一种电动汽车用AC-DC充电器制造技术

技术编号:22682641 阅读:42 留言:0更新日期:2019-11-30 00:02
本发明专利技术涉及一种电动汽车用AC‑DC充电器,包括AC‑DC整流电路和DC‑DC输出电压值控制电路,AC‑DC整流电路将交流单相电源或交流三相电源整流成直流电,所述DC‑DC输出电压值控制电路包括CPU,CPU的脉宽调制信号输出端与光耦的输入端相连,光耦的输出端与驱动模块的控制脉冲输入端相连,驱动模块的驱动脉冲输出端分别与各IGBT的栅极相连;各IGBT的集电极并联后与整流后直流正极相连,充电插座连接在各IGBT的发射极与整流后直流负极之间;各IGBT的发射极与整流后直流负极之间连接有多个相互并联的充电侧续流二极管。各IGBT的发射极与充电插座之间串联有防反充二极管和电感,充电插座两端并联有电容,IGBT发射极与直流负极之间串联有下拉电阻。该充电器制造成本低,充电可靠效率高。

An AC-DC charger for electric vehicle

The invention relates to an AC \u2011 DC charger for electric vehicles, which comprises an AC \u2011 DC rectifier circuit and a DC \u2011 DC output voltage value control circuit. The AC \u2011 DC rectifier circuit rectifies the AC single-phase power supply or the AC three-phase power supply into a DC power supply. The DC \u2011 DC output voltage value control circuit comprises a CPU, the pulse width modulation signal output end of the CPU is connected with the input end of the optocoupler, and the output end of the optocoupler is connected with the driving mode The control pulse input end of the block is connected, and the drive pulse output end of the drive module is respectively connected with the gate of each IGBT; the collector of each IGBT is connected with the DC positive pole after rectifying in parallel, and the charging socket is connected between the emitter of each IGBT and the DC negative pole after rectifying; the emitter of each IGBT and the DC negative pole after rectifying are connected with a plurality of charging side continuous current diodes in parallel. Anti reverse charging diodes and inductors are connected in series between the emitter and the charging socket of each IGBT, capacitors are connected in parallel at both ends of the charging socket, and pull-down resistance is connected in series between the emitter and the DC negative pole of each IGBT. The charger has low manufacturing cost and high charging reliability and efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车用AC-DC充电器
本专利技术涉及一种充电器,特别涉及一种电动汽车用AC-DC充电器,属于电动汽车用充电器

技术介绍
随着电动汽车的普及,其充电器的需求量越来越大。传统的电动汽车充电器多采用两种模式,一种是利用高频变压器进行交流AC—直流DC电源转换,采用大功率IGBT控制充电电流,该充电器中IGBT的开关频率过快,超过1KHZ,IGBT的功耗较高,充电器自身发热比较严重,自身温升较高,既浪费能量,又影响安全。另一种是利用工频变压器进行交流AC—直流DC电源转换,也采用大功率IGBT控制充电电流,IGBT的开关频率虽然很低,在100HZ,但是工频变压器的体积太大,且质量太大,成本太高,占据空间大,取放也不方便。此外,变压器固有的铜损和铁损使得充电器的转换效率比较低,充电运行成本也比较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种电动汽车用AC-DC充电器,省去高频变压器或者工频变压器,制造成本低,充电效率高,且充电电流可控。为解决以上技术问题,本专利技术的一种电动汽车用AC-DC充电器,包括AC-DC整流电路和DC-DC输出电压值控制电路,AC-DC整流电路将交流单相电源或交流三相电源整流成直流电,所述DC-DC输出电压值控制电路包括CPU,CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1与光耦G1的输入端相连,光耦G1的输出端与驱动模块U4的控制脉冲输入端U4-IN相连,驱动模块的驱动脉冲输出端U4-HO分别与各IGBT的栅极相连;各IGBT的集电极并联后与整流后直流正极VIN+相连,充电插座CZ连接在各IGBT的发射极与整流后直流负极VIN-之间;各IGBT的发射极与整流后直流负极VIN-之间连接有多个相互并联的充电侧续流二极管。相对于现有技术,本专利技术取得了以下有益效果:蓄电池XDCH的充电插头与充电插座CZ的插接采用防插反结构,汽车用蓄电池的充电电流比较大,可达100A以上,蓄电池XDCH的两端并联有空调、风扇、压缩机、大灯、喇叭等大功率车用电器;单个IGBT的额定充电电流虽然能够达到150A,但是实际应用中IGBT的散热不能够达到最理想的状态;IGBT的针脚不能够长时间承受大电流;过高的电流使得IGBT的内阻发热严重。IGBT打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。本专利技术采用多个相互并联的IGBT1、IGBT2至IGBTn控制充电电流,并采用多个相互并联的充电侧续流二极管EJG1、EJG2至EJGn进行续流。可以采用MC9S12XS128MAA单片机作为AC-DC充电器的控制系统CPU。当IGBT1、IGBT2至IGBTn关断时,连接在充电插座CZ上的负载因自感电动势产生的自感电流可以通过充电侧续流二极管EJG1、EJG2至EJGn在负载内部消耗。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经过光耦G1的高、低压隔离,送入驱动模块U4的控制脉冲输入端U4-IN,经驱动模块U4放大后,由驱动脉冲输出端U4-HO输出占空比信号,经过限流电阻XLR1、XLR2至XLRn限流后,控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比,从而满足充电插座CZ的额定电压需求。该充电器省去了通常使用的高频变压器或工频变压器,消除了由变压器带来的铜损和铁损,IGBT的开关频率可以控制在200HZ以下,IGBT的开关功耗小,发热量小,电能转换率及充电效率高。作为本专利技术的改进,CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1通过限流电阻R1与光耦G1的输入正极相连,光耦G1的输入负极与CPU-GND相连,光耦G1的输入正负极之间连接有下拉电阻R2;光耦G1的输出端集电极与+15V电源相连,光耦G1的输出端发射极与驱动模块U4的控制脉冲输入端U4-IN相连,控制脉冲输入端U4-IN通过下拉电阻R3与驱动地端QD-GND相连,光耦G1的输出端并联有续流二极管D1;驱动模块U4的工作电源端U4-Vcc与+15V电源相连,驱动模块U4的输入地端U4-COM与驱动地端QD-GND相连且通过电容C1与+15V电源相连,充电插座CZ的上端与输出级参考地端U4-Vs相连,输出级参考地端U4-Vs通过电容C2与输出级工作电源端U4-VB相连,输出级工作电源端U4-VB通过二极管D2与+15V电源相连;各IGBT的发射极与整流后直流负极VIN-之间串联有电阻R4与电容C3。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经限流电阻R1限流后送至光耦G1的输入端,下拉电阻R2确保CPU-PWM1输出逻辑电平“0”时,光耦G1的输入端电平也为逻辑“0”,发光二极管确保能够可靠地截止;当驱动模块U4的控制脉冲输入端U4-IN的电压突然升高时,续流二极管D1进行续流;电容C1作为稳压电容,电容C2和二极管D2组成自举电路,产生VB电压;电阻R4与电容C3构成储能电路。驱动模块U4将控制脉冲输入端U4-IN输入的占空比信号放大后,由驱动脉冲输出端U4-HO输出相同的占空比,控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的通断。作为本专利技术的进一步改进,各IGBT的发射极与充电插座CZ之间串联有防反充二极管组和电感L4,防反充二极管组包括多个相互并联的防反充二极管,充电插座CZ的两端并联有电容C4,各IGBT的发射极与整流后直流负极VIN-之间串联有下拉电阻R5。多个相互并联的防反充二极管DF1至DFn可以通过较大的充电电流,当各IGBT关断时,可以防止蓄电池XDCH反向充电。电感L4对充电电压进行滤波,电容C4起稳压作用,可以提高充电插座CZ端电压的稳定性。下拉电阻R5的阻值较大,功耗较小,当各IGBT截止时,G点的电荷通过电阻R5释放完,G点变成低电位;当IGBT导通的时候,G点的电位变高;G点的高、低电位变换,使驱动模块U4能够正常工作。作为本专利技术的进一步改进,充电插座CZ的上端与CPU-GND之间连接有充电电压检测电路,充电电压检测电路包括直流电压隔离传感器U6和单电源运算缓冲放大器U7,充电插座CZ的上端通过相互串联的分压电阻R7和分压电阻R8接入直流电压隔离传感器U6的输入端,直流电压隔离传感器U6的输出端通过限流电阻与单电源运算缓冲放大器U7的输入端相连,单电源运算缓冲放大器U7的输出端OUT与CPU的PAD2端口相连。由于电压检测点H点的电压较高,CPU无法直接读取H点的电压值,利用分压电阻R7和分压电阻R8进行分压,使直流电压隔离传感器U6的第2脚和第4脚之间的电压值满足其对输入电压值的要求;通过直流电压隔离传感器U6实现H点的高电压与CPU使用的低电压的隔离。稳压器MC7805为直流电压隔离传感器U6的输入侧提供+5V电源;直流电压隔离传感器U6的第4脚输入地与CPU-GND隔离,避免了高电压的地对CPU-GND的影响。单电源运算缓冲放大器U7把检测到的电压信号值放大后,从OUT端口送入CPU的PAD2端口,CPU读取PAD2的值,计算出蓄电池XDCH的端电压并提供给CPU,CPU输出初始的PWM波,控制IGBT输出的占空比,根据PID算法,在最高充电电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车用AC-DC充电器,包括AC-DC整流电路和DC-DC输出电压值控制电路,AC-DC整流电路将交流单相电源或交流三相电源整流成直流电,其特征在于:所述DC-DC输出电压值控制电路包括CPU,CPU的脉宽调制信号输出端(CPU-PWM1)与光耦(G1)的输入端相连,光耦(G1)的输出端与驱动模块(U4)的控制脉冲输入端(U4-IN)相连,驱动模块的驱动脉冲输出端(U4-HO)分别与各IGBT的栅极相连;各IGBT的集电极并联后与整流后直流正极(VIN+)相连,充电插座(CZ)连接在各IGBT的发射极与整流后直流负极(VIN-)之间;各IGBT的发射极与整流后直流负极(VIN-)之间连接有多个相互并联的充电侧续流二极管。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车用AC-DC充电器,包括AC-DC整流电路和DC-DC输出电压值控制电路,AC-DC整流电路将交流单相电源或交流三相电源整流成直流电,其特征在于:所述DC-DC输出电压值控制电路包括CPU,CPU的脉宽调制信号输出端(CPU-PWM1)与光耦(G1)的输入端相连,光耦(G1)的输出端与驱动模块(U4)的控制脉冲输入端(U4-IN)相连,驱动模块的驱动脉冲输出端(U4-HO)分别与各IGBT的栅极相连;各IGBT的集电极并联后与整流后直流正极(VIN+)相连,充电插座(CZ)连接在各IGBT的发射极与整流后直流负极(VIN-)之间;各IGBT的发射极与整流后直流负极(VIN-)之间连接有多个相互并联的充电侧续流二极管。


2.根据权利要求1所述的电动汽车用AC-DC充电器,其特征在于:CPU的脉宽调制信号输出端(CPU-PWM1)通过限流电阻R1与光耦(G1)的输入正极相连,光耦(G1)的输入负极与CPU-GND相连,光耦(G1)的输入正负极之间连接有下拉电阻R2;光耦(G1)的输出端集电极与+15V电源相连,光耦(G1)的输出端发射极与驱动模块(U4)的控制脉冲输入端(U4-IN)相连,控制脉冲输入端(U4-IN)通过下拉电阻R3与驱动地端(QD-GND)相连,光耦(G1)的输出端并联有续流二极管D1;驱动模块(U4)的工作电源端(U4-Vcc)与+15V电源相连,驱动模块(U4)的输入地端(U4-COM)与驱动地端(QD-GND)相连且通过电容C1与+15V电源相连,充电插座(CZ)的上端与输出级参考地端(U4-Vs)相连,输出级参考地端(U4-Vs)通过电容C2与输出级工作电源端(U4-VB)相连,输出级工作电源端(U4-VB)通过二极管D2与+15V电源相连;各IGBT的发射极与整流后直流负极(VIN-)之间串联有电阻R4与电容C3。


3.根据权利要求1所述的电动汽车用AC-DC充电器,其特征在于:各IGBT的发射极与充电插座(CZ)之间串联有防反充二极管组和电感L4,防反充二极管组包括多个相互并联的防反充二极管,充电插座(CZ)的两端并联有电容C4,各IGBT的发射极与整流后直流负极(VIN-)之间串联有下拉电阻R5。


4.根据权利要求3所述的电动汽车用AC-DC充电器,其特征在于:充电插座(CZ)的上端与CPU-GND之间连接有充电电压检测电路,充电电压检测电路包括直流电压隔离传感器(U6)和单电源运算缓冲放大器(U7),充电插座(CZ)的上端通过相互串联的分压电阻R7和分压电阻R8接入直流电压隔离传感器(U6)的输入端,直流电压隔离传感器(U6)的输出端通过限流电阻与单电源运算缓冲放大器(U7)的输入端相连,单电源运算缓冲放大器(U7)的输出端(OUT)与CPU的PAD2端口相连。


5.根据权利要求1所述的电动汽车用AC-DC充电器,其特征在于:交流电源相电压接入多路输出AC-DC转换器的输入端,且多路输出AC-DC转换器的输入端之间连接有电容C5;多路输出AC-DC转换器的输出负极一(VO1-...

【专利技术属性】
技术研发人员:丁左武倪永娟
申请(专利权)人:南京丁博控制器有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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