CN109450062A - 一种砖式智能模块化充电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砖式智能模块化充电机，属于充电机领域，旨在提供一种可通过无线终端随时切断充电机充电回路的模块化充电机，其技术方案要点是包括主回路和控制电路，所述主回路包括依次设置的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、全桥变换电路、整流滤波输出电路，还包括智能控制模块，所述智能控制模块包括主控单元、电量检测单元、无线通讯单元和温度检测单元，电量检测单元，与动力电池耦接用于检测动力电池的电量；无线通讯单元，与无线终端无线通讯；充电开关电路，接入主回路用于通断主回路与动力电池的连接。通过无线终端对充电机进行控制，这样可以避免动力电池长时间充电对其造成损伤。

Description

一种砖式智能模块化充电机

技术领域

本发明涉及充电机的技术领域，特别涉及一种砖式智能模块化充电机。

背景技术

目前，环境和能源是当今社会两大难题，汽车是现代化生活的主要出行工具，但是汽车排放的大量尾气进入到大气中，导致二氧化碳气体增加，酸雨面积扩大，臭氧层被破坏以及其他一系列的环境问题，因此电动汽车越来越受到人们的青睐，电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。

电动汽车充电机，按照是否固定在汽车上，划分为车载充电机和非车载充电机两类。非车载充电机又分成交流充电桩和直流充电桩两种。

车载充电机，以交流电源作为输入，输出为直流，直接给动力电池充电；非车载直流充电机，交流输入，直流输出，可以直接给动力电池充电。前者功率较小，后者较大。另外一种，交流充电桩，交流作为输入，输出也是交流，不能直接给动力电池充电，需要连接车载充电机，进行交直流转换，才能实现充电。交流充电桩内部比较简单，基本功能就是将电网交流电引出到方便电动汽车充电的位置，并提供一个标准的充电接口。受到车载充电机能力的限制，交流充电桩功率一般也不需要太大。

目前，随着新能源汽车越来越普遍的使用，对于车载充电机的需要越来越高，车载充电机中的电源模块具有尺寸小、功率大等突出优点，其尺寸形如砖，故称砖块电源。根据砖块电源的尺寸可分为全砖电源模块、半砖电源模块、四分之一电源模块以至于八分之一电源模块。

一般在给电动汽车的动力电池充电时，需要根据动力电池的剩余电量进行充电，不能充电时间太长，如果充电时间太长，不仅会对动力电池也会对电动汽车的其他用电设备也会造成损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种砖式智能模块化充电机，具有可通过无线终端随时切断充电机充电回路的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种砖式智能模块化充电机，包括主回路和控制电路，所述主回路包括依次设置的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、全桥变换电路、整流滤波输出电路，所述控制电路包括MCU、辅助电源、电压反馈电路、电流反馈电路，还包括智能控制模块，所述智能控制模块包括主控单元、电量检测单元、无线通讯单元，

电量检测单元，与动力电池耦接用于检测动力电池的电量；

无线通讯单元，与无线终端无线通讯；

充电开关电路，接入主回路用于通断主回路与动力电池的连接，

其中，电量检测单元与动力电池耦接，当动力电池电量充满时，电量检测单元向主控单元发送电量充满信号，主控单元通过无线通讯单元向无线终端发送电量充满通知，并通过充电开关电路切断充电回路。

通过采用上述技术方案，电量检测单元与动力电池的BMS连接，当其检测到动力电池电量充满后，向主控单元发送电量充满通知，用户可通过充电开关电路切断充电回路，这样就可避免由于长时间充电导致动力电池的损伤。

进一步的，智能控制模块还包括温度检测单元，温度检测单元用于检测充电机内的温度，当充电机温度高于设定温度时，主控单元通过无线通讯单元向无线终端发送电量充满通知，并通过充电开关电路切断充电回路。

通过采用上述技术方案，当温度检测单元检测到充电机内的温度高于设定的温度时，主控单元通过无线通讯单元向无线终端发送电量充满通知，并通过充电开关电路切断充电回路。用户也可以通过无线终端驱动充电开关电路切断充电回路。

进一步的，智能控制模块还包括故障预警单元，所述故障预警单元建立充电电流I、充电电压V、充电时间T和温度Q四者之间的函数模型，温度检测单元检测到的温度与温度Q的偏差超过设定的范围时，故障预警单元向主控单元发送预警信号，主控单元通过无线通讯单元向无线终端发送预警通知。

通过采用上述技术方案，在充电机测试时，将测试的数据整合，通过迭代拟合建立函数模型，故障预警单元将温度检测单元检测到的温度与温度Q得出的函数求差值，当差值超过设定的范围，故障预警单元向主控单元发送预警信号，主控单元通过无线通讯单元向无线终端发送预警通知，告知用户。

进一步的，智能控制模块还包括充电时间预设单元，充电时间预设单元用于设置充电时间，当到达预设的充电时间后，通过充电开关电路切断充电回路。

通过采用上述技术方案，用于可以根据电量检测单元测得的动力电池剩余电量，充电时间预设单元设置充电时间，当到达预设的充电时间后，通过充电开关电路切断充电回路。

进一步的，智能控制模块还包括显示单元，显示单元与主控单元连接用于显示充电时间、动力电池剩余电量和动力电池充满电需要的时间。

通过采用上述技术方案，用户可通过显示单元观测到显示充电时间、动力电池剩余电量和动力电池充满电需要的时间。

进一步的，所述功率因数校正电路采用氮化镓MOS无桥PFC。

通过采用上述技术方案，采用氮化镓MOS的无桥PFC，只要一个电感，两个MOSFET，两个硅二极管，效率提高，成本下降，体积减少三分之一。

进一步的，所述全桥变换电路采用氮化镓MOS。

通过采用上述技术方案，采用氮化镓MOS使得DC/DC的转换率达到99%。

进一步的，充电机还包括散热模块，所述散热模块与主控单元连接，用于加快充电机散热。

通过采用上述技术方案，加快充电机散热，可减少充电机的故障率。

进一步的，所述散热模块为散热风扇。

通过采用上述技术方案，加快充电机的空气流动速率，对充电机进行散热。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过无线终端对充电机进行控制，这样可以避免动力电池长时间充电对其造成损伤；

2、设置散热模块，加快充电机散热，避免充电机果然损伤其内部电路。

附图说明

图1是实施例中主回路和控制电路的系统框图；

图2是实施例中控制模块的系统框图。

图中，100、主回路；200、控制电路；300、智能控制模块；301、充电开关电路；302、主控单元；303、电量检测单元；304、无线通讯单元；305、温度检测单元；306、充电时间预设单元；307、显示单元；308、故障预警单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种砖式智能模块化充电机，如图1所示，包括主回路100和控制电路200，主回路100包括依次设置的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、全桥变换电路、整流滤波输出电路。

如图1所示，控制电路200包括MCU、辅助电源、电压反馈电路、电流反馈电路。车载充电机将220V市电输入经全桥整流滤波后，将220V交流电转换为直流电信号，PFC电路对整流后的直流电压进行DC/DC变换，通过PFC电路使输入电流平均值跟随全波整流电压基准值，且为相同相位的正弦波。经全桥变换电路后，直流电信号转换为交流电信号并将能量通过变压器原边传递至副边后，整流输出。同时，根据电压反馈电路和电流反馈电路采集输出的电流电压并结合硬件PI控制，改变PWM驱动控制信号占空比，以实现电流电压的实时调控。

此外，功率因数校正电路采用氮化镓MOS无桥PFC，这样只要一个电感，两个MOSFET，两个硅二极管，效率提高，成本下降，体积减少三分之一。全桥变换电路采用氮化镓MOS，用氮化镓MOS使得DC/DC的转换率达到99%。

如图1和2所示，充电机还包括括智能控制模块300，智能控制模块300包括主控单元302、电量检测单元303、无线通讯单元304，电量检测单元303与动力电池的BMS耦接用于检测动力电池的电量；无线通讯单元304与无线终端无线通讯；充电开关电路301接入主回路100用于通断主回路100与动力电池的连接。如此设置，电量检测单元303与动力电池的BMS连接，当其检测到动力电池电量充满后，向主控单元302发送电量充满通知，用户可通过充电开关电路301切断充电回路，这样就可避免由于长时间充电导致动力电池的损伤。

智能控制模块300还包括温度检测单元305，温度检测单元305用于检测充电机内的温度，当充电机温度高于设定温度时，主控单元302通过无线通讯单元304向无线终端发送电量充满通知，并通过充电开关电路301切断充电回路。

智能控制模块300还包括故障预警单元308，故障预警单元308建立充电电流I、充电电压V、充电时间T和温度Q四者之间的函数模型，温度检测单元305检测到的温度与温度Q的偏差超过设定的范围时，故障预警单元308向主控单元302发送预警信号，主控单元302通过无线通讯单元304向无线终端发送预警通知。在充电机测试时，将测试的数据整合，将整合的数据通过迭代拟合建立函数模型，故障预警单元308将温度检测单元305检测到的温度与温度Q得出的函数求差值，当差值超过设定的范围，故障预警单元308向主控单元302发送预警信号，主控单元302通过无线通讯单元304向无线终端发送预警通知，告知用户。

智能控制模块300还包括充电时间预设单元306，充电时间预设单元306用于设置充电时间，当到达预设的充电时间后，通过充电开关电路301切断充电回路，此外，也可通过无线终端设置充电时间，无线终端可以为手机，掌上电脑等多种方式。

智能控制模块300还包括显示单元307，显示单元307与主控单元302连接用于显示充电时间、动力电池剩余电量和动力电池充满电需要的时间。电量检测单元303检测到动力电池的剩余电量后显示在显示单元307上，同时主控单元302对充电需要的时间进行计算，并通过显示单元307进行显示。

如图2所示，充电机还包括散热模块，散热模块与主控单元302连接，用于加快充电机散热，本实施例中散热模块为散热风扇。加快充电机的空气流动速率，对充电机进行散热，可减少充电机的故障率。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种砖式智能模块化充电机，包括主回路（100）和控制电路（200），所述主回路（100）包括依次设置的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、全桥变换电路、整流滤波输出电路，所述控制电路（200）包括MCU、辅助电源、电压反馈电路、电流反馈电路，其特征在于：还包括智能控制模块（300），所述智能控制模块（300）包括主控单元（302）、电量检测单元（303）、无线通讯单元（304），

电量检测单元（303），与动力电池耦接用于检测动力电池的电量；

无线通讯单元（304），与无线终端无线通讯；

充电开关电路（301），接入主回路（100）用于通断主回路（100）与动力电池的连接，

其中，电量检测单元（303）与动力电池耦接，当动力电池电量充满时，电量检测单元（303）向主控单元（302）发送电量充满信号，主控单元（302）通过无线通讯单元（304）向无线终端发送电量充满通知，并通过充电开关电路（301）切断充电回路。

2.根据权利要1所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：智能控制模块（300）还包括温度检测单元（305），温度检测单元（305）用于检测充电机内的温度，当充电机温度高于设定温度时，主控单元（302）通过无线通讯单元（304）向无线终端发送电量充满通知，并通过充电开关电路（301）切断充电回路。

3.根据权利要求2所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：智能控制模块（300）还包括故障预警单元（308），所述故障预警单元（308）建立充电电流I、充电电压V、充电时间T和温度Q四者之间的函数模型，温度检测单元（305）检测到的温度与温度Q的偏差超过设定的范围时，故障预警单元（308）向主控单元（302）发送预警信号，主控单元（302）通过无线通讯单元（304）向无线终端发送预警通知。

4.根据权利要求1所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：智能控制模块（300）还包括充电时间预设单元（306），充电时间预设单元（306）用于设置充电时间，当到达预设的充电时间后，通过充电开关电路（301）切断充电回路。

5.根据权利要求4所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：智能控制模块（300）还包括显示单元（307），显示单元（307）与主控单元（302）连接用于显示充电时间、动力电池剩余电量和动力电池充满电需要的时间。

6.根据权利要求1所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：所述功率因数校正电路采用氮化镓MOS无桥PFC。

7.根据权利要求1所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：所述全桥变换电路采用氮化镓MOS。

8.根据权利要求2所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：充电机还包括散热模块，所述散热模块与主控单元（302）连接，用于加快充电机散热。

9.根据权利要求8所述的一种砖式智能模块化充电机，其特征在于：所述散热模块为散热风扇。