降低到例如12到14V的电压，接着使用降低的第二电压对辅助电池23充电。
在整流单元225的输入端子处，可以安装第一开关单元224a，该第一开关单元224a被配置成对AC电力21的提供或中断进行切换。开关单元224a可以切换AC电力21与辅助电压充电单元223之间的电连接，以使得从混合电力变换单元221输出的第二电压或者高电压电池24的电压选择性地输入辅助电压充电单元223。
另一方面，可以安装第二开关单元224c，该第二开关单元224c被配置成切换高电压电池24与辅助电压充电单元223之间的电连接。第二开关单元224c可以包括正向连接在高电压电池24的正极端子与变压器的次级绕组之间的二极管。
第一开关单元224c和第二开关单元224b可以进行针对第一模式和第二模式的切换操作。在第一模式中，可以利用第一开关单元224a和第二开关单元224c的开关操作进行使用AC电力21对高电压电池24和辅助电池23的充电。在第二模式中，可以停止使用AC电力21对高电压电池24充电，并且可以利用第一开关单元224a和第二开关单元224c的开关操作进行使用高电压电池24的电压对辅助电池23的充电。
在此情况下，在第一模式中，第一开关单元224a切换到接通状态并且第二开关单元224c维持截止状态。另一方面，在第二模式中，第一开关单元224a切换到截止状态并且第二开关单元224c维持接通状态。
在这种构造中，下面将参照图5描述使用AC电力21对高电压电池24和辅助电池23的充电的第一模式操作。
OBC 22从BMS(未例示)接收到对高电压电池24和辅助电池23充电的指令。因此，如图5所例示，第一开关单元224a和第二开关单元224c可以进行切换操作，使得AC电力21输入混合电力变换单元221。
在第一模式中，第一开关单元224a切换到接通状态并且第二开关单元224c维持截止状态。因此，AC电力211通过整流单元225和PFC电路226输入到混合电力变换单元221。混合电力变换单元221将AC电力21变换为第一电压，并且将第一电压输出到高电压充电单元222。高电压充电单元222降低第一电压并且使用降低的第一电压对高电压电池24充电。另外，混合电力变换单元221将AC电力21变换为第二电压，并且将第二电压输出到辅助电压充电单元223。辅助电压充电单元223降低第二电压并且使用降低的第二电压对辅助电池23充电。
另外，下面将参照图6描述使用高电压电池24对辅助电池23充电的第二模式操作。
OBC 22从BMS(未例示)接收到对辅助电池23充电的指令。因此，如图6所例示，第一开关单元224a和第二开关单元224c进行切换操作以使得AC电力21到混合电力变换单元221、高电压充电单元222和辅助电压充电单元223的输入中断，并且使得高电压电池24的电力输入到辅助电压充电单元223。
在第二模式中，第一开关单元224a切换到截止状态并且第二开关单元224c切换到接通状态。因此，第一开关单元224a的截止操作中断了向整流单元225、PFC电路226和混合电力变换单元221提供AC电力21。因此，混合电力变换单元221不能进行AC电力21到第一电压或者第二电压的电力变换。因此，由于不能再向高电压充电单元222输出第一电压，高电压充电单元222不能进行降低第一电压和使用降低的第一电压对高电压电池24充电的操作。另外，混合电力变换单元221也不能将由于AC电力21的电力变换而产生的第二电压输出到辅助电压充电单元223。
然而，由于第二开关单元224c处于接通状态，高电压电池24的电压通过第二开关单元224c传递到混合电力变换单元221的次级绕组。变压器的次级绕组可以包括连接到高电压充电单元222的次级绕组和连接到辅助电压充电单元223的次级绕组。在此情况下，高电压电池24的电压被传递到连接到高电压充电单元222的次级绕组。传递到高电压充电单元222的次级绕组的高电压电池24的电压在连接到辅助电压充电单元223的次级绕组中感生。
另外，在第二模式中，高电压充电单元222的开关元件222a被设定为维持在截止状态。因此，高电压电池24的电压不流过连接到高电压充电单元222的次级绕组，并且高电压电池24的电压在连接到辅助电压充电单元223的次级绕组中感生。辅助电压充电单元223降低在次级绕组中感生的高电压电池24的电压，并且使用降低的电压对辅助电池23充电。
根据本发明，在使用AC电力对高电压电池充电期间，通过公共地使用通过能够具有不同匝数比的变压器向OBC传递不同电力的电力变换结构，也可对辅助电池充电。
此外，根据本发明的实施方式，不是必须设置用于对辅助电池充电的单独LDC。由于在使用AC电力对高电压电池充电的操作期间一起执行了对辅助电池的充电，因此可缩短充电时间，并且可提高电力传输效率。因此，能够防止高电压电池的使用寿命缩短。
另外，根据本发明，通过将PFC电路的输出电压和从混合电力变换单元输出的第一电压设定为高电压，可减小电流的量。通过使PFC电路、高电压充电单元和辅助电压充电单元配置有交叉式降压变换器，可减小无源元件的大小并且可使散热最大化。
尽管参照具体实施方式描述了本发明的实施方式，但对本领域的技术人员明显的是，在不脱离在所附权利要求限定的本发明的实质和范围的情况下，可以做出各种变化和修改。
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年3月18日在韩国专利局提交的韩国专利申请的优先权No.10-2011-24454的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容。

Claims (10)

1.一种电池充电装置，该电池充电装置包括：
功率因数校正PFC电路，其被配置成校正从整流单元输出的DC电压的功率因数，并且将被校正了功率因数的所述DC电压传递到混合电力变换单元；
混合电力变换单元，其被配置为使用公共的变压器将来自所述PFC电路的被校正了功率因数的所述DC电压分别变换为用于对高电压电池充电的第一电压和用于对辅助电池充电的第二电压；
高电压充电单元，其被配置为降低从所述混合电力变换单元输出的所述第一电压，并且使用降低的第一电压对所述高电压电池充电；
辅助电压充电单元，其被配置为降低从所述混合电力变换单元输出的所述第二电压或所述高电压电池的电压，并且使用降低的第二电压或降低的所述高电压电池的电压对所述辅助电池充电；以及
开关单元，其被配置为切换交流电力与所述辅助电压充电单元之间的电连接并切换所述高电压电池与所述辅助电压充电单元之间的电连接，使得由于所述交流电力的变换而产生的所述第二电压或所述高电压电池的电压被选择性地输入到所述辅助电压充电单元，
其中，在第一模式中，利用所述开关单元的切换操作来进行使用所述交流电力对所述高电压电池的充电和对所述辅助电池的充电，
在第二模式中，停止使用所述交流电力对所述高电压电池的充电，并且利用所述开关单元的切换操作来进行使用所述高电压电池的电压对所述辅助电池的充电，
其中，所述PFC电路的输出电压小于从所述混合电力变换单元输出的所述第一电压，
所述开关单元包括第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元被配置为对所述交流电力的提供或中断进行切换，并且所述第二开关单元被配置为对所述高电压电池的电压到所述辅助电压充电单元的传递进行切换；
在所述第一模式中，所述第一开关单元切换到接通状态并且所述第二开关单元切换到截止状态；并且
在所述第二模式中，所述第一开关单元切换到截止状态并且所述第二开关单元切换到接通状态。
2.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中所述混合电力变换单元、所述高电压充电单元、所述辅助电压充电单元及所述开关单元安装在车载充电器上。
3.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中所述变压器包括初级绕组和具有不同匝数比的多个次级绕组，以将电力变换为所述第一电压和所述第二电压。
4.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中在所述第二模式中，所述开关单元进行切换操作以将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的初级绕组的输入端子，使得所述辅助电压充电单元使用所述高电压电池的电压对所述辅助电池充电。
5.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中在所述第二模式中，所述开关单元进行切换操作以将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的多个次级绕组，使得所述辅助电压充电单元使用所述高电压电池的电压对所述辅助电池充电。
6.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中：
所述变压器包括初级绕组和具有不同匝数比的多个次级绕组，以将电力变换为所述第一电压和所述第二电压，并且
所述第二开关单元将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的所述初级绕组的输入端子。
7.根据权利要求6所述的电池充电装置，其中所述第二开关单元安装在所述高电压电池的两个端子之间和所述变压器的所述初级绕组的两个输入端子之间。
8.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中：
所述变压器包括初级绕组和具有不同匝数比的多个次级绕组，以将电力变换为所述第一电压和所述第二电压；并且
所述第二开关单元被安装以将所述高电压电池的电压传递到所述变压器的所述多个次级绕组中的连接到所述高电压充电单元的次级绕组。
9.根据权利要求8所述的电池充电装置，其中所述第二开关单元包括正向连接在所述高电压电池的正极端子与所述变压器的所述多个次级绕组中的连接到所述高电压充电单元的次级绕组之间的二极管。
10.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中所述高电压充电单元和所述辅助电压充电单元包括交叉式降压变换器。
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