专利名称：一种基于模块化控制的电动汽车充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子控制领域，尤其是涉及一种电动汽车充电器的模块化控 制系统。
背景技术：
电动汽车充电器的控制系统在充电过程中发挥着非常关键的作用，传统的AC-DC 链路都包含IGBT桥式逆变电路，该电路往往需要设置IGBT保护电路和IGBT驱动电路，对 于多条AC-DC链路并联接入电网且串联输出的情况，如果将IGBT保护电路和IGBT驱动电 路设于母板上，则扩展性非常受限，如果需要改变AC-DC链路的数量，则需要更换母板，且 非常不便于故障的排除和维修。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种扩展性较好，且便于排除故障和维护的电动汽 车控制系统。本实用新型的目的是这样实现的一种基于模块化控制的电动汽车充电器，该充电器包括至少一条AC-DC链路和控 制系统，该AC-DC链路包括顺序连接的输入整流电路、功率因数校正电路、IGBT桥式逆变电 路、高频隔离变压器和输出整流电路，所述的IGBT桥式逆变电路连接有IGBT保护电路和 IGBT驱动电路，所述的IGBT保护电路和IGBT驱动电路设于独立的PCB板上。由于IGBT保护电路和IGBT驱动电路设于独立的PCB板上，每个IGBT桥式逆变电 路配置单独的设置IGBT保护电路和IGBT驱动电路的PCB板，因此，如果增加或减少IGBT 桥式逆变电路的数量，或者切换全桥和半桥的逆变模式，则只需要增减相应的设置IGBT保 护电路和IGBT驱动电路的PCB板，而不需要更换母板，且更加便于排查故障和维护。作为上述技术方案的改良，本实用新型的进一步技术方案如下上述的控制系统包括主控单元、IGBT驱动电路和MCU控制单元，该主控单元连接 到所述的AC-DC链路，该MCU控制单元连接到所述的主控单元和IGBT驱动电路，该IGBT驱 动电路连接到所述的AC-DC链路，所述的主控单元采集该AC-DC链路的工作数据，并传送到 所述的MCU控制单元，该MCU控制单元根据接收到的工作数据发送控制指令到IGBT驱动电 路，该IGBT驱动电路根据接收到的控制指令控制该AC-DC链路的工作状态。主控单元用于采集AC-DC链路的工作数据，通过MCU控制单元的分析，并发送控制 指令，然后传送到IGBT驱动电路，该IGBT驱动电路根据接收到的控制指令控制AC-DC链 路的工作状态，通过上述电路结构，使得AC-DC链路的工作状态处于MCU控制单元的监控之 下，MCU控制单元根据AC-DC链路的实时工作状态，发送相应控制指令到IGBT驱动电路，由 该IGBT驱动电路控制AC-DC链路的工作状态，这样，便实现了汽车充电器的智能化控制。上述的AC-DC链路进一步包括顺序连接的输入整流电路、功率因数校正电路、 IGBT桥式逆变电路、高频隔离变压器和输出整流电路，所述的IGBT驱动电路连接到所述的
3IGBT桥式逆变电路。交流市电经过输入整流电路和功率因数校正电路后变成直流，再经过IGBT桥式 逆变电路后变成高频交流，然后经过高频隔离变压器和输出整流电路变成直流。IGBT驱动 电路连接到IGBT桥式逆变电路，并控制该IGBT桥式逆变电路的逆变参数。上述的主控单元进一步包括输入保护电路、保护电路、PWM控制电路、PID调节电 路、输出采样放大电路、和输出保护电路，所述的输出滤波电路和IGBT桥式逆变电路之间 顺次连接输出采样放大电路、PID调节电路、PWM控制电路和IGBT驱动电路，形成采样控制 回路，所述的MCU控制单元接收所述输出采样放大电路的采样数据，并发送指令到PID调节 电路，经由PID调节电路、PWM控制电路和IGBT驱动电路控制所述的IGBT桥式逆变电路。采样控制回路的工作方式是输出采样放大电路采集输出电压值和电流值以及 蓄电池的电压，并将采集的数据同时传送到MCU控制单元和闭环调节电路，同时，MCU控制 单元将设定的输出电压值和电流值传送到闭环调节电路，闭环调节电路将实际的输出电压 值和电流值跟设定的输出电压值和电流值进行比对，根据比对结果作出微调并输出信号到 PWM控制电路，PWM控制电路根据接收到的信号进行脉宽调制，形成方波串，并传输到IGBT 驱动电路，由IGBT驱动电路控制IGBT桥式逆变电路。这种方式实现了输出电路的采样，并根据采样数据作出分析，并控制AC-DC链路 的输出参数，实现了 AC-DC链路输出状态的实时控制。上述的AC-DC链路的输入端并联有辅助电源电路，市电经由该辅助电源电路和输 入保护电路连接到所述的保护电路；所述的AC-DC链路的输出端经输出保护电路连接到所 述的保护电路；所述的IGBT桥式逆变电路经IGBT保护电路连接到所述的保护电路，该保护 电路的输出端连接到所述的MCU控制单元。保护电路一共有三路输入第一路从交流市电经辅助电源电路和输入保护电路输入；第二路从AC-DC链路的输出端经输出保护电路输入；第三路从IGBT桥式逆变电路经IGBT保护电路输入。保护电路的输出端连接到MCU控制单元，这样，MCU控制单元便能够监控输入电 路，输出电路及IGBT桥式逆变电路的状态，实现对电路的实时保护。上述的MCU控制单元还连接有设置及显示电路，该设置及显示电路和所述的MCU 控制单元双向通信，该设置及显示电路接收用户指令，并传送到所述的MCU控制单元，该 MCU控制单元通过接收到的用户指令控制所述AC-DC链路的工作状态。设置电路连接到MCU控制单元的输入端，用于接收用户指令，显示电路连接到MCU 控制单元的输出端，用于输出系统信息。上述的MCU控制单元设有CAN-BUS总线接口。CAN-BUS总线接口用于联机通信以及与上级系统的通信。
图1是本实用新型的AC-DC链路示意图；图2是本实用新型一个具体实施例的AC-DC链路串接示意图；图3是本实用新型的控制系统示意图；[0028]图4是本实用新型的防反接和防回流系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实 用新型的限定。如图1所示，本实施例的AC-DC链路包括顺序连接的输入整流电路、功率因数校正 电路、IGBT桥式逆变电路、高频隔离变压器和输出整流电路。如图2所示，本实施例由三条AC-DC链路1串接而成，AC-DC链路1的输出端还连 接有输出滤波电路。采用多条AC-DC链路串联输出的方式，能够有效的避免多条AC-DC链路并联输出 可能导致的输出电流或电压不稳定的现象。三条AC-DC链路1串联输出能够获得较好的恒流和恒压效果。如图3所示，本实施例的控制系统包括主控单元2、IGBT驱动电路和MCU控制单 元，主控单元2连接到AC-DC链路1，MCU控制单元连接到主控单元2和IGBT驱动电路， IGBT驱动电路连接到AC-DC链路1，主控单元2采集该AC-DC链路1的工作数据，并传送到 MCU控制单元，该MCU控制单元根据接收到的工作数据发送控制指令到IGBT驱动电路，该 IGBT驱动电路根据接收到的控制指令控制该AC-DC链路1的工作状态。主控单元2用于采集AC-DC链路1的工作数据，通过MCU控制单元的分析，并发送 控制指令，然后传送到IGBT驱动电路，该IGBT驱动电路根据接收到的控制指令控制AC-DC 链路1的工作状态，通过上述电路结构，使得AC-DC链路1的工作状态处于MCU控制单元的 监控之下，MCU控制单元根据AC-DC链路1的实时工作状态，发送相应控制指令到IGBT驱 动电路，由该IGBT驱动电路控制AC-DC链路1的工作状态，这样，便实现了汽车充电器的智 能化控制。交流市电经过输入整流电路和功率因数校正电路后变成直流，再经过IGBT桥式 逆变电路后变成高频交流，然后经过高频隔离变压器和输出整流电路变成直流。IGBT驱动 电路连接到IGBT桥式逆变电路，并控制该IGBT桥式逆变电路的逆变参数。本实施例的主控单元进一步包括输入保护电路、保护电路、PWM控制电路、PID调 节电路、输出采样放大电路、和输出保护电路，输出滤波电路和IGBT桥式逆变电路之间顺 次连接输出采样放大电路、PID调节电路、PWM控制电路和IGBT驱动电路，形成采样控制回 路，MCU控制单元接收输出采样放大电路的采样数据，并发送指令到PID调节电路，经由 PID调节电路、PWM控制电路和IGBT驱动电路控制所述的IGBT桥式逆变电路。这种方式实现了输出电路的采样，并根据采样数据作出分析，并控制AC-DC链路 的输出参数，实现了 AC-DC链路输出状态的实时控制。本实施例的IGBT桥式逆变电路的输出端连接有IGBT保护电路，AC-DC链路的输 入端并联有辅助电源电路，市电经由该辅助电源电路和输入保护电路连接到所述的保护电 路；AC-DC链路的输出端经输出保护电路连接到所述的保护电路；IGBT桥式逆变电路经 IGBT保护电路连接到所述的保护电路，该保护电路的输出端连接到所述的MCU控制单元。保护电路一共有三路输入 第一路从交流市电经辅助电源电路和输入保护电路输入；
5[0042]第二路从AC-DC链路的输出端经输出保护电路输入；第三路从IGBT桥式逆变电路经IGBT保护电路输入。保护电路的输出端连接到MCU控制单元，这样，MCU控制单元便能够监控输入电 路，输出电路及IGBT桥式逆变电路的状态，实现对电路的实时保护。本实施例的AC-DC链路的输出端连接一二极管D和一可控开关S,该二极管D的正 极连接到输出滤波电路输出端的正极，该可控开关S受控于控制系统。由于二极管的电流不可逆特性，可以有效的防止电流回流，同时可控开关能够控 制在电池极性正确的情况下才闭合，从而防止发生危险。本实施例的AC-DC链路的输出端通过一输出电压检测电路连接到MCU控制单元， 该MCU控制单元的输出端通过一开关通断控制电路连接到所述的可控开关，该MCU控制单 元接收所述输出电压检测电路检测到的输出电压信号，并根据该电压信号发出指令到所述 的开关通断控制电路，该开关通断控制电路根据接收到的指令控制所述可控开关的开闭。输出电压检测电路检测连接的蓄电池的极性，同时将数据传送到MCU控制单元， 当MCU控制单元判断蓄电池极性正确的情况下便发出指令到可控开关，将可控开关闭合， 否则可控开关一直处于断开状态，无法完成充电过程。本实施例的MCU控制单元还连接有设置及显示电路，该设置及显示电路和所述的 MCU控制单元双向通信，该设置及显示电路接收用户指令，并传送到MCU控制单元，该MCU控 制单元通过接收到的用户指令控制AC-DC链路的工作状态。设置电路连接到MCU控制单元的输入端，用于接收用户指令，显示电路连接到MCU 控制单元的输出端，用于输出系统信息。本实施例的MOT控制单元设有CAN-BUS总线接口。CAN-BUS总线接口用于联机通信以及与上级系统的通信，构成一个由多级控制终 端和充电设备终端构成的拓扑网络。需要特别说明的是如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不能认定 本实用新型的具体实施只局限于这些说明。凡与本实用新型结构、装置等近似、雷同，或是 对于本实用新型构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本实用新型的保护范 围。
权利要求一种基于模块化控制的电动汽车充电器，该充电器包括至少一条AC DC链路和控制系统，该AC DC链路包括顺序连接的输入整流电路、功率因数校正电路、IGBT桥式逆变电路、高频隔离变压器和输出整流电路，所述的IGBT桥式逆变电路连接有IGBT保护电路和IGBT驱动电路，其特征在于所述的IGBT保护电路和IGBT驱动电路设于独立的PCB板上。
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化控制的电动汽车充电器，其特征在于所述 的控制系统包括主控单元、IGBT驱动电路和MCU控制单元，该主控单元连接到所述的AC-DC 链路，该MCU控制单元连接到所述的主控单元和IGBT驱动电路，该IGBT驱动电路连接到所 述的AC-DC链路，所述的主控单元采集该AC-DC链路的工作数据，并传送到所述的MCU控制 单元，该MCU控制单元根据接收到的工作数据发送控制指令到IGBT驱动电路，该IGBT驱动 电路根据接收到的控制指令控制该AC-DC链路的工作状态。
3.根据权利要求2所述的一种基于模块化控制的电动汽车充电器，其特征在于所述 的主控单元进一步包括输入保护电路、保护电路、PWM控制电路、PID调节电路、输出采样 放大电路、和输出保护电路，所述的输出滤波电路和IGBT桥式逆变电路之间顺次连接输出 采样放大电路、PID调节电路、PWM控制电路和IGBT驱动电路，形成采样控制回路，所述的 MCU控制单元接收所述输出采样放大电路的采样数据，并发送指令到PID调节电路，经由 PID调节电路、PWM控制电路和IGBT驱动电路控制所述的IGBT桥式逆变电路。
4.根据权利要求3所述的一种基于模块化控制的电动汽车充电器，其特征在于所述 的AC-DC链路的输入端并联有辅助电源电路，市电经由该辅助电源电路和输入保护电路连 接到所述的保护电路；所述的AC-DC链路的输出端经输出保护电路连接到所述的保护电 路；所述的IGBT桥式逆变电路经IGBT保护电路连接到所述的保护电路，该保护电路的输出 端连接到所述的MCU控制单元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于模块化控制的电动汽车充电器，其特征在 于所述的MCU控制单元还连接有设置及显示电路，该设置及显示电路和所述的MCU控制单 元双向通信该设置及显示电路接收用户指令，并传送到所述的MCU控制单元，该MCU控制单 元通过接收到的用户指令控制所述AC-DC链路的工作状态。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于模块化控制的电动汽车充电器，其特征在 于所述的MCU控制单元设有CAN-BUS总线接口。
专利摘要本实用新型公开了一种基于模块化控制的电动汽车充电器，该充电器包括至少一条AC-DC链路和控制系统，该AC-DC链路包括顺序连接的输入整流电路、功率因数校正电路、IGBT桥式逆变电路、高频隔离变压器和输出整流电路，所述的IGBT桥式逆变电路连接有IGBT保护电路和IGBT驱动电路，所述的IGBT保护电路和IGBT驱动电路设于独立的PCB板上，本实用新型具有扩展性强，且便于故障排除和维护等优点。
文档编号H02J7/02GK201708573SQ201020174908
公开日2011年1月12日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者张福成 申请人:中山市浩成自动化设备有限公司