CN112467810B - 一种脉冲式车载充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种脉冲式车载充电器，该车载充电器包括充电电路、放电回馈电路和控制模块，充电电路用于与充电电源连接，且充电回路上串设有第一开关管和用于连接动力电池的第一接口；放电回馈电路为反激电路，包括变压器，变压器的原边与第二开关管串联后与第一接口并联形成放电回路，所述变压器的副边与输出二极管串联后与第一接口并联形成回馈回路；控制模块控制连接第一开关管和第二开关管。本发明在负脉冲放电阶段中，将原本车载充电器放电回路中消耗在电阻上的电能通过反激电路中的变压器进行储存，并在下一个正脉冲充电阶段，将变压器存储的能量反馈到充电母回路上对动力电池充电，在减少充电器发热的同时，提高充电效率，节约了能源。

Description

一种脉冲式车载充电器
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种脉冲式车载充电器。
背景技术
车载充电器是指固定安装在电动汽车上的充电器，能够为电动汽车动力电池安全、可靠充电，具有体积小、冷却和封闭性好、重量轻等优点。
动力电池采用不同的充电方法对电池寿命会有不同程度的影响。常见的车载充电器的充电方式有恒压充电、恒流充电、脉冲充电等。
恒压充电在整个充电过程中能耗较小，能有效避免电池过充，控制简单，但往往动力电池的初始电压值较小，导致充电初期的充电电流很大，过大的充电电流造成电池极化现象发生；恒流充电可避免恒压充电时电流过大的问题。但是，这两种方式的充电电压和充电电流均是连续的，没有给电池足够的休息时间来消除极化现象，严重影响电池寿命。
脉冲式充电采用脉冲充电间歇为动力电池充电，为动力电池提供充足的休息时间，有利于动力电池内部的活性物充分反应，有效减少和消除极化现象的发生。整个充电过程包括正脉冲充电、间歇休息和负脉冲放电。首先进行正脉冲充电，休息一段时间后，再对其进行短暂的负脉冲放电。但在该负脉冲放电过程中，常常将动力电池的能量通过电阻进行消耗，能量浪费。
发明内容
本发明提供了一种脉冲式车载充电器，用以解决脉冲式车载充电器在负脉冲放电过程中将动力电池的能量通过电阻进行消耗造成的能量浪费的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：
本发明的一种脉冲式车载充电器，包括充电电路、放电回馈电路和控制模块，所述充电电路用于与充电电源连接，且充电回路上串设有第一开关管和用于连接动力电池的第一接口；所述放电回馈电路为反激电路，包括变压器，所述变压器的原边与第二开关管串联后与第一接口并联形成放电回路，所述变压器的副边与输出二极管串联后与第一接口并联形成回馈回路；所述控制模块控制连接所述第一开关管和第二开关管。
其有益效果：本发明的脉冲式车载充电器可实现，在负脉冲放电阶段中，将原本车载充电器放电回路中消耗在电阻上的电能通过反激电路中的变压器进行储存，并在下一个正脉冲充电阶段，将变压器存储的能量释放出来，反馈到充电母回路上对动力电池充电，在减少充电器发热的同时，进一步提高充电效率，节约了能源，提高动力电池的使用寿命。
进一步的，为了吸收变压器由于第二开关管关断产生的脉冲尖峰，该车载充电器还包括并联在变压器原边两端的RCD吸收电路。
进一步的，所述变压器的副边与输出二极管串联后通过滤波电路与第一接口并联。
进一步的，所述滤波电路为CLC滤波电路。
进一步的，为了有效驱动第二开关管，所述控制模块通过推挽电路控制连接所述第二开关管。
附图说明
图1是本发明的车载充电器的电路原理图。
具体实施方式
车载充电器实施例：
该实施例提供了一种脉冲式车载充电器，该车载充电器在连接充电电电源后，为动力电池Bat进行充电。该车载充电器的电路原理图如图1所示，包括充电电路、放电回馈电路和控制模块MCU。
充电回路用于与充电电源相连，且充电回路上串设有第一开关管Q1和用于连接动力电池Bat的第一接口。
放电回馈电路为反激电路，包括变压器T1，变压器原边和副边的极性相反。变压器T1的原边与第二开关管Q4串联后与第一接口并联形成放电回路。变压器T1的副边与输出二极管D2串联后，通过滤波电路与第一接口并联。其中，为了吸收变压器T1由于开关管Q4关断时产生的脉冲尖峰，该车载充电器还包括并联在变压器T1原边两端的由第一二极管D1、第一电容C1和第一电阻R1组成的RCD吸收电路，第一电容C1和第一电阻R1并联后与第一二极管D1串联；滤波电路为由第二电容C2、第三电容C3和第一电感L1组成的CLC型滤波电路。
控制模块MCU控制连接第一开关管Q1的控制端，以通过输出PW1控制第一开关管Q1的关断；控制模块MCU还依次通过由第三开关管Q2和第四开关管Q3组成的推挽电路、以及第二电阻R2连接第二开关管Q4的控制端，以通过输出PW2控制第二开关管Q4的关断。另外，还包括连接在第二开关管Q4控制端和输出端之间的第三电阻R3。其中，第二电阻R2起限流作用。
该电路中的第一开关管Q1和第二开关管Q4为场效应管和与场效应管反并联的二极管组成。第三开关管Q2和第四开关管Q3均为三极管。作为其他实施方式，第一开关管Q1、第二开关管Q4、第三开关管Q2和第四开关管Q3均可采用其他可控的开关管以实现该车载充电器的功能，例如IGBT。
下面将动力电池Bat通过第一接口接入车载充电器，并对该车载充电器的工作原理做一详细说明。
首先，第一个脉冲充电周期来到，控制模块MCU控制输出PW1和PW2，使PW1输出正向脉冲作用于第一开关管Q1，PW2输出负向脉冲作用于第二开关管Q4，从而使第一开关管Q1导通，第二开关管Q4关断，充电电源通过充电回路给动力电池Bat充电。
然后，控制模块MCU控制输出PW1和PW2，使PW1输出负向脉冲作用于第一开关管Q1，PW2输出正向脉冲作用于第二开关管Q4，从而使第一开关管Q1关断，第二开关管Q4导通，动力电池Bat通过变压器T1进行放电，利用变压器T1的原边电感进行能量收集，变压器原边电感电流开始上升，此时输出二极管D2截止，变压器T1储存能量。其中，RCD吸收电路吸收变压器T1由于第二开关管Q4关断产生的脉冲尖峰。
接着，第二个脉冲充电周期来到，控制模块MCU控制输出PW1和PW2，使PW1输出正向脉冲作用于第一开关管Q1，PW2输出负向脉冲作用于第二开关管Q4，从而使第一开关管Q1导通，第二开关管Q4关断，交流电通过充电回路给动力电池Bat充电的同时，变压器T1的原边电感感应电压反向，此时输出二极管D2导通，变压器T1中的能量经由输出二极管D2和滤波电路对动力电池Bat充电，将上一个脉冲充电周期收集的能量在当前脉冲充电周期重新反馈给动力电池Bat。从而使得在每个新的脉冲充电周期来到时，都将上一个脉冲充电周期收集的能量在当前脉冲充电周期重新反馈给动力电池Bat，以达到减少充电器发热、进一步提高脉冲充电效率的目的。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种脉冲式车载充电器，其特征在于，包括充电电路、放电回馈电路和控制模块，所述充电电路用于与充电电源连接，且充电回路上串设有第一开关管和用于连接动力电池的第一接口；
所述放电回馈电路为反激电路，包括变压器，所述变压器的原边与第二开关管串联后与第一接口并联形成放电回路，所述变压器的副边与输出二极管串联后与第一接口并联形成回馈回路；
所述控制模块控制连接所述第一开关管和第二开关管；
所述脉冲式车载充电器的每个脉冲充电周期由正脉冲阶段和负脉冲阶段组成，从第二个脉冲充电周期开始，每个新的脉冲充电周期来到时，在正脉冲阶段，控制模块控制输出正向脉冲作用于第一开关管，控制输出负向脉冲作用于第二开关管，使第一开关管导通，第二开关管关断，交流电通过充电回路给动力电池充电的同时，变压器的原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管对动力电池充电，将上一个脉冲充电周期收集的能量在当前脉冲充电周期重新反馈给动力电池；在负脉冲阶段，控制模块控制输出负向脉冲作用于第一开关管，输出正向脉冲作用于第二开关管，使第一开关管关断，第二开关管导通，动力电池通过变压器进行放电，利用变压器的原边电感进行能量收集，变压器原边电感电流开始上升，此时输出二极管截止，变压器储存能量。
2.根据权利要求1所述的脉冲式车载充电器，其特征在于，该车载充电器还包括并联在变压器原边两端的RCD吸收电路。
3.根据权利要求1所述的脉冲式车载充电器，其特征在于，所述变压器的副边与输出二极管串联后通过滤波电路与第一接口并联。
4.根据权利要求3所述的脉冲式车载充电器，其特征在于，所述滤波电路为CLC滤波电路。
5.根据权利要求1～4任一项所述的脉冲式车载充电器，其特征在于，所述控制模块通过推挽电路控制连接所述第二开关管。
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