一种数控直流充电桩制造技术

本实用新型专利技术提供了一种数控直流充电桩，包括隔离型全桥拓扑单元、RCD吸收单元、检测与保护单元、MCU单元、驱动单元和通信单元。本实用新型专利技术采用隔离型全桥拓扑和数字移相控制，具有额定输出功率大、工作效率高、输出电压范围宽且连续可调等特性，能实现恒流、恒压和浮充的“三段式”充电模式，同时设有通信端口，具有通信和人机交互功能，在直流充电场合具有很好的应用前景。

A numerical control DC charging pile

The utility model provides a numerical control DC charging pile, including an isolated full bridge topology unit, a RCD absorption unit, a detection and protection unit, a MCU unit, a driving unit and a communication unit. The utility model has the characteristics of high rated output power, high working efficiency, wide output voltage range and continuous adjustable and so on. The utility model can realize the \three stage\ charging mode of constant current, constant pressure and floating charge. At the same time, it has communication port, communication and human-computer interaction function. The application of current charging electric field is very promising.

【技术实现步骤摘要】
一种数控直流充电桩
本技术涉及电动汽车充电控制
，特别涉及一种数控直流充电桩。
技术介绍
随着全球工业化、城市化的进程，汽车作为二次工业革命后的产物自专利技术应用以来一直处于持续增长的过程中。传统燃油汽车尾气的大量排放、对石油资源的过度消耗导致了能源危机、气候变暖和城市雾霾(PM2.5)等问题。电动汽车是以电力为动力源，以电动机取代燃油发动机的交通工具，不仅能够实现零排放、低噪声和无污染，而且可以大量节省日益枯竭的石油能源。近年来电动汽车不断在其储能系统以及动力系统方面取得了阶段性的发展，其良好的低碳环保特性，满足了人类低碳、低能耗的绿色需求，是未来汽车技术发展的主攻方向。因此致力于电动汽车产业先进技术的研发，以加快电动汽车产业市场化的步伐，使节能、环保和高效的电动汽车早日成为人类舒适便捷出行的交通工具，已成为当下发展的趋势。电动汽车的应用与推广首先需要完善配套的充电基础服务设施，其是电动汽车能源补给的保障，对电动汽车行业的发展具有举足轻重的作用。目前电动汽车主要有常规交流充电、直流快速充电、无线充电和更好电池组4种常用的电能补给方式。直流快充方式克服了电能补给时间过长的问题，能够实现大功率直流快充，对有效拓长电动汽车行程、促进电动汽车推广与发展具有深远意义，因此近年来直流充电桩技术的研究与优化一直备受关注。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题，本技术提供了一种数控直流充电桩，其具有额定输出功率大、工作效率高、输出电压连续可调等特性，能实现恒流、恒压和浮充的“三段式”充电模式，同时设有通信端口，具有通信和人机交互功能。(二)技术方案一种数控直流充电桩，包括隔离型全桥拓扑单元、RCD吸收单元、检测与保护单元、MCU单元、驱动单元和通信单元；DC650V直流电源接入所述隔离型全桥拓扑单元，经整流变压之后，输出300～500V连续可调的DC电压，分别连接所述RCD吸收单元和所述检测与保护单元；所述RCD吸收单元抑制所述隔离型全桥拓扑单元产生的震荡尖峰电压，输出给车载电池负载充电，同时输出连接所述检测与保护单元；所述检测与保护单元对所述隔离型全桥拓扑单元的输入电压进行检测与欠压保护，对所述车载电池负载的输入电压和电流分别采样并提供过压和过流保护，所述检测与保护单元的输出信号送入所述MCU单元；所述MCU单元对所述检测与保护单元的输出信号进行A/D转换，处理后产生所述驱动单元的PWM控制信号，所述MCU单元输出分别连接所述驱动单元和所述通信单元；所述驱动单元与所述隔离型全桥拓扑单元相连，输出驱动信号给所述隔离型全桥拓扑单元的功率开关器件；所述MCU单元通过所述通信单元与车载RS485总线通信连接，并识别所述车载电池负载的特性。进一步的，所述隔离型全桥拓扑单元包括高频逆变器电路、高频变压器电路和全桥整流电路；所述高频逆变器电路包括第一～第四功率开关管；所述高频变压器电路包括高频变压器、第一电容和第一电感；所述全桥整流电路包括第一～第四二极管、第二电容和第二电感。进一步的，所述RCD吸收单元包括第五二极管、第三电感、第一电阻、第三和第四电容。进一步的，所述检测与保护单元包括电压采样及过压保护电路、电流检测电路和多路输入或门逻辑保护电路；所述电压采样及过压保护电路包括第一和第二运算放大器、第五电容和第二～第四电阻，其中所述第一和第二运算放大器选用OP07Z；所述电流检测电路包括电流传感器、第六和第七电容，其中所述电流传感器选用带隔离的霍尔电流传感器ACS712ELCRT-30A-T；所述多路输入或门逻辑保护电路包括三极管、第五～第七电阻、第八和第九电容。进一步的，所述MCU单元选用单片机DSPIC33FJ32GS606。进一步的，所述驱动单元选用双通道高压高速电压型功率开关器件栅极驱动器2ED020I12-F。进一步的，所述通信单元为RS485接口电路，包括电平转换芯片、连接器、第一和第二发光二极管、第八和第九电阻，其中所述电平转换芯片选用MAX485。(三)有益效果本技术提供了一种数控直流充电桩，采用隔离型全桥拓扑和数字移相控制，具有额定输出功率大、工作效率高、输出电压范围宽且连续可调等特性，能实现恒流、恒压和浮充的“三段式”充电模式，同时设有通信端口，具有通信和人机交互功能，在直流充电场合具有很好的应用前景。附图说明图1为本技术所涉及的一种数控直流充电桩的系统结构框图。图2为本技术所涉及的一种数控直流充电桩的隔离型全桥拓扑单元电路原理图。图3为本技术所涉及的一种数控直流充电桩的RCD吸收单元电路原理图。图4为本技术所涉及的一种数控直流充电桩的电压采样及过压保护电路原理图。图5为本技术所涉及的一种数控直流充电桩的电流检测电路原理图。图6为本技术所涉及的一种数控直流充电桩的多路输入或门逻辑保护电路原理图。图7为本技术所涉及的一种数控直流充电桩的通信单元电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术所涉及的实施例做进一步详细说明。如图1所示，一种数控直流充电桩，包括隔离型全桥拓扑单元、RCD吸收单元、检测与保护单元、MCU单元、驱动单元和通信单元；DC650V直流电源接入隔离型全桥拓扑单元，经整流变压之后，输出300～500V连续可调的DC电压，分别连接RCD吸收单元和检测与保护单元；RCD吸收单元抑制隔离型全桥拓扑单元产生的震荡尖峰电压，输出给车载电池负载充电，同时输出连接检测与保护单元；检测与保护单元对隔离型全桥拓扑单元的输入电压进行检测与欠压保护，对车载电池负载的输入电压和电流分别采样并提供过压和过流保护，检测与保护单元的输出信号送入MCU单元；MCU单元对检测与保护单元的输出信号进行A/D转换，处理后产生驱动单元的PWM控制信号，MCU单元输出分别连接驱动单元和通信单元；驱动单元与隔离型全桥拓扑单元相连，输出驱动信号给隔离型全桥拓扑单元的功率开关器件；MCU单元通过通信单元与车载RS485总线通信连接，并识别车载电池负载的特性。DC650V从电网侧经单相或三相整流及PFC(功率因数校正)处理后取得。针对蓄电池的充电控制策略已广泛研究，完整的“三段式”充电可针对不同电池负载的特性分阶段切换到不同充电模式：充电开始阶段，如检测到电池电压低于第一参考电压，此时为保护电池在充电过程中不受损坏，应防止瞬时充电电流过大，选用恒流充电模式，在该模式下充电电流保持不变，电压缓慢上升；待恒流充电一段时间，此时如检测到电池电压已上升至第二参考电压，充电模式由恒流转换到恒压充电，该模式下充电电压保持不变，充电电流逐渐减小；恒压充电一定时间，如检测到充电电流已低于参考电流时，表明蓄电池已基本充满，为防止长时间过充而损坏电池，转入浮充模式直至充电完毕，在浮充模式下充电电压仅略高于蓄电池额定电压，该模式有助于缓解电池充电过程中的极化效应。本直流充电桩采用“三段式”充电方式对电动汽车的车载电池负载进行充电。理论上大功率变换器的功率转换能力与参与功率转换的开关管数量成正比。直流充电桩一般工作在高压大功率场合，因此采用隔离型全桥拓扑。如图2所示，隔离型全桥拓扑单元包括高频逆变器电路、高频变压器电路和全桥整流电路；高频逆变器电路包括功率开关管VT1～VT4；高频变压器电路包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数控直流充电桩，其特征在于：包括隔离型全桥拓扑单元、RCD吸收单元、检测与保护单元、MCU单元、驱动单元和通信单元；DC650V直流电源接入所述隔离型全桥拓扑单元，经整流变压之后，输出300～500V连续可调的DC电压，分别连接所述RCD吸收单元和所述检测与保护单元；所述RCD吸收单元抑制所述隔离型全桥拓扑单元产生的震荡尖峰电压，输出给车载电池负载充电，同时输出连接所述检测与保护单元；所述检测与保护单元对所述隔离型全桥拓扑单元的输入电压进行检测与欠压保护，对所述车载电池负载的输入电压和电流分别采样并提供过压和过流保护，所述检测与保护单元的输出信号送入所述MCU单元；所述MCU单元对所述检测与保护单元的输出信号进行A/D转换，处理后产生所述驱动单元的PWM控制信号，所述MCU单元输出分别连接所述驱动单元和所述通信单元；所述驱动单元与所述隔离型全桥拓扑单元相连，输出驱动信号给所述隔离型全桥拓扑单元的功率开关器件；所述MCU单元通过所述通信单元与车载RS485总线通信连接，并识别所述车载电池负载的特性。

【技术特征摘要】
1.一种数控直流充电桩，其特征在于：包括隔离型全桥拓扑单元、RCD吸收单元、检测与保护单元、MCU单元、驱动单元和通信单元；DC650V直流电源接入所述隔离型全桥拓扑单元，经整流变压之后，输出300～500V连续可调的DC电压，分别连接所述RCD吸收单元和所述检测与保护单元；所述RCD吸收单元抑制所述隔离型全桥拓扑单元产生的震荡尖峰电压，输出给车载电池负载充电，同时输出连接所述检测与保护单元；所述检测与保护单元对所述隔离型全桥拓扑单元的输入电压进行检测与欠压保护，对所述车载电池负载的输入电压和电流分别采样并提供过压和过流保护，所述检测与保护单元的输出信号送入所述MCU单元；所述MCU单元对所述检测与保护单元的输出信号进行A/D转换，处理后产生所述驱动单元的PWM控制信号，所述MCU单元输出分别连接所述驱动单元和所述通信单元；所述驱动单元与所述隔离型全桥拓扑单元相连，输出驱动信号给所述隔离型全桥拓扑单元的功率开关器件；所述MCU单元通过所述通信单元与车载RS485总线通信连接，并识别所述车载电池负载的特性。2.根据权利要求1所述的一种数控直流充电桩，其特征在于：所述隔离型全桥拓扑单元包括高频逆变器电路、高频变压器电路和全桥整流电路；所述高频逆变器电路包括第一～第四功率开关管；所述高频变压器电路包括高频变...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永桥，
申请(专利权)人：湖州升谱电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33