CN109204028A - 智能充电机及其充电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能充电机及其充电控制方法。所述智能充电机包括功率因数校正电路和移相全桥零电压开关电路。所述移相全桥零电压开关电路包括4个具有结电容或者并联电容的开关管，由其中两个互成180°的开关管组成超前桥臂，由另外两个互成180°的开关管组成滞后桥臂。本发明公开的智能充电机及其充电控制方法，通过巧妙设置功率因数校正电路和移相全桥零电压开关电路，超前桥臂的导通角和滞后桥臂的导通角之差落入预设范围以调节输出可调的输出电压，开关管在零电压或者零电流的情况下能够导通或者关断，从而降低开关损耗和噪声，提高移相全桥零电压开关电路的开关效率。

Description

智能充电机及其充电控制方法

技术领域

本发明属于智能充电桩技术领域，具体涉及一种智能充电机和一种智能充电机充电控制方法。

背景技术

传统的二轮三轮电动自行车充电机（桩），虽然能够完成快慢速充电，但由于缺少智能化的电池管理系统，单机（桩）的适配范围有限，通常只能针对特定产品或者特定规格的电池充电，导致用户需要不同的充电机（桩）来才能对不同的产品或者电池进充电。

同时，上述传统充电机（桩）还存在缺陷，如果将不同规格的电池、充电交叉错误地交叉使用，可能导致电池过冲、过热、爆炸等极端事件，进而引发火灾。

发明内容

本发明针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种智能充电机和一种智能充电机充电控制方法。

本发明采用以下技术方案，所述智能充电机包括功率因数校正电路和移相全桥零电压开关电路，其中：

所述功率因数校正电路用于接收经整流滤波电路处理的交流电源；

所述移相全桥零电压开关电路包括4个具有结电容或者并联电容的开关管，由其中两个互成180°的开关管组成超前桥臂，由另外两个互成180°的开关管组成滞后桥臂，上述超前桥臂的导通角和滞后桥臂的导通角之差落入预设范围以调节输出可调的输出电压；

所述移相全桥零电压开关电路还包括具有漏感或者初级串联电感的变压器，所述漏感经整流二极管接于倒L型的LC滤波电路，各个开关管的结电容或者并联电容与变压器的漏感或者初级串联电感形成谐振元件。

根据上述技术方案，所述移相全桥零电压开关电路的初级还包括由钳位二极管组成的辅助绕组。

根据上述技术方案，所述移相全桥零电压开关电路还包括变换单元、DC-DC单元、控制单元、MCU通讯单元和保护单元，所述MCU通讯单元的输出端接入移相全桥零电压开关电路，所述移相全桥零电压开关电路的输出端分别接入变换单元和控制单元，所述变换单元的输出端接入DC-DC单元，所述DC-DC单元的输出端接入MCU通讯单元，所述控制单元的输出端分别接入功率因数校正电路和保护单元，所述功率因数校正电路的输出端分别接入保护单元和变换单元。

本发明专利申请还公开了一种智能充电机充电控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：上电时进行检查验证，以检查智能充电机的充电枪是否存在第一异常信息，同时检测与智能充电机的充电枪相连的新能源电池是否存在第二异常信息，如果判断不存在第一和第二异常信息则执行步骤S2，否则输出第一或者第二异常信息；

步骤S2：智能充电机根据由云平台下发的预设充电电压和预设充电电流以及由新能源电池的BMS电源管理系统输出的最佳充电电压和最佳充电电流，通过调节移相全桥零电压开关电路的导通角以输出目标输出电压和目标输出电流；

步骤S3：智能充电机判断市电的输入电压是否高于或者低于预设范围，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流；

步骤S4：智能充电机判断充电枪的实际输出电压和实际输出电流是否高于预设的阈值，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

根据上述技术方案，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S5：

步骤S5：智能充电机判断新能源电池输出的通讯报文是否异常，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

根据上述技术方案，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S6：

步骤S6：智能充电机判断充电枪的温度是否高于预设的阈值，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

根据上述技术方案，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S7：

步骤S7：智能充电机判断充电枪的温度传感器是否传输中断，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

根据上述技术方案，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S8：

步骤S8：智能充电机判断新能源电池的BMS电源管理系统是否输出电量已满信号，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

根据上述技术方案，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S9：

步骤S9：智能充电机判断充电枪的持续充电时间是否达到云平台下发的预设充电时长，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

本发明公开的智能充电机及其充电控制方法，其有益效果在于，通过巧妙设置功率因数校正电路和移相全桥零电压开关电路，超前桥臂的导通角和滞后桥臂的导通角之差落入预设范围以调节输出可调的输出电压，开关管在零电压或者零电流的情况下能够导通或者关断，从而降低开关损耗和噪声，提高移相全桥零电压开关电路的开关效率。

附图说明

图1是本发明优选实施例的系统架构框图。

图2是本发明优选实施例的移相全桥零电压开关电路的拓扑结构图。

图3是本发明优选实施例的移相全桥零电压开关电路的工作状态图。

具体实施方式

本发明公开了一种智能充电机和一种智能充电机充电控制方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的“PFC”，其定义为“功率因数校正电路”；本发明专利申请涉及的“ZVS”，其定义为“移相全桥零电压开关电路”。

参见附图的图1至图3，图1示出了智能充电机的系统架构，图2示出了所述智能充电机的移相全桥零电压开关电路（以下简称ZVS，下同）的拓扑结构，图3示出了所述智能充电机的移相全桥零电压开关电路的每个开关周期的前半周期和后半周期的工作状态。

优选地，所述智能充电机用于接入市电（交流电源）并且输出适用于二轮三轮电动车充电的特定功率的直流电（直流电源），所述智能充电机包括功率因数校正电路（以下简称PFC，下同）和移相全桥零电压开关电路，其中：

所述功率因数校正电路用于接收经整流滤波电路处理的交流电源；

所述移相全桥零电压开关电路包括4个具有结电容或者并联电容的开关管，由其中两个互成180°的开关管组成超前桥臂，由另外两个互成180°的开关管组成滞后桥臂，上述超前桥臂的导通角和滞后桥臂的导通角之差落入预设范围以调节输出可调的输出电压；

所述移相全桥零电压开关电路还包括具有漏感或者初级串联电感的变压器，所述漏感经整流二极管接于倒L型的LC滤波电路，各个开关管的结电容或者并联电容与变压器的漏感或者初级串联电感形成谐振元件，使得开关管在零电压或者零电流的情况下能够导通或者关断，从而降低开关损耗和噪声，提高移相全桥零电压开关电路的开关效率。

参见附图的图2，进一步地，在所述移相全桥零电压开关电路的初级还包括由钳位二极管组成的辅助绕组，以减小次级整流管的电压振荡。

参见附图的图1，进一步地，所述移相全桥零电压开关电路还包括变换单元、DC-DC单元、控制单元、MCU通讯单元和保护单元，所述MCU通讯单元的输出端接入移相全桥零电压开关电路，所述移相全桥零电压开关电路的输出端分别接入变换单元（变换电路）和控制单元，所述变换单元的输出端接入DC-DC单元，所述DC-DC单元的输出端接入MCU通讯单元，所述控制单元的输出端分别接入功率因数校正电路和保护单元（保护电路），所述功率因数校正电路的输出端分别接入保护单元和变换单元。

其中，上述整流滤波电路、变换单元、控制单元等功能单元采用本技术领域的常见技术手段即可，应被视为现有技术。

参见附图的图3，图3示出了移相全桥零电压开关电路在每个开关周期的前半周期和后半周期的工作状态，使滞后桥臂在轻载模式下能够实现ZVS。

根据上述优选实施例，本发明专利申请还公开了一种智能充电机充电控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：上电时进行检查验证，以检查智能充电机的充电枪是否存在第一异常信息，同时检测与智能充电机的充电枪相连的新能源电池是否存在第二异常信息，如果判断不存在第一和第二异常信息则执行步骤S2，否则输出第一或者第二异常信息；

步骤S2：智能充电机根据由云平台下发的预设充电电压和预设充电电流以及由新能源电池的BMS电源管理系统输出的最佳充电电压和最佳充电电流，通过调节移相全桥零电压开关电路的导通角以输出目标输出电压和目标输出电流；

步骤S3：智能充电机判断市电的输入电压是否高于或者低于预设范围，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流；

步骤S4：智能充电机判断充电枪的实际输出电压和实际输出电流是否高于预设的阈值，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

进一步地，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S5：

步骤S5：智能充电机判断新能源电池输出的通讯报文是否异常，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

进一步地，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S6：

步骤S6：智能充电机判断充电枪的温度是否高于预设的阈值，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

进一步地，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S7：

步骤S7：智能充电机判断充电枪的温度传感器是否传输中断，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

进一步地，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S8：

步骤S8：智能充电机判断新能源电池的BMS电源管理系统是否输出电量已满信号，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

进一步地，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S9：

步骤S9：智能充电机判断充电枪的持续充电时间是否达到云平台下发的预设充电时长，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能充电机，其特征在于，包括功率因数校正电路和移相全桥零电压开关电路，其中：

所述功率因数校正电路用于接收经整流滤波电路处理的交流电源；

所述移相全桥零电压开关电路包括4个具有结电容或者并联电容的开关管，由其中两个互成180°的开关管组成超前桥臂，由另外两个互成180°的开关管组成滞后桥臂，上述超前桥臂的导通角和滞后桥臂的导通角之差落入预设范围以调节输出可调的输出电压；

所述移相全桥零电压开关电路还包括具有漏感或者初级串联电感的变压器，所述漏感经整流二极管接于倒L型的LC滤波电路，各个开关管的结电容或者并联电容与变压器的漏感或者初级串联电感形成谐振元件。

2.根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，所述移相全桥零电压开关电路的初级还包括由钳位二极管组成的辅助绕组。

3.根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，所述移相全桥零电压开关电路还包括变换单元、DC-DC单元、控制单元、MCU通讯单元和保护单元，所述MCU通讯单元的输出端接入移相全桥零电压开关电路，所述移相全桥零电压开关电路的输出端分别接入变换单元和控制单元，所述变换单元的输出端接入DC-DC单元，所述DC-DC单元的输出端接入MCU通讯单元，所述控制单元的输出端分别接入功率因数校正电路和保护单元，所述功率因数校正电路的输出端分别接入保护单元和变换单元。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的智能充电机的智能充电机充电控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：上电时进行检查验证，以检查智能充电机的充电枪是否存在第一异常信息，同时检测与智能充电机的充电枪相连的新能源电池是否存在第二异常信息，如果判断不存在第一和第二异常信息则执行步骤S2，否则输出第一或者第二异常信息；

步骤S2：智能充电机根据由云平台下发的预设充电电压和预设充电电流以及由新能源电池的BMS电源管理系统输出的最佳充电电压和最佳充电电流，通过调节移相全桥零电压开关电路的导通角以输出目标输出电压和目标输出电流；

步骤S3：智能充电机判断市电的输入电压是否高于或者低于预设范围，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流；

步骤S4：智能充电机判断充电枪的实际输出电压和实际输出电流是否高于预设的阈值，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

5.根据权利要求4所述的智能充电机充电控制方法，其特征在于，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S5：

步骤S5：智能充电机判断新能源电池输出的通讯报文是否异常，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

6.根据权利要求5所述的智能充电机充电控制方法，其特征在于，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S6：

步骤S6：智能充电机判断充电枪的温度是否高于预设的阈值，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

7.根据权利要求6所述的智能充电机充电控制方法，其特征在于，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S7：

步骤S7：智能充电机判断充电枪的温度传感器是否传输中断，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

8.根据权利要求7所述的智能充电机充电控制方法，其特征在于，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S8：

步骤S8：智能充电机判断新能源电池的BMS电源管理系统是否输出电量已满信号，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。

9.根据权利要求8所述的智能充电机充电控制方法，其特征在于，所述智能充电机充电控制方法还包括步骤S9：

步骤S9：智能充电机判断充电枪的持续充电时间是否达到云平台下发的预设充电时长，如果判断通过则停止电压和电流输出，否则维持输出目标输出电压和目标输出电流。