电动汽车车载程控充电电源的制作方法
【专利摘要】电动汽车车载程控充电电源，包括输入电压接口、输出电压接口、网络接口、辅助供电单元、APFC单元和83V输出功率变换电路，与现有的技术相比本实用新型所具有的有益效果如下：增加了电源通讯接口，电动汽车车载程控充电电源可以实现对电池状态的监测，可以改变充电电压，充电电流等参数；通过监测设备的运行状态，维护人员可以准确了解设备的性能，安排维修或更换，保证电动汽车的安全运行；设备智能化是电子产品的发展需求，本电动汽车车载程控充电电源，可实现自动识别电池状态功能，区别不同电池状态，以改变自身输出参数。
【专利说明】电动汽车车载程控充电电源【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种充电电源，特别涉及一种电动汽车车载程控充电电源。
【背景技术】
[0002]气候变化、能源和环境问题是人类社会共同面对的长期问题，作为世界能源消耗大国和环境保护重要力量，中国积极实施电动汽车科技战略，促进汽车工业产业结构升级和动力系统电动化转型，培育和发展电动汽车社会。降低交通领域温室气体排放是解决全球气候变化重要手段，是建设可持续发展电动汽车社会前提条件。世界主要国家政府、组织都制定了严格的汽车尾气排放标准，旨在减少交通领域对全球气候和环境造成的影响。城市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。由于对环境影响相对传统汽车较小并且以电能作原动力以牵引电动机驱动的车辆。我国发展电动汽车存在的问题其中之一是蓄电池使用寿命太短，普通蓄电池充放电次数仅为300-400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700-900次，按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。另外，不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足。基于上述的技术和产业发展背景，结合目前的电动汽车的电池特性和电池充电电源的状况，本人提出了一种智能型电动汽车车载程控充电电源，即在现有的普通车载充电电源基础上增加了程序控制功能，针对不同型号的电池和电池的瞬时状态，进行有针对性的充电，以实现提高电池使用效率，电动汽车使用效能的功能。2KW电动汽车车载程控充电电源，基于高性能的AC / DC变换模块，设计的标准采用军用标准，属于高品质、高性能的充电电源。
实用新型内容
[0003]本实用新型的发明目的是设计一种在普通车载充电电源基础上增加了程序控制功能，更有针对性的对不同状态的电池进行充电，以提高电池使用寿命，降低电动汽车的成本，更广泛的推动我国电动汽车产业发展的电动汽车车载程控充电电源，其具体的技术方案是:
[0004]电动汽车车载程控充电电源，包括输入电压接口、输出电压接口、网络接口、辅助供电单元、APFC单元和83V输出功率变换电路；
[0005]辅助供电单元，包括连接交流电源的EMI滤波电路，EMI滤波电路输出连接辅助供电电源，辅助供电电源输出分别连接APFC控制电路、83V功率变换控制电路和单片机控制电路；
[0006]APFC单元，包括交流输入单元、PFC功率电路、PFC控制电路和软启动单元；
[0007]83V输出功率变换电路包括主功率电路、PWM控制电路和单片机控制电路组成。
[0008]PFC功率电路主要包括交流整流电路，斩波升压电路，PFC控制电路，辅助供电路构成。
[0009]PFC控制电路采用IR1150S芯片和外围电路组成的功率因数电路。[0010]辅助供电电路采用单片开关电源芯片T0P223Y，输出三路辅助电压输出，三路辅助电压输出分别隔离，+15V供电连接APFC控制电路，+13V连接83V功率变换的控制电路，+7V连接单片机控制电路。
[0011]主功率电路采用移相全桥软开关电路。
[0012]PWM控制电路采用UCC2895N芯片，生成PWM驱动信号、输出电压的采样反馈、输出电流的采样反馈和输出过压保护。
[0013]与现有的技术相比本发明所具有的有益效果如下:增加了电源通讯接口，电动汽车车载程控充电电源可以实现对电池状态的监测，可以改变充电电压，充电电流等参数；通过监测设备的运行状态，维护人员可以准确了解设备的性能，安排维修或更换，保证电动汽车的安全运行；设备智能化是电子产品的发展需求，本电动汽车车载程控充电电源，可实现自动识别电池状态功能，区别不同电池状态，以改变自身输出参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1电动汽车车载程控充电电源的系统框图；
[0015]图2电动汽车车载程控充电电源的交流输入和PFC功率电路原理图；[0016]图3电动汽车车载程控充电电源的PFC控制电路原理图；
[0017]图4电动汽车车载程控充电电源的辅助供电电路；
[0018]图5电动汽车车载程控充电电源的主功率图；
[0019]图6电动汽车车载程控充电电源的主功率控制单元。
【具体实施方式】
[0020]下面阐述的实施例代表允许本领域技术人员实践本实用新型的必要信息，并且示出实践本实用新型的最佳方式。一旦根据附图阅读了以下的描述，本领域技术人员就将理解本实用新型的构思并且将认识到此处未特别阐明的这些构思的应用。应当理解，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求书的范围。
[0021]电动汽车车载程控充电电源的机壳、散热系统采用一体化设计，主散热器采用带散热齿的铝散热器，四周和底板都是采用没有散热齿的铝散热器，它们共同形成一体化散热器设计，并使用风机散热。对外接口包括:输入电压接口(220V三根线接口)、输出电压接口(83V两根线输出)、网络接口(总线通信接口)。其具体电路如下:
[0022]图1为电动汽车车载程控充电电源的系统框图。整机工作如下，电源上电后，内部辅助电源工作，然后控制电路和有源功率因数校正电路工作；软启动电路启动工作，软启动完成后，控制电路检测到软启动电路结束信号，发出整机启动信号，同时单片机给出电压设定信号和恒流电流设定信号，电源启动工作，并开始充电，检测充电电压和充电电流，将电源工作状态通过总线通讯，传送至上位机。
[0023]图2为电动汽车车载程控充电电源的交流输入和PFC功率电路原理图，交流输入电路主要的器件包括压敏电阻RV1、X电容CX1、CX2，Y电容0￥2、0￥2、0￥3、0￥5，共模电感1^1、L2，整流桥D1、熔断器F1。压敏电阻RVl主要是防止输入电压过压，抗浪涌冲击；电容CX1、CX2、CY2、CY2、CY3、CY5和共模电感L1、L2组成输入滤波器，他们的作用是消除电源输入的共模干扰，同时阻止电源内部干扰向电源侧辐射，提高控制电源的EMC性能；。[0024]PFC功率电路主要包括交流整流电路，斩波升压电路，PFC控制电路，辅助供电路构成。交流整流电路使用一个整流桥Dl实现，斩波升压电路由电感L3，IGBT管Q1，二极管D4、D5，电解电容CD1、CD2，电阻R3、R4、R5、R6等构成。IGBT管由PFC的控制板输出的高频脉冲控制，将整流后的交流波形斩波，再通过电感L3，二极管D4，电解电容CD1、CD2构成的BOOST升压电路，将整流后的电压升压至385VDC，供给主功率电路。其中电阻R3和电容C3构成了二极管的吸收电路，电阻E4和电容C2构成了 IGBT管的吸收电路，用来吸收开关瞬间的高频尖峰，降低设备的干扰。
[0025]图3为电动汽车车载程控充电电源的PFC控制电路原理图，使用集成电路IRl 150S和外围电路，搭建了功率因数电路的控制电路。集成电路IRl 150S是美国国际整流器公司(International Rectif ier,简称IR)生产的有源功率因数电路专用控制电路,具有使用组件少，控制效果好，可靠性高，成本低，效率高等优点。电阻R4、R5和二极管Dl构成了 IGBT的驱动电路，电阻RF1-RF5构成了输出电压采样电路，用来稳定输出电压。电阻R0V2-R0V5和MOS管Ml构成了 PFC单元的输出过压保护电路，防止输出电压过高，造成电源的损坏。
[0026]图4为电动汽车车载程控充电电源的辅助供电电路。使用美国PowerIntegrations (简称PI)公司的专有单片开关电源芯片T0P223Y设计,该器件内部集成了开关电源的集成电路和MOS管。如图中的IC2。整流桥D3和电解电容C9构成了整流滤波电路，将整流滤波后的300VDC电压送至开关变压器Tl，通过IC2-T0P223Y的高频开关，将300VDC的高压电压变化为高频脉冲，通过变压器Tl的降压，在变压器的副边得到低压脉冲，再经过整流滤波后，就得到了充电电源工作需要的辅助供电。本辅助供电通过变压器副边的三组绕组，得到了三路辅助电压，分别为PFC控制电路、主功率控制电路和单片机提供工作电压。
[0027]图5为电动汽车车载程控充电电源的主功率电路。使用的是国际领先的移相全桥软开关技术，有效的提高了产品的效率和可靠性。图6中的开关管V7-V10，搭建了全桥电路。电感器L5与电容C15-C18，还有开关管的结电容，在开关管关断和开通是，进行谐振工作，使开关管工作在零电流关断和零电压开通的状态下，有效的降低了开关管的损耗。互感器L4，电阻R27-R30、R51、R52，电容C21、C22，二极管V15-V18构成了原边电流检测电路，同时实现原边过流保护功能。集成电路N2、N3，变压器T1-T4，二极管V11-V14，电阻R19-R22、R23-R26，构成了开关管的驱动电路，将控制芯片生成的驱动信号通过放大和变压器的隔离，传送至四个搭建为全桥电路的开关管，使其正常驱动，实现开关电源的功率变换。变压器T5完成了开关电源功率变换的能量传递。二极管Vl-1、V1-2，电感器L6，电容C27、C30-C33，完成了输出电压的整流滤波。分流器R31采样输出电流，并将采样到的电流电压传送至控制板，实现对输出电流的采样，以便实现充电电流的控制。
[0028]图6为电动汽车车载程控充电电源的主功率控制单元。实现了主功率单元的控制功能，使用集成电路UCC2895N和外围电阻电容电路构成。包括生成PWM驱动信号，输出电压的采样反馈，输出电流的采样反馈，输出过压保护。
[0029]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1.电动汽车车载程控充电电源，包括输入电压接口、输出电压接口、网络接口、辅助供电单元、APFC单元和83V输出功率变换电路；其特征是: 辅助供电单元，包括连接交流电源的EMI滤波电路，EMI滤波电路输出连接辅助供电电源，辅助供电电源输出分别连接APFC控制电路、83V功率变换控制电路和单片机控制电路； APFC单元，包括交流输入单元、PFC功率电路、PFC控制电路和软启动单元； 83V输出功率变换电路包括主功率电路、PWM控制电路和单片机控制电路组成。
2.如权利要求1所述的电动汽车车载程控充电电源，其特征是所述PFC功率电路主要包括交流整流电路，斩波升压电路，PFC控制电路，辅助供电路构成。
3.如权利要求1所述的电动汽车车载程控充电电源，其特征是所述PFC控制电路采用IR1150S芯片和外围电路组成的功率因数电路。
4.如权利要求1所述的电动汽车车载程控充电电源，其特征是所述辅助供电电路采用单片开关电源芯片T0P223Y，输出三路辅助电压输出，三路辅助电压输出分别隔离，+15V供电连接APFC控制电路，+13V连接83V功率变换的控制电路，+7V连接单片机控制电路。
5.如权利要求1所述的电动汽车车载程控充电电源，其特征是所述主功率电路采用移相全桥软开关电路。
6.如权利要求1所述的电动汽车车载程控充电电源，其特征是所述PWM控制电路采用UCC2895N芯片，生成PWM驱动信号、输出电压的采样反馈、输出电流的采样反馈和输出过压保护。
【文档编号】H02J7/00GK203761109SQ201420160731
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】沈茂盛, 韩耸, 马振 申请人:沈茂盛