一种车载充电机升压随动系统的制作方法

文档序号:15351395发布日期:2018-09-04 23:22阅读:365来源:国知局

本实用新型涉及输出宽电压范围的新能源汽车充电技术领域,特别涉及一种车载充电机升压随动系统。



背景技术:

随着开关电源技术的演进与发展,开关电源已经发展成小型化、高频化、高效率、高功率密度等特点。由于开关电源自身的诸多优势,因此已经被广泛应用于通信、电力、汽车、工业、消费类电子、家用电器等领域。

作为国家重点支持与开发的新能源汽车产业,现在已经发展为国家战略性新产业,新能源汽车已经进入了高速发展期,与此同时带动的新能源汽车充电技术也如日中天。随着新能源汽车技术的发展,新能源汽车的充电技术也日益丰富,充电电压范围要求越来越宽,充电电流要求越来越大,以此来适应新能源汽车的充电需求。

在传统铅酸电动叉车领域中已经逐步实现了用高频开关电源替代相控整流电源趋势,在新型的锂电池电动叉车领域中全部实现了高频开关电源充电功能。

上述所涉及的充电领域,多数采用的是锂电池技术,因此对于充电设备需要有较宽的输出电压范围,以此来满足锂电池的充电需求。对于一种常用的3.3Kw或6.6Kw车载充电机而言,输出电压范围一般需要从220VDC到430VDC,输出功率一般采用恒功率输出,以便于给电池最优的充电曲线。

目前车载充电机电路形式为前级采用APFC(以下称升压电路)电路进行功率因素矫正及顶稳压,后级采用DC/DC隔离变化输出设定电压,在宽电压输出时,只采用了加大输出滤波电感来降低电感应力。由于充电机自身体积的局限性、高动率密度特性等问题,输出电压将近1.6倍的变化系数,无论是全桥软开关技术还是LLC谐振技术都存在若干问题。

对于宽电压输出的车载电源,在全桥软开关拓扑结构中,根据电源伏秒平衡的特性,低电压输出时,输出电感B值压力比较大,磁芯容易饱和,因此造成电感绕制工艺复杂化,同时由于低电压输出时,与空比较小,会造成整机效率低、电磁兼容差等问题;对于LLC拓扑结构,根据谐振频率调节LC的谐振阻抗特性,因此会对谐振电感造成很大压力,同时需要串入很大的电感才能实现宽电压输出,在偏离谐振点时,整机效率会降低,同时谐振补偿参数发生变化,可靠性降低等。



技术实现要素:

鉴于以上内容,为了解决上述开关电源宽电压输出的局限性及应用性问题,有必要提供一种车载充电机升压随动系统,本实用新型为开关电源输出电压经采样电路后,通过控制电路调节后,使得升压电压变化,由于闭环回路的反馈作用,从而调节了后级电路占空比的大小,最终减小了输出电感的工作应力,提高整机的效率,改善了整机的电磁兼容等问题。本实用新型通过调节控制电路的闭环调节,来改善功率变换电路的的工作状态,使得电源工作在最有的状态。

为达到上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型一种车载充电机升压随动系统,包括了功率变换电路和控制调节电路,其特征在于,所述功率变换电路的输入端与外界交流连接,输出端与锂电池连接;所述功率变换电路包括交流输入滤波电路、输入整流滤波电路、APFC升压电路、DC/DC功率变换电路、输出滤波电路,所述输入滤波电路、输入整流滤波电路、APFC升压电路、DC/DC功率变换电路、输出滤波电路,且依次连接;所述控制调节电路包括Vout电压采样、次级Mcu电路、通信光耦电路、Hv采样电路、初级Mcu电路、升压调整电路、Pwm控制电路;所述Vout电压采样、次级Mcu电路、通信光耦依次连接;所述初级Hv采样电路、Mcu电路、升压调整电路、Pwm控制电路依次连接;所述APFC升压电路与Hv采样电路连接;所述输出滤波电路与Vout电压采样连接;所述初级Mcu电路与通信光耦电路连接。

优选地,所述Vout采样电路由电阻电容分压网络构成。

优选地,所述Hv采样电路由电阻电容分压网络构成。

优选地,所述升压调整电路由电阻电容实现比例积分。

优选地,所述Pwm控制电路由专用脉宽调制芯片构成,驱动场效应管Mos。

本实用新型具有以下有益效果:

1、本实用新型所公开的升压随动技术,电路简单,控制简单,无需特殊的电路而实现了其输出调节功能。

2、本实用新型利用升压调节电路实现升压电压Hv的随动;输出电压与升压电压产生比例系数,调节占空比的大小,从而完成升压随动的目的。

3、本实用新型通过此升压随动技术能够有效地解决宽电压输出开关电源存在的问题,提高产品的稳定性与可靠性。本实用新型的随动系统保证了输出电压与升压电压值在一定的比例范围内调节,从而有效地增加了输出电压的变化范围,保证正常输出时的占空比最大化,使得输出电感体积基本没有变化,电感绕制工艺简单化,效率及其电磁兼容都得了很好的解决。

【附图说明】

图1为本实用新型的基本原理示意图。

图2为本实用新型的电路连接示意图。

图3为本实用新型的控制调节电路图。

附图说明:

开关电源电路100;交流输入L端子101;交流输入N端子102;功率变换电路D103;直流输出+端子104;直流输出-端子105;控制电路调节106;交流输入滤波电路201;交流整流滤波电路202;APFC升压电路203;DC/DC功率变换电路204;输出滤波电路205;Vout采样206;次级Mcu207;通信光耦208;Hv采样209;初级Mcu210;升压调整电路211;Pwm控制电路212;Vout采样网络301;升压调整网络302;Hv采样网络303;Pwm脉宽调制网络304;升压Mos电路305;初级单片机网络306。

【具体实施方式】

请参阅图1~3,在本实用新型的一种较佳实施方式中,如图1本实用新型的升压随动电路100,电源整机100实现了输入到输出功率的隔离传送功能,采用了103作为功率变换部分,106电路是控制调节电路;交流输入L与所述开关电源100的101端子连接,交流输入N与所述开关电源100的102端子连接;所述开关电源100的直流输出+端子104与锂电池+连接,所述开关电源100的直流输出-端子105与锂电池-连接。

本实用新型的开关电源100的控制调节电路105分别进行了输入输出数据的采样工作,通过对数据的比例运算后,调节了功率变换电路的相应参数,从而改善了功率电路的工作状态。

请参阅图2,本实用新型的交流滤波电路201主要由电感与电容组成的MEI滤波网络,主要防止电源自身干扰外界其他用户设备和防止外部干扰信号对自身的干扰,交流滤波电路201连接交流整流滤波电路202,整流滤波电路202主要实现将正弦交流电整流成脉动的直流电,升压电路203、DC/DC变换电路204、输出滤波电路205依次连接。交流220Vac输入电压经过输入滤波电路后,送给了整流滤波电路,整流成脉动的310VDC直流电,经过APFC功率因数矫正电路后,变成稳定的420VDC直流电,通过DC/DC隔离变压器变换后,整理成430VDC的直流电,送给锂电池进行充电。

本实用新型所述Vout电压采样206、Hv电压的采样209、次级Mcu207、通信光耦208、初级Mcu210、升压调节电路211、Pwm调节电路212依次相连,构成了控制调节电路,实现输出恒压恒流调节的功能。

本实用新型所述输出电压采样电路206实现对输出电压的采样,采样后的电压送到了次级Mcu电路207,次级Mcu电路207通过隔离光耦208实现与初级Mcu电路210的通信功能,此时将输出Vout送给了初级Mcu。

本实用新型所述升压Hv电压通过Hv采样电路209检测Hv电压值,将Hv电压值送给初级Mcu,初级Mcu将Hv电压值与次级送来的Vout电压值比较后,送给控制调节电路211一个控制系数。

本实用新型所述所述电源控制调节电路211通过对Pwm电路212的调节,实现了对升压电路占空比的调节,进而实现了升压电压的调节功能,Hv电压的变化会引起DC/DC电路占空比的变化,因此通过输出电压的采样完成与升压电压的比较,完成了升压随动的目的。

如图3所示,本实用新型所述升压随动的调节原理,当锂电池电压处于亏损状态时以220VDC为例,开关电源将被嵌位为220VDC输出,此时通过输出电压经过采样网络301的分压后送给了次级单片机电路,次级单片机通过通信光耦送到初级Mcu306,此时Hv采样网络303将采样的Hv电压送给初级Mcu306,经过Mcu306的比例运算后,通过电容电阻组成的升压调节网络302产生一个控制系数,从而能够实现对Pwm产生电路304的反馈控制,Pwm电路304的反馈控制最终调节了Hv的电压值,一个闭环的负反馈完成。升压电压Hv随动后,DC/DC功率变换电路会调整其占空比大小,使得输出电感应力减小,电源效率提高,电磁兼容性能改善。

本实用新型所公开的车载电源升压随动技术,电路简单,控制简单,无需特殊的电路减少了产品的开发周期与成本。根据输出电压Vout的变动,进行升压电压Hv的比例调节完成整个闭环反馈,从而使得DC/DC功率变换的占空比发生调节,使输出滤波电感应力降低、效率与电磁兼容得到改善。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围,凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

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