一种车载充电机以及车载充电系统的制作方法

文档序号:13985050
一种车载充电机以及车载充电系统的制作方法

本发明涉及汽车电子领域,具体涉及了一种车载充电机以及车载充电系统。



背景技术:

目前,新能源汽车已日趋成为未来汽车工业的发展方向,新能源汽车经过了十多年的全球化发展,人们逐步对纯电动汽车的电能供给方式达成了共识:主流的方式是“谷电充电”,在深夜八个小时的“谷电”期间,要求在6-8个小时的慢速充电时间之内为纯电动汽车充满电。

现有技术中,车载充电机大多采用单相220V输入,单相交流充电桩的最大输出电流为32A,所以车载充电机的输出功率等级为3.3KW或者6.6KW,目前,6米中巴车采用了车载充电机技术,但是其中一些中巴车的续航里程达到了200多公里,如果给这些电动中巴车电池充满电,可以装70-80度电,当采用6.6KW的单相车载充电机时,充电时间将会达到10-12小时左右,无法满足客户要求的7-8小时充满电的要求,因此,减少充电时间成为了亟待解决的问题。



技术实现要素:

本发明实施例公开了一种车载充电机以及车载充电系统,可以使车载充电机兼容单相与三相功率输入,满足不同场合的交流输入条件,解决了兼容不同类型交流充电桩的需求。

本发明第一方面公开一种车载充电机,包括三个并联的功率控制模块,高压输出模块,低压侧总控制模块,所述三个并联的功率控制模块分别连接所述低压侧总控制模块和所述高压输出模块,所述低压侧总控制模块第一端连接所述高压输出模块,所述低压侧总控制模块的第二端连接整车控制器,所述高压输出模块连接整车动力电池;

所述三个并联的功率控制模块用于连接外部充电接口,以及用于检测所述外部充电接口的电压数据,以及用于将所述电压数据发送给所述低压侧总控制模块,所述电压数据包括输入电压和第一输出电压;

所述高压输出侧模块用于监控所述功率控制模块的输出数据,以及用于将所述输出数据发送给所述低压侧总控制模块,所述输出数据包括第二输出电压,输出电流,以及所述整车动力电池电压;

所述低压侧控制模块用于接收所述电压数据和所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。

结合本发明第一方面,在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中,所述功率控制模块,包括:电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility,EMC)电路,预充控制电路,整流电路,功率因数校正电路(Power Factor Correction),直流/直流(Direct Current,DC/DC)功率转换的原边控制电路,以及第一控制单片机;

所述EMC电路,所述预充控制电路,以及所述整流电路串联后连接所述功率因数校正电路的第一端,所述功率因数校正电路的第二端连接所述DC/DC功率转换的原边控制电路的第一端,所述第一控制单片机分别连接所述控制模块中的各个电路;

所述EMC电路用于解决充电机中的电磁干扰问题;

所述预充控制电路用于保护所述整流电路的元件不会因电源接通瞬间电容器的短路电流而损坏;

所述整流电路用于把交流电整流成直流电;

所述功率因数校正电路用于减少电流谐波对电网的影响;

所述DC/DC功率转换的原边控制电路用于将原边能量通过变压器隔离转换至副边;

所述第一控制单片机用于检测所述功率因数校正电路的第一输出电压和所述功率控制模块的输入电压,并将检测到的所述第一输出电压和所述输入电压发送给所述低压侧总控制模块。

结合本发明第一方面,在本发明第一方面的第二种可能的实现方式中,所述高压输出模块,包括:三个副边整流电路,一个高压输出检测电路,一个防反接控制电路,以及第二控制单片机;

所述三个副边整流电路的第一端分别连接所述三个功率控制模块中的DC/DC功率转换的原边控制电路的第二端;所述三个副边整流电路的第二端并联后连接所述高压输出检测电路以及所述防反接控制电路,所述第二控制单片机连接所述防反接控制电路以及所述高压输出检测电路;

所述副边整流电路用于输出由所述DC/DC功率转换的原边控制电路输入后,经变压器转换的交变电压整流成的直流电压;

所述高压输出检测电路用于检测所述副边整流电路输出的电压;

所述防反接控制电路用于防止供给的电源,与所述整车动力电池的电源极性相反连接;

所述第二控制单片机用于检测经高压输出侧电路输出的第二输出电压,输出电流,以及所述整车动力电池电压,以及用于将所述检测得到的高压输出侧数据发送给所述低压侧总控制模块。

结合本发明第一方面,在本发明第一方面的第三种可能的实现方式中,所述低压侧总控制模块,包括:总控制电路;

所述总控制电路用于接收所述三个并联的功率控制模块输入的所述电压数据和所述高压输出侧模块输出的所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。

结合本发明第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式,在本发明第一方面的第四种可能的实现方式中,所述车载充电机的充电方式为三相五线制交流充电方式,第一功率控制模块的火线用于连接外部充电接口的第一火线接口,第二功率控制模块的火线用于连接外部充电接口的第二火线接口,第三功率控制模块的火线用于连接外部充电接口的第三火线接口,所述第一功率控制模块的零线、所述第二功率控制模块的零线和所述第三功率控制模块的零线用于连接所述外部充电接口的零线接口,所述第一功率控制模块的安全地线、所述第二功率控制模块的安全地线和所述第三功率控制模块的安全地线用于接地。

结合本发明第一方面的第四种可能的实现方式,在本发明第一方面的第五种可能的实现方式中,所述车载充电机的充电方式为两相电压输入,所述第一功率控制模块的火线,所述第二功率控制模块的火线,以及所述第三功率控制模块的火线中的任意两根火线用于分别连接所述外部充电接口的第一火线接口和第二火线接口。

结合本发明第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式,在本发明第一方面的第六种可能的实现方式中,所述车载充电机的充电方式为单相电压输入方式,所述第一功率控制模块的火线,所述第二功率控制模块的火线,以及所述第三功率控制模块的火线中的任意一根火线用于连接所述外部充电接口的火线接口,所述被选取的功率控制模块的零线用于连接所述外部充电接口的零线接口,所述被选取的功率控制模块的安全地线用于接地。

结合本发明第一方面的第六种可能的实现方式,在本发明第一方面的第七种可能的实现方式中,所述车载充电机的充电方式为单相电压输入方式,所述第一功率控制模块的火线,第二功率控制模块的火线,第三功率控制模块的火线进行短接,并连接外部充电接口的单向交流电。

本发明第二方面公开一种车载充电系统,包括:如本发明第一方面任一可能所述的车载充电机,以及整车控制器,整车动力电池,所述车载充电机连接所述整车控制器以及所述整车动力电池;

所述整车控制器用于接收所述车载充电机发送的电压数据,电流数据;

所述整车动力电池用于接收所述车载充电机输出的电源电量。

结合本发明第二方面,在本发明第二方面的第一种可能的实现方式中,所述整车控制器连接所述车载充电机中的低压侧总控制模块,所述整车动力电池连接所述车载充电机中的高压输出模块。

本发明实施例中,三个并联的功率控制模块用于连接外部充电接口,以及用于检测所述外部充电接口的电压数据,以及用于将所述电压数据发送给所述低压侧总控制模块;高压输出侧模块用于监控所述功率控制模块的输出数据,以及用于将所述输出数据发送给所述低压侧总控制模块;低压侧控制模块用于接收所述电压数据和所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。可以看出,本发明实施例通过在车载充电机中设置三个并联的功率控制模块,使车载充电机能够兼容单相与三相的输入方式,有效解决了车载充电机兼容不同类型交流充电桩的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种车载充电机的结构示意图;

图2是本发明实施例公开的一种车载充电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1,图1是本发明实施例公开的一种车载充电机的第一实施例结构示意图,如图1所示,本实施例中所描述的一种车载充电机可以包括三个并联的功率控制模块,高压输出模块,低压侧总控制模块,其中:

所述三个并联的功率控制模块分别连接所述低压侧总控制模块和所述高压输出模块,所述低压侧总控制模块第一端连接所述高压输出模块,所述低压侧总控制模块的第二端连接整车控制器,所述高压输出模块连接整车动力电池;

所述三个并联的功率控制模块用于连接外部充电接口,以及用于检测所述外部充电接口的电压数据,以及用于将所述电压数据发送给所述低压侧总控制模块,所述电压数据包括输入电压和第一输出电压;

其中,每个功率控制模块的功率为3.3KW或者6.6KW,所述车载充电机的满载输出总功率为10KW或者20KW;

所述输入电压为外部充电接口的输入电压,所述第一输出电压为每个功率控制模块的输出电压。

具体的,如图1所示,所述三个并联的功率控制模块包括第一功率控制模块的火线1,第二功率控制模块的火线2,第三功率控制模块的火线3,零线以及地线;

当所述车载充电机的充电方式为三相五线制交流充电方式时,第一功率控制模块的火线用于连接外部充电接口的第一火线接口,第二功率控制模块的火线用于连接外部充电接口的第二火线接口,第三功率控制模块的火线用于连接外部充电接口的第三火线接口,所述第一功率控制模块的零线、所述第二功率控制模块的零线和所述第三功率控制模块的零线用于连接所述外部充电接口的零线接口,所述第一功率控制模块的安全地线、所述第二功率控制模块的安全地线和所述第三功率控制模块的安全地线用于接地。

其中,所述每个功率控制模块为单相的220V输入,整个车载充电机的输入是三相的,当所述车载充电机的充电方式为两相电压输入,所述第一功率控制模块的火线,所述第二功率控制模块的火线,以及所述第三功率控制模块的火线中的任意两根火线用于分别连接所述外部充电接口的第一火线接口和第二火线接口,此时,所述车载充电机为按照满载功率的2/3输出。

当所述车载充电机的充电方式为单相电压输入方式时,所述第一功率控制模块的火线,所述第二功率控制模块的火线,以及所述第三功率控制模块的火线中的任意一根火线用于连接所述外部充电接口的火线接口,所述功率控制模块的零线用于连接所述外部充电接口的零线接口,所述功率控制模块的安全地线用于接地,所述三个并联的功率控制模块为单相电压输入,车载充电系统可按照满载功率的1/3输出。

且当所述车载充电机的充电方式为单相电压输入方式,所述第一功率控制模块的火线,第二功率控制模块的火线,第三功率控制模块的火线进行短接,并连接外部充电接口的单向交流电。

其中,在单项交流端供电容量足够的情况下,也可以在此单相输入的情况下,车载充电机输出和三相满载一样的功率,但考虑到此种情况下单根零线上流过的电流是三根火线流过电流的3倍,所以零线线经需要加大,如果是10KW充电机,零线需要满足能长时间过48A电流要求,如果是20KW充电机,零线需要满足能长时间过96A电流要求。

所述高压输出侧模块用于监控所述功率控制模块的输出数据,以及用于将所述输出数据发送给所述低压侧总控制模块,所述输出数据包括第二输出电压,输出电流,以及所述整车动力电池电压;

其中,所述第二输出电压为高压输出侧模块的输出电压。

所述低压侧控制模块用于接收所述电压数据和所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器;

具体的所述低压侧总控制模块还用于接收整车控制器的控制指令,控制车载充电系统的开关机时序。

本发明实施例中,三个并联的功率控制模块用于连接外部充电接口,以及用于检测所述外部充电接口的电压数据,以及用于将所述电压数据发送给所述低压侧总控制模块;高压输出侧模块用于监控所述功率控制模块的输出数据,以及用于将所述输出数据发送给所述低压侧总控制模块;低压侧控制模块用于接收所述电压数据和所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。可以看出,本发明实施例通过在车载充电机中设置三个并联的功率控制模块,使车载充电机能够兼容单相与三相的输入方式,有效解决了车载充电机兼容不同类型交流充电桩的需求。

可选的,本发明一些实施例中,所述功率控制模块,包括:电磁兼容性EMC电路,预充控制电路,整流电路,功率因数校正电路,直流/直流DC/DC功率转换的原边控制电路,以及第一控制单片机;

所述EMC电路,所述预充控制电路,以及所述整流电路串联后连接所述功率因数校正电路的第一端,所述功率因数校正电路的第二端连接所述DC/DC功率转换的原边控制电路的第一端,所述第一控制单片机分别连接所述控制模块中的各个电路;

所述EMC电路用于解决充电机中的电磁干扰问题;

所述预充控制电路用于保护所述整流电路的元件不会因电源接通瞬间电容器的短路电流而损坏;

所述整流电路用于把交流电整流成直流电;

所述功率因数校正电路用于减少电流谐波对电网的影响;

所述DC/DC功率转换的原边控制电路用于将原边能量通过变压器隔离转换至副边;

所述第一控制单片机用于检测所述功率因数校正电路的第一输出电压和所述功率控制模块的输入电压,并将检测到的所述第一输出电压和所述输入电压发送给所述低压侧总控制模块。

可选的,本发明一些实施例中,所述高压输出模块,包括:三个副边整流电路,一个高压输出检测电路,一个防反接控制电路,以及第二控制单片机;

所述三个副边整流电路的第一端分别连接所述三个功率控制模块中的DC/DC功率转换的原边控制电路的第二端;所述三个副边整流电路的第二端并联后连接所述高压输出检测电路以及所述防反接控制电路,所述第二控制单片机连接所述防反接控制电路以及所述高压输出检测电路;

所述副边整流电路用于输出由所述DC/DC功率转换的原边控制电路输入后,经变压器转换的交变电压整流成的直流电压;

所述高压输出检测电路用于检测所述副边整流电路输出的电压;

所述防反接控制电路用于防止供给的电源,与所述整车动力电池的电源极性相反连接;

所述第二控制单片机用于检测经高压输出侧电路输出的第二输出电压,输出电流,以及所述整车动力电池电压,以及用于将所述检测得到的高压输出侧数据发送给所述低压侧总控制模块。

可选的,本发明一些实施例中,所述低压侧总控制模块,包括:总控制电路;

所述总控制电路用于接收所述三个并联的功率控制模块输入的所述电压数据和所述高压输出侧模块输出的所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。

请参阅图2,图2是本发明实施例公开的一种车载充电系统的第二实施例结构示意图,如图2所示,本实施例中所描述的一种车载充电系统可以包括如本发明第一实施例所述的车载充电机,以及整车控制器,整车动力电池,其中:

所述车载充电机连接所述整车控制器以及所述整车动力电池;

所述整车控制器用于接收所述车载充电机发送的电压数据,电流数据;

所述整车动力电池用于接收所述车载充电机输出的电源电量。

具体的,所述车载充电机包括:三个并联的功率控制模块,高压输出模块,低压侧总控制模块,所述三个并联的功率控制模块分别连接所述低压侧总控制模块和所述高压输出模块,所述低压侧总控制模块第一端连接所述高压输出模块,所述低压侧总控制模块的第二端连接整车控制器,所述高压输出模块连接整车动力电池;

所述三个并联的功率控制模块用于连接外部充电接口,以及用于检测所述外部充电接口的电压数据,以及用于将所述电压数据发送给所述低压侧总控制模块,所述电压数据包括输入电压和第一输出电压;

所述高压输出侧模块用于监控所述功率控制模块的输出数据,以及用于将所述输出数据发送给所述低压侧总控制模块,所述输出数据包括第二输出电压,输出电流,以及所述整车动力电池电压;

所述低压侧控制模块用于接收所述电压数据和所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。

其中,所述功率控制模块,包括:电磁兼容性EMC电路,预充控制电路,整流电路,功率因数校正电路,DC/DC功率转换的原边控制电路,以及第一控制单片机,其中:

所述EMC电路,所述预充控制电路,以及所述整流电路串联后连接所述功率因数校正电路的第一端,所述功率因数校正电路的第二端连接所述DC/DC功率转换的原边控制电路的第一端,所述第一控制单片机分别连接所述控制模块中的各个电路;

所述EMC电路用于解决充电机中的电磁干扰问题;

所述预充控制电路用于保护所述整流电路的元件不会因电源接通瞬间电容器的短路电流而损坏;

所述整流电路用于把交流电整流成直流电;

所述功率因数校正电路用于减少电流谐波对电网的影响;

所述DC/DC功率转换的原边控制电路用于将原边能量通过变压器隔离转换至副边;

所述第一控制单片机用于检测所述功率因数校正电路的第一输出电压和所述功率控制模块的输入电压,并将检测到的所述第一输出电压和所述输入电压发送给所述低压侧总控制模块;

其中,所述第一控制单片机将检测得到的所述第一输出电压和所述输入电压通过数字隔离芯片发送给低压侧总控制电路。

所述高压输出模块,包括:三个副边整流电路,一个高压输出检测电路,一个防反接控制电路,以及第二控制单片机,其中:

所述三个副边整流电路的第一端分别连接所述三个功率控制模块中的DC/DC功率转换的原边控制电路的第二端;所述三个副边整流电路的第二端并联后连接所述高压输出检测电路以及所述防反接控制电路,所述第二控制单片机连接所述防反接控制电路以及所述高压输出检测电路;

所述副边整流电路用于输出由所述DC/DC功率转换的原边控制电路输入后,经变压器转换的交变电压整流成的直流电压;

所述高压输出检测电路用于检测所述副边整流电路输出的电压;

所述防反接控制电路用于防止供给的电源,与所述整车动力电池的电源极性相反连接;

所述第二控制单片机用于检测经高压输出侧电路输出的第二输出电压,输出电流,以及所述整车动力电池电压,以及用于将所述检测得到的高压输出侧数据发送给所述低压侧总控制模块;

其中,所述第二控制单片机将检测得到的所述第二输出电压和所述输入电压通过数字隔离芯片发送给低压侧总控制电路。

所述低压侧总控制模块,包括:总控制电路;

所述总控制电路用于接收所述三个并联的功率控制模块输入的所述电压数据和所述高压输出侧模块输出的所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。

其中,所述车载充电机与外部充电接口之间的连接可参照图1所描述的实施例中的相应部分。

本发明实施例中,三个并联的功率控制模块用于连接外部充电接口,以及用于检测所述外部充电接口的电压数据,以及用于将所述电压数据发送给所述低压侧总控制模块;高压输出侧模块用于监控所述功率控制模块的输出数据,以及用于将所述输出数据发送给所述低压侧总控制模块;低压侧控制模块用于接收所述电压数据和所述输出数据,以及用于发送所述电压数据和所述输出数据给整车控制器。可以看出,本发明实施例通过在车载充电机中设置三个并联的功率控制模块,使车载充电机能够兼容单相与三相的输入方式,有效解决了车载充电机兼容不同类型交流充电桩的需求。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储有程序,该程序执行时包括上述车载充电机的部分或全部功能。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述,然而,在实施所要求保护的本发明过程中,本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书,可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中,“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤,“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施,但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

本领域技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。计算机程序存储/分布在合适的介质中,与其它硬件一起提供或作为硬件的一部分,也可以采用其他分布形式,如通过Internet或其它有线或无线电信系统。

本发明是参照本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述,显而易见的,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可对其进行各种修改和组合。相应地,本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明,且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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