具有自動(dòng)電源變換的供電管理的車載充電器的制造方法
【專利說明】具有自動(dòng)電源變換的供電管理的車載充電器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是2013年9月26日提交的、序列號(hào)61/882，933的非臨時(shí)美國(guó)申請(qǐng)，在此其公開內(nèi)容通過引用整個(gè)地并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開內(nèi)容是涉及電動(dòng)車輛或混合式電動(dòng)車輛中使用的用于給控制電路提供不間斷低電壓電力的雙源供電管理系統(tǒng)和方法，并且特別涉及在應(yīng)用AC電壓到充電器時(shí)或從充電器移除AC電壓時(shí)具有自動(dòng)電源變換的車載電池充電器的供電管理。
【背景技術(shù)】
[0004]如汽車業(yè)內(nèi)所熟知的，電動(dòng)車輛(EV)和混合式電動(dòng)車輛(HEV)可以配備有一個(gè)或多個(gè)高電壓電池以用于給車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)提供電力。這樣的電池在消耗之后需要定期再充電，這可以通過將車輛連接到高電壓AC電源線來完成，該高電壓AC電源線可能是120伏或240伏的AC，其由公用電網(wǎng)供電。這種連接可以利用被配置為與車輛車載電池充電器(OBC)接口的合適的車輛連接器。OBC將電網(wǎng)AC電力轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)腄C電力以給高電壓電池充電。為了實(shí)施基本電力轉(zhuǎn)換，所有的電路組件需要由在每一個(gè)分離的地區(qū)中的單個(gè)的電源來提供電力。這是由供電管理(HKPS，Housekeeping Power Supply)來實(shí)現(xiàn)的。
[0005]電動(dòng)車輛和混合式電動(dòng)車輛也可以包括低電壓電池，如12V的DC電池，以用于給低電壓的車輛電氣系統(tǒng)和電路提供電力。當(dāng)車輛連接到AC電源線時(shí)，EV或HEV的這些電氣系統(tǒng)和/或電路的部分或全部可以從高電壓電源得到供應(yīng)的能量。在此情況下，這樣的電源幾乎是無限的，且這樣的布置將有助于維持車輛的12伏DC電池的充電量和/或延長(zhǎng)車輛的12伏DC電池的壽命。在車輛沒有連接到AC電源線的情況下，某種中央控制電路可以從車輛的12伏DC電池獲得足夠的電力供應(yīng)，以實(shí)施各種診斷功能和/或允許對(duì)控制電路進(jìn)行重新編程，諸如刷新軟件更新。
[0006]這樣的布置一般需要兩個(gè)反激式變壓器來單獨(dú)地來調(diào)節(jié)AC電源和12伏的電池電源。這兩個(gè)變壓器永遠(yuǎn)不會(huì)在相同的時(shí)間進(jìn)行運(yùn)行，這導(dǎo)致對(duì)材料和印刷電路板(PCB)空間的低效的使用。此外，需要在AC電源和車輛的12伏DC電池之間進(jìn)行無縫切換，該無縫切換取決于是否存在車輛到高電壓的AC電源線的連接。這樣的切換可以通過使用輔助反激式轉(zhuǎn)換器來將12伏的DC轉(zhuǎn)換成類似最小電壓電平下的AC電源來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)AC電源線接通時(shí)，反激式轉(zhuǎn)換器的反饋將飽和且轉(zhuǎn)換器將進(jìn)入低功率模式。一旦AC電源被移除，反饋將脫離飽和而轉(zhuǎn)換器將恢復(fù)其正常的運(yùn)行模式。這種輔助反激式轉(zhuǎn)換器的使用是笨重的且昂貴的、低效率的，因?yàn)樗胁考荚谶\(yùn)行，并且還是低可靠性的，這是因?yàn)樗鲚o助反激式轉(zhuǎn)換器兩側(cè)被接在一起，導(dǎo)致可能引起過高電壓的潛在故障。其他的解決方案包括具有共享的輸出端的兩個(gè)分離的反激式轉(zhuǎn)換器。利用系統(tǒng)微控制器以檢測(cè)AC電源的狀態(tài)，從而啟動(dòng)/禁止兩個(gè)轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。然而，微控制器時(shí)序變得關(guān)鍵且在大多數(shù)情況下不能滿足無縫變換的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開內(nèi)容中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例針對(duì)供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)用于提供不間斷低電壓電力以控制電動(dòng)車輛或混合式電動(dòng)車輛中的電路。該系統(tǒng)可以包括變壓器，所述變壓器被配置成接收來自車輛電池的低電壓輸入和整流過的AC高電壓輸入中的至少一個(gè)，并且將低電壓輸入和整流過的AC高電壓輸入中的一個(gè)轉(zhuǎn)換成低電壓輸出，以用于給控制電路供電。變壓器可包括第一原邊和第二原邊，所述第一原邊被配置成接收來自車輛電池的低電壓輸入，所述第二原邊被配置成接收整流過的AC高電壓輸入。所述系統(tǒng)還包括第一控制器，所述第一控制器被耦合到低電壓輸入，以用于運(yùn)行與變壓器的第一原邊相關(guān)的第一切換設(shè)備。第一控制器可以可操作為在不存在整流過的AC高電壓輸入時(shí)使用來自低電壓輸入的能量驅(qū)動(dòng)第一切換設(shè)備調(diào)節(jié)低電壓輸出。所述系統(tǒng)還可包括第二控制器，所述第二控制器可連接到整流過的AC高電壓輸入，以用于運(yùn)行與變壓器的第二原邊相關(guān)的第二切換設(shè)備。當(dāng)整流過的AC高電壓輸入存在時(shí)，第二控制器可以可操作為使用來自整流過的AC高電壓輸入的能量驅(qū)動(dòng)第二切換設(shè)備調(diào)節(jié)低電壓輸出并使用切換信號(hào)停用第一控制器。光耦合器可以被提供來與第二控制器通信，以用于接收切換信號(hào)并且將切換信號(hào)從第二原邊穿過隔離邊界傳輸?shù)降谝辉吷系牡谝豢刂破鳌?br>[0008]所述系統(tǒng)還可包括單穩(wěn)態(tài)電路，所述單穩(wěn)態(tài)電路被電氣設(shè)置在光耦合器和第一控制器之間。單穩(wěn)態(tài)電路可以被配置成接收來自光耦合器的切換信號(hào)并且基于切換信號(hào)將輸出傳輸?shù)降谝豢刂破?。單穩(wěn)態(tài)電路可以是可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)數(shù)字電路，該可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)數(shù)字電路基于切換信號(hào)具有兩個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)電路的輸出基于所述兩個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。當(dāng)由光耦合器穿過隔離邊界傳輸?shù)絾畏€(wěn)態(tài)電路的來自第二控制器的切換信號(hào)是觸發(fā)脈沖時(shí)，第一控制器可以被停用。
[0009]變壓器可以是隔離的反激式變壓器。此外，第一控制器和第二控制器每一個(gè)都可以是反激式轉(zhuǎn)換器控制器。第一切換設(shè)備和第二切換設(shè)備(switching device)可以是MOSFETo此外，第二控制器可以具有小于整流過的AC高電壓輸入的最小值的設(shè)定值，使得當(dāng)不存在整流過的AC高電壓輸入時(shí)，第二控制器被停用。
[0010]本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)其他的實(shí)施例還涉及供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)用于提供不間斷低電壓電力給電動(dòng)車輛或混合式電動(dòng)車輛中的控制電路。該系統(tǒng)可包括變壓器，該變壓器具有第一原邊和第二原邊，所述第一原邊被配置成接收來自車輛電池的低電壓輸入，所述第二原邊被配置成接收整流過的AC高電壓輸入。所述系統(tǒng)還可包括第一控制器，所述第一控制器被耦合到低電壓輸入。第一控制器可以可操作為在無整流過的AC高電壓輸入時(shí)，使用來自低電壓輸入的能量來驅(qū)動(dòng)第一切換設(shè)備調(diào)節(jié)低電壓輸出。所述系統(tǒng)還可包括第二控制器，所述第二控制器可連接到整流過的AC高電壓輸入。當(dāng)存在整流過的AC高電壓輸入時(shí)，第二控制器可以可操作為使用來自整流過的AC高電壓輸入的能量來驅(qū)動(dòng)第二切換設(shè)備調(diào)節(jié)低電壓輸出，并且使用切換信號(hào)停用第一控制器。
[0011]所述系統(tǒng)還可包括光耦合器，所述光耦合器與第二控制器通信，以用于接收切換信號(hào)并且將來自第二原邊的切換信號(hào)穿過隔離邊界傳輸?shù)降谝辉吷系牡谝豢刂破?。此夕卜，單穩(wěn)態(tài)電路可以被電氣設(shè)置在光耦合器與第一控制器之間。單穩(wěn)態(tài)電路可以被配置成接收來自光耦合器的切換信號(hào)并且基于切換信號(hào)將輸出傳輸?shù)降谝豢刂破鳌畏€(wěn)態(tài)電路可以是可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)數(shù)字電路，該可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)數(shù)字電路基于切換信號(hào)具有兩個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)。單穩(wěn)態(tài)電路的輸出基于所述兩個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)。當(dāng)由光耦合器穿過隔離邊界傳輸?shù)絾畏€(wěn)態(tài)電路的來自第二控制器的切換信號(hào)是觸發(fā)脈沖時(shí)，第一控制器可以被停用。
[0012]變壓器可以是隔離的反激式變壓器。此外，第一控制器和第二控制器每一個(gè)都可以是反激式轉(zhuǎn)換器控制器。第一切換設(shè)備和第二切換設(shè)備可以是MOSFET。此外，第二控制器可以具有小于整流過的AC高電壓輸入的最小值的設(shè)定值，使得當(dāng)不存在整流過的AC高電壓輸入時(shí)，第二控制器被停用。
[0013]本公開內(nèi)容的又一個(gè)或多個(gè)其他的實(shí)施例涉及一種方法，該方法用于提供不間斷低電壓電力給電動(dòng)車輛或混合式電動(dòng)車輛中的控制電路。該方法可包括接收來自變壓器的第一原邊處的車輛電池的低電壓輸入，以及將該低電壓輸入轉(zhuǎn)換成低電壓輸出，以用于給控制電路提供電力。該方法還可以包括接收來自變壓器的第二原邊處的整流過的AC高電壓輸入，在存在整流過的AC高電壓輸入時(shí)，將整流過的AC高電壓輸入轉(zhuǎn)換成低電壓輸出，以用于給控制電路提供電力，以及停用變壓器的第一原邊，使變壓器停止將低電壓輸入轉(zhuǎn)換成低電壓輸出。
[0014]該方法還可以包括激活第一控制器，以在不存在整流過的AC高電壓輸入時(shí)，使用來自低電壓輸入的能量來驅(qū)動(dòng)第一切換設(shè)備調(diào)節(jié)低電壓輸出。另外，停用變壓器的第一原邊，使得變壓器停止將低電壓輸入轉(zhuǎn)換成低電壓輸出，可包括當(dāng)存在整流過的AC高電壓輸入時(shí)，將來自第二控制器的切換信號(hào)穿過隔離邊界傳輸?shù)降谝豢刂破?