電器的電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器的製作方法

2023-11-04 04:28:52 2

本發明涉及一種電器的電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器。

背景技術：

電池充電器的使用已普遍為人所知，該電池充電器通常集成在電動車輛內，其輸入端連接交流電源線且輸出端連接所述電動車輛的電池。

作為示例，一種可能的現有類型的電池充電器的電源級A如圖1所示，其包括可以連接外部電源線的輸入濾波器F、點燃電流限制器ICL(或「浪湧電流限制器」)、整流橋R以及功率因數校正電路PFC。

特別地，為了遵從電氣幹擾的規則，所述功率因數校正電路PFC的目的在於確保從輸電幹線上提取到儘可能正弦的電流。

為了始終遵從電氣幹擾的適用規則，通常在所述PFC的上遊設置濾波器EMC。所述PFC輸出端電壓始終高於輸電幹線電壓，且相對於輸電幹線電壓穩定，所述PFC常用於進一步的轉換階段。

進一步眾所周知的是，在由中性三相電壓供電的系統中最為危險的情況之一是，在三個電壓被用作單相電壓的情況下中性連接喪失。

事實上在此情況下，如果負載吸收不平衡，則由不同於零的電位形成虛擬的星型中心。

因此，星型電壓也可能會呈現出非常高的電壓值從而對用戶設備的完整性帶來危險。

特別地，在與三相電源相連的單相電子系統中，中性點的喪失可導致在電源輸入單元中的元件承受超過板電壓值的電壓。避免設備損壞的最簡單的方法為在過電壓的情況下監控輸入電壓並中斷線路。

這樣一種監控及中斷線路的操作通常由設置於所述濾波器F上遊的過電壓保護電路OP實施。

更為具體地，廣泛採用兩種已知的解決方案。

第一種已知的方案示意性的如圖2所示，其設想為通過由電壓檢測器VD控制的並聯的開關SW以及串聯布置的過電流斷路器BRK實現(過電壓)保護電路OP。

從而通過所述電壓檢測器VD檢測過電壓，所述開關SW被操作並閉合，繼而通過所述斷路器BRK中斷所述線路。

然而，這一方案仍存在缺陷。

事實上，首先，反應速度必須很高或是在任何情況下均與所述元件承受過電壓的「耐受」程度相一致。這不可避免地需要使用一個電子開關類型的開關。

此外，該方案必然需要人工幹預以復位線路及過電流保護，且其對於終端用戶並不是始終能實現也並不總是「可接受」，特別是對於由熔斷器而不是可復位的熱磁開關所組成的保護。

第二種已知的方案示意性的如圖3所示，設想為通過由電壓檢測器VD控制的串聯的開關SW實現保護電路OP。

從而通過所述電壓檢測器VD檢測過電壓，所述開關SW被操作而斷開，繼而所述線路中斷。

然而，這一方案同樣仍存在缺陷。

事實上，在此情況下，同樣需要高反應速度，因此需要使用一個電子開關類型的開關。

此外，關於該第二方案，開關元件SW具有很高的功耗，出於響應速度的原因，其並非一個簡單的繼電器而通常由半導體電子開關組成。

技術實現要素：

本發明的主旨在於提供一種電器的電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器，其能夠以有效的方式及低廉的成本確保有效的過電壓保護。

本發明的另一個目的在於提供一種電器的電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器，其可以在使用起來簡單、合理、容易、高效的範圍內克服現有技術中的上述缺陷。

以上所述的目的可以由根據權利要求1所描述的特徵的本發明的電器的電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器實現。

附圖說明

本發明的其他技術特徵及優點可以通過兩個優選的，而並非限定的電器的電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器的實施例清楚地加以描述，與所舉例的實施例描述相對應的附圖也僅僅是對實施例的指示性說明，而非對本發明所做的限制，其中：

圖1為現有類型的電池充電器的可能電源的示意圖；

圖2和圖3為現有類型的電池充電器的電源中實現過電壓保護電路的示意圖；

圖4為根據本發明的電源的可能的第一實施例的示意圖；

圖5為根據本發明的電源的可能的第二實施例的示意圖。

具體實施方式

具體參考這些附圖，附圖標記A總體上指代一種電器的電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器。

然而，並不排除對用於不同種類的電子裝置及設備的電源A的使用。

特別地，參考如圖4所示的第一實施例，所述電源A包括與外部電源線相連接的輸入濾波器F、連接在所述輸入濾波器F下遊的點燃電流限制器ICL、連接所述輸入濾波器F以及所述點燃電流限制器ICL的整流橋R以及連接在所述整流橋R下遊的功率因數校正電路PFC。

更為具體地，所述功率因數校正電路PFC包括輸入電感L、至少一個整流二極體D以及連接在所述整流二極體D下遊的至少一個濾波電容C。

有利地，所述電源A包括過電壓保護裝置，其具有：

開關SW1，其類型為電子開關，與所述功率因數校正電路PFC的濾波電容C串聯連接在所述整流二極體D的下遊；

輸入電壓的控制電路CNT1，其可操作地與電子開關SW1連接，且在輸入端檢測到過電壓的情況下能夠操作並因此斷開所述電子開關SW1。

從而，電子開關SW1和控制電路CNT1被實現在功率因數校正電路PFC內部。

因而，在實踐中，所述電子開關SW1的特定的定位可以在過電壓的情況下快速保護所述電容C。

事實上，一般來說，在過電壓的情況下位於所述PFC的所述整流二極體下遊的電解濾波電容第一個發生擊穿。

目前，用於單相系統的工作電壓事實上被限制在400-450V的直流電。更高的工作電壓能夠抵擋由於中性點缺乏而導致的過電壓，但也使得所述電容尺寸及成本難以接受，並因而影響所述電源A自身。

因而，通過合適的控制電路CNT1能夠監控所述輸入電壓並能夠非常迅速地確定任何過電壓。

進一步地，所述電子型開關的使用允許具有足以防止所述電容C故障的最小響應時間。事實上，其並不可能是一個繼電器電路，因為在此情況下，機電設備的響應時間將會很高並且允許輸出電解電容C頂部的電壓上升超過可接受的範圍內。

特別地，所述電子開關SW1優選地由MOSFET或其類似類型的場效應電晶體組成。

始終參考如圖4所示的所述電源A的第一實施例，過電壓保護裝置還包括附加開關SW2，其類型為機電開關，其串聯設置在所述輸入濾波器F的上遊且與合適的過電壓檢測器VD相連接。

因而，所述機電開關SW2能夠被操作以保護所述電源A的所有元件部分。

因此，在檢測出過電壓的情況下，所述電源A的操作可以設想為由所述控制電路CNT1和所述過電壓檢測器VD觸發所述電子開關SW1和所述機電開關SW2。

特別地，所述電子開關SW1迅速的響應時間允許快速地保護所述電源A中非常敏感的元件，更為具體地該元件為電解電容C。

同時，所述電子開關SW1僅與所述電解電容C串聯且僅用於消除所述電容自身的脈動電流。

因而，所述電子開關SW1消除一個非常有限的電流並且確保了整體電路的高效能。

同樣地，儘管具有較慢的響應時間，所述機電開關SW2確保了對所述電源A的位於所述功率因數校正電路PFC上遊的其他元件的保護。

事實上，所述輸入濾波器F需要由能夠耐受過電壓的元件組成，因為根據標準，這樣的元件必定相對於所施加的電壓而尺寸過大。

實踐中，使用額定電壓高達300V交流電的元件(其通常應用於特定標準的應用中)，這些元件也能夠在短期內承受更高的電壓，在最壞的情況下，該電壓能夠達到500V交流電左右(在相到相三相電壓的+20％的最大容差處)。

同樣地，所述輸入整流橋R通常同樣能夠耐受高達600V的交流電，而所述PFC電路的半導體可以使用具有足夠電壓範圍的元件製成，這樣並不影響尺寸且增加成本為零或是在某些情況下增加很小。例如，目前所使用的半導體普遍為擊穿電壓更高或等於650V。

參考所述電源A的第二可能的實施例，如圖5所示，另外參考所述第一實施例中的機電開關SW2，過電壓保護裝置採用相同的點燃電流限制器ICL，其連接在所述功率因數校正電路PFC的上遊。

特別地，這樣一種點燃電流限制器ICL包括機電開關SW2，其可操作地連接過電壓檢測器VD並且與至少一個正溫度係數電阻器PTC並聯。

所述功率因數校正電路PFC包括與各自的控制電路CNT2相連接的控制開關SW3。

實踐中，一旦當檢測到過電壓，SW1立即被激活用於電解質的保護，SW2斷開以防止大量電流通過所述PTC，且所述PFC電路的所述控制開關SW3變為短路。這樣可以提高電阻器PTC溫度以隔離電路，或在某些情況下最大限度地減少通過電路的電流。

有用地，如圖5所示，所述點燃電路限制器ICL可以連接在所述輸入濾波器F的上遊。

然而，其中也並不排除其他可替代的實施例，例如，所述點燃電流限制器ICL連接在所述功率因數校正電路PFC的上遊，且在所述輸入濾波器F的下遊。

本發明是如何實現所要達到的技術目的的已在實踐中被證實。

特別需要強調的事實是根據本發明的所述電源，特別是用於電動車輛電池充電的電池充電器確保了以有效的方式及低廉的成本對過電壓進行有效的保護。