一种功率转换模块、车载充电机和电动汽车制造技术

本申请实施例公开一种功率转换模块、车载充电机和电动汽车，可用于新能源汽车领域中，功率转换模块中包括功率因素校正PFC模块和第一直流‑直流DC‑DC变换器，第一DC‑DC变换器的第一初级电路中有第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，在第一桥臂和PFC模块的接口处的电感之间设置了第一开关，在第三桥臂和PFC模块的另一接口之间设置了第二开关，在第一开关和第二开关导通时，第一DC‑DC变换器的次级电路可以实现第二DC‑DC变换器的初级电路的功能，第二桥臂和第四桥臂可以实现第二DC‑DC变换器的次级电路的功能，第一桥臂和第三桥臂、PFC模块的电感以及PFC模块的电容可以形成逆变模块，从而可以实现逆变放电功能。

【技术实现步骤摘要】
一种功率转换模块、车载充电机和电动汽车
本申请涉及电子领域，尤其涉及一种功率转换模块、车载充电机和电动汽车。
技术介绍
目前给电动汽车的电池充电的方式主要包括快充和慢充，其中，快充为直流充电桩直接给电池包充电；慢充为将交流电(alternatingcurrent，AC)直接接入电动汽车，通过车载充电机将交流电转换为直流电之后，再给电池包充电。具体的，车载充电机中设置有功率因素矫正(powerfactorcorrection，PFC)模块和直流-直流变换(directcurrent-directcurrentconverter，DC-DC)器，PFC模块将接入的交流电转换为直流母线电压之后，DC-DC变换器将直流母线电压转换为高压直流电之后，给电池包充电。由于电动汽车上配置的电池包可以携带大量的电量，则理论上可以将电池包携带的大量电能释放出来给其他设备供电，例如一辆电动汽车给另外一辆电动汽车充电(vehicletovehicle，V2V)，再例如电动汽车给电饭煲等家用电气设备供电(vehicletoload，V2L)等；电池包还可以作为储能电池连接电网，在电网处于低谷状态时充电，在电网处于高峰状态时给电网输送电量(vehicletogrid，V2G)，以承担电网的削峰填谷的功能等。由于V2V、V2L以及V2G等存在应用价值，因此很多车企已经对车载充电机提出了可以实现逆变放电的功能需求。但由于现有技术提供的车载充电机的PFC模块存在二极管，而二极管的单向导通特性使得母线电压无法反向逆变至输入口，因此，一种能够实现车载充电机逆变放电的方案亟待推出。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种功率转换模块、车载充电机和电动汽车，用于旁路掉PFC模块中的二极管，并将DC-DC变换器的初级电路中部分桥臂与PFC模块中的电感和电容耦合形成逆变模块，以实现逆变放电功能。为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种功率转换模块，可用于新能源汽车领域中。功率转换模块可以包括：功率因素校正PFC模块和第一直流-直流DC-DC变换器，具体的，PFC模块可以包括单相整流电路、三相整流电路或其他多相整流电路，具体可以表现为维也纳整流电路，第一DC-DC变换器为双向型隔离变换器，可以表现为双向谐振变换CLLC电路；其中，PFC模块中有第一接口、第二接口和母线电容，第一接口处连接有第一电感，第一接口和第二接口中包括零线接口和火线接口，可以为第一接口为零线接口，第二接口为火线接口，也可以为第二接口为零线接口，第一接口为火线接口；第一DC-DC变换器包括第一初级电路和第一次级电路，第一初级电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，功率转换模块还包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，第一开关设置于第一桥臂与第一电感之间，第二开关设置于第三桥臂和第二接口之间，第三开关设置于第一桥臂和第二桥臂之间，第四开关设置于第三桥臂和第四桥臂之间；在第一开关和第二开关均处于关断状态，且第三开关和第四开关均处于导通状态的情况下，PFC模块和第一DC-DC变换器用于进行正向充电；在第一开关和第二开关均处于导通状态，且第三开关和第四开关均处于关断状态的情况下，第一桥臂与第一电感耦合，第三桥臂与第二接口耦合，形成第二DC-DC变换器和逆变模块；其中，第二DC-DC变换器的第二初级电路为第一DC-DC变换器的第一次级电路，第二DC-DC变换器的第二次级电路包括第二桥臂和第四桥臂，逆变模块包括第一桥臂、第三桥臂、第一电感以及母线电容。本实现方式中提供的功率转换模块中包括PFC模块和第一DC-DC变换器，可以将交流电转换为直流电之后给电池包充电，其中，第一DC-DC变换器的第一初级电路中有第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，本申请实施例中在第一桥臂和PFC模块的接口处的电感之间设置了第一开关，在第三桥臂和PFC模块的另一接口之间设置了第二开关，则第一开关和第二开关导通时，第一DC-DC变换器的次级电路可以实现第二DC-DC变换器的初级电路的功能，第二桥臂和第四桥臂可以实现第二DC-DC变换器的次级电路的功能，第一桥臂和第三桥臂、PFC模块的电感以及PFC模块的电容可以形成逆变模块，从而旁路掉PFC模块中的二极管，电池包输出的直流电可以通过第二DC-DC变换器和逆变模块后转换为交流电输出，当前述电路应用于车载充电机上时，可以实现车载充电机的逆变放电功能。在第一方面的一种可能实现方式中，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂均可以包括两个开关管、四个开关管、六个开关管或其他偶数数量的开关管等；在第一桥臂至第四桥臂均包括两个开关管的情况下，第一开关的一端连接于第一桥臂的两个开关管之间，第一开关的另一端与第一电感耦合；第二开关的一端连接于第三桥臂的两个开关管之间，第二开关的另一端与第二接口耦合；第三开关的一端连接于第一桥臂的两个开关管之间，第三开关的另一端连接于第二桥臂的两个开关管之间；第四开关的一端连接于第三桥臂的两个开关管之间，第四开关的另一端连接于第四桥臂的两个开关管之间。本实现方式中提供了第一开关至第四开关的具体连接方式，提高了本方案的可实现性。在第一方面的一种可能实现方式中，第一开关和第三开关为同一第一切换开关，第二开关和第四开关为同一第二切换开关。本实现方式中通过一个切换开关来实现两个开关的功能，不仅有利于降低功率转换模块的电路复杂度，而且由于一个切换开关同时只能处于一种状态，也即本实施例中第一开关和第三开关不会同时处于导通状态，从而进一步降低了功率转换模块出现电路故障的概率。在第一方面的一种可能实现方式中，PFC模块中包括三相整流电路，三相整流电路中包括三个火线接口和零线接口，在第一接口为三个火线接口任一火线接口，第二接口为零线接口的情况下，三个火线接口还包括第三接口，第三接口为三个火线接口中除第一接口之外的任一火线接口；功率转换模块还包括第五开关，第五开关的一端与第二接口连接，第五开关的另一端与第二开关耦合；在第一开关、第二开关和第五开关均处于导通状态的情况下，第二接口旁路掉第三接口，与第三桥臂耦合。本实现方式中，在第二接口为零线接口的情况下，功率转换模块中仅需可以增设第五开关，则第二接口可以通过第五开关接入第三接口所在的分支电路，进而实现与第三桥臂的耦合，不仅提高了本方案的可实现性，而且提高了功率转换模块中现有元件的利用率；此外，本实现方式中尽量避免增加其他元器件，从而避免了增加电路的复杂度。在第一方面的一种可能实现方式中，三相整流电路中包括三个分支电路，三个分支电路中有第一分支电路和第二分支电路，第一接口为第一分支电路的输入接口，第三接口为第二分支电路的输入接口；在在第三开关、第四开关和第五开关均处于导通状态的情况下，第二接口旁路掉第三接口，接入第二分支电路，形成单相整流电路，单相整流电路和第一DC-DC转换器用于进行正向充电，其中，单相整流电路包括第一分支电路、第三分支电路和母线电容，第三分支电路包括第二接口和第二分支电路中除第三接口之外的元件。本实现方式中利用现有的三相整流电路实现了单相整流电路的功能，从而本申请实施例提供的功率转换模块可以同时实现三相输入和单相输入，拓宽了本方案的应用场景，提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率转换模块，其特征在于，所述功率转换模块包括：功率因素校正PFC模块和第一直流‑直流DC‑DC变换器；所述PFC模块中有第一接口、第二接口和母线电容，所述第一接口处连接有第一电感；所述第一DC‑DC变换器包括第一初级电路和第一次级电路，所述第一初级电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂；所述功率转换模块还包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第一开关设置于所述第一桥臂与所述第一电感之间，所述第二开关设置于所述第三桥臂和所述第二接口之间，所述第三开关设置于所述第一桥臂和所述第二桥臂之间，所述第四开关设置于所述第三桥臂和所述第四桥臂之间；在所述第一开关和所述第二开关均处于关断状态，且所述第三开关和所述第四开关均处于导通状态的情况下，所述PFC模块和所述第一DC‑DC变换器用于进行正向充电；在所述第一开关和所述第二开关均处于导通状态，且所述第三开关和所述第四开关均处于关断状态的情况下，所述第一桥臂与所述第一电感耦合，所述第三桥臂与所述第二接口耦合，形成第二DC‑DC变换器和逆变模块；其中，所述第二DC‑DC变换器的第二初级电路为所述第一DC‑DC变换器的第一次级电路，所述第二DC‑DC变换器的第二次级电路包括所述第二桥臂和所述第四桥臂，所述逆变模块包括所述第一桥臂、所述第三桥臂、所述第一电感以及所述母线电容。...

【技术特征摘要】
1.一种功率转换模块，其特征在于，所述功率转换模块包括：功率因素校正PFC模块和第一直流-直流DC-DC变换器；所述PFC模块中有第一接口、第二接口和母线电容，所述第一接口处连接有第一电感；所述第一DC-DC变换器包括第一初级电路和第一次级电路，所述第一初级电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂；所述功率转换模块还包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第一开关设置于所述第一桥臂与所述第一电感之间，所述第二开关设置于所述第三桥臂和所述第二接口之间，所述第三开关设置于所述第一桥臂和所述第二桥臂之间，所述第四开关设置于所述第三桥臂和所述第四桥臂之间；在所述第一开关和所述第二开关均处于关断状态，且所述第三开关和所述第四开关均处于导通状态的情况下，所述PFC模块和所述第一DC-DC变换器用于进行正向充电；在所述第一开关和所述第二开关均处于导通状态，且所述第三开关和所述第四开关均处于关断状态的情况下，所述第一桥臂与所述第一电感耦合，所述第三桥臂与所述第二接口耦合，形成第二DC-DC变换器和逆变模块；其中，所述第二DC-DC变换器的第二初级电路为所述第一DC-DC变换器的第一次级电路，所述第二DC-DC变换器的第二次级电路包括所述第二桥臂和所述第四桥臂，所述逆变模块包括所述第一桥臂、所述第三桥臂、所述第一电感以及所述母线电容。2.根据权利要求1所述的功率转换模块，其特征在于，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂均包括两个开关管；所述第一开关的一端连接于所述第一桥臂的两个开关管之间，所述第一开关的另一端与所述第一电感耦合；所述第二开关的一端连接于所述第三桥臂的两个开关管之间，所述第二开关的另一端与所述第二接口耦合；所述第三开关的一端连接于所述第一桥臂的两个开关管之间，所述第三开关的另一端连接于所述第二桥臂的两个开关管之间；所述第四开关的一端连接于所述第三桥臂的两个开关管之间，所述第四开关的另一端连接于所述第四桥臂的两个开关管之间。3.根据权利要求1所述的功率转换模块，其特征在于，所述第一开关和所述第三开关为同一第一切换开关，所述第二开关和所述第四开关为同一第二切换开关。4.根据权利要求1所述的功率转换模块，其特征在于，所述PFC模块中包括三相整流电路，所述三相整流电路中包括三个火线接口和零线接口，所述第一接口为所述三个火线接口任一火线接口，所述第二接口为所述零线接口，所述三个火线接口还包括第三接口，所述第三接口为所述三个火线接口中除所述第一接口之外的任一火线接口；所述功率转换模块还包括第五开关，所述第五开关的一端与所述第二接口连接，所述第五开关的另一端与所述第二开关耦合；在所述第一开关、所述第二开关和所述第五开关均处于导通状态的情况下，所述第二接口旁路掉所述第三接口，与所述第三桥臂耦合。5.根据权利要求4所述的功率转换模块，其特征在于，所述三相整流电路中有第一分支电路和第二分支电路，所述第一接口为所述第一分支电路的输入接口，所述第三接口为所述第二分支电路的输入接口；在所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均处于导通状态的情况下，所述第二接口旁路掉所述第三接口，接入所述第二分支电路，形成单相整流电路；其中，所述单相整流电路包括所述第一分支电路、第三分支电路和所述母线电容，所述第三分支电路包括所述第二接口和所述第二分支电路中除所述第三接口之外的元件。6.根据权利要求4或5所述的功率转换模块，其特征在于，所述第三接口处连接有第二电感，所述第五开关的一端与所述第二接口连接，所述第五开关的另一端接于所述第三接口与所述第二电感之间。7.根据权利要求1至5任一项所述的功率转换模块，其特征在于，所述PFC模块为维也纳整流电路，所述第一DC-DC变换器为双向谐振变换CLLC电路；所述功率转换模块还包括第三DC-DC变换器，所述第三DC-DC变换器为谐振变换LLC电路，所述第三DC-DC变换器包括第三初级电路和第三次级电路；所述第三初级电路与所述第一初级电路串联，所述第三次级电路与所述第一次级电路并联。8.根据权利要求1至5任一项所述的功率转换模块，其特征在于，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂以及所述第四桥臂中的所有开关管均为金属-氧气-半导体场效应晶体管MOS管、三极管、碳化硅SiC晶体管或绝缘栅双极型晶体管IGBT。9.一种车载充电机，其特征在于，所述车载充电机包括电磁兼容EMI滤波模块、功率因素校正PFC模块和第一直流-直流DC-DC变换器；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永涛，刘卫平，苏逢，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44