CN204376509U - 一种非隔离式车载交流充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非隔离式车载交流充电装置，包括用于连接交流电源的输入接口、整流电路、输入预充电路、DC/DC变换电路和输出预充电路，所述整流电路为三电平升压整流电路，所述DC/DC变换电路的输入、输出端分别连接有稳压电容(C3，C4)。本实用新型非隔离式车载交流充电装置减小了充电机体积和重量，减少了硬件隔离部分的损耗，提高了充电效率，可以直接安装在车上，方便快捷，价格低廉，降低了整个纯电动汽车的成本，提高运行效益，促进纯电动汽车的商业化推广。

Description

一种非隔离式车载交流充电装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电领域，具体涉及一种非隔离式车载交流充电装置。

技术背景

纯电动汽车是新能源车的重点开发对象，也是近年来改善环境的技术热门之一，世界有日本、中国、韩国、美国、德国等10多个国家的100多家企业都有纯电动汽车产品。电动汽车的快速发展，带动了相关行业的快速发展，纯电动车充电装置作为纯电动汽车的关键部件，是电动汽车市场化发展不可或缺的一部分，根据整车运行经验和纯电动车商业模式的研究，高效智能的交流充电技术有效解决了纯电动车推广中充电难的问题。

目前，纯电动车在推广过程中，充电模式一般都是换电式和充电式，其中充电式，一般采用隔离充电机。而建一座大型充电站需要几百至几千万元的成本，建一座大型换电站的成本更高，并且每个充电站或者换电站都需要大面积的土地，这对于一线城市来讲，也是一个很大的挑战。因此，急需要设计一种充电机以解决目前电动汽车充电基础设施投入成本高，充电机体积大，价格昂贵的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种非隔离式车载交流充电装置，旨在解决目前电动汽车充电基础设施成本高，充电机体积大，价格昂贵的问题。

为解决上述问题，本实用新型一种非隔离式车载交流充电装置，包括用于连接交流电源的输入接口、整流电路、输入预充电路、DC/DC变换电路和输出预充电路，所述整流电路为三电平升压整流电路，所述DC/DC变换电路的输入、输出端分别连接有稳压电容(C3，C4)。

所述三电平升压整流电路为三相三电平升压整流电路，所述三相三电平升压整流电路包括由六个功率二极管组成的三相整流桥，所述三相整流桥的A、B、C相输入端分别通过一个升压电感连接交流电源，所述三相整流桥的A相输入端通过第一开关支路连接三相整流桥的正负输出端，所述三相整流桥的B相输入端通过第二开关支路连接三相整流桥的输出中性点，所述三相整流桥的C相输入端通过第三开关支路连接三相整流桥的正负输出端，所述输出中性点为并接在三相整流桥输出端的两个串联电容(C1，C2)之间的串联点，所述输出中性点与交流电源输入端中性点短接。

所述三相整流桥的A、B相输入端与交流电源之间分别连接有熔断器。

所述第一、二、三开关支路均由串连在一起的两个MOS管组成。

所述DC/DC变换电路为DC/DC降压电路。

本实用新型的非隔离式车载交流充电机，相比于传统车载充电机通过变压器耦合到直流变换电路一侧，省去了变压器隔离部分，减小了充电机体积和重量，降低了硬件成本，减少了硬件隔离部分的损耗，提高了充电效率，可以直接安装在车上，方便快捷，价格低廉，有助于降低整个纯电动汽车的成本，提高运行效益，促进纯电动汽车的商业化推广；采用三相三电平升压整流电路，相比于传统的两电平整流电路，有效的提高了电网侧的功率因数，降低电流谐波，减少对电网侧的污染，同时也减少了直流侧电压的谐波。

附图说明

图1为本实用新型实施例中车载交流电机拓扑图；

图2为本实用新型实施例中车载交流原理电路图；

图3为本实用新型实施例中车载充电机与充电桩的连接方式图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。

非隔离式车载交流充电机包括用于连接交流电源的输入接口、三相三电平升压整流电路、输入预充电路、DC/DC降压电路和输出预充电路，如图1所示。

输入接口是一个充电插座，由交流三相或单相、中线、底线、连接确认控制线CC和控制确认控制线CP组成，当充电枪与车载充电机的插座相连后，充电电机收到CC信号，确认高压接通。

该充电机采用双枪，是由两个相同的三相三电平升压整流电路组成，如图1所示，三相三电平升压整流电路包括由六个功率二极管组成的三相整流桥，所述三相整流桥的A、B、C相输入端分别通过一个升压电感连接交流电源，所述三相整流桥的A相输入端通过第一开关支路连接三相整流桥的正负输出端，所述三相整流桥的B相输入端通过第二开关支路连接三相整流桥的输出中性点，所述三相整流桥的C相输入端通过第三开关支路连接三相整流桥的正负输出端，所述输出中性点为并接在三相整流桥输出端的两个串联电容(C1，C2)之间的串联点，所述输出中性点与交流电源输入端中性点短接，三相整流桥的A、B相输入端与交流电源之间分别连接有熔断器，且第一、二、三开关支路均由串连在一起的两个MOS管组成，相比于传统的两电平整流电路，三电平整流电路有效的提高了电网侧的功率因数，降低电流的谐波，减少对电网侧的污染，同时也减少了直流侧电压的谐波。

输入、输出预充电路均由主电路和预充电支路并联组成，其中主电路包括一个主接触开关，预充电支路由一个预充电开关和一个预充电电阻串联组成。

当交流三相电接入后，经三相整流电路后将交流电转换为直流电且电压提高。如图2所示，交流电源中性点与三相整流电路输出端并接的两个串联电容(C1，C2)的串联点N短接，并且与电网的中线相连，电网中线存在后，可以实现三相整流电路的解耦，以三相中的A相为例，假如A相处于正半周期时，二极管D1、D4承受负压，无法导通，闭合MOS管S1，对电感L1进行充电，断开S1，L1通过D1进行续流，对电容C1充电并且输出直流电给负载；当A相处于负半周期时，与正周期的过程一致，但此时闭合MOS管S2，对电感L1充电，断开MOS管S2，通过D4进行续流，对C2充电并且输出电流给负载。每一相有三种开关状态，有效状态为25种。

由于整流后电压抬高，需要进行电压变换，如图2电压变化部分，充电机通过比较BMS上报的车辆电池电压，将整流得到的电压降低到电池电压，才能对电池进行充电。首先SW1开通，输入电压对电感L4充电，然后断开SW1，L4通过SW2的内置二极管对C4充电并提供电能给负载。

整车充电逻辑如下：

1、接入供电设备，确认连接：220V/380V/480V交流电接入，完成车载充电机CC连接确认、CP控制确认，车载充电机和充电桩的连接方式如图3；

2、车辆充电准备就绪：车载充电机自检无故障，启动24V控制电源工作，为车辆其他低压用电设备(电池管理系统BMS)供电，检测到CC信号有效，发送交流充电状态给BMS，同时充电机输入/输出端进行预充，并吸合输入/输出主接触器，通过CAN报文反馈待机指令给BMS。在输入、输出端预充电完成之前，充电机反馈电池离线状态。

正常下电逻辑：

1、在充电过程中，当达到车辆设置的结束条件(电池充满/达到设置参数后)时，BMS发送充电停止指令，此时充电机停止充电，

2、在充电过程中，当收到了人工通过EN信号强制停止充电指令时，充电机应停止充电。

非正常下电逻辑：

1、充电机中的充电控制器装置当检测到充电连接CC，CP信号异常，充电机上报故障，停止充电，不响应BMS控制指令，并切断所有用电器；

2、BMS故障(通信故障另作处理)时，BMS发送充电禁止指令，充电机按照正常下电流程下电；

3、充电机自身故障：自检时故障，不响应BMS控制指令并反馈故障代码；运行时故障，首先切断使能上报故障信息，不响应BMS控制指令，并切断所有用电器。

以上给出了一种优选的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种非隔离式车载交流充电装置，其特征在于，包括用于连接交流电源的输入接口、整流电路、输入预充电路、DC/DC变换电路和输出预充电路，所述整流电路为三电平升压整流电路，所述DC/DC变换电路的输入、输出端分别连接有稳压电容(C3，C4)。

2.根据权利要求1所述的一种非隔离式车载交流充电装置，其特征在于，所述三电平升压整流电路为三相三电平升压整流电路，所述三相三电平升压整流电路包括由六个功率二极管组成的三相整流桥，所述三相整流桥的A、B、C相输入端分别通过一个升压电感连接交流电源，所述三相整流桥的A相输入端通过第一开关支路连接三相整流桥的正负输出端，所述三相整流桥的B相输入端通过第二开关支路连接三相整流桥的输出中性点，所述三相整流桥的C相输入端通过第三开关支路连接三相整流桥的正负输出端，所述输出中性点为并接在三相整流桥输出端的两个串联电容(C1，C2)之间的串联点，所述输出中性点与交流电源输入端中性点短接。

3.根据权利要求2所述的一种非隔离式车载交流充电装置，其特征在于，所述三相整流桥的A、B相输入端与交流电源之间分别连接有熔断器。

4.根据权利要求3所述的一种非隔离式车载交流充电装置，其特征在于，所述第一、二、三开关支路均由串连在一起的两个MOS管组成。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种非隔离式车载交流充电装置，其特征在于，所述DC/DC变换电路为DC/DC降压电路。