PWM调压式电动汽车应急充电机的制作方法

本实用新型涉及一种电动汽车的充电设备，尤其是一种直接利用内燃机发电机作为电源，在无市电的情况下，对电动汽车电池进行应急充电的设备。

背景技术：

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。随着人们环保意识的加强，采用新能源的电动汽车的普及率越来越高，而续航里程是电动汽车必须解决的问题之一，因续航里程所限而导致电动汽车电量耗尽，无法正常行驶的情况日益增多，因此研究电动汽车的应急救援充电需求更加迫切，目前的电动汽车充电设备按充电方式可分为直流充电和交流充电桩充电两种，而电动汽车快速充电设备全部为直流充电方式，直流充电方式均采用交流电力经过整流、计量后给电动汽车充电。而在没有充电桩的情况下，电动汽车的充电就无法实施，因此研究设计一种电动汽车应急充电机势在必行。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存有的不足，设计了一种通过PWM调压方式控制输出电压的电动汽车应急充电机，从而满足电动汽车在一些特殊情况下进行充电的需求。

本实用新型由发电机单元、PWM调压单元、辅助电源稳压单元、直流电压电流取样单元、单片机处理器及人机交互界面单元、绝缘检测单元和CAN通讯总线单元组成，发电机单元由内燃机拖动运行，经整流，输出直流高压作为充电能源，并输入到PWM调压单元；PWM调压单元输出的电压、电流数据经直流电压电流取样单元输入到单片机处理器，并接收单片机处理器电压调节信号，产生脉冲信号控制晶体管、IGBT或者场效应管的通断占空比，改变直流电压的输出，给车辆提供合适直流充电电压；辅助电源稳压单元从内燃机启动蓄电池中获得稳定低压电源，作为单片机处理器本身的电源供应，同时提供给汽车低压 12V/24V辅助电力；单片机处理器通过CAN通讯总线单元与汽车车载电脑通讯，并同时接收来自直流电压取样单元的实时参数，处理后发送到PWM调压部分，控制输出直流电压，完成闭环控制；人机交互界面单元，为操作人员提供包括充电电压、电流、电量等实时数据的显示，同时也作为控制人员操控的入口；绝缘检测单元测量连接线对地线的绝缘电阻，给中央处理器发送是否可充电的信号；CAN通讯总线单元遵照国标规范及汽车CAN总线协议规范构建，完成单片机处理器和汽车车载电脑的通讯任务；所述的PWM调压单元包括大功率双极型晶体管，IGBT或者场效应功率管；所述的直流电压电流取样单元由分压器和分流器组成。

采用上述结构后，内燃机拖动的发电机，得到直流电力输出，通过电力半导体器件PWM调压方式控制输出合适的直流电压，输送给电动汽车的蓄电池，从而完成对电动汽车的充电工作。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型结构简单、造价低廉、效率较高、用途广泛，能够满足各种车辆的应急充电需求。

2、本实用新型直接利用发电机对车辆进行充电，可以不需要交流市电，直接利用内燃机驱动，特别适合移动场合以及周边没有直接市电等固定电源的情况。

附图说明

附图为本实用新型的工作流程图。

附图标记说明：1、发电机单元，2、PWM调压单元，3、辅助电源稳压单元， 4、直流电压电流取样单元，5、单片机处理器，6、人机交互界面单元，7、绝缘检测单元，8、CAN通讯总线单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。实施例：如附图所示，在PWM调压式电动汽车应急充电机中，由发电机单元1、PWM调压单元2、辅助电源稳压单元3、直流电压电流取样单元4、单片机处理器5及人机交互界面单元6，绝缘检测单元7和CAN通讯总线单元8组成，发电机单元是负责提供充电电力的，发电机本身由内燃机拖动运行，内部的电枢部分输出的电力，经整流后变为直流高压作为充电能源，此直流高压电力不能直接使用，需要输入到PWM调压单元，调整到适合汽车充电的电压才能供给汽车充电使用；经过PWM调压单元调节以后输出的电力，其电压、电流情况由直流电压电流取样单元取样以后，将信号输送到单片机处理器单元进行实时的监控与分析，并将分析的数据实时传输回PWM调压部分，PWM调压部分接收单片机处理器发出的电压调节信号后，通过调节自身核心器件的通断占空比来实现对直流电压输出的调节，以此来实现给车辆提供合适的直流充电电压的作用；PWM调压部分的核心器件可以是晶体管、IGBT或者场效应管，这些器件都适合用于本实用新型中；辅助电源稳压单元是从内燃机启动蓄电池中获得稳定低压电源，此低压电源作为单片机处理器本身的电源供应，同时提供给汽车低压12V/24V辅助电力；本实用新型核心部分单片机处理器通过CAN通讯总线单元与汽车车载电脑进行实时通讯，从车载电脑中获得汽车充电的电压、电流数据，并同时接收来自直流电压取样单元的经PWM调压过的直流高压电力实时参数，这些参数经单片机处理器分析处理后再发送回PWM调压部分，以便PWM调压部分根据这些参数对输出的直流电压进行适当的调整，从而保证了对车辆的充电工作，同时也实现了充电过程中的闭环控制；本实用新型的人机交互界面单元，为操作人员提供包括充电电压、电流、电量等实时数据的显示，同时也作为控制人员操控的入口界面，对充电过程进行控制；绝缘检测单元的用途是测量连接线对地线的绝缘电阻，绝缘不良的情况下不允许对车辆进行充电，绝缘正常情况下，可以进行充电，此单元在检测到绝缘合格以后，会给中央处理器发送是否可充电的信号；本实用新型所述的CAN通讯总线单元遵照国标规范及汽车CAN总线协议规范构建，完成单片机处理器和汽车车载电脑的通讯任务；所述的PWM调压单元包括大功率双极型晶体管，IGBT或者场效应功率管；所述的直流电压电流取样单元由分压器和分流器组成。

具体工作情况如下如述：

充电准备阶段：操作人员把本实用新型的电缆插头和车辆的插座连接以后，插座内部的检测点连线导通，向车辆和本实用新型发出接通提示信号，此时，单片机处理器控制本实用新型遵循国际规范向电动汽车电池管理系统提供 12V/24V辅助电力，内部绝缘检测单元开始测量连接线对地线的绝缘电阻，绝缘检测单元直接采用成品绝缘电阻测试组件，负责检测充电连接线的绝缘安全性。绝缘电阻如果不符合设定值，人机交互单元将报警以提示操作人员。若测得的绝缘电阻符合设定值，即绝缘合格，绝缘检测单元会给单片机处理器发出可以充电的信号，处理器确认开始准备充电，当确认可以开始充电的时候，汽车电池管理系统(汽车车载电脑子系统)与本实用新型通过CAN总线进行通讯；汽车向本实用新型发出充电数据报文，内容包括充电要求的电压电流等相关数据；本实用新型的充电能力性能数据同时发送到汽车车载电脑，由车载电脑确认可以开始执行充电，此时操作人员可以在人机交互界面上看到所有的数据信息，如果操作人员执行充电，则系统开始下一步操作。

充电阶段：操作人员确认开始充电后，在充电过程中单片机处理器通过CAN 总线通讯单元，持续和车载电脑进行实时数据通讯，持续接收汽车发来的充电数据信号，同时读取直流电压取样单元取样的调压后的电压电流数据，这些数据经过处理，发送电压调节信号给PWM调压单元；PWM调压单元收到单片机处理器的电压调整信号，并转化为相应的脉冲信号，以此来控制电力半导体器件(可以是双极型晶体管、IGBT或者场效应管)导通的占空比，以PWM的方式调节充电，从发电机单元得到稳定的直流电力电压，满足车辆需求的直流电力通过连接的电缆输送到车辆的电池中，从而实现对车辆的充电操作。同时，人机界面实时显示出充电电压、电流、电量等信息，也读取到车载电脑中的温度、充电进度等信息并显示给操作人员。

充电完成阶段：车辆蓄电池充电完成以后，车辆内部车载电脑通过CAN通讯总线单元向单片机处理器发出停止充电信号，单片机处理器切断连接车辆蓄电池的高压直流电路，并且向人机交互操作界面给出停止工作信号。人机界面提醒操作人员结束充电作业，此时操作人员拔下连接车辆电缆的插头，将车辆与充电机断开，车辆完成充电。人机交互界面会显示出本次充电作业的相关数据，提供给操作人员审查。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。