一种适用于充电桩的大功率充电机的制作方法

本实用新型涉及一种适用于充电桩的大功率充电机，属于电器设备技术领域。

背景技术：

在全球能源危机和环境危机的严重大背景下，在世界各国政府积极推进新能源汽车的应用与发展的环境下，电动汽车便成为一种发展前景广阔的绿色交通工具，目前普及速度非常迅猛，未来的市场前景也十分巨大，而电动汽车充电桩是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，充电机为充电桩中的核心部件，现有技术中的充电桩中的充电机是采用多个功率模块并联的结构，一般每个功率模块可选为30KW或15KW。而为了满足某些大型电动车快充需求，能充电桩的功率需要达到360KW左右，因此需要很多个功率模块并联，造成充电桩体积大，设备成本高昂，此外，针对不同大小的电动车（如公交车或私家车），充电桩所输出的功率不同，然而由于充电机是由多个功率模块并联组成，无法做到无级别调整输出功率，对电动车蓄电池的寿命有所损害。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术存在的上述问题，从而提供一种可实现无级别调控且功能稳定的大功率充电机。

本实用新型的技术解决方案是：一种适用于充电桩的大功率充电机，包括壳体及其内部的充电系统，其特征在于：所述充电系统包括充电模块、主控板、电源板和电子开关驱动器，所述充电模块、电源板和电子开关驱动器均与主控板相连接，所述充电模块包括功率模块和滤波模块，所述功率模块包括电容C1-C6、电阻R1-R3、二极管D1-D3、电子开关Q1-Q3和电抗器L1-L3，充电系统的输入端正极与电容C1、电容C2、电阻R1的相连接，所述电容C1、电容C3以及电容C5相串联，所述电容C2、电容C4以及电容C6相串联，所述电阻R1、电阻R2以及电阻R3相串联，电容C1、电容C2以及电阻R1相并联，所述电容C3、电容C4以及电阻R2相并联，所述电容C5、电容C6以及电阻R3相并联，所述充电系统的输入端负极与电容C5、电容C6以及电阻R3相连接，电子开关Q1-Q3的集电极均与充电系统输入端正极相连接，电子开关Q1-Q3的栅极均通过电子开关驱动板于主控板相连接，电子开关Q1的发射极与二极管D1的阴极以及电抗器L1的一端相连接，电子开关Q2的发射极与二极管D2的阴极以及电抗器L2的一端相连接、电子开关的Q3的发射极与二极管D3的阴极以及电抗器L3的一端相连接，二极管D1-D3的阳极均与充电系统的输入、输出端负极相连接，所述电抗器L1-L3的另一端与充电系统输出端正极相连接，所述电容C1-C6构成电解电容组，所述滤波模块包括电阻R4、R5、电抗器L4-L6、电容C7-C16，其中电容C7-C14组成补偿电容组，电容C15和C16构成薄膜电容组，所述电抗器L1-L3的另一端分别与电抗器L4-L6的一端相连接，所述电抗器L4-L6的另一端均充电系统输出端正极相连接，电阻R4的一端与输出端正极相连接，另一端与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端与充电系统输出端负极相连接，电容C7-C10依次并联于电阻R4的两端，电容C11-C14依次并联于电阻R5的两端，电容C15以及C16连接于充电系统输出端正极和负极之间，且电容C15和电容C16位于补偿电容组与充电系统输出端之间，所述电解电容组以及薄膜电容组均与主控板相连接。

进一步地，上述适用于充电桩的大功率充电机，其中：所述电抗器L1-L3的另一端通过连接铜排分别与电抗器L4-L6相连接。

进一步地，上述适用于充电桩的大功率充电机，其中：所述充电系统还包括风机4，所述电源板包括第一电源板U1和第二电源板U2，所述第一电源板U1与主控板U3相连接用于给主控板U3供电，所述第二电源板U2与所述风机4相连接，所述主控板U3通过继电器与所述风机相连接。

更进一步地，上述适用于充电桩的大功率充电机，其中：所述主控板U3还连接有温度传感器。

更进一步地，上述适用于充电桩的大功率充电机，其中：所述电子开关Q1的发射极和电抗器L1之间、电子开关Q2的发射极和电抗器L2之间、电子开关Q3的发射极和电抗器L3之间均连接有电流互感器。

再进一步地，上述适用于充电桩的大功率充电机，其中：所述充电系统输入端正极连接有预充电回路，所述预充电回路包括充电二极管Dt、充电电阻Rt和继电器K1，继电器K1连接于输入端正极和电容C1之间，充电二极管Dt和充电电阻Rt串联，充电二极管Dt和充电电阻Rt串联所形成的支路并联于继电器K1的两端，继电器K1与主控板U3相连接。

再进一步地，上述适用于充电桩的大功率充电机，其中：所述充电系统输出端正极连接有继电器K2。

本实用新型充电机其充电系统的主控板通过输出PWM波经电子开关驱动板从而对电子开关进行控制，并根据电解电容组和薄膜电容组的反馈予以调节，实现直流电高频开关，从而实现可以实现自动充电以及恒压自动切换功能，调控功率时可做到无级别调控，功能更为稳定。

附图说明

图1是本实用新型大功率充电机示意图；

图2是大功率充电机另一视角结构示意图；

图3是充电机充电系统电路原理图。

具体实施方式

以下通过附图结合具体实施方式，对本实用新型做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型所述的大功率充电机包括壳体1以及集成设置于所述壳体1内部的充电系统和风机4，壳体1上设有充电机输入口3和充电机输出口2，充电机输入口3可接850V直流电，充电机输出口2用于连接充电枪，通过充电枪给电动车充电。

如图3所示，充电系统包括充电模块、主控板U3、第一电子开关驱动板U6、第二电子开关驱动板U7、第三电子开关驱动板U8、第一电源板U1、第二电源板U2和风机4，所述充电模块、第一电子开关驱动板U6、第二电子开关驱动板U7、第三电子开关驱动板U8、第一电源板U1、第二电源板U2和风机4均与主控板U3相连接，充电模块包括功率模块和滤波模块，充电机输入口3与功率模块相连，功率模块与滤波模块相连，滤波模块与充电机输出口2，功率模块包括电容C1-C6、电阻R1-R3、电抗器L1-L3、电子开关Q1-Q3、二极管D1-D3，充电系统的输入端正极与电容C1、电容C2和电阻R1的一端相连接，电容C1的另一端与电容C2的另一端以及电阻R1的另一端相连接，电容C1的另一端与电容C3的一端相连接，电容C2的另一端与电容C4的一端相连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连接，电容C3的一端与电容C4的另一端以及电阻R2的另一端相连接，且，电容C3的另一端与电容C5的一端相连接，电容C4的另一端与电容C6的一端相连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连接，电容C5的另一端、电容C6的另一端以及电阻R3的另一端均与充电系统输入端负极及充电系统输入端负极相连接，即上述电容C1、C3、C5串联，电容C2、C4、C6串联，电阻R1、R2、R3串联，电容C1、电容C2、电阻R1相并联，电容C3、电容C4、电阻R2相并联，电容C5、电容C6、电阻R3相并联，电容C1-C6为组成电解电容组，电解电容组与主控板U3相连接，电阻R1-R3为均压电阻。电子开关Q1-Q3优选为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，电子开关Q1的栅极与第一电子开关驱动板U6相连接，电子开关Q2的栅极与第二电子开关驱动板U7相连接，电子开关Q3的栅极与第三电子开关驱动板U8相连接，所述电子开关Q1的集电极、电子开关Q2的集电极、电子开关的Q3的集电极均与充电系统输入端正极相连接，电子开关Q1的发射极与二极管D1的阴极以及电抗器L1的一端相连接，电子开关Q2的发射极与二极管D2的阴极以及电抗器L2的一端相连接、电子开关的Q3的发射极与二极管D3的阴极以及电抗器L3的一端相连接，二极管D1-D3的阳极均与充电系统输入端的负极和输出端负极相连接，电抗器L1-L3的另一端与输出端正极相连接。

优选地，在电子开关Q1的发射极和电抗器L1之间、电子开关Q2的发射极和电抗器L2之间、电子开关Q3的发射极和电抗器L3之间均连接有电流互感器。输入端和输出端的正负极均连接有熔断器，输入端正极连接有预充电回路，预充电回路包括充电二极管Dt、充电电阻Rt和继电器K1，继电器K1连接于输入端正极和电容C1之间，充电二极管Dt和充电电阻Rt串联，充电二极管Dt和充电电阻Rt串联所形成的支路并联于继电器K1的两端，继电器K1通过继电器扩展板U5与主控板U3相连接，充电系统输出端连接有继电器K2，且继电器K2通过继电器扩展板U5与主控板U3相连接，在充电系统发生异常时，主控板U3控制K2断开，即可停止充电。

第一电源板U1和第二电源板U2接220V交流电，经整流变压后，第一电源板U1用于给主控板U3供电，第二电源板U2与风机4相连接，用于给风机4供电，主控板3通过继电器扩展板U4与风机相连接，且主控板3连接有温度传感器，通过温度传感器监测充电机内部温度，当温度过高时，控制风机4工作。

上述电子元件中，电容C1、电容C2、电阻R1、电子开关Q1、二极管D1和电抗器L1构成第一BUCK电路，电容C3、电容C4、电阻R2、电子开关Q2、二极管D2和电抗器L2构成第二BUCK电路，电容C5、电容C6、电阻R3、电子开关Q3、二极管D3和电抗器L3构成第三BUCK电路，即相当于第一BUCK电路、第二BUCK电路、第三BUCK电路之间相互并联构成一个三相BUCK电路。这里需要说明的是，上述方案采用三相BUCK电路仅为优选方案，其数量不受限制，只要有至少一组BUCK电路即可，例如可选为两相BUCK电路并联或者四相BUCK电路并联，相应地，各电子元器件的连接方式也可按照上述描述类推。

所述滤波模块包括电阻R4、R5、电抗器L4-L6、电容C7-C16，其中电容C7-C14组成补偿电容组，所述电抗器L1-L3的另一端通过连接铜排分别与电抗器L4-L6的一端相连接，充电系统输入端负极通过连接铜排与输出端负极相连接，所述电抗器L4-L6的另一端均与电阻R4的一端以及充电系统输出端正极相连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端与充电系统输出端负极相连接，电容C7-C10依次并联于电阻R4两端，电容C11-C14依次并联于电阻R5两端，且电容C7和电容C11相连接，电容C8和电容C12相连接，电容C9和电容C13相连接，电容C10和电容C14相连接，电容C15以及C16连接于充电系统输出端正极和负极之间，且电容C15和电容C16位于补偿电容组与充电系统输出端之间，所述电容C15和C16构成薄膜电容组，所述薄膜电容组与主控板U3相连接。

本实用新型主控板U3通过输出PWM波经电子开关驱动板U6-U8从而对电子开关Q1-Q3进行控制，并根据电解电容组和薄膜电容组的反馈予以调节，实现直流电高频开关，从而实现可以实现自动充电（与BMS实时通讯，实现对锂电池的充电功能）以及恒压自动切换、快充慢冲自动切换功能，调控功率时可做到无级别调控，功能更为稳定。

当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。