模块化电动汽车车载充电机及其充电方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化电动汽车车载充电机及其充电方法，所述车载充电机包括充电辅助电源、开关电源组、线性电源汇集模块以及主控制器，所述充电辅助电源通过连接地面充电设备输出用于给线性电源汇集模块和主控制器供电的直流电源，所述线性电源汇集模块分别与开关电源组和主控制器连接，所述开关电源组由多个开关电源单元通过串联和并联组成，所述每个开关电源单元通过RS-485总线与主控制器连接；所述主控制器通过控制引导电路与地面充电设备连接，所述主控制器通过CAN总线分别与充电电池模块和仪表盘连接。本发明专利技术的车载充电机通过模块化的方式进行组装，综合应用了PFC、ZVS、倍流和同步整流技术，提高了功率因素，且降低了开关损耗和电磁干扰。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，所述车载充电机包括充电辅助电源、开关电源组、线性电源汇集模块以及主控制器，所述充电辅助电源通过连接地面充电设备输出用于给线性电源汇集模块和主控制器供电的直流电源，所述线性电源汇集模块分别与开关电源组和主控制器连接，所述开关电源组由多个开关电源单元通过串联和并联组成，所述每个开关电源单元通过RS-485总线与主控制器连接；所述主控制器通过控制引导电路与地面充电设备连接，所述主控制器通过CAN总线分别与充电电池模块和仪表盘连接。本专利技术的车载充电机通过模块化的方式进行组装，综合应用了PFC、ZVS、倍流和同步整流技术，提高了功率因素，且降低了开关损耗和电磁干扰。【专利说明】
本专利技术涉及一种电动汽车车载充电机及其充电方法，尤其是一种，属于电动汽车的充电领域。
技术介绍
车载充电机是安装在电动汽车上的充电装置，把输入的交流电源变为电池充电系统所需要的直流电源，其输出的电压和电流根据电池的充电方式和充电过程来调整。由于电动汽车的类型、电压和容量等级多种多样，仅电压等级就有72V、144V、288V、336V和384V等。目前，现有技术的车载充电机通常是针对不同电压和容量等级的电动汽车独立开发车载充电机，这种方式不仅工作量大，而且不利于维修和标准化。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种模块化电动汽车车载充电机，该车载充电机通过模块化的方式进行组装，综合应用了 PFC、ZVS、倍流和同步整流技术，提高了功率因素，且降低了开关损耗和电磁干扰。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述模块化电动汽车车载充电机的充电方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到:模块化电动汽车车载充电机，其特征在于:包括充电辅助电源、开关电源组、线性电源汇集模块以及主控制器，所述充电辅助电源通过连接地面充电设备输出用于给线性电源汇集模块和主控制器供电的直流电源，所述线性电源汇集模块分别与开关电源组和主控制器连接，所述开关电源组由多个开关电源单元通过串联和并联组成，所述每个开关电源单元通过RS-485总线与主控制器连接；所述主控制器通过控制引导电路与地面充电设备连接，所述主控制器通过CAN总线分别与充电电池模块和仪表盘连接，所述充电电池模块包括充电电池和与充电电池连接的BMS。作为一种优选方案，所述每个开关电源单元包括带PFC的AC-DC变换电路、具有全桥逆变和同步整流的DC-AC-DC电路、开关电源单元控制器和开关电源单元辅助电源，所述开关电源单元辅助电源采用反激开关电源和LDO稳压器组成的拓扑结构，并通过连接地面充电设备输出用于给AC-DC变换电路、DC-AC-DC电路以及开关电源单元控制器供电的直流电源；所述AC-DC变换电路与DC-AC-DC电路连接，所述开关电源单元控制器分别与AC-DC变换电路和DC-AC-DC电路连接。作为一种优选方案，所述AC-DC变换电路采用UC3855B作为主控制芯片，该芯片的反馈回路中串联由线性运放构成的减法器。作为一种优选方案，所述DC-AC-DC电路采用ISL6754作为主控制芯片，该芯片与开关电源单元控制器之间连接有差分放大器。作为一种优选方案，所述每个开关电源单元的等效电路为倍流整流电路，包括输出开关变压器、第一电感、第二电感、电解电容、第一二极管以及第二二极管；所述输出开关变压器工作时，其正半波通过第一电感、电解电容以及第二二极管形成回路，负半波通过第二电感、电解电容以及第一二极管形成回路。作为一种优选方案，所述线性电源汇集模块包括线性光电隔离器、数字光电隔离器、输出电压控制器、执行器、主输出电压及输出电流测量电路、报警及其信号锁存电路、SPI接口多通道ADC电路以及功率管温度测量电路，所述执行器由功率管驱动电路和功率管组成；所述线性光电隔离器、输出电压控制器和执行器依次连接，所述主输出电压及输出电流测量电路和报警及其信号锁存电路分别与输出电压控制器连接，所述主输出电压及输出电流测量电路和功率管温度测量电路分别与报警及其信号锁存电路连接，所述SPI接口多通道ADC电路分别与执行器、主输出电压及输出电流测量电路、功率管温度测量电路和数字光电隔离器连接，所述数字光电隔离器与报警及其信号锁存电路连接。作为一种优选方案，所述输出电压控制器、执行器和充电电池构成第一控制回路，所述主控制器、开关电源组和执行器构成第二控制回路，所述第一控制回路和第二控制回路协作完成线性电源汇集模块输出电压的卡边控制。具体的，所述地面充电设备的输出电压为220V交流市电，所述充电辅助电源通过连接地面充电设备输出±15V、5V和36V直流电源，其中±15V和5V直流电源用于给线性电源汇集模块和主控制器供电，36V直流电源供其它车载设备使用；所述开关电源单元辅助电源通过连接地面充电设备输出15.2V、11.6V和5V直流电源，其中15.2V直流电源用于给AC-DC变换电路供电，11.6V直流电源用于给DC-AC-DC电路供电，5V直流电源以及该5V直流电源经过LDO稳压器得到的3.3V直流电源用于给开关电源单元控制器供电。本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到:模块化电动汽车车载充电机的充电方法，其特征在于包括以下步骤:S1、车载充电机的插头连接地面充电设备的插座，充电辅助电源开始工作，主控制器上电初始化；S2、主控制器通过控制引导电路采集地面充电设备的控制引导信息，获取容许的插座电流值；S3、主控制器通过CAN总线获取BMS的充电电池状态信息和仪表盘的充电设置信息；S4、根据步骤S3获取的信息判断充电电池是否已完成充电，若已完成充电，进入步骤S5;否则，进入步骤S6;S5、主控制器出现充电完成的指示，停止充电，返回步骤S2 ；S6、通过主输出电压及输出电流测量电路采集线性电源汇集模块的输出电压测量值和输出电流测量值，以及通过功率管温度测量电路采集执行器中的功率管温度测量值；S7、通过报警及其信号锁存电路判断S6所采集的输出电压测量值、输出电流测量值或功率管温度测量值是否异常，若是，进入步骤S8 ;否则，进入步骤S9 ；S8、报警及其信号锁存电路将异常状态信号发给主控制器进行报警，同时把异常状态信号发给输出电压控制器使执行器的功率管断开，停止充电，等待主控制器清除报警状态后，返回步骤S2 ；S9、主控制器根据充电设置信息控制开关电源组和线性电源汇集模块继续对充电电池充电，完成后返回步骤S2。具体的，所述线性电源汇集模块的输出电压异常为线性电源汇集模块的输出电压测量值大于线性电源汇集模块的输出电压设定值；所述线性电源汇集模块的输出电流异常为线性电源汇集模块的输出电流测量值大于容许的插座电流值；所述功率管温度异常为功率管温度测量值大于功率管的最大工作温度参数。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果:1、本专利技术的车载充电机通过模块化的方式进行组装，通过不同模块的组合来满足电动汽车的不同电压等级和容量的需求，从而使电动汽车车载充电机开发、生产和维修标准化，每个模块可随着相关技术的进步而不断优化和升级。2、本专利技术的车载充电机适用于不同电压和容量等级的电动汽车，能实现标准化设计、生产以及维修，可根据相关技术的发展水平进行相应模块的优化和升级，具有很高的性价比本文档来自技高网...

【技术保护点】
模块化电动汽车车载充电机，其特征在于：包括充电辅助电源、开关电源组、线性电源汇集模块以及主控制器，所述充电辅助电源通过连接地面充电设备输出用于给线性电源汇集模块和主控制器供电的直流电源，所述线性电源汇集模块分别与开关电源组和主控制器连接，所述开关电源组由多个开关电源单元通过串联和并联组成，所述每个开关电源单元通过RS?485总线与主控制器连接；所述主控制器通过控制引导电路与地面充电设备连接，所述主控制器通过CAN总线分别与充电电池模块和仪表盘连接，所述充电电池模块包括充电电池和与充电电池连接的BMS。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李向阳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：