CN201122853Y - 一种充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电器，包括电能输入单元(2)和电压转换器(5)，电能输入单元(2)与电压转换器(5)电连接，其中，电压转换器(5)包括全桥隔离式电压转换装置，全桥隔离式电压转换装置包括顺次连接的升压装置(4)、全桥电路(13)、变压器(10)和整流电路(11)，升压装置(4)还与电能输入单元(2)电连接。所述充电器由于采用了隔离式充电方式，因而增强了充电器的抗电源干扰能力并提高了车辆的使用安全性，避免了由于现阶段电动车或混合动力车通常采用非隔离式充电方式而带来的安全隐患。此外，所述充电器可以使用220V市电作为电能输入，由此使得车辆无论行驶到哪里，只要有市电供应就可以方便地进行充电。

Description

一种充电器

技术领域

本实用新型涉及一种充电器，特别是涉及一种电动车或混合动力车用充电器。

背景技术

现有电动车或混合动力车所用的充电装置比如充电柜等，虽可以提供较大的充电功率，但由于大多采用非隔离充电方式，因而其充电安全性及抗外界干扰能力较差，给电动车及混合动力车的充电过程带来了安全隐患。

实用新型内容

为了克服采用现有充电装置以非隔离的充电方式给电动车或混合动力车充电所带来的安全隐患，本实用新型提供一种充电安全性较好的充电器。

本实用新型提供一种充电器，包括电能输入单元和电压转换器，电能输入单元与电压转换器电连接，其中，所述电压转换器包括全桥隔离式电压转换装置，所述全桥隔离式电压转换装置包括顺次连接的升压装置、全桥电路、变压器和整流电路，升压装置还与电能输入单元电连接。

本实用新型提供的充电器由于采用了全桥隔离的充电方式，因而增强了充电器的抗电源干扰能力并提高了车辆的使用安全性。

附图说明

图1显示了本实用新型提供的充电器的结构示意图；

图2显示了本实用新型提供的充电器的一种实施方式的结构示意图；

图3显示了本实用新型提供的充电器的部分结构的电路图；

图4显示了本实用新型提供的充电器的一种优选实施方式的电路连接示意图；

图5显示了根据本实用新型的一种实施方式的充电器的车载安装位置示意图；

图6显示了本实用新型提供的充电器的一种实施方式的充电过程流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供一种充电器，包括电能输入单元2和电压转换器5，电能输入单元2与电压转换器5电连接，其中，所述电压转换器5包括全桥隔离式电压转换装置，所述全桥隔离式电压转换装置包括顺次连接的升压装置4、全桥电路13、变压器10和整流电路11，升压装置4还与电能输入单元2电连接。

本实用新型提供的充电器1可以应用到固定在地面的专用充电站或充电柜等中，或者应用到置于车内的车载充电器。较理想的是应用为车载充电器，这样无论车辆行驶到哪里，只要有市电供应就可以方便的对车辆进行充电，从而解决了由于现阶段电动车或混合动力车充电站数量较少而给电动车或混合动力车充电带来的不便。

电能输入单元2用于输入充电电能，也就是输入电路。如果作为车载充电器，则希望可以使用220V市电作为电能输入，因此该电能输入单元2为可以直接输入220V市电的输入电路。

如图2所示，所述电能输入单元2还包括滤波器及保护装置7，连接在电能输入单元2的电能输入端与升压装置4之间。所述滤波器用于降低市电电网与充电器之间的干扰，所述保护装置包括漏电保护功能、防过电流保险丝、防雷击过压器件中的至少一种，用于保障充电器正常工作和异常情况下的人员安全。

所述电压转换器5用于将电能输入单元2输出的高压交流电转换成可供对车载的电池组充电使用的低压直流电。首先，电压转换器5将从电能输入单元2输出的交流电压转换成直流电压并升压以便向后续装置提供稳定的电压，之后将该升压后的直流高压电转换成交流高压电以便于变压，之后采用隔离式电压转换方式进行变压，并将变压后的低压交流电转换成低压直流电后连接到电池的充电端。

所述升压装置4可以是任意具有交直流变换功能的升压装置，优选为采用有源功率因数校正(APFC)升压电路，具备宽电压输入、功率因素校正等功能，所述APFC升压电路将输入的220V市电转换为直流高压电，从而为电压转换器5提供一个恒压源。当采用220伏市电进行充电时，考虑到输入交流电压最高为275V，该电压整流后达到389V，所以APFC升压电路的输出电压至少为390V，又考虑到APFC升压电路内部输出电容采用电解电容，而电解电容的耐压通常不超过500V，基于此，APFC升压电路的输出电压优选为390V。此外，升压装置4还具有控制电路，用于调节APFC升压电路的输出电压的大小。APFC升压电路的工作原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

所述全桥电路13可以采用任意一种全桥电路，如以TL494、UC3846等全桥控制芯片实现的全桥电路，根据本实用新型的一种实施方式，所述全桥电路13包括四个场效应晶体管以及控制电路，每两个场效应晶体管的源极和漏极相串联形成两条支路，两条支路同向并联，两条支路中串联的两个场效应晶体管之间的节点分别连接到变压器10的初级线圈的两端，升压装置4与两条支路的一端相连，四个场效应晶体管的栅极分别连接到所述控制电路的输出端。如图3所示，所述全桥电路13包括场效应晶体管Q1、Q2、Q3和Q4以及控制电路，Q1与Q2串联，并与相互串联的Q3和Q4并联，Q1、Q2、Q3和Q4的栅极G1、G2、G3、G4分别连接到所述控制电路的输出端，该控制电路用于通过检测输出电压电流作为反馈值来控制G1、G2、G3、G4的电位高低，从而控制开关管Q1、Q2、Q3和Q4的导通和关闭以控制占空比，以实现对输出电压电流的调整并最终获得恒流限压。控制电路可以为单片机，例如使用UC3895、UCC3875等全桥控制芯片可以实现谐振式移相全桥电路。

所述升压装置4和全桥电路13中的控制电路可以以同一单片机实施，即单片机控制及通信装置6，该单片机控制及通信装置6分别与电压转换器5中的升压装置4和全桥电路13的控制电路电连接，单片机控制及通信装置6可以是任何具有通信功能的单片机，该单片机控制及通讯电路单元6用于对充电器的整个工作过程进行监控，从而控制升压装置4和全桥电路13的开闭以及用于与电动车其他模块通信，例如，通过车辆的CAN总线与车辆的电池组管理器9进行通信，并可实时接收电池组3的状态信息，从而根据接收到的状态确定充电过程的开始和结束。

所述整流电路11用于将变压器10输出的交变电压转换成方波直流电，可以采用任意一种具有整流功能的电路或装置，为了性能的稳定及实现的简便，优选为采用整流桥，该整流桥包括四个二极管，四个二极管两两同向串联成两条支路，两条支路同向并联，两条支路中串联的两个二极管之间的节点分别连接到变压器10的次级线圈的两端。如图3所示，该整流桥包括二极管D1、D2、D3和D4，D1与D2串联，并与相互串联的D3和D4并联。

所述变压器10用于实现隔离式降压功能。在此介绍一种用于计算变压器10的初级和次级线圈的匝数比值的通用方法，所述变压器10的初级和次级线圈的匝数比值的计算公式为Vin*Dmax/Vout，其中Vin为所述充电器的输入电压，Dmax为所述场效应晶体管的最大占空比，通常为0.8-0.9，Vout为所述充电器的输出电压。

如图4所示，电压转换器5还可以包括滤波电路12，该滤波电路12与整流电路11电连接，用于将整流电路11输出的方波直流电平滑成稳定的直流电，根据本发明的一种实施方式，如图3所示，所述滤波电路12为由电感L和电容C构成的LC滤波电路。

此外，上述电压转换器5、单片机控制及通信装置6的工作电压可以由任意低压直流电源提供，优选为采用可输出多路不同电压值的稳压源提供。

当充电器1为车载充电器时，其还可与电动车或混合动力车上的充电插座8电连接。所述充电插座8可以采用本领域常规的各种两芯或三芯插座，并可以安装在电动车上方便使用者插拔的位置，例如，车身侧面靠近车门的位置、车头隔栅处或后备箱处。由于车辆一般停放在室外，优选地采用能够防水的充电插座，如具有防水盖的充电插座。此外，本实用新型提供的充电器1可与配备的充电电缆15配合使用进行充电，该充电电缆15两端具有插头，一端的插头可以接充电电源，如220V的市电，另一端的插头可以插到该充电插座8。

在将所述充电器1应用与车辆时，可以将其安置于车身上的任意位置，为了与电池组3的位置相协调并便于充电，如图5所示，优选为将所述充电器1放置于车身的后座椅与后备箱之间。

下面结合本实用新型的优选实施方式对所述充电器1的工作过程加以说明。

如图6所示，当需要对车辆的电池组3进行充电时，将一端连接220V市电的充电电缆的另一端的插头通过充电插座8与电能输入单元2连接，此时，所述输入电压通过电能输入单元2中的滤波器及保护电路7进行滤波，之后，所述电压转换器5及单片机控制及通信装置6同时上电，其中，单片机控制及通信装置6在上电后首先进行自检，之后触发充电开始信号给车辆的电池组管理器9从而使电动车进入充电模式，之后车辆的电池组管理器9发送充电允许信号以及监测到的电池组3状态数据给单片机控制及通信装置6，当单片机控制及通信装置6通过该状态数据判定电池组3状态正常时启动充电过程。此时，经滤波后的电压被输送到升压装置4，升压装置4在完成升压及交直流转换功能后将输出电压送至全桥电路13，全桥电路13将该输入的直流电转换为交流电以利于变压，并将该交流电压输入到变压器10进行降压操作，经变压器10降压后的交流电由整流电路11整流为方波直流电，并由滤波电路12平滑成稳定的直流电，之后，由滤波电路12输出的电压被连接到电池组3的充电端以对其进行充电，当充电完成时，电池组管理器9会发送终止充电信号至充电器的单片机控制及通信装置6，至此，充电过程结束。

Claims (8)

1、一种充电器，包括电能输入单元(2)和电压转换器(5)，电能输入单元(2)与电压转换器(5)电连接，其特征在于，所述电压转换器(5)包括全桥隔离式电压转换装置，所述全桥隔离式电压转换装置包括顺次连接的升压装置(4)、全桥电路(13)、变压器(10)和整流电路(11)，升压装置(4)还与电能输入单元(2)电连接。

2、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述电能输入单元(2)包括滤波器及保护装置(7)，该滤波器及保护装置(7)包括漏电保护装置、防过电流保险丝、防雷击过压器件中的至少一种，该滤波器及保护装置(7)分别与电能输入单元(2)的电能输入端和升压装置(4)电连接。

3、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述升压装置(4)为有源功率因数校正升压电路。

4.根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述升压装置(4)的输入电压为交流220伏，输出电压为直流390伏。

5、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述整流电路(11)为整流桥，该整流桥包括四个二极管，四个二极管两两同向串联成两条支路，两条支路同向并联，两条支路中串联的两个二极管之间的节点分别连接到变压器(10)的次级线圈的两端。

6、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述全桥电路(13)包括四个场效应晶体管以及控制电路，每两个场效应晶体管的源极和漏极相串联形成两条支路，两条支路同向并联，两条支路中串联的两个场效应晶体管之间的节点分别连接到变压器(10)的初级线圈的两端，升压装置(4)与两条支路的一端相连，四个场效应晶体管的栅极分别连接到所述控制电路的输出端。

7、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述电压转换器(5)还包括滤波电路(12)，该滤波电路(12)为由电感L和电容C构成的LC滤波电路，并且与整流电路(11)电连接。

8、根据权利要求1-7中任意一项权利要求所述的充电器，其特征在于，所述充电器还包括单片机控制及通信装置(6)，该单片机控制及通信装置(6)分别与升压装置(4)和全桥电路(13)电连接。

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