冲击电流抑制模块、车载双向充电机及控制方法技术

本公开提出冲击电流抑制电路、具有该冲击电流抑制电路的车载双向充电机以及控制方法。车载双向充电机包括PFC‑逆变模块和冲击电流抑制模块，冲击电流抑制模块包括受控开关和与受控开关并联连接的冲击电流抑制器。本公开采用充电和逆变电路完全复用的方式，解决了处于恶劣交流供电环境中的高功率车载充电器在双向充电时无法提供特殊的冲击电路保护的问题，提高了充电和逆变的功率密度和电路效率，实现了包括降低EMI电磁干扰和降低开关干扰信号的隔离功能，同时还可以实现更方便的升降压功能，延长器件使用寿命和性能，降低成本，减少设备体积。

Impulse Current Suppression Module, Vehicle Bidirectional Charger and Control Method

The present disclosure proposes an impulse current suppression circuit, an on-board bidirectional charger with the impulse current suppression circuit and a control method. The on-board bidirectional charger includes PFC inverter module and impulse current suppression module. The impulse current suppression module includes controlled switch and impulse current suppressor connected in parallel with controlled switch. The present disclosure adopts the method of full multiplexing of charging and inverting circuits, solves the problem that high-power vehicle chargers in harsh AC power supply environment can not provide special protection of impulse circuit during bidirectional charging, improves the power density and circuit efficiency of charging and inverting, and realizes the isolation function including reducing EMI electromagnetic interference and switching interference signal. In order to achieve more convenient boost and buck functions, prolong the service life and performance of devices, reduce costs and reduce equipment volume.

【技术实现步骤摘要】
冲击电流抑制模块、车载双向充电机及控制方法
本公开涉及电路领域，特别地，涉及一种冲击电流抑制模块、具有该冲击电流抑制模块的车载双向充电机以及控制方法。
技术介绍
新能源汽车，特别是纯电动汽车的发展为人们的出行和生活方式带来诸多便利。为了提供更大的纯电动续航里程，新能源汽车所搭载的动力电池容量越来越大。为了方便用户的使用，需要提供大功率充电模块以在较短的时间内为电池快速充电。除去提供能源驱动车辆的功能，车载动力电池本身也是一个方便易用的储能设备。因此，业内也提出以车载电池为电源向普通家庭或工业用电设备供电的想法。为了实现这种直流到交流的能量转换，需要高压逆变器的支持。然而，汽车对零部件的大小以及重量都有要求，如果将充电模块和逆变模块分为两个组件分别制造，则在空间和重量上难以获得优势。所以将充电和逆变的功能整合在一起是比较合理的做法。将充电和逆变线路整合之后，AC(交流)端所使用的线路必须是由快速开关构成的全桥结构。这种结构所使用的快速恢复二极管通常不具备较高的抗冲击电流的能力。特别是对于高功率车载充电器这种具备大母线电容，AC输入涉及充电枪插拔，电网环境复杂的应用，需要具备特殊的冲击电流保护功能。通常的冲击电流抑制电路例如采用在AC侧或者DC(直流)线路上串联冲击电流抑制阻抗与继电器并联的线路的方式，但是该方式采用机械开关导致存在开关寿命的问题而使可靠性不佳且体积庞大，而且继电器动作缓慢无法实现特殊的二次冲击电流保护。另一种方式是在常规的PFC(功率因数校正)线路整流桥中使用例如晶闸管的受控开关，但是使用半控器件使得控制不灵活而难以实现特殊的保护功能。而使用非隔离的双向工作电路以及充电和逆变线路分离的架构都会导致成本提高和体积变大的问题。因此，存在对现有的冲击电流抑制电路的结构和具有冲击电流抑制电路的车载双向充电机进行改进的需求。
技术实现思路
本公开旨在解决传统的冲击电流抑制电路无法以较低成本和较小体积实现为处于恶劣交流供电环境中的高功率车载充电器在双向充电时提供特殊的冲击电路保护的问题，提高冲击电流抑制电路以及车载双向充电机的功率密度。根据本公开的一方面，提出一种用于车载双向充电机的冲击电流抑制模块，其中，所述车载双向充电机包括PFC-逆变模块，设置为将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述PFC-逆变模块连接所述车载双向充电机的AC输入、正直流母线和负直流母线，所述PFC-逆变模块包括一母线电容，所述母线电容连接在所述正直流母线与所述负直流母线之间；以及所述冲击电流抑制模块连接在所述PFC-逆变模块的正直流母线和负直流母线之间，并与所述母线电容串联连接，所述冲击电流抑制模块包括受控开关和与所述受控开关并联的冲击电流抑制器。根据本公开的实施例，所述受控开关为晶体管。根据本公开的实施例，所述晶体管为MOSFET。根据本公开的实施例，所述冲击电流抑制器为正温度系数阻抗器。根据本公开的另一方面，提出一种用于控制车载双向充电机的冲击电流抑制模块的方法，其中，所述车载双向充电机包括PFC-逆变模块，设置为将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述PFC-逆变模块连接所述车载双向充电机的AC输入、正直流母线和负直流母线，所述PFC-逆变模块包括一母线电容，所述母线电容连接在所述正直流母线与所述负直流母线之间，所述冲击电流抑制模块连接在所述PFC-逆变模块的正直流母线和负直流母线之间，并与所述母线电容串联连接，所述冲击电流抑制模块包括受控开关和与所述受控开关并联连接的冲击电流抑制器，该方法包括：所述车载双向充电机接收AC输入并且通过所述冲击电流抑制器对所述母线电容进行限流充电，在该充电期间所述受控开关处于关断状态；当母线电压接近AC电压峰值时，导通所述受控开关；所述PFC-逆变器模块基于第一AC电流保护限值对母线电容进行恒流充电；以及当所述母线电压接近设定电压时，提高所述第一AC电流保护限值到正常工作限值，将所述母线电容充电至设定电压。根据本公开的实施例，基于所述第一AC电流保护限值对母线电容进行恒流充电还包括：当所述AC输入的电压的峰值在恒流充电的过程中超过母线电容电压时，判断所述AC输入的电流是否超过第二AC电流保护限值；当所述AC输入的电流超过第二AC电流保护限值时，关断所述受控开关，通过所述冲击电流抑制器对所述母线电容进行限流充电；以及当所述母线电压再次或者高于接近AC电压峰值时，再次导通所述受控开关，基于所述第一AC过流保护限值对所述母线电容再次进行限流充电。根据本公开的实施例，所述第二AC电流保护限值高于所述第一AC电流保护限值。根据本公开的实施例，流过所述冲击电流抑制模块的所述第二AC电流保护限值所产生的电压低于母线所能承受的电压。根据本公开的实施例，所述母线电容充电至设定电压之后，所述方法还包括：当所述AC输入的电压增加时，仍然导通所述受控开关。根据本公开的又一方面，提出一种车载双向充电机，包括：PFC-逆变模块，设置为将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述PFC-逆变模块连接所述车载双向充电机的AC输入、正直流母线和负直流母线，其中所述PFC-逆变模块包括一母线电容，所述母线电容连接在所述正直流母线与所述负直流母线之间；以及冲击电流抑制模块，设置为在对所述车载双向充电机的母线电容充电时抑制冲击电流，所述冲击电流抑制模块连接在所述PFC-逆变模块的正直流母线和负直流母线之间，所述冲击电流抑制模块与所述母线电容串联连接，所述冲击电流抑制模块包括受控开关和与所述受控开关并联连接的冲击电流抑制器。根据本公开的实施例，所述车载双向充电机还包括双向谐振软开关DC/DC模块，设置为对来自所述PFC-逆变模块的正直流母线和负直流母线的电压或来自车载蓄电池的电压进行升压或降压，所述双向谐振软开关DC/DC模块连接所述PFC-逆变模块的正直流母线和负直流母线、所述车载蓄电池的正极端子和负极端子。根据本公开的实施例，所述受控开关为晶体管。根据本公开的实施例，所述晶体管为MOSFET。根据本公开的实施例，所述冲击电流抑制器为正温度系数阻抗器。根据本公开的实施例，所述双向谐振软开关DC/DC模块包括：变压器，包括原边绕组和副边绕组；至少一个原边桥臂，所述原边桥臂中的每一个桥臂的DC正输入端子连接所述PFC-逆变模块的正直流母线，所述原边桥臂中的每一个桥臂的DC负输入端子连接所述PFC-逆变模块的负直流母线，所述原边桥臂中的每一个桥臂的桥臂中点分别连接所述变压器的原边绕组的端子；至少一个副边桥臂，所述副边桥臂中的每一个桥臂的DC正输出端子连接所述车载蓄电池的正极端子，所述副边桥臂中的每一个桥臂的DC负输出端子连接所述车载蓄电池的负极端子，所述副边桥臂中的每一个桥臂的桥臂中点分别连接所述变压器的副边绕组的端子；以及至少两个谐振槽，分别串联在所述变压器的原边绕组和所述原边桥臂中的至少一个桥臂的桥臂中点之间，以及在所述变压器的副边绕组和所述副边桥臂中的至少一个桥臂的桥臂中点之间。根据本公开的实施例，所述车载双向充电机包括多个并联的所述双向谐振软开关DC/DC模块。根据本公开的实施例，所述原边桥臂中的一桥臂的桥臂中点和所述变压器的原边绕组之间串联谐振电容，所述副边桥臂中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车载双向充电机的冲击电流抑制模块，其特征在于，所述车载双向充电机包括PFC‑逆变模块，设置为将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述PFC‑逆变模块连接所述车载双向充电机的AC输入、正直流母线和负直流母线，所述PFC‑逆变模块包括一母线电容，所述母线电容连接在所述正直流母线与所述负直流母线之间；以及所述冲击电流抑制模块连接在所述PFC‑逆变模块的正直流母线和负直流母线之间，并与所述母线电容串联连接，所述冲击电流抑制模块包括受控开关和与所述受控开关并联的冲击电流抑制器。

【技术特征摘要】
1.一种用于车载双向充电机的冲击电流抑制模块，其特征在于，所述车载双向充电机包括PFC-逆变模块，设置为将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述PFC-逆变模块连接所述车载双向充电机的AC输入、正直流母线和负直流母线，所述PFC-逆变模块包括一母线电容，所述母线电容连接在所述正直流母线与所述负直流母线之间；以及所述冲击电流抑制模块连接在所述PFC-逆变模块的正直流母线和负直流母线之间，并与所述母线电容串联连接，所述冲击电流抑制模块包括受控开关和与所述受控开关并联的冲击电流抑制器。2.根据权利要求1所述的冲击电流抑制模块，其特征在于，所述受控开关为晶体管。3.根据权利要求2所述的冲击电流抑制模块，其特征在于，所述晶体管为MOSFET。4.根据权利要求1所述的冲击电流抑制模块，其特征在于，所述冲击电流抑制器为正温度系数阻抗器。5.一种用于控制车载双向充电机的冲击电流抑制模块的方法，其特征在于，所述车载双向充电机包括PFC-逆变模块，设置为将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述PFC-逆变模块连接所述车载双向充电机的AC输入、正直流母线和负直流母线，所述PFC-逆变模块包括一母线电容，所述母线电容连接在所述正直流母线与所述负直流母线之间，所述冲击电流抑制模块连接在所述PFC-逆变模块的正直流母线和负直流母线之间，并与所述母线电容串联连接，所述冲击电流抑制模块包括受控开关和与所述受控开关并联连接的冲击电流抑制器，该方法包括：所述车载双向充电机接收AC输入并且通过所述冲击电流抑制器对所述母线电容进行限流充电，在该充电期间所述受控开关处于关断状态；当母线电压接近AC电压峰值时，导通所述受控开关；所述PFC-逆变器模块基于第一AC电流保护限值对母线电容进行恒流充电；以及当所述母线电压接近设定电压时，提高所述第一AC电流保护限值到正常工作限值，将所述母线电容充电至设定电压。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述第一AC电流保护限值对母线电容进行恒流充电还包括：当所述AC输入的电压的峰值在恒流充电的过程中超过母线电容电压时，判断所述AC输入的电流是否超过第二AC电流保护限值；当所述AC输入的电流超过第二AC电流保护限值时，关断所述受控开关，通过所述冲击电流抑制器对所述母线电容进行限流充电；以及当所述母线电压再次接近或者高于AC电压峰值时，再次导通所述受控开关，基于所述第一AC过流保护限值对所述母线电容再次进行限流充电。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二AC电流保护限值高于所述第一AC电流保护限值。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，流过所述冲击电流抑制模块的所述第二AC电流保护限值所产生的电压低于母线所能承受的电压。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述母线电容充电至设定电压之后，所述方法还包括：当所述AC输入的电压增加时，仍然导通所述受控开关。10.一种车载双向充电机，其特征在于，包括：PFC-逆变模块，设置为将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为A...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，常磊，章进法，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71