基于全控型器件的多功能一体化车载充电的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种基于全控型器件的多功能一体化车载充电机。该车载充电机包括前端滤波模块、第一整流模块、功率因数校正模块、第一滤波模块、逆变模块、变压器、第二整流模块以及第三滤波模块。变压器至少包括一个原边绕组线圈以及第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈两个副边绕组线圈，逆变模块连接原边绕组线圈，第二整流模块连接第二副边绕组线圈。该车载充电机还包括依次连接于第一副边绕组线圈后的整流逆变模块以及第二滤波模块。逆变模块、整流逆变模块和第二整流模块均包括全控型器件。本实用新型实现了交直流充电机和直流变换器的功能，降低了车载充电机的成本，减少重量和体积；实现了电气隔离，能量转化效率高。
【专利说明】基于全控型器件的多功能一体化车载充电机
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型属于电动汽车充电【技术领域】，涉及一种车载充电机。
【背景技术】
[0002]当今世界环境、能源问题日益突出，电动汽车成为了汽车工业研究、开发的热点，但电动汽车的市场化仍受到一些关键技术的阻碍。其中，比较突出的一个技术就是电动汽车的充电技术。
[0003]电动汽车充电机是电动汽车的重要组成部分。目前，电动汽车充电机可分为非车载充电机和车载充电机。对于电动汽车，传统的车载充电机的作用是将公共电网的交流电给高压动力电池充电。传统的车载充电机包括以下部分:电磁干扰(EMI)滤波器、输入整流模块、功率因数校正(PFC )模块、输入滤波器、逆变模块、变压器、输出整流模块、输出滤波器；其中逆变模块、变压器、输出整流模块、输出滤波器构成了直流直流变换单元，实现了直流直流变换功能。车载的直流变换器(DCDC)用于高压动力电池给低压蓄电池充电，该直流变换器与车载充电机中的直流直流变换单元需要实现的功能是相似的，但是两者一般是分开的，即针对公共电网对高压动力电池充电和高压动力电池对低压蓄电池充电,从原理上包含了两台DCDC设备，从而车载充电机的成本高，体积大且功能单一。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种既能在需要车载充电时利用公共电网交流电同时对高压动力电池和低压蓄电池充电，又能在车辆运行时利用高压动力电池给低压蓄电池充电的车载充电机。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0006]一种基于全控型器件的多功能一体化电动汽车车载充电机，包括前端滤波模块、第一整流模块、功率因数校正模块、第一滤波模块、逆变模块、变压器、第二整流模块以及第三滤波模块；所述变压器至少包括一个原边绕组线圈以及第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈两个副边绕组线圈，所述逆变模块连接所述原边绕组线圈，所述第二整流模块连接所述第二副边绕组线圈，所述第三滤波模块连接所在车辆的蓄电池；所述车载充电机还包括依次连接于所述第一副边绕组线圈后的整流逆变模块以及第三滤波模块，所述第三滤波模块连接所在车辆的动力电池；所述逆变模块、所述整流逆变模块和所述第二整流模块均包括全控型器件。
[0007]所述前端滤波模块为前端滤波器。
[0008]所述前端滤波器为电磁干扰滤波器。
[0009]所述第一滤波模块为第一滤波器。
[0010]所述第二滤波模块为第二滤波器。
[0011]所述第三滤波模块为第三滤波器。
[0012]所述逆变模块采用由四个功率金属-氧化层-半导体-场效应晶体管构成的全桥拓扑。
[0013]所述整流逆变模块采用由四个功率金属-氧化层-半导体-场效应晶体管构成的全桥拓扑。
[0014]所述第二整流模块采用由四个功率金属-氧化层-半导体-场效应晶体管构成的全桥拓扑。
[0015]所述车载充电机还包括开关，所述开关连接所述前端滤波模块和公共电网，作为所述车载充电机与公共电网之间的接口。
[0016]由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是:本实用新型基于全控型器件的多功能一体化电动汽车车载充电机扩展了车载充电机的功能，能够实现交直流充电机的功能，在需要时由公共电网向高压动力电池和低压蓄电池充电；也可以实现直流变换器的功能，由高压动力电池向低压蓄电池充电。从而，本实用新型也降低了车载充电机的成本，减少重量和体积。此外，本实用新型实现了电气隔离，能量转化效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例中车载充电机的组成原理图；
[0018]图2是本实用新型实施例中车载充电机实现交直流充电机功能时的能量流图；
[0019]图3是本实用新型实施例中车载充电机实现直流变换器功能时的能量流图。
[0020]附图中:1、开关；2、变压器；21、原边绕组线圈；2201、第一副边绕组线圈；2202、第二副边绕组线圈。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0022]本实用新型提出了一种基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，图1为其组成原理图。该充电机包括依次连接的开关1、EMI滤波器、第一整流模块、PFC模块、第一滤波器、逆变模块、原边有一个绕组线圈副边有两个绕组线圈的变压器2、整流/逆变模块和第二滤波器；其中，逆变模块连接变压器2的原边绕组线圈21，而整流/逆变模块连接变压器2的第一副边绕组线圈2201 ;第二滤波器连接所在车辆的高压动力电池。
[0023]该车载充电机还包括依次连接于变压器2的第二副边绕组线圈2202之后的第二整流模块和第三滤波器，第三滤波器连接所在车辆的低压蓄电池。
[0024]其中，开关I为该车载充电机与公共电网的接口 ；EMI滤波器用于滤除来自公共电网的高次谐波；第一整流模块用于将公共电网的交流电整流为脉动直流电；PFC模块用于提高功率因数，降低该车载充电机输入公共电网的谐波；第一滤波器用于滤除PFC模块输出直流电中的脉动成分；逆变模块用于将第一滤波器输出直流电逆变为交流电；变压器2用于实现变压以及能量传输；整流/逆变模块用于将变压器2的第一副边绕组2201输出的交流电整流为直流电，或者将高压动力电池输出的直流电逆变为交流电；第二滤波器用于滤除整流/逆变模块输出的直流电中的脉动成分；第二整流模块用于将变压器2的第二副边绕组线圈2202输出的交流电整流为直流电；第三滤波器用于滤除第二整流模块输出的直流电中的脉动成分。高压动力电池为电动汽车动力源，低压蓄电池为电动汽车车载12V蓄电池。
[0025]该车载充电机中，逆变模块、整流/逆变模块和第二整流模块均包括全控型器件。具体地，逆变模块采用由4个功率金属-氧化层-半导体-场效应晶体管(MOSFET)构成的全桥拓扑。整流/逆变模块采用由4个功率MOSFET构成的全桥拓扑，具有同步整流的功能。第二整流模块采用由4个功率MOSFET构成的全桥拓扑，具有同步整流的功能。
[0026]由于整流/逆变模块具有同步整流功能，该基于全控型器件的多功能一体化电动汽车车载充电机在需要车载充电时，实现交直流充电机功能，整流/逆变模块处于整流模式；该基于全控型器件的多功能一体化电动汽车车载充电机在车辆运行时，实现直流变换器功能，整流/逆变模块处于逆变模式。
[0027]图2所示为该基于全控型器件的多功能一体化电动汽车车载充电机实现交直流充电机功能时的能量流图，图2中箭头的方向表示能量流动的方向。公共电网的能量依次经过EMI滤波器、第一整流模块、PFC模块、第一滤波器、逆变模块流向变压器2的原边，流向变压器2的能量从其副边两个绕组线圈输出，从第一副边绕组线圈2201输出的能量经过整流/逆变模块、第二滤波器流向高压动力电池，从第二副边绕组线圈2202输出的能量经过第二整流模块、第三滤波器流向低压12伏蓄电池，从而实现利用公共电网交流电同时为高压动力电池和低压12伏蓄电池充电。此时，整流/逆变模块实现的是整流功能。
[0028]图3所示为该基于全控型器件的多功能一体化电动汽车车载充电机实现直流变换器功能时的能量流图，图3中箭头的方向表示能量流动的方向。高压动力电池输出的能量经过第二滤波器、整流/逆变模块从变压器2的第一副边绕组线圈2201流向变压器2，此时车载充电机没有连接到公共电网，开关I断开，流向变压器2的能量从变压器的第二副边绕组线圈2202流出，经过第二整流模块、第三滤波器流向低压12伏蓄电池，从而实现高压动力电池到低压12伏蓄电池的直流电压变换。此时，整流/逆变模块实现的是逆变功能。
[0029]综上可知，本实用新型基于全控型器件的多功能一体化电动汽车车载充电机扩展了车载充电机的功能，能够实现交直流充电机的功能，在需要时由公共电网向高压动力电池和低压12伏蓄电池充电；也可以实现直流变换器的功能，由高压动力电池向低压12伏蓄电池充电。从而，本实用新型也降低了车载充电机的成本，减少重量和体积。此外，本实用新型实现了电气隔离，能量转化效率高。
[0030]上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，包括前端滤波模块、第一整流模块、功率因数校正模块、第一滤波模块、逆变模块、变压器、第二整流模块以及第三滤波模块，其特征在于:所述变压器至少包括一个原边绕组线圈以及第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈两个副边绕组线圈，所述逆变模块连接所述原边绕组线圈，所述第二整流模块连接所述第二副边绕组线圈，所述第三滤波模块连接所在车辆的蓄电池；所述车载充电机还包括依次连接于所述第一副边绕组线圈后的整流逆变模块以及第二滤波模块，所述第二滤波模块连接所在车辆的动力电池； 所述逆变模块、所述整流逆变模块和所述第二整流模块均包括全控型器件。
2.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述前端滤波模块为前端滤波器。
3.根据权利要求2所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述前端滤波器为电磁干扰滤波器。
4.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述第一滤波模块为第一滤波器。
5.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述第二滤波模块为第二滤波器。
6.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述第三滤波模块为第三滤波器。
7.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述逆变模块采用由四个功率金属-氧化层-半导体-场效应晶体管构成的全桥拓扑。
8.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述整流逆变模块采用由四个功率金属-氧化层-半导体-场效应晶体管构成的全桥拓扑。
9.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述第二整流模块采用由四个功率金属-氧化层-半导体-场效应晶体管构成的全桥拓扑。
10.根据权利要求1所述的基于全控型器件的多功能一体化车载充电机，其特征在于:所述车载充电机还包括开关，所述开关连接所述前端滤波模块和公共电网，作为所述车载充电机与公共电网之间的接口。
【文档编号】H02J7/02GK203840038SQ201420093716
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】孙泽昌, 叶锋, 戴海峰 申请人:同济大学