一种交直流兼容型车载充电机前级电路和车载充电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种交直流兼容型车载充电机前级电路和车载充电机，其中，该前级电路包括：整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路；整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与PFC电路的输入端、DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与整流电路的输出端相连；PFC电路的输出端和DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路相连；脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与PFC电路相连，脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与DC/DC升压电路相连。本实用新型提供的交直流兼容型车载充电机前级电路和车载充电机兼容交直流两种形式电压输入，改造成本低廉，工作稳定，可以减少电网干扰和波形畸变。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及充电【技术领域】，具体地，涉及一种交直流兼容型车载充电机前级 电路和车载充电机。 一种交直流兼容型车载充电机前级电路和车载充电机
【背景技术】
[0002] 充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两种。交流充电桩是安装在电动汽车外、 与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置，同时具备计量计费功 能。交流充电桩一般只提供电能，不提供对车辆状态监控，交流充电桩的连接端口一般为图 1所示，其中，L为交流电源，N为中线，PE为接地端子，NC1为空端子，NC2为空端子，CC为 充电连接确认端，CP为控制确认端。车载充电机集成在汽车内部，如图2为交流充电桩与 汽车连接原理框图，车载充电机实现电源变换、汽车状态、电池管理、各种保护和控制功能。 当充电桩插口与车辆端口完全连接后，车载充电机完成自检无故障后（充放电端子连接良 好确认为自检无故障，否则将自检故障上报至供电设备），S2闭合，请求充电，车辆开始正 常充电，完成汽车充电功能。
[0003] 直流充电桩是固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车动力电池提 供直流电源的供电装置，如图3为直流充电桩端子定义，其中，DC+和DC-为直流电源端子， PE为接地端，S+和S-为CAN总线端口，CC1、CC2为连接确认端，A+、A-为供电辅助电源端 子。直流充电桩具有充电机功能，可以实时监视并控制被充电电池状态，同时，直流充电桩 可以对充电电量进行计量，当车辆端子与充电桩完全连接后，直流桩接手了交流车载充电 机的电源变换、汽车状态、电池管理、各种保护和控制功能，实现对汽车电池的充电控制和 检测。图4为直流充电桩与汽车连接原理图。
[0004] 随着LED路灯等高能效产品的发展和普及，将会推动直流低压网络的集中建设， 依附于路灯网络的其他用电设备也会随之推向人们的生活中，由此推断市电电动车充电网 络平台使用直流网络，必然是未来的一个趋势，那么对电动车的充电系统设计减少了难度、 削减了充电系统的成本，但是在每个充电点全部建设现有规范的直流充电桩，变得没有实 施化意义，如果直流供电网络只负责提供直流电源，车载充电机负责电源变换、汽车状态检 测、电池管理、各种保护和控制等功能，充电桩建设成本将会大大减少。由于现有技术的车 载充电机仅可以使用交流电源输入，不能使用直流电压为其提供电能，如果使用直流输入 电压，充电机的功率变换部分需要全部重新设计，设计成本高、周期长。同时，也不存在交直 流兼容的车载充电机。 实用新型内容
[0005] 本实用新型是为了克服现有技术中车载充电机兼容性差且改造成本高的缺陷，根 据本实用新型的一个方面，提出一种交直流兼容型车载充电机前级电路。
[0006] 根据本实用新型实施例提供的一种交直流兼容型车载充电机前级电路，包括：整 流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集 成电路；交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与脉宽调制集成电路的交流 电压检测端相连；直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，直流电压检测电路的输出 端与脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；整流电路的输入端与外部交流输入端口相 连，输出端分别与PFC电路的输入端、DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与 整流电路的输出端相连；PFC电路的输出端和DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电 路连接；脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端与PFC电路相连，脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端与DC/DC升压电路相连。
[0007] 在上述技术方案中，PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一 滤波电容；第一场效应管的漏极通过第一电感与整流电路的正向输出端相连，源极与整流 电路的反向输出端相连，且第一场效应管的漏极还与第一二极管的阳极相连，栅极与脉宽 调制集成电路的第一 PWM驱动端相连；第一滤波电容一端与第一二极管的阴极相连，另一 端与第一场效应管的源极相连。
[0008] 在上述技术方案中，还包括：第一电压采样电路和电流检测电阻，整流电路的反向 输出端通过电流检测电阻与第一场效应管的源极相连；整流电路的反向输出端还与脉宽调 制集成电路的第一电流输入端相连；第一电压米样电路一端与整流电路的正向输出端相 连，另一端与整流电路的反向输出端相连，第一电压采样电路的输出端与脉宽调制集成电 路的电压比较端相连。
[0009] 在上述技术方案中，还包括：反相放大器；整流电路的反向输出端通过反相放大 器与脉宽调制集成电路的第一电流输入端相连。
[0010] 在上述技术方案中，DC/DC升压电路包括：第二场效应管、第二电感、第二二极管 和第二滤波电容；第二场效应管的漏极通过第二电感与整流电路的正向输出端相连，源极 接地，且第二场效应管的漏极还与第二二极管的阳极相连，栅极与脉宽调制集成电路的第 二PWM驱动端相连；第二滤波电容一端与第二二极管的阴极相连，另一端接地。
[0011] 在上述技术方案中，DC/DC升压电路还包括：电流采样电阻；第二场效应管的源极 通过电源采样电阻接地，且第二场效应管的源极还与脉宽调制集成电路的第二电流输入端 相连。
[0012] 在上述技术方案中，还包括：正向放大器；第二场效应管的源极通过正向放大器 与脉宽调制集成电路的第二电流输入端相连。
[0013] 在上述技术方案中，还包括：M0SFET驱动器；脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端 通过M0SFET驱动器的第一驱动电路与PFC电路相连；脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端 通过M0SFET驱动器的第二驱动电路与DC/DC升压电路相连。
[0014] 在上述技术方案中，还包括：二极管；二极管的阳极与外部直流输入端口的正输 入端相连，阴极与整流电路的正向输出端相连。
[0015] 在上述技术方案中，还包括：第二电压采样电路；第二电压采样电路与第一滤波 电容并联连接，第二电压采样电路的输出端与脉宽调制集成电路的电压反馈端相连。
[0016] 在上述技术方案中，还包括：第二电压采样电路；第二电压采样电路与第二滤波 电容并联连接，第二电压采样电路的输出端与脉宽调制集成电路的电压反馈端相连。
[0017] 本实用新型实施例还提供一种交直流兼容型车载充电机，包括如上所述的交直流 兼容型车载充电机前级电路和后级功率变换电路；其中，交直流兼容型车载充电机前级电 路与后级功率变换电路相连，后级功率变换电路与外部蓄电池相连。
[0018] 本实用新型实施例提供的一种交直流兼容型车载充电机前级电路和车载充电机， 使汽车充电的适应性更强，既可以使用交流为汽车提供电源也可以使用直流为汽车提供电 源。更改电路后交流电压的输入范围可为原来的交流标准电压220VAC±10%，同时对功率 因数进行校正，PF值接近于1，提高产品功率因数，达到了无功补偿的功能；使用直流充电 时输入电压范围更宽，可扩展为直流180Vdc-360Vdc输入范围的直流充电设备，从而更好 的适应电网电压的浮动，且相对于交流供电效率更高。该交直流兼容型车载充电机的线路 无大的交流电流，工作稳定、干扰小，当充电机使用直流充电时，线路是稳定的直流供电，对 环境的辐射和传导干扰小。直流供电不需要无功补偿，车载充电机转换为直流供电后车载 充电机内部不需要无功补偿，此时将原有的PFC电路转化为普通的BOOST电路，完成电平变 换，减少电网干扰和波形畸变。
[0019] 本实用新型实施例提供的交直流兼容型车载充电机利用现有的交流汽车车载充 电机实现交直流兼容的车载充电机，实现交流直流充电的兼容性，改造成本低廉。同时可以 实现交流充电端子的多口复用或增加端口功能，交流充电端口存在两个空端子，暂时无定 义，可以定义为直流输入端子，如果空端子不能使用的情况下可以将直流电直接输入到交 流充电的端子，该车载充电机内部可以准确的判定输入电压的类型，并转换充电机内部的 工作状态。
[0020] 本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过 在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0021] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用 新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0023] 图1为现有技术中的交流充电桩的连接端口示意图；
[0024] 图2为现有技术中的交流充电桩与汽车电池连接原理框图；
[0025] 图3为现有技术中的直流充电桩的连接端口示意图；
[0026] 图4为现有技术中的直流充电桩与汽车电池连接原理框图；
[0027] 图5为本实用新型实施例中交直流兼容型车载充电机前级电路的具体结构图；
[0028] 图6为本实用新型实施例一中交直流兼容型车载充电机前级电路的详细结构图；
[0029] 图7为本实用新型实施例一中单片机STM32R)51的详细结构图；
[0030] 图8为本实用新型实施例中交直流兼容型车载充电机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 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，但应当理解本实用 新型的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0032] 根据本实用新型实施例，提供了一种交直流兼容型车载充电机前级电路，图5为 该交直流兼容型车载充电机前级电路的电路结构图，具体包括：整流电路10、交流电压检 测电路20、直流电压检测电路30、PFC(Power Factor Correction,功率因数校正）电路40、 DC/DC升压电路50和脉宽调制集成电路60。
[0033] 其中，交流电压检测电路20与外部交流输入端口 L和N相连（L为交流电源，N为 中性线），输出端与脉宽调制集成电路60的交流电压检测端Vac相连；直流电压检测电路 30与外部直流输入端口 NC1和NC2相连，其中，NC1为正输入端、NC2为负输入端，且NC2接 地，直流电压检测电路30的输出端与脉宽调制集成电路60的直流电压检测端Vdc相连；整 流电路10的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与PFC电路40的输入端、DC/DC 升压电路50的输入端相连；外部直流输入端口与整流电路10的输出端相连。
[0034] 同时，PFC电路40的输出端和DC/DC升压电路50的输出端与后级功率变换电路 连接；脉宽调制集成电路60的第一 PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）驱动端 DPWM1与PFC电路40相连，脉宽调制集成电路60的第二PWM驱动端DPWM2与DC/DC升压电 路50相连。该后级功率变换电路实现DC/DC转换，该后级功率变换电路为现有技术，此处 不做详述。
[0035] 其中，第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的基底都为内部连接形式，即衬底和源 极相连。
[0036] 该交直流兼容型车载充电机前级电路的工作过程具体如下：
[0037] 在外部交流充电桩为充电机供电时：该交直流兼容型车载充电机前级电路连接外 部交流充电桩，即外部交流输入端口 L和N为该交直流兼容型车载充电机前级电路供电，夕卜 部直流输入端口 NC1和NC2不供电。交流电压检测电路20检测交流输入端口 L和N的交 流电，并发送至脉宽调制集成电路60的交流电压检测端Vac，脉宽调制集成电路60通过第 一 PWM驱动端DPWM1驱动PFC电路40工作；同时，整流电路D2将外部的交流电整流为直流 电，该直流电通过PFC电路40对PF值进行调整，PF值接近于1，提高产品功率因数，达到了 无功补偿的功能；PFC电路40输出直流电并通过后级功率变换电路为外部蓄电池供电。
[0038] 在外部直流电压网络为充电机供电时：该交直流兼容型车载充电机前级电路连接 外部直流电压网络，即外部直流输入端口 NC1和NC2为该交直流兼容型车载充电机前级电 路供电，外部交流输入端口 L和N不供电。直流电压检测电路30检测直流输入端口 NC1和 NC2的直流电，并发送至脉宽调制集成电路60的直流电压检测端Vdc，脉宽调制集成电路60 通过第二PWM驱动端DPWM2驱动DC/DC升压电路50工作，对直流电进行升压处理，同时可 以减少电网干扰和波形畸变；DC/DC升压电路50输出直流电并通过后级功率变换电路为外 部蓄电池供电。
[0039] 本实用新型实施例提供的一种交直流兼容型车载充电机前级电路，使汽车充电的 适应性更强，既可以使用交流为汽车提供电源也可以使用直流为汽车提供电源。更改电路 后交流电压的输入范围可为原来的交流标准电压220VAC±10%，同时对PF值进行调整，PF 值接近于1，提高产品功率因数，达到了无功补偿的功能；使用直流充电时输入电压范围更 宽，可扩展为直流180Vdc-360Vdc输入范围的直流充电设备，从而更好的适应电网电压的 浮动，且相对于交流供电效率更高。该交直流兼容型车载充电机前级电路的线路无大的交 流电流，工作稳定、干扰小，当充电机使用直流充电时，线路是稳定的直流供电，对环境的辐 射和传导干扰小。
[0040] 优选的，该交直流兼容型车载充电机前级电路还包括：M0SFET驱动器；
[0041] 脉宽调制集成电路60的第一 PWM驱动端DPWM1通过M0SFET驱动器的第一驱动电 路与PFC电路40相连；
[0042] 脉宽调制集成电路60的第二PWM驱动端DPWM2通过M0SFET驱动器的第二驱动电 路与DC/DC升压电路50相连。
[0043] 通过M0SFET驱动器驱动PFC电路40和DC/DC升压电路50,可以高效地驱动M0 SFET(Metal-〇xide_Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半场效晶体管）和 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管）电源开关。
[0044] 优选的，该交直流兼容型车载充电机前级电路还包括：二极管D2 ;二极管D2的阳 极与外部直流输入端口的正输入端相连，阴极与整流电路的正向输出端相连。直流电流只 可以通过二极管D2流入充电机，从而可以防止电流反灌。
[0045] 下面通过一个实施例详细介绍该交直流兼容型车载充电机前级电路的电路结构。
[0046] 实施例一
[0047] 在实施例一中，DC/DC升压电路具体为BOOST升压电路，且BOOST升压电路与PFC 电路40单独工作。
[0048] 如图6所示，整流电路10采用全波整流电路D2 ;PFC电路40包括：第一场效应管 Q1、第一电感L1、第一二极管D3和第一滤波电容C1 ;其中，第一场效应管Q1的漏极通过第 一电感L1与全波整流电路D2的正向输出端（即全波整流电路D2的A端）相连，源极与全 波整流电路D2的反向输出端（即全波整流电路D2的B端）相连，且第一场效应管Q1的漏 极还与第一二极管D3的阳极相连，栅极通过M0SFET驱动器70与脉宽调制集成电路60的 第一 PWM驱动端DPWM1相连；第一滤波电容C1 一端与第一二极管D3的阴极相连，另一端与 第一场效应管Q1的源极相连。
[0049] 其中，全波整流电路D2的反向输出端通过电流检测电阻R1与第一场效应管Q1的 源极相连，并与脉宽调制集成电路60的第一电流输入端相连。
[0050] BOOST升压电路包括：第二场效应管Q2、第二电感L1、第二二极管D3、第二滤波电 容C1和电流采样电阻R2 ;第二场效应管Q2的漏极通过第二电感L1与全波整流电路D2的 正向输出端相连，源极通过电流采样电阻R2接地，且第二场效应管Q2的漏极还与第二二极 管D3的阳极相连，栅极通过M0SFET驱动器70与脉宽调制集成电路60的第二PWM驱动端 相连；第二滤波电容C1 一端与第二二极管D3的阴极相连，另一端接地。
[0051] 需要说明的是，由于在PFC电路和BOOST升压电路中，电感、二极管和滤波电容的 作用相似，故如上所述，第一电感与第二电感采用同一个电感，即L1 ;第一二极管与第二二 极管采用同一个二极管，即D3 ;第一滤波电容与第二滤波电容采用同一个电容，即C1。
[0052] 在实施例一中，交流电压检测电路20为电压互感器PT1，电压互感器PT1的一次 侧与外部交流输入端口 L和N相连，二次侧的Vac端与脉宽调制集成电路50的交流电压检 测端（具体为图6中单片机STM32R)51的14脚）相连。其中，电压互感器PT1的二次侧接 地。
[0053] 直流电压检测电路包括串联的电阻R6和R7,电阻R6和R7的中间连接节点与脉宽 调制集成电路60的直流电压检测端（具体为图6中单片机STM32R)51的15脚）相连。
[0054] 该交直流兼容型车载充电机前级电路还包括第一电压采样电路、第二电压采样电 路、反相放大器和正向放大器。
[0055] 其中，第一电压采样电路包括串联的电阻R8和R9,电阻R8的一端与全波整流电 路D2的正向输出端（即A)相连，另一端与电阻R9相连并将采集的电压VI发送至脉宽调 制集成电路60的电压比较端；电阻R9的另一端与全波整流电路D2的反向输出端（即B) 相连。第二电压采样电路包括串联的电阻R10和R11，电阻R10和R11与滤波电容C1并联 连接，第二电压采样电路的输出端（即电阻R10和R11的中间连接节点）与脉宽调制集成 电路60的电压反馈端（即U⑶3138的AD05端）相连，具体连接关系参见图6所示。
[0056] 与全波整流电路D2的反向输出端相连的节点I-PFC通过反相放大器IC1A与脉宽 调制集成电路60的第一电流输入端（即U⑶3138的AD01端）相连；第二场效应管Q2的源 极通过正向放大器IC1B与脉宽调制集成电路60的第二电流输入端（即U⑶3138的AD02 端）相连，具体连接关系参见图6所示。
[0057] 同时，在实施例一中，该交直流兼容型车载充电机前级电路中的M0SFET驱动器70 具体为UCC27324高速低侧栅极M0SFET驱动器；通过M0SFET驱动器70可以高效地驱动第一 场效应管Q1和第二场效应管Q2。脉宽调制集成电路60由数字电源控制器UCD3138和单片 机STM32R)51组成，其中，单片机STM32R)51的详细电路图参见图7所示。单片机STM32R)51 主要用于完成选择性驱动脉宽调制集成电路60的作用，该单片机完全可以由数据选择器 及其外围电路（如与非门电路等）来代替。
[0058] 具体的，数字电源控制器U⑶3138的第一 PWM驱动端DPWM1通过M0SFET驱动器70 的第一驱动电路与第一场效应管Q1的栅极相连；数字电源控制器U⑶3138的第二PWM驱动 端DPWM2通过M0SFET驱动器70的第二驱动电路与第二场效应管Q2的栅极相连。
[0059] 数字电源控制器U⑶3138的AD01端子即为上述的第一电流输入端，AD02端子即 为上述的第二电流输入端，AD05端子即为电压反馈端。
[0060] 同时，数字电源控制器UCD3138的AD03端子与单片机STM32R)51的35脚相连， AD04端子与单片机STM32R)51的32脚相连。单片机STM32R)51的14脚为上述脉宽调制集 成电路60的交流电压检测端，15脚为上述脉宽调制集成电路60的直流电压检测端。
[0061] 实施例一提供的交直流兼容型车载充电机前级电路的工作过程具体如下：
[0062] 交流供电：
[0063] 交直流兼容型车载充电机前级电路连接外部交流充电桩，即外部交流输入端口 L 和N为该交直流兼容型车载充电机前级电路供电，外部直流输入端口 NC1和NC2不供电。
[0064] 此时，电压互感器PT1采样L、N端的交流输入电压Vac，并将该Vac提交至单片机 STM32R)51的14脚；根据接收到的交流电压Vac，单片机STM32R)51置位35脚，进而控制 U⑶3138芯片工作。此时，第一 PWM驱动端DPWM1输出脉冲波形至第一场效应管Q1的栅极， 驱动第一场效应管Q1工作；而第二PWM驱动端DPWM2不输出电平，即第二场效应管不工作。 第一场效应管Q1、第一电感L1、第一二极管D3和第一滤波电容C1组成PFC电路。
[0065] 全波整流电路D2将外部的交流电整流为直流电。第一电压采样电路（R8和R9)采 样全波整流电路D2输出电压的采样波形，第一电压采样电路所采样的波形是频率为100Hz 的半正弦波。同时，电流检测电阻R1所采集的电流I-PFC经过反相放大器IC1A后发送 至数字电源控制器U⑶3138的AD01端子，通过控制DPWM1占空比的大小，以及经过驱动 器UCC27324的驱动作用，可以改变第一场效应管Q1的占空比大小，从而使R7的采样电流 (I-PFC)低频包络值和第一电压采样电路（R8和R9)分压采样电压波形的频率相同，且相位 角相差为0°。此时PF值接近于1，从而可以提高产品功率因数，达到了无功补偿的功能； R10和R11分压后输入到U⑶3138主控芯片内部，作为输出电压反馈信号，保持输出电压为 稳定的直流电压。
[0066] 直流供电：
[0067] 在外部直流电压网络为车载充电机供电时：该交直流兼容型车载充电机前级电路 连接外部直流电压，即外部直流输入端口 NC1和NC2为该交直流兼容型车载充电机前级电 路供电，外部交流输入端口 L和N不供电。直流电压检测电路30 (R6和R7)检测直流输入 端口 NC1和NC2的直流电，并发送至单片机STM32R)51的15脚；根据接收到的直流电压Vdc 高低电平状态，单片机STM32R)51置位32脚，进而控制U⑶3138芯片工作。此时，第二PWM 驱动端DPWM2输出脉冲波形至第二场效应管Q2的栅极，驱动第二场效应管Q2工作；而第一 PWM驱动端DPWM1不输出电平，即第一场效应管不工作。第二场效应管Q2、第二电感L1、第 二二极管D3和第二滤波电容C1组成BOOST升压电路。
[0068] 电流采样电阻R2的采样电流I-B00ST经过正向放大器IC1B后发送至数字电源控 制器U⑶3138的AD02端子，通过控制DPWM2占空比的大小，以及经过驱动器UCC27324的驱 动作用，可以改变第二场效应管Q2的占空比大小；当输入电压稳定时，占空比为固定值，输 出电压Vout = VINAl-D) (VIN为直流输入电压，即NC1与NC2之间的电压；D为第二场效应 管Q2的占空比），此时电路只起到直流升压的作用。R10和R11分压后输入到U⑶3138主 控芯片内部，作为输出电压反馈信号，保持输出电压为稳定的直流电压。
[0069] 本实用新型实施例还提供一种交直流兼容型车载充电机，参见图8所示，包括：如 上所述的交直流兼容型车载充电机前级电路80和后级功率变换电路90 ;
[0070] 如上所述，外部的交直流电源为交直流兼容型车载充电机前级电路80供电，且交 直流兼容型车载充电机前级电路80与后级功率变换电路90相连，后级功率变换电路90与 外部蓄电池相连，为外部蓄电池供电。
[0071] 本实用新型实施例提供的一种交直流兼容型车载充电机前级电路和车载充电机， 使汽车充电的适应性更强，既可以使用交流为汽车提供电源也可以使用直流为汽车提供电 源。更改电路后交流电压的输入范围可为原来的交流标准电压220VAC±10%，同时对功率 因数进行校正，PF值接近于1，提高产品功率因数，达到了无功补偿的功能；使用直流充电 时输入电压范围更宽，可扩展为直流180Vdc-360Vdc输入范围的直流充电设备，从而更好 的适应电网电压的浮动，且相对于交流供电效率更高。使用直流充电时，线路是稳定的直流 供电，对环境的福射和传导干扰小。当车载充电机转换为直流供电后车载充电机内部不需 要无功补偿，此时将原有的PFC电路转化为普通的BOOST电路，完成电平变换，减少对直流 电网的干扰。本实用新型实施例提供的交直流兼容型车载充电机利用现有的交流汽车车载 充电机实现交直流兼容的车载充电机，实现交流直流充电的兼容性，改造成本低廉。同时可 以实现交流充电端子的多口复用或增加端口功能，交流充电端口存在两个空端子，暂时无 定义，可以定义为直流输入端子，如果空端子不能使用可以将直流电直接输入到交流充电 的端子，该车载充电机内部可以准确的判定输入电压的类型，并转换充电机内部的工作状 态。
[0072] 本实用新型能有多种不同形式的【具体实施方式】，上面以图5-图7为例结合附图对 本实用新型的技术方案作举例说明，这并不意味着本实用新型所应用的具体实例只能局限 在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施 方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本实用新型权利要求的实施方式均应在本 实用新型技术方案所要求保护的范围之内。
[0073] 最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本 实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员 来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征 进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，包括：整流电路、交流电压检 测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路； 所述交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的 交流电压检测端相连； 所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与 所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连； 所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入 端、所述DC/DC升压电路的输入端相连； 外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连； 所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接； 所述脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电 路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连。
2. 根据权利要求1所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，所述PFC电 路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容； 所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极 与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳 极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端相连； 所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的 源极相连。
3. 根据权利要求2所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，还包括：第 一电压采样电路和电流检测电阻，所述整流电路的反向输出端通过所述电流检测电阻与所 述第一场效应管的源极相连； 所述整流电路的反向输出端还与所述脉宽调制集成电路的第一电流输入端相连； 所述第一电压采样电路一端与所述整流电路的正向输出端相连，另一端与所述整流 电路的反向输出端相连，所述第一电压采样电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的电压 比较端相连。
4. 根据权利要求3所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，还包括：反 相放大器； 所述整流电路的反向输出端通过所述反相放大器与所述脉宽调制集成电路的第一电 流输入端相连。
5. 根据权利要求1所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，所述DC/DC 升压电路包括：第二场效应管、第二电感、第二二极管和第二滤波电容； 所述第二场效应管的漏极通过所述第二电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极 接地，且所述第二场效应管的漏极还与所述第二二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制 集成电路的第二PWM驱动端相连； 所述第二滤波电容一端与所述第二二极管的阴极相连，另一端接地。
6. 根据权利要求5所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，所述DC/DC 升压电路还包括：电流采样电阻； 所述第二场效应管的源极通过所述电流采样电阻接地，且所述第二场效应管的源极还 与所述脉宽调制集成电路的第二电流输入端相连。
7. 根据权利要求6所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，还包括：正 向放大器； 所述第二场效应管的源极通过所述正向放大器与所述脉宽调制集成电路的第二电流 输入端相连。
8. 根据权利要求1-7任一所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，还 包括：MOSFET驱动器； 所述脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端通过所述MOSFET驱动器的第一驱动电路与 所述PFC电路相连； 所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端通过所述MOSFET驱动器的第二驱动电路与 所述DC/DC升压电路相连。
9. 根据权利要求1-7任一所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，还 包括：二极管； 所述二极管的阳极与外部直流输入端口的正输入端相连，阴极与所述整流电路的正 向输出端相连。
10. 根据权利要求2-4任一所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，还 包括：第二电压采样电路； 所述第二电压采样电路与所述第一滤波电容并联连接，所述第二电压采样电路的输出 端与所述脉宽调制集成电路的电压反馈端相连。
11. 根据权利要求5-7任一所述的交直流兼容型车载充电机前级电路，其特征在于，还 包括：第二电压采样电路； 所述第二电压采样电路与所述第二滤波电容并联连接，所述第二电压采样电路的输出 端与所述脉宽调制集成电路的电压反馈端相连。
12. -种交直流兼容型车载充电机，其特征在于，包括如权利要求1-11任一所述的交 直流兼容型车载充电机前级电路和后级功率变换电路； 所述交直流兼容型车载充电机前级电路与所述后级功率变换电路相连，所述后级功率 变换电路与外部蓄电池相连。
【文档编号】H02J7/00GK203896021SQ201420316416
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王建, 殷树刚, 李涛, 郭增桥, 徐鲲鹏 申请人:国家电网公司, 北京南瑞智芯微电子科技有限公司