CN106515474A - 一种用于电动汽车的充电系统 - Google Patents

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丁明锋
侯迎春
陈建军
胡善新
姜波
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Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车的充电系统。包括供电单元、滤波单元、控制单元、蓄电单元和充电反馈单元，供电单元包括交流电源和辅助电源；滤波单元包括EMI滤波模块、整流滤波模块和APFC电路模块；控制单元包括控制模块、高频逆变半桥模块和FAN7390驱动波形模块；高频逆变半桥模块与蓄电单元之间设置有高频变压器；充电反馈单元包括第一反馈装置和第二反馈装置。本发明通过对APFC电路、半桥式逆变部分、高频变压器、吸收回路及滤波回路、保护电路、单片机控制进行了设计，并对充电器CAN总线通讯协议定义，经过不同充电阶段不同充电模式下的反复测试，结果表明该充电器性能稳定，达到了快速无损伤充电的目的，且整机的转换效率在94％以上。

Description

一种用于电动汽车的充电系统
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，特别是涉及一种用于电动汽车的充电系统。
背景技术
由于石油危机和日益严重的环境污染，电动汽车发展已经是大势所趋。蓄电池为电动汽车提供动力，而蓄电池充电性能直接影响蓄电池的使用和寿命，蓄电池一般分为铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。由于蓄电池种类繁多且容量不一，不同种类和容量的蓄电池往往需要不同的充电器匹配，如果蓄电池的充电器匹配不好会出现过充过热等不安全现象，从而影响蓄电池的正常使用并缩短蓄电池寿命。因此，设计一款基于单片机控制的能为各类蓄电池充电的多功能充电系统是十分必要的。多功能充电系统能快速稳定地为不同类型和不同容量的蓄电池充电，我们在软件上针对不同类型的蓄电池设计了相应的充电方法，使每种蓄电池都能在最佳充电方法下充电。对于不同容量的蓄电池，在选择好充电方法时只要设定充电参数即可快速稳定地为蓄电池充电。
但是，由于目前的电动汽车产业的发展仍不成熟，因此现有的电动汽车仍然存在着诸多缺陷，例如：由于蓄电池模块储能有限，而采用外接电源的充电配套设施又不够完善，因此造成电动汽车充电不便、续驶里程短。这些因素都制约了电动汽车的推广普及。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电动汽车的充电系统，通过对APFC电路、半桥式逆变部分、高频变压器、吸收回路及滤波回路、保护电路、单片机控制进行了设计，并对充电器CAN总线通讯协议定义，解决了现有的电动汽车的充电效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于电动汽车的充电系统，包括供电单元、滤波单元、控制单元、蓄电单元和充电反馈单元，所述供电单元包括交流电源和辅助电源；所述滤波单元包括EMI滤波模块、整流滤波模块和APFC电路模块；所述控制单元包括控制模块、高频逆变半桥模块和FAN7390驱动波形模块；
所述高频逆变半桥模块与蓄电单元之间设置有高频变压器；所述充电反馈单元包括第一反馈装置和第二反馈装置。
进一步地，所述辅助电源包括备用蓄电池和发电机。
进一步地，所述高频变压器通过整流滤波电路模块输出稳定的电流。
进一步地，所述第一反馈装置包括电压、电压温度检测模块，MCU控制及保护电路模块，充故电参数实时显示模块；所述电压、电压温度检测模块用于检测蓄电池的电压及电压温度；所述充故电参数实时显示模块与控制模块连接。
进一步地，所述第二反馈装置包括输出参数采样模块和SG3525双路PWM波生成模块；所述输出参数采样模块用于采集蓄电池的输出电流、电压、温度信号；所述SG3525双路PWM波生成模块与FAN7390驱动波形模块连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过对APFC电路、半桥式逆变部分、高频变压器、吸收回路及滤波回路、保护电路、单片机控制进行了设计，并对充电器CAN总线通讯协议定义，经过不同充电阶段不同充电模式下的反复测试，结果表明该充电器性能稳定，达到了快速无损伤充电的目的，且整机的转换效率在94％以上。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种用于电动汽车的充电系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种用于电动汽车的充电系统，包括供电单元、滤波单元、控制单元、蓄电单元和充电反馈单元，供电单元包括交流电源和辅助电源；滤波单元包括EMI滤波模块、整流滤波模块和APFC电路模块；控制单元包括控制模块、高频逆变半桥模块和FAN7390驱动波形模块；其中，高频逆变半桥模块与蓄电单元之间设置有高频变压器；
充电反馈单元包括第一反馈装置和第二反馈装置。
其中，辅助电源包括备用蓄电池和发电机。
其中，高频变压器通过整流滤波电路模块输出稳定的电流。
其中，第一反馈装置包括电压、电压温度检测模块，MCU控制及保护电路模块，充故电参数实时显示模块；电压、电压温度检测模块用于检测蓄电池的电压及电压温度；充故电参数实时显示模块与控制模块连接。
其中，第二反馈装置包括输出参数采样模块和SG3525双路PWM波生成模块；输出参数采样模块用于采集蓄电池的输出电流、电压、温度信号；SG3525双路PWM波生成模块与FAN7390驱动波形模块连接。
根据整车参数需求对其充电系统参数进行了匹配设计，对APFC电路、半桥式逆变部分、高频变压器、吸收回路及滤波回路、保护电路、单片机控制进行了设计，并对充电器CAN总线通讯协议定义，经过不同充电阶段不同充电模式下的反复测试，结果表明该充电器性能稳定，达到了快速无损伤充电的目的，且整机的转换效率在94％以上。
结合当前电动汽车电能供给的典型方式和充电电源的发展状况，充电系统的设计如图1所示。整个电路采用了AC/DC-DC/DC的设计结构，首先是220V的交流市电经EMI滤波、PFC校正电路变为390V的直流，然后经DC/DC半桥变换及相应的控制电路，保证输出电流电压满足充电电池的需求。其中PFC控制电路主要由MOSFET管、Boost升压电感、控制芯片ICE2PCS01以及直流滤波电容组成。DC/DC变换采用半桥式拓扑，主要由高频变压器、MOSFET管以及LC滤波电路组成。控制部分通过对蓄电池端电压、电流信号的采集反馈，由SG3525产生双路PWM波控制半桥拓扑中MOSFET管的通断时间来控制充电电流和电压，其控制部分还包括对电流、电压、温度的采集监测以及实时显示。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种用于电动汽车的充电系统，包括供电单元、滤波单元、控制单元、蓄电单元和充电反馈单元，其特征在于：
所述供电单元包括交流电源和辅助电源；
所述滤波单元包括EMI滤波模块、整流滤波模块和APFC电路模块；
所述控制单元包括控制模块、高频逆变半桥模块和FAN7390驱动波形模块；
其中，所述高频逆变半桥模块与蓄电单元之间设置有高频变压器；
所述充电反馈单元包括第一反馈装置和第二反馈装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的充电系统，其特征在于，所述辅助电源包括备用蓄电池和发电机。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的充电系统，其特征在于，所述高频变压器通过整流滤波电路模块输出稳定的电流。
4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的充电系统，其特征在于，所述第一反馈装置包括电压、电压温度检测模块，MCU控制及保护电路模块，充故电参数实时显示模块；所述电压、电压温度检测模块用于检测蓄电池的电压及电压温度；所述充故电参数实时显示模块与控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的充电系统，其特征在于，所述第二反馈装置包括输出参数采样模块和SG3525双路PWM波生成模块；所述输出参数采样模块用于采集蓄电池的输出电流、电压、温度信号；所述SG3525双路PWM波生成模块与FAN7390驱动波形模块连接。
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