技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及一種放棄使用變壓器而使用固態(tài)開(kāi)關(guān)控制用于電流隔離的車載充電器。
背景技術(shù)
[0002] 混合
電動(dòng)車輛單獨(dú)使用高壓
電池或結(jié)合
內(nèi)燃機(jī)使用高壓電池來(lái)給一個(gè)或多個(gè)
電機(jī)供電，從而將
扭矩傳遞至車輛的
傳動(dòng)系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)“插電式車輛”描述了例如通過(guò)將車輛的充電
電纜插入到120VAC或240VAC的壁裝插座中的任何車輛，例如，電池電動(dòng)車輛、混合電動(dòng)車輛。當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)，可以使用
再生制動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行再充電。
[0003] 可以使用車載充電模
塊或OBCM來(lái)便于高壓電池的再充電。典型的OBCM具有所需的
電子電路硬件和控制
軟件以將單相或三相交流(AC)柵極
電壓轉(zhuǎn)換成電池可用的直流(DC)電壓，并因此用作電壓
整流器。OBCM不僅增加了整流電壓的功率因數(shù)，而且增大了該整流電壓幅度，并因此用作
升壓轉(zhuǎn)換器。另外，OBCM用作DC-DC轉(zhuǎn)換器以當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)根據(jù)需要進(jìn)一步調(diào)節(jié)DC電壓。
[0004] OBCM被描述為隔離設(shè)計(jì)或非隔離設(shè)計(jì)。在適用于具有電傳動(dòng)系的車輛的類型的隔離設(shè)計(jì)中，電流隔離維持在OBCM的
輸入側(cè)與
輸出側(cè)之間。變壓器是一種適當(dāng)?shù)碾娏鞲綦x器，如本領(lǐng)域所熟知的，如將兩個(gè)電路互連而不允許電流從一個(gè)電路直接流到另一個(gè)電路的任何裝置。相反，非隔離OBCM設(shè)計(jì)沒(méi)有電流隔離。結(jié)果，非隔離設(shè)計(jì)往往最常用于低壓非車輛設(shè)計(jì)中。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 本文公開(kāi)了一種用于對(duì)例如以上描述的類型中的任一種類型的插電式車輛的電
力系統(tǒng)中或者在需要使用非車載多相電源對(duì)DC電池再充電的任何其它電力系統(tǒng)中的高壓
能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(HV-ESS)進(jìn)行充電的車載充電模塊(OBCM)。本文描述的OBCM特征在于缺少通常用于提供電流隔離類型的變壓器。也就是說(shuō)，OBCM為如本文中使用術(shù)語(yǔ)表示的“無(wú)變壓器”。然而，在本設(shè)計(jì)中通過(guò)使用附加的固態(tài)裝置仍然維持了接地
故障電流隔離，所述附加的固態(tài)裝置包括被明確
定位/連接并控制的
半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和
二極管。當(dāng)開(kāi)關(guān)和二極管與OBCM的現(xiàn)有電子硬件一起使用時(shí)，提供兩階段能量轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)移，從而對(duì)HV-ESS進(jìn)行充電。本文描述的示例性電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)旨在通過(guò)無(wú)變壓器設(shè)計(jì)提供成本、重量以及
包裝空間減小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)仍然提供電流隔離。
[0006] 固態(tài)裝置的
半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)在不同的示例性
實(shí)施例中可以不同地實(shí)施為兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)?？蛇x地，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可以為
碳化
硅(SiC)開(kāi)關(guān)或?qū)拵?WBG)開(kāi)關(guān)，它們?cè)诒绢I(lǐng)域中已知用于提供相對(duì)于IGBT和MOSFET的某些性能優(yōu)勢(shì)。然而，在一些應(yīng)用中，使用IGBT、MOSFET或其它合適的固態(tài)開(kāi)關(guān)可以獲得令人滿意的結(jié)果。
[0007] 在特定實(shí)施例中，公開(kāi)了一種與AC電源和電連接到具有正負(fù)
導(dǎo)線的DC電壓總線的HV-ESS一起使用的OBCM。OBCM包括可連接到AC電源和可連接到DC電壓總線的導(dǎo)線的AC-DC電壓整流器。整流器還連接到OBCM的DC-DC
降壓轉(zhuǎn)換器。可操作用于增加到降壓轉(zhuǎn)換器的DC電壓輸入的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器連接在電壓整流器與降壓轉(zhuǎn)換器之間。OBCM還包括與降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器電并聯(lián)的鏈路電容器。電連接在降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器之間的鏈路電容器可操作用于向降壓轉(zhuǎn)換器提供增加的DC電壓輸入。
[0008] OBCM的固態(tài)裝置組包括二極管以及第一和第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其中開(kāi)關(guān)具有相反的打開(kāi)/關(guān)閉的切換狀態(tài)。第一開(kāi)關(guān)和二極管電連接在電壓整流器和升壓轉(zhuǎn)換器之間。第二開(kāi)關(guān)電連接在鏈路電容器和降壓轉(zhuǎn)換器之間。經(jīng)由固態(tài)裝置的控制，OBCM可操作以使用AC電源選擇性地對(duì)HV-ESS進(jìn)行充電，同時(shí)維持OBCM的電流隔離，而無(wú)需依照傳統(tǒng)方式使用變壓器。
[0009] 本文還公開(kāi)了一種包括DC電壓總線、電連接到DC電壓總線的HV-ESS，以及上述OBCM的電力系統(tǒng)。OBCM經(jīng)由DC電壓總線電連接到HV-ESS。
[0010] 本文還公開(kāi)了一種車輛，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該車輛包括HV-ESS、具有輸入構(gòu)件的
變速器、連接到輸入構(gòu)件的電機(jī)、AC電壓總線、DC電壓總線，以及經(jīng)由DC電壓總線電連接到HV-ESS并經(jīng)由AC電壓總線電連接到電機(jī)的功率變換器模塊。
[0011] 結(jié)合
附圖，從下面對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)。
附圖說(shuō)明
[0012] 圖1是具有帶如本文所描述構(gòu)造的無(wú)變壓器電流隔離車載充電模塊(OBCM)的電力系統(tǒng)的示例性車輛的示意性側(cè)視圖。
[0013] 圖2是可用于諸如圖1的車輛中的各系統(tǒng)中的示例性O(shè)BCM的示意性電路圖。
[0014] 圖3A至圖3B是圖2的電路圖中所示的固態(tài)裝置的相應(yīng)的切換狀態(tài)的時(shí)間曲線圖，其中在橫軸上示出了時(shí)間，縱軸上示出了切換狀態(tài)。
[0015] 圖4A至圖4B為圖2所示的示例性電路的不同實(shí)施例的瞬時(shí)接地故障電流和均方根(RMS)電流的時(shí)間曲線圖，其中在橫軸上示出了時(shí)間，縱軸上示出了接地故障電流。
具體實(shí)施方式
[0016] 參照附圖，其中在所有幾個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，在圖1中示出了示例性車輛10。車輛10包括具有車載充電模塊(OBCM)20和高壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(HV-ESS)22的電力系統(tǒng)12，其中OBCM20如下所述可操作用于對(duì)HV-ESS22進(jìn)行充電。OBCM20經(jīng)由箭頭A所示的充電端口36被插入到外部多相/交流(AC)電源19，例如120VAC或240VAC常規(guī)壁裝電源插座中。以這種方式，當(dāng)車輛10未運(yùn)行時(shí)，諸如當(dāng)車輛10停泊在充電站時(shí)或停泊在
車庫(kù)中時(shí)，啟用對(duì)HV-ESS22的充電。
[0017] 經(jīng)由來(lái)自
控制器50的開(kāi)關(guān)控制
信號(hào)(箭頭11)對(duì)OBCM20進(jìn)行自動(dòng)控制以建立OBCM20的兩個(gè)充電階段中的一個(gè)，這兩個(gè)充電階段即為在準(zhǔn)備對(duì)HV-ESS22進(jìn)行充電時(shí)，對(duì)DC鏈路電容器(CL)進(jìn)行充電的第一狀態(tài)，如圖2所示，以及第二狀態(tài)，在該狀態(tài)中，來(lái)自DC鏈路電容器(CL)的所存儲(chǔ)的電荷被釋放給HV-ESS22。下面參照?qǐng)D2且另外參照?qǐng)D3A至圖4B的時(shí)間曲線圖更詳細(xì)地描述了用于實(shí)現(xiàn)所期望的功能的示例性無(wú)變壓器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0018] 如圖1所示的車輛10，為機(jī)動(dòng)客車，是可使用電力系統(tǒng)12且受益于使用所公開(kāi)的OBCM20的一種類型的較高級(jí)系統(tǒng)。然而，OBCM20可與任何電力系統(tǒng)12(車輛的或非車輛的)一起使用，其中需要對(duì)DC電池或其它適當(dāng)?shù)哪芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行充電。由于對(duì)于電流隔離的需要，如本文所使用的例如指超過(guò)20VDC的電壓電平的高壓應(yīng)用尤其可受益于本方法。
[0019] 除了OBCM20和HV-ESS22，圖1的電力系統(tǒng)12還可包括功率變換器模塊(PIM)24，即具有用于例如經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制或其它適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)技術(shù)將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓(和反之亦然)所需的必需的IGBT和其它半導(dǎo)體裝置的功率變換器。電力系統(tǒng)12還可包括輔助電源模塊和低壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(LV-ESS)，兩者都未示出，但是這兩者在
現(xiàn)有技術(shù)中都是已知的。OBCM20可經(jīng)由高壓DC總線21電連接到HV-ESS22，并且HV-ESS22可通過(guò)高壓DC總線21電連接到PIM24。如本文所使用的，“高壓”是通常指超過(guò)12-15VDC輔助電壓電平的電壓電平的相關(guān)術(shù)語(yǔ)。因此，18-20VDC可以限定一些應(yīng)用的高壓的合理的較低限度，其中在插電式車輛應(yīng)用中根據(jù)設(shè)計(jì)30VDC至300VDC或更高的電壓電平是可能的。
[0020] 同樣如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“模塊”指用于實(shí)現(xiàn)特定裝置的
指定功能的組合的物理硬件和控制軟件。對(duì)于給定模塊，這類硬件可以一起被封裝。例如，響應(yīng)于脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，PIM24可包括將車輛10上的AC源電力轉(zhuǎn)換成DC電力(反之亦然)所需的所有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其中AC電力被PIM24傳遞給三相或其它多相電機(jī)(MA)30的
相位引線25。OBCM20進(jìn)而包括以下參照?qǐng)D2進(jìn)一步詳細(xì)解釋的各種
電子電路部件。
[0021] 當(dāng)電機(jī)30經(jīng)由相位引線25由電流激發(fā)時(shí)，電機(jī)30經(jīng)由
轉(zhuǎn)子軸32將電機(jī)輸出扭矩(箭頭TM)傳遞給變速器16的輸入構(gòu)件13。在一些實(shí)施例中，例如在插電式混合電動(dòng)車輛設(shè)計(jì)中，內(nèi)燃機(jī)(E)14可被用作附加電源，以經(jīng)由輸入
離合器C1(例如
液力變矩器或摩擦離合器和阻尼器組件)將作為輸入扭矩(箭頭TI)的一部分的
發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩(箭頭TE)傳遞給變速器16，或者在電池電動(dòng)車輛中發(fā)動(dòng)機(jī)14可以被完全省去。可選地，在增程電動(dòng)車輛設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)14可連接到電機(jī)(未示出)，其中在這樣一種設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)14可與傳動(dòng)系斷開(kāi)。在其它設(shè)計(jì)中可以使用一個(gè)或多個(gè)附加電機(jī)(未示出)，例如以將電機(jī)扭矩傳遞給最終傳動(dòng)單元或傳遞給變速器16的輸出構(gòu)件15，而無(wú)需來(lái)自變速器16的輸出扭矩(箭頭TO)最終驅(qū)動(dòng)一組
車輪18以推進(jìn)車輛10。
[0022] 圖1的控制器50可實(shí)施為單一或分布式控制單元，其通過(guò)合適的通信信道和/或傳輸導(dǎo)體與OBCM20進(jìn)行電通信，其中OBCM20響應(yīng)于如上所述的來(lái)自控制器50的
控制信號(hào)(箭頭11)?？刂破?0可為具有足夠
存儲(chǔ)器(M)和處理器(P)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字計(jì)算機(jī)，其中存儲(chǔ)器(M)編程有用于OBCM20切換序列的指令。存儲(chǔ)器(M)包括有形非暫時(shí)性存儲(chǔ)器裝置或介質(zhì)，諸如
只讀存儲(chǔ)器、
隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器、電子可編程只讀存儲(chǔ)器等等。控制信號(hào)(箭頭11)最終確定適于對(duì)HV-ESS22進(jìn)行再充電的OBCM20的工作周期。充電控制值(箭頭17)可由控制器50讀取或報(bào)告至控制器50，該充電控制值描述HV-ESS22的當(dāng)前狀態(tài)，例如，充電狀態(tài)、
溫度、電流、單個(gè)電池電壓等等，從而更好地允許控制器50確定何時(shí)且如何控制OBCM20。
[0023] 參照?qǐng)D2，示出了示例性電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以描繪圖1中示意性示出的OBCM20的可能實(shí)施例。OBCM20經(jīng)由充電端口36電連接至圖1的多相電源19，其具有三個(gè)電引線L1、L2和PE。如本領(lǐng)域中已知，接地故障電流/電路中斷或GFCI裝置被用來(lái)防范電路中的接地故障。電引線L1處的輸入電流在電引線PE處與電引線L2處的輸出電流相比較。電引線L1和電引線L2處的電流的差的均方根(RMS)值與低
閾值，例如，6mA進(jìn)行比較。如果超過(guò)該閾值，則電路在充電端口36中斷開(kāi)。這種GFCI檢測(cè)功能保留在圖2所示的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。
[0024] OBCM20包括電壓整流器38(例如，二極管橋)，其對(duì)經(jīng)由充電端口36提供的AC線路功率進(jìn)行整流。然后，功率因數(shù)校正(PFC)塊40，即本領(lǐng)域已知類型的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器，其具有第一多個(gè)電子元件，示出為電感器LPFC、
正向偏置二極管DPFC，和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SPFC，它們共同地操作用于將電壓整流器38的DC電壓輸出提高至適于對(duì)DC鏈路電容器CL進(jìn)行充電的電平。OBCM20還包括降壓轉(zhuǎn)換器(BC)44，其在本領(lǐng)域中已知為固態(tài)裝置，可操作用于通過(guò)第二多個(gè)電子裝置(示出為另一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SB、二極管DB、電感器LB和電容器CB)的操作來(lái)降低DC電壓。來(lái)自降壓轉(zhuǎn)換器44的降低的電壓輸出然后被傳遞到電容器塊Cy1、Cy2且被傳遞到電池?cái)嚅_(kāi)單元(BDU)35的附加電容器CS1、CS2。電容器塊Cy1、Cy2和電容器CS1、CS2電連接至所示出的充電端口36的電引線PE，其中電纜或其它用于此目的的物理導(dǎo)體的等效
電阻由
電阻器RC表示。BDU35具有電
接觸器39，其設(shè)置在電容器塊Cy1、Cy2和HV-ESS22之間，經(jīng)由電接觸器39的打開(kāi)，諸如車輛點(diǎn)火的車輛狀況停止，且某些電故障導(dǎo)致HV-ESS22自動(dòng)快速斷開(kāi)。
[0025] 在圖2所示的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，固態(tài)硬件被添加至通常存在于任何OBCM中的現(xiàn)有硬件。在一個(gè)實(shí)施例中，附加硬件包括至少兩個(gè)固態(tài)開(kāi)關(guān)(即，在圖2底部示出的固態(tài)開(kāi)關(guān)S2和S4)，其布置在所示出的DC電壓總線的公共導(dǎo)線上(例如，均布置在正導(dǎo)線47上)，以及二極管D1，其與升壓轉(zhuǎn)換器40并聯(lián)地布置在正導(dǎo)線47和負(fù)導(dǎo)線147之間。固態(tài)開(kāi)關(guān)S2和S4具有相反的打開(kāi)/關(guān)閉切換狀態(tài)，即，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2打開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)S4關(guān)閉，反之亦然。在這種實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)S2經(jīng)由控制器50的操作關(guān)閉，以對(duì)DC鏈路電容器CL進(jìn)行充電。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，開(kāi)關(guān)S4保持打開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)DC鏈路電容器CL完全充電時(shí)，開(kāi)關(guān)S2打開(kāi)且開(kāi)關(guān)S4關(guān)閉，其中開(kāi)關(guān)S4的關(guān)閉通常但并非恰好與降壓轉(zhuǎn)換器44的降壓開(kāi)關(guān)SB的關(guān)閉同時(shí)發(fā)生。以這種方式，DC鏈路電容器CL上累積的電荷被傳遞到HV-ESS22。
[0026] 使用固態(tài)開(kāi)關(guān)S2和S4的圖2的實(shí)施例可利用正導(dǎo)線47上的可選附加固態(tài)開(kāi)關(guān)S1，或可利用一對(duì)附加固態(tài)開(kāi)關(guān)S1和S3進(jìn)行改進(jìn)。例如，在升壓轉(zhuǎn)換器40和降壓轉(zhuǎn)換器44的硬件已經(jīng)位于適當(dāng)
位置的設(shè)計(jì)中，通過(guò)在圖2所示的點(diǎn)處添加四個(gè)固態(tài)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4以及二極管D1，該設(shè)計(jì)的好處仍可享受到?？刂破?0可被編程為控制開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4，而不影響或改變對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器40的內(nèi)部開(kāi)關(guān)SPFC或降壓轉(zhuǎn)換器44的開(kāi)關(guān)SB的控制。
[0027] 固態(tài)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4可實(shí)施為提供高速、高功率切換的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4可以可選地實(shí)施為碳化硅(SiC)開(kāi)關(guān)或?qū)拵?WBG)開(kāi)關(guān)。MOSFET或IGBT可用于其它實(shí)施例中，其中每種開(kāi)關(guān)類型提供不同成本/性能折衷，如本領(lǐng)域中已知。
[0028] 二極管D1與升壓轉(zhuǎn)換器40的開(kāi)關(guān)SPFC電并聯(lián)連接，其中二極管D1的
陰極連接至電感器LPFC，和升壓轉(zhuǎn)換器40的二極管DPFC的
陽(yáng)極。因此，鏈路電容器CL與二極管D1電并聯(lián)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S2關(guān)閉時(shí)，電流在回路中流經(jīng)二極管DPFC(如由箭頭i1所指示)，使得電壓在鏈路電容器CL上累積。當(dāng)開(kāi)關(guān)S3和S4關(guān)閉而開(kāi)關(guān)S2打開(kāi)時(shí)，電流在回路中流至升壓電容器CB(如由箭頭i2所指示)，使得所存儲(chǔ)的電荷從鏈路電容器CL被傳遞到HV-ESS22。
[0029] 可選地，可放棄使用固態(tài)開(kāi)關(guān)S3而依賴于降壓轉(zhuǎn)換器44的現(xiàn)有降壓開(kāi)關(guān)SB的控制，該現(xiàn)有降壓開(kāi)關(guān)SB通常在用于開(kāi)關(guān)S3的相同條件下打開(kāi)和關(guān)閉且因此可使用以排除開(kāi)關(guān)S3。同樣地，可使用升壓轉(zhuǎn)換器40的開(kāi)關(guān)SPFC以排除開(kāi)關(guān)S2從而得到簡(jiǎn)化的電路，其可提供性能優(yōu)勢(shì)。然而，由于對(duì)現(xiàn)有開(kāi)關(guān)SPFC和SB的依賴，這種設(shè)計(jì)可能更有利于全新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)㈤_(kāi)關(guān)SPFC和SB的控制編程到OBCM20的整體控制邏輯中。
[0030] 圖3A和圖3B示出了電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的時(shí)間曲線圖，其中在圖3A中固態(tài)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4全部使用，而在圖3B中僅使用了開(kāi)關(guān)S2和S4。跡線60示出了開(kāi)關(guān)S1和S2的切換狀態(tài)，在第一操作階段(I)中，它們均從時(shí)間t0至t1打開(kāi)而從時(shí)間t1至t2關(guān)閉，其中圖2的二極管D1和DP導(dǎo)通。在圖3B的第一操作階段(I)中，跡線60示出了開(kāi)關(guān)SPFC和S2的切換狀態(tài)，它們均從時(shí)間t0至t1打開(kāi)而從時(shí)間t1至t2關(guān)閉，其中二極管D1和DP導(dǎo)通。
[0031] 在圖3A的第二操作階段(II)中，如由跡線64所示，開(kāi)關(guān)S3和S4在時(shí)間t1和t2之間關(guān)閉/打開(kāi)，而在圖3B的第二操作階段中，如由跡線164所示，開(kāi)關(guān)SB和S4關(guān)閉/打開(kāi)且開(kāi)關(guān)SPFC和S2打開(kāi)/關(guān)閉。圖3A的跡線62示出了開(kāi)關(guān)SPFC的狀態(tài)，其示出為在比開(kāi)關(guān)S1和S2更短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)打開(kāi)，因而提供比圖3B的實(shí)施例(其中使用了開(kāi)關(guān)S2和S4而沒(méi)有使用開(kāi)關(guān)S1和S3)較差的電流隔離
水平。然而，對(duì)于使用現(xiàn)有硬件和軟件的的某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，使用較差拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能是更為理想的選擇。
[0032] 參照?qǐng)D4A和圖4B，示出了電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(其中所有固態(tài)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4均使用(圖4A))，和簡(jiǎn)化實(shí)施例(其中僅使用了開(kāi)關(guān)S2和S4(圖4B))的示例性模擬結(jié)果，其中圖4A和圖4B分別對(duì)應(yīng)于圖3A和圖3B。在圖4A至圖4B中，時(shí)間(t)繪在橫軸上而電流(A)繪在縱軸上，其中電流在圖4A中以毫安(mA)為大小示出而在圖4B以納安(nA)為大小示出，以對(duì)比兩個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的GFCI性能差異。
[0033] 在圖4A至圖4B中，區(qū)域70和170表示圖2的電引線L1和L2之間的電流(A)的瞬時(shí)差。線段80和180表示RMS電流。對(duì)于GFCI，將RMS值與低閾值，例如，6mA進(jìn)行比較，且當(dāng)RMS值超過(guò)該閾值水平時(shí)，出現(xiàn)GFCI故障。雖然在圖4A中RMS值低于該閾值，RMS值實(shí)際上可通過(guò)圖2的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(其中僅使用開(kāi)關(guān)S2和S4)降低至零，如圖4B所示。
[0034] 如圖3A所示，由于相對(duì)于升壓轉(zhuǎn)換器40的升壓開(kāi)關(guān)SPFC的工作周期的差異，使用固態(tài)開(kāi)關(guān)S1可導(dǎo)致較高電流電平流經(jīng)圖2的等效電阻器RC，即回流電纜和其它介入硬件或?qū)w結(jié)構(gòu)。由于開(kāi)關(guān)S1在圖2的主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被省略，僅留下開(kāi)關(guān)S2和S4以及先前存在的開(kāi)關(guān)SPFC和SB，帶來(lái)的結(jié)果是RMS值較低。
[0035] 通過(guò)使用上述電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制器50能夠首先以升壓模式控制圖1和圖2的OBCM20，其中固態(tài)開(kāi)關(guān)S1和S2均關(guān)閉且開(kāi)關(guān)S3和S4均打開(kāi)，然后關(guān)閉開(kāi)關(guān)S3和S4同時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)S1和S2，從而對(duì)HV-ESS22進(jìn)行充電?？刂破?0可自動(dòng)調(diào)整各個(gè)固態(tài)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4的工作周期，以在恒定電流和電壓下對(duì)HV-ESS22進(jìn)行充電，這樣做是基于經(jīng)由上述控制值(箭頭17)提供至控制器50的反饋。以這種方式，常規(guī)用于磁隔離類型的變壓器的成本、
質(zhì)量和包裝空間可省去，而不會(huì)干擾電流隔離要求，而且現(xiàn)有電路硬件和軟件僅發(fā)生微小變化。
[0036] 具體實(shí)施方法和圖或附圖支持且描述本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍僅由
權(quán)利要求書(shū)限定。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施所要求保護(hù)教義的一些最佳方式和其它實(shí)施例，但存在用于實(shí)踐所附權(quán)利要求書(shū)中所限定的本發(fā)明的各種可選設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
