本公開涉及一種用于電動車輛的充電控制系統，其使用具有多個匝數比的多重變壓器能夠實現正常電力、主電池和輔助電池之中的各種充電計劃。

背景技術：

包括混合動力車輛的電動車輛可以配備有兩個電池，即向車輛供電的主電池和已經在汽油車輛中使用的輔助類型電池。通常，主電池產生高電壓，而輔助電池產生低電壓。

在相關技術的環保車輛的電池系統中，主電池由bms(電池管理系統)控制和管理，并且以與汽油車輛中管理的同樣方式來管理輔助電池。進一步，相關技術的環保車輛的輔助電池由主電池充電。

也就是說，在相關技術的電動車輛的電池系統中，主電池和輔助電池被分別控制，但是燃料效率低。進一步，輔助電池被充電或通過車輛中的電氣負載的快速增加而放電均不考慮輔助電池的狀態，從而輔助電池可能被過度充電或過度放電。

因此，題為“chargingcontrollingmethodforplug-inhybridelectricvehicleandelectricvehicle”的韓國專利申請公開no.2014-0078174已經嘗試通過提出有效充電的各種方法來嘗試解決這些問題，該方法通過改進汽車控制系統的操作來實現有效充電。

然而，即使用這樣的方式，主電池和輔助電池仍然被分別控制，這在控制和管理方面效率不高，并且仍然存在低燃料效率的問題。

前述內容僅旨在幫助理解本公開的背景，并且不旨在表示本公開落入本領域技術人員已知的相關技術的范圍內。

技術實現要素：

因此，考慮到相關技術中出現的上述問題而創作本公開，并且本公開旨在提出一種用于電動車輛的充電控制系統，其允許使用具有多個匝數比的多重變壓器而集成慢充電器和低電壓變壓器，因此可以通過甚至簡單的控制來實現各種充電控制計劃。

為了實現上述目標，根據本公開的一個方面，提供一種用于電動車輛的充電控制系統，其包括：主電池，提供用于驅動電動車輛的電力；輔助電池，向電動車輛的電氣負載供電；多重轉換器，連接外部電源、主電池和輔助電池，并當其中的開關接通時，輸出用于對主電池和輔助電池充電的電壓；和控制器，根據主電池和輔助電池的充電狀態控制多重轉換器中的開關的接通/斷開，使得主電池或輔助電池被充電。

系統進一步包括：功率因數校正器，連接在外部電源和多重轉換器之間，并且提高外部電力的功率因數。

系統進一步包括：第一轉換器，連接在多重轉換器的用于主電池的輸出端和主電池之間，以實現雙向轉換；和第二轉換器，連接在多重轉換器的用于輔助電池的輸出端和輔助電池之間，以實現雙向轉換。

控制器可以控制多重轉換器中的用于外部電力、主電池和輔助電池的轉換器的接通/斷開，并且可以根據主電池和輔助電池的充電狀態，控制第一轉換器和第二轉換器的接通/斷開并控制第一轉換器和第二轉換器的降壓/升壓模式。

當主電池和輔助電池都需要充電時，控制器可以接通多重轉換器中的用于外部電力、主電池和輔助電池的轉換器，并且可以以升壓模式接通第一轉換器和第二轉換器。

當主電池需要充電時，控制器可以接通多重轉換器中的用于外部電力、主電池和輔助電池的轉換器，可以以升壓模式接通第一轉換器，并且可以斷開第二轉換器。

當沒有從外部電源供電時，控制器可以斷開多重轉換器中的用于外部電力的轉換器。

當主電池未完全放電時，控制器可以以所述降壓模式接通第一轉換器并以所述升壓模式接通第二轉換器。

當主電池需要充電時，控制器可以以所述升壓模式接通第一轉換器并且以所述降壓模式接通第二轉換器。

控制器可以基于主電池和輔助電池的soc來確定主電池和輔助電池的充電狀態。

多重轉換器可以包括將外部電源的電壓轉換為用于對主電池和輔助電池充電的電壓的多重變壓器。

多重變壓器的線圈繞組系數滿足下面的表達式

n>m>k

其中，n是初級側的線圈繞組系數，m是主電池處的線圈繞組系數，k是輔助電池的線圈繞組系數。

本公開可以提供以下效果。

首先，可以通過具有多個匝數比的多重變壓器來集成慢充電器和低電壓變壓器，因此降低了制造成本并簡化了電路，并且因此降低了功率損失。

第二，通過僅控制操作模式和轉換器的接通/斷開，可以根據主電池和輔助電池的充電狀態實現各種充電計劃。

第三，當難以對主電池充電，但主電池完全放電時，可以使用輔助電池臨時對主電池充電，從而增強了電動車輛的緊急驅動功能。

附圖說明

從下面結合附圖的詳細描述中將更清楚地理解本公開的上述和其它目的、特征和其它優點，附圖中：

圖1是示出根據本公開的實施方式的用于電動車輛的充電控制系統的配置的示圖。

圖2是示出根據本公開的實施方式的用于電動車輛的充電控制系統的配置的示圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖詳細描述本公開的實施方式。

如圖1所示，根據本公開的實施方式的用于電動車輛的充電控制系統可以包括：主電池10，提供電力以用于驅動電動車輛；輔助電池20，向電動車輛的電氣負載供電；多重轉換器30，連接外部電源、主電池10和輔助電池20，并且當其中的開關接通時輸出用于對主電池10和輔助電池20充電的電壓；以及控制器40，根據主電池10和輔助電池20的充電狀態控制多重轉換器30中的開關的接通/斷開，使得主電池10或輔助電池20能夠被充電。

多重轉換器(multi-converter)30是可以輸出具有多種電平的電壓并且以各種類型提供的裝置。在各種類型的轉換器中，本公開中提出的多重轉換器30可以使用將外部電源的電壓轉換為用于對主電池10和輔助電池20充電的電壓的多重變壓器80(multi-transformer)。進一步，在本公開中提出的多重轉換器30可以輸出一個電壓，而不是具有多個電平的多個電壓。因此，如果需要，多重轉換器30可以用作普通單一型轉換器。

轉換器將輸入電壓改變為具有不同大小的輸出電壓，因此轉換器的轉換效率非常重要。然而，將dc電壓轉換為具有不同大小的dc電壓的效率不高。因此，在通過將dc電壓轉換為ac電壓；使用變壓器將ac電壓轉換為具有不同大小的ac電壓；然后將ac電壓轉換為dc電壓的情況下，效率顯著提高，即使轉換過程可能更加復雜。因此，本公開可以提出包括多重變壓器80的多重轉換器30，以提高轉換效率。多重變壓器80是通過將期望數量的線圈附接到次級側而使用戶能夠從其獲得具有各種大小的電壓的變壓器，但是在本公開中僅需要用于對主電池10和輔助電池20充電的充電電壓，因此本公開可以提出在次級側具有兩個線圈的這種類型的變壓器，其可以在圖1中示出。

如果線圈設置在多重變壓器80的次級側，則可以從線圈繞組系數的比率來確定每個變壓器的輸出端子處的輸出電壓。變壓器的輸出電壓可以是用于對本發明中的主電池10和輔助電池20充電的電壓，因此主電池10處的電壓可以高于輔助電池20處的電壓。因此，多重變壓器80的線圈繞組系數可以滿足以下表達式。

n>m>k

其中，n是初級側的線圈繞組系數，m是主電池10處的線圈繞組系數，k是輔助電池20處的線圈繞組系數。

如果多重變壓器80可以滿足上述表達式，則可能需要能夠將dc電壓轉換成ac電壓的轉換器，如上所述。因此，多重轉換器30可以設置有用于為外部電源、主電池10和輔助電池20都進行電壓轉換的轉換器。進一步，雖然將在下面描述，但是該轉換器用作用于對主電池10和輔助電池20進行各種充電計劃的開關。因此，通過使用具有上述配置的多重轉換器，可以根據各種充電狀態靈活地對外部電源、主電池10和輔助電池20進行充電控制。

如圖1所示，根據本公開的用于電動車輛的充電控制系統可以包括功率因數校正器50，其連接在外部電源和多重轉換器30之間，并且因此可以提高外部電力的功率因數。通常，電動車輛中使用的外部電力可以是220v或110v的ac電力。因此，可以提供改善功率因數的功率因數校正器50，以使由ac電力的特性導致的無功功率最小化。

功率因數校正器50通常在后端配備有dc/dc轉換器，以將由功率因數校正器50轉換的dc電壓轉換為dc電壓。根據本公開，功率因數校正器50和多重轉換器30可以連接，因此可以不需要特定的dc/dc轉換器，并且可以使用多重轉換器30中的用于外部電源的轉換器。因此，根據本公開，可以去除功率因數校正器50中的dc/dc轉換器，因此可以實現減小裝置的尺寸和制造成本并進一步提高效率的效果。

進一步，如圖1所示，用于電動車輛的充電控制系統可以包括：第一轉換器60，連接在多重轉換器30的用于主電池10的輸出端和主電池10之間，以實現雙向轉換；和第二轉換器70，連接在多重轉換器30的用于輔助電池20的輸出端和輔助電池20之間，以實現雙向轉換。提供第一轉換器60和第二轉換器70以根據主電池10和輔助電池20的狀態處理各種類型的充電計劃，并且第一轉換器60和第二轉換器70都可以以雙向模式操作，即，降壓和升壓模式。也就是說，可以以降壓模式和升壓模式兩者操作的轉換器用于以各種方式控制主電池10和多重轉換器30之間以及輔助電池20和多重轉換器30之間的電流流動。

如果提供了多重轉換器30、第一轉換器60和第二轉換器70中的全部，則可能需要用于控制接通/斷開轉換器和降壓/升壓模式的控制器40。這是因為電動車輛的充電計劃取決于控制器40如何接通/斷開轉換器或者在降壓/升壓模式下如何控制它們。因此，如圖1所示，本公開的控制器40不僅可以控制第一轉換器60和第二轉換器70以及降壓/升壓模式的接通/斷開，而且可以控制接通/斷開多重轉換器30中的用于外部電源、主電池10和輔助電池20的轉換器。

如上所述，控制器40控制轉換器的方式取決于主電池10和輔助電池20的充電狀態。可能難以確定主電池10和輔助電池20的充電狀態，因此本公開提供了感測主電池10和輔助電池20的soc(充電狀態)的方法作為確定充電狀態的方式。soc是用于確定電池的充電狀態的參考，并且高soc意味著電池處于接近滿充電狀態的狀態。通常，20～80％的soc意味著正常狀態，20％以下的soc意味著放電狀態，并且80％以上的soc意味著滿充電狀態。然而，這些參考可以根據電池的狀態或設計而改變。

如上所述，用于電動車輛的充電控制方法不僅可以根據電池的充電狀態改變，而且可以根據是否可以通過外部電源向車輛供電來改變。因此，下面描述控制器40考慮每種情況的充電方法。

第一種情況是當通過外部電源向電動車輛供電時，其中主電池10和輔助電池20都需要充電。在這種情況下，根據本公開的實施方式的控制器40可以接通多重轉換器30中的用于外部電力、主電池10和輔助電池20的轉換器，并且可以以所述升壓模式接通第一轉換器60和第二轉換器70。這是因為在這種情況下，優選的控制是使用來自外部電源的電力對主電池10和輔助電池20充電。

也就是說，用于外部電力的轉換器被接通以將來自外部電源的電力輸入到多重轉換器30，并且主電池10和輔助電池20都需要充電，因此用于主電池10和輔助電池20的轉換器都接通。進一步，由于需要對主電池10和輔助電池20都充電，連接到主電池10的第一轉換器60和連接到輔助電池20的第二轉換器70都被接通并且在升壓模式操作，使得可以將由多重轉換器轉換的電力供應給主電池10和輔助電池20。

第二種情況是當通過外部電源向電動車輛供電時，其中僅需要對主電池10充電。在這種情況下，根據本公開的實施方式的控制器40可以接通多重轉換器30中的用于外部電力、主電池10和輔助電池20的轉換器，可以以所述升壓模式接通第一轉換器60，并且可以斷開第二轉換器70。其原因是當輔助電池20不需要被充電時，不需要向輔助電池20供電。

也就是說，由于即使在這種情況下通過外部電源供電，多重轉換器30中的用于外部電力的轉換器被接通，并且用于主電池10和輔助電池20的轉換器也被接通以使用電力。然而，由于在這種情況下僅需要通過外部電源對主電池10充電，連接到主電池10的第一轉換器60可以以所述升壓模式接通，而連接到輔助電池20的第二轉換器70可以被斷開以防止不必要的電力供應。因此，可以停止對輔助電池20的電力供應，并且可以向主電池10提供更多的電力，從而可以提高主電池10的充電效率。

第三種情況是當沒有從外部電源供電時，其中主電池10和輔助電池20都處于正常充電狀態。電動車輛可以在大多數時間處于這種狀態，除非存在需要另一狀態的特定情形。在這種情況下，根據本公開的實施方式的控制器40可以斷開多重轉換器30中的用于外部電力的轉換器，可以接通用于主電池10和輔助電池20的轉換器，并且可以以所述降壓模式接通第一轉換器60和以所述升壓模式接通第二轉換器70。除非有某些特定情況需要，否則多重轉換器30中的用于主電池10和輔助電池20的轉換器可以總是接通。這是因為，在普通的汽車電池系統中的輔助電池20允許車輛的起動，因此當主電池10接通時，主電池10持續向輔助電池20供電以防止輔助電池20完全放電。

也就是說，在這種情況下，當主電池10未完全放電時，這種特定情況下，可以接通多重轉換器30的用于主電池10和輔助電池20的轉換器，使得主電池10持續對輔助電池20供電以防止輔助電池20完全放電。然而，在這種情況下可以不從外部電源供應電力，因此可以不需要接通用于外部電力的轉換器。因此，可以通過斷開用于外部電源的轉換器來防止用于多重轉換器30中的用于外部電力的轉換器的電力消耗，從而可以提高用于電動車輛的充電系統的效率。進一步，在這種情況下，形成從主電池10到輔助電池20的充電路徑，因此連接到主電池10的第一轉換器60可以以所述降壓模式接通，并且連接到輔助電池20的第二轉換器70可以以所述升壓模式接通。

最后，第四種情況是當沒有從外部電源供電并且主電池10需要充電時。如果電動車輛當前正在行駛，則這種情況可以被認為是緊急情況，因為如果主電池10完全放電則電動車輛不能行駛。因此，本公開提出了一種在該緊急情況下可以使用輔助電池20臨時對主電池10充電的方法。

在這種情況下，由于不從外部電源供電，所以多重轉換器30的用于外部電力的轉換器可以被斷開，并且用于主電池10和輔助電池20的轉換器可以都接通以提高多重轉換器30的效率。進一步，連接到主電池10的第一轉換器60可以以所述升壓模式接通，并且連接到輔助電池20的第二轉換器70可以以所述降壓模式接通。因此，輔助電池20的電力可以被提供給主電池10，因此即使主電池10被完全放電，其也可以由輔助電池20臨時充電。

通常，輔助電池20的電力不同于主電池10的電力，因此可能需要適當的電力轉換以使用輔助電池20對主電池10充電，并且如上所述，可以通過多重轉換器30中的多重變壓器80實現，并且詳細的控制方法可以是調整多重變壓器在主電池10處的線圈繞組系數和在輔助電池20處的線圈繞組系數。

圖2示出了用于實現本公開的詳細電路。與圖1不同，圖2詳細示出了多重轉換器30、功率因數校正器50、第一轉換器60和第二轉換器70中的電路配置。圖2示出的電路可以是具有igbt(絕緣柵雙極晶體管)的開關裝置的電路，作為用于實現本公開的示例，但是本公開不限于此。任何類型的電路都是可用的，只要可以響應來自控制器40的信號來控制接通/斷開每個裝置，因此除了igbt開關裝置之外，可以使用各種器件如mos、bjt和二極管。

因此，即使主電池10完全放電，主電池10也可以通過上述控制由輔助電池20臨時充電。如上所述，能夠確保足夠的電力以將電動車輛駕駛到能夠對主電池10充電的充電站，并且因此能夠提高電動車輛的緊急驅動功能。

雖然參考附圖中所示的具體實施方式描述了本公開，但是對于本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離本公開的范圍的情況下，本公開可以以各種方式改變和修改，在下面的權利要求中描述。