CN205029408U - 一种2kW车载充电机 - Google Patents

Abstract

一种2kW车载充电机，属于电动汽车大功率脉冲充电技术领域。包括EMI滤波单元、整流单元、半桥电路、整流滤波单元以及充电输出接口单元，由市电输入接口引入的市电依次经过EMI滤波单元、整流单元以及半桥电路进入整流滤波单元的输入端，整流滤波单元的输出端连接充电输出接口单元的输入端，充电输出接口单元的输出端与蓄电池相连为其供电。通过本实用新型的2kW车载充电机，可以提供正负脉冲充电模式，实现充电过程中对蓄电池进行修复，特别是可以缓解蓄电池硫化现象。

Description

一种2kW车载充电机

技术领域

一种2kW车载充电机，属于电动汽车大功率脉冲充电技术领域。

背景技术

在现有技术中，随着电动汽车的兴起，各种高性能的充电技术也逐渐推广开来。在目前市面上，充电性能较为可靠的是智能型蓄电池充电器。智能型蓄电池充电器可以在最大程度上克服传统充电器充电时对电池的损伤，特别是可以克服传统充电器中三段式充电模式充电时对蓄电池本身的损伤，但是目前市面上的充电器在对蓄电池进行充电时，对电池的正常硫化仍然无能为力。众所周知，采用正负脉冲的充电方式可以缓蓄电池本身进行修复，缓解蓄电池的硫化现象，但是现有的充电器中一般只在充电末期进行一段时间的脉冲充电，因此对蓄电池的修复效果不够理想。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种提供正负脉冲充电模式，实现充电过程中对蓄电池进行修复，特别是可以缓解蓄电池硫化现象的2kW车载充电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该2kW车载充电机，其特征在于：包括EMI滤波单元、整流单元、半桥电路、整流滤波单元以及充电输出接口单元，由市电输入接口引入的市电接入EMI滤波单元的输入端，EMI滤波单元的输出端连接整流单元的输入端，整流单元的输出端连接半桥电路的输入端，半桥电路的输出端连接整流滤波单元的输入端，整流滤波单元的输出端连接充电输出接口单元的输入端，充电输出接口单元的输出端与蓄电池相连为其供电。

优选的，设置有运行参数检测单元，运行参数检测单元的输入端与所述的充电输出接口单元的输出端与相连，运行参数检测单元的输出端同时连接PWM控制单元以及微处理器的输入端，微处理器的输出端同时连接PWM控制单元的输入端，PWM控制单元的输出端连接所述的半桥电路的输入端。

优选的，所述的半桥电路包括开关管M5~M8，整流单元输出正极同时并联开关管M5、开关管M7的漏极、肖特基二极管DA2的阴极二极管D4的阳极、电阻R30的一端、电解电容C10的正极以及电阻R7的一端，二极管D4的阴极以及电阻R30的另一端同时并联电容C9的一端，PWM控制单元的输出端同时并联开关管M5、开关管M7的源极、肖特基二极管的阳极、电容C9的另一端之后与整流滤波单元一端相连，电解电容C10的负极以及电阻R7的另一端与整流滤波单元的另一端相连；电解电容C10的负极同时并联电解电容C19的正极，电阻R7的另一端同时并联电阻R15的一端，电解电容C19的负极以及电阻R15的另一端接地，在开关管M5以及开关管M7的漏极和栅极之间分别并联有电阻R3和电阻R5，PWM控制单元的输出端同时并联电阻R1~R2的一端，电阻R1~R2的另一端分别并联开关管M5、开关管M7的栅极；

PWM控制单元的输出端同时并联开关管M6、开关管M8的漏极、肖特基二极管DA1的阴极、二极管D5的阳极、电阻R6的一端，二极管D5的阴极以及电阻R6的另一端同时并联电容C18的一端，整流单元负极同时并联开关管M6、开关管M8的源极、肖特基二极管DA1的阳极以及电容C18的另一端，PWM控制单元的输出端同时并联电阻R4和电阻R11的一端，电阻R4以及电阻R11的另一端分别并联开关管M6的栅极以及开关管M8的栅极。

优选的，所述的PWM控制单元包括型号为SG3525的集成芯片U3、三极管Q1~Q4以及变压器T2，直流电源+12V串联二极管D10之后同时并联三极管Q1、三极管Q3的集电极以及二极管D13~D14的阴极，集成芯片U3的14脚串联电阻R21后同时并联三极管Q1~Q2的基极、三极管Q1~Q2的发射极同时并联二极管D14的阳极、二极管D15的阴极以及电容C31的一端，二极管D15的阳极以及三极管Q2的集电极同时并联二极管D21的阳极，二极管D21的阴极接地；

集成芯片U3的11脚串联电阻R20后同时并联三极管Q3~Q4的基极、三极管Q3~Q4的发射极同时并联二极管D13的阳极、二极管D16的阴极以及电容C30的一端，二极管D16的阳极以及三极管Q4的集电极同时并联二极管D21的阳极，二极管D21的阴极接地；电容C31以及电容C30的另一端分别连接变压器T2原边绕组的两端，变压器T2的两组副边绕组，分别作为输出端与半桥电路相连。

优选的，所述的整流单元为采用四个二极管组成的全波整流电路。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

在本实用新型的2kW车载充电机，市电通过EMI滤波单元、整流单元进行整流滤波之后，进入半桥电路，半桥电路输出的电能通过整流滤波单元之后接入充电输出接口单元，对同时接入充电输出接口单元的蓄电池进行充电。微处理器通过运行参数检测单元获得蓄电池的充电参数，通过对充电参数的分析处理，并反馈到PWM控制单元，由PWM控制单元输出一定占空比调节半桥电路中开关管的开通时间，实现充电电流值及电压值的调整，微处理器同时通过控制放电单元以及充电输出接口单元实现对蓄电池的充电管理，实现了蓄电池的正负脉冲的充电模式，缓解了蓄电池的硫化现象，实现电池的无损伤修复性充电。

在PWM控制单元中，通过设置变压器T2，将高压接地端与低压接地端完全隔离，提高了工作时的安全系数。

附图说明

图1为2kW车载充电机原理方框图。

图2为2kW车载充电机EMI滤波单元、整流单元电路原理图。

图3为2kW车载充电机半桥电路原理图。

图4为2kW车载充电机整流滤波单元、充电输出接口单元电路原理图。

图5为2kW车载充电机PWM控制单元电路原理图。

具体实施方式

图1~5是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~5对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种2kW车载充电机，包括EMI滤波单元、整流单元、半桥电路、整流滤波单元、充电输出接口单元、运行参数检测单元、PWM控制单元以及微处理器。

市电输入接口连接EMI滤波单元的输入端，EMI滤波单元的输出端连接整流单元的输入端，整流单元的输出端连接半桥电路的输入端，半桥电路的输出端连接整流滤波单元的输入端，整流滤波单元的输出端连接充电输出接口单元的输入端，由充电输出接口单元的输出端输出电能为电动汽车内的蓄电池进行充电。运行参数检测单元的输入端同时与充电输出接口单元的输出端相连，运行参数检测单元的输出端同时连接PWM控制单元以及微处理器的输入端，微处理器的输出端同时连接PWM控制单元的输入端，PWM控制单元的输出端连接半桥电路的控制端。

市电输入接口将交流电引入EMI滤波单元中，由EMI滤波单元进行滤波，然后进入整流单元进行整流，整流之后进入半桥电路完成斩波，然后经过整流滤波单元进行整流滤波之后送至充电输出接口单元，实现对蓄电池的充电。在蓄电池的充电过程中，运行参数检测单元将蓄电池的充电参数采集并送至微处理器和PWM控制单元中，微处理器同时根据运行参数检测单元发送的充电参数，通过PWM控制单元实现对半桥电路的输出控制，控制半桥电路输出不同占空比的脉冲参数，同时可控制半桥电路的开通和关断时间，实现对蓄电池不同充电参数的控制。

如图2所示，市电的火线、零线分别串联保险丝FUSE1和电感L2后并联电容C1以及滤波电感EMI1的两输入端，滤波电感EMI1的其中一个输出端同时并联热敏电阻RT4的一端以及继电器K1常开触点的一端，热敏电阻RT4的一端以及继电器K1常开触点的另一端同时并联电容C8的一端以及整流桥B1的一个输入端，滤波电感EMI1的另一个输出端同时并联电容C8的另一端和整流桥B1的另一个输入端。滤波电感EMI1为上述的EMI滤波单元，整流桥B1为上述的整流单元，四个二极管连接组成的全波整流电路实现。热敏电阻RT4与继电器K1组成软启动电路，继电器K1由微处理器实现触发，实现对启动时间的控制。

如图3所示，在上述的半桥电路中，包括开关管M5~M8，端子CUT_E同时并联开关管M5、开关管M7的漏极、肖特基二极管DA2的阴极二极管D4的阳极、电阻R30的一端、电解电容C10的正极以及电阻R7的一端，二极管D4的阴极以及电阻R30的另一端同时并联电容C9的一端。端子CUT_B同时并联开关管M5、开关管M7的源极、肖特基二极管的阳极、电容C9的另一端之后作为端子CUT_G与上述整流滤波单元的一端相连，电解电容C10的负极以及电阻R7的另一端作为端子CUT_F与上述整流滤波单元的另一端相连。电解电容C10的负极同时并联电解电容C19的正极，电阻R7的另一端同时并联电阻R15的一端，电解电容C19的负极以及电阻R15的另一端接地。在开关管M5以及开关管M7的漏极和栅极之间分别并联有电阻R3和电阻R5。端子CUT_A同时并联电阻R1~R2的一端，电阻R1~R2的另一端分别并联开关管M5、开关管M7的栅极。

端子CUT_B同时并联开关管M6、开关管M8的漏极、肖特基二极管DA1的阴极、二极管D5的阳极、电阻R6的一端，二极管D5的阴极以及电阻R6的另一端同时并联电容C18的一端。端子CUT_D作为接地端同时并联开关管M6、开关管M8的源极、肖特基二极管DA1的阳极以及电容C18的另一端。端子CUT_C同时并联电阻R4和电阻R11的一端，电阻R4以及电阻R11的另一端分别并联开关管M6的栅极以及开关管M8的栅极。

端子CUT_A、CUT_B、CUT_C分别为上述PWM控制单元的输出端子，用于控制开关管M5~M8的工作状态。端子CUT_D以及端子CUT_E分别为上述整流桥B1的输出负极和输出正极。二极管D4、电阻R30、电容C9以及二极管D5、电阻R6、电容C18组成两组RDC钳位吸收电路。

如图4所示，上述的端子CUT_F串联电容C11后同时并联电阻R6的一端以及变压器T1原边绕组的一端，电阻R6的另一端串联电容C12之后同时并联变压器T1原边绕组的另一端以及端子CUT_G。变压器T1的副边绕组的一端同时并联肖特基二极管DA3~DA4的阳极、电阻R9以及电阻R50的一端，副边绕组的另一端同时并联肖特基二极管DA5~DA6的阳极、电阻R10以及电阻R51的一端，电阻R9~R10、电阻R50~R51的另一端分别串联电容C13、电容C23、电容C39以及电容C49后相连，且同时并联肖特基二极管DA3、肖特基二极管DA5以及肖特基二极管DA6的阴极。

肖特基二极管DA4的阴极串联电感L3后同时并联电解电容C14~C15的正极以及继电器K5常开触点的一端，继电器K5常开触点的另一端作为上述充电输出接口单元的正极与电动汽车内的蓄电池正极相连。变压器T1副边绕组的中间抽头作为接地端同时与电解电容C14~C15的负极以及电动汽车内蓄电池的负极相连。变压器T1、肖特基二极管DA3~DA6以及电容L3为上述的整流滤波单元。继电器K5为充电机输出继电器，同样由微处理器实现触发。

如图5所示，PWM控制单元包括型号为SG3525的集成芯片U3、三极管Q1~Q4以及变压器T2，其中三极管Q1、三极管Q3为NPN型三极管，其中三极管Q2、三极管Q4为PNP型三极管。直流电源+12V串联二极管D10之后同时并联三极管Q1、三极管Q3的集电极以及二极管D13~D14的阴极，集成芯片U3的14脚串联电阻R21后同时并联三极管Q1~Q2的基极、三极管Q1~Q2的发射极同时并联二极管D14的阳极、二极管D15的阴极以及电容C31的一端。二极管D15的阳极以及三极管Q2的集电极同时并联二极管D21的阳极，二极管D21的阴极接地。

集成芯片U3的11脚串联电阻R20后同时并联三极管Q3~Q4的基极、三极管Q3~Q4的发射极同时并联二极管D13的阳极、二极管D16的阴极以及电容C30的一端。二极管D16的阳极以及三极管Q4的集电极同时并联二极管D21的阳极，二极管D21的阴极接地。

电容C31以及电容C30的另一端分别连接变压器T2原边绕组的两端。变压器T2的设置有两组副边绕组，第一组副边绕组的同名端为上述的端子CUT_A、非同名端为端子CUT_B；第二组副边绕组的同名端为上述的端子CUT_C、非同名端为端子CUT_D，变压器为隔离驱动变压器，用于将高压接地端与低压接地端完全隔离，安全系数更高。

具体工作过程及工作原理如下：

当市电输入接口接入市电后，市电交流电依次经过EMI滤波单元、整流单元实现滤波和整流之后进入半桥电路，半桥电路输出的电能通过整流滤波单元之后接入充电输出接口单元，对同时接入充电输出接口单元的蓄电池进行充电。

微处理器上电并完成软硬件初始化之后，微处理器通过运行参数检测单元获得蓄电池的充电参数，通过对充电参数的分析处理，并反馈到PWM控制单元，由PWM控制单元输出一定占空比调节半桥电路中开关管的开通时间，实现充电电流值及电压值的调整，微处理器同时通过控制放电单元以及充电输出接口单元实现对蓄电池的充电管理，实现了蓄电池的正负脉冲的充电模式，缓解了蓄电池的硫化现象，实现电池的无损伤修复性充电。其中运行参数检测单元主要用于检测蓄电池的充电电流和充电电压，可通过常规的电压电流采集电路实现。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种2kW车载充电机，其特征在于：包括EMI滤波单元、整流单元、半桥电路、整流滤波单元以及充电输出接口单元，由市电输入接口引入的市电接入EMI滤波单元的输入端，EMI滤波单元的输出端连接整流单元的输入端，整流单元的输出端连接半桥电路的输入端，半桥电路的输出端连接整流滤波单元的输入端，整流滤波单元的输出端连接充电输出接口单元的输入端，充电输出接口单元的输出端与蓄电池相连为其供电。

2.根据权利要求1所述的2kW车载充电机，其特征在于：设置有运行参数检测单元，运行参数检测单元的输入端与所述的充电输出接口单元的输出端与相连，运行参数检测单元的输出端同时连接PWM控制单元以及微处理器的输入端，微处理器的输出端同时连接PWM控制单元的输入端，PWM控制单元的输出端连接所述的半桥电路的输入端。

3.根据权利要求2所述的2kW车载充电机，其特征在于：所述的半桥电路包括开关管M5~M8，整流单元输出正极同时并联开关管M5、开关管M7的漏极、肖特基二极管DA2的阴极二极管D4的阳极、电阻R30的一端、电解电容C10的正极以及电阻R7的一端，二极管D4的阴极以及电阻R30的另一端同时并联电容C9的一端，PWM控制单元的输出端同时并联开关管M5、开关管M7的源极、肖特基二极管的阳极、电容C9的另一端之后与整流滤波单元一端相连，电解电容C10的负极以及电阻R7的另一端与整流滤波单元的另一端相连；电解电容C10的负极同时并联电解电容C19的正极，电阻R7的另一端同时并联电阻R15的一端，电解电容C19的负极以及电阻R15的另一端接地，在开关管M5以及开关管M7的漏极和栅极之间分别并联有电阻R3和电阻R5，PWM控制单元的输出端同时并联电阻R1~R2的一端，电阻R1~R2的另一端分别并联开关管M5、开关管M7的栅极；

PWM控制单元的输出端同时并联开关管M6、开关管M8的漏极、肖特基二极管DA1的阴极、二极管D5的阳极、电阻R6的一端，二极管D5的阴极以及电阻R6的另一端同时并联电容C18的一端，整流单元负极同时并联开关管M6、开关管M8的源极、肖特基二极管DA1的阳极以及电容C18的另一端，PWM控制单元的输出端同时并联电阻R4和电阻R11的一端，电阻R4以及电阻R11的另一端分别并联开关管M6的栅极以及开关管M8的栅极。

4.根据权利要求2所述的2kW车载充电机，其特征在于：所述的PWM控制单元包括型号为SG3525的集成芯片U3、三极管Q1~Q4以及变压器T2，直流电源+12V串联二极管D10之后同时并联三极管Q1、三极管Q3的集电极以及二极管D13~D14的阴极，集成芯片U3的14脚串联电阻R21后同时并联三极管Q1~Q2的基极、三极管Q1~Q2的发射极同时并联二极管D14的阳极、二极管D15的阴极以及电容C31的一端，二极管D15的阳极以及三极管Q2的集电极同时并联二极管D21的阳极，二极管D21的阴极接地；

集成芯片U3的11脚串联电阻R20后同时并联三极管Q3~Q4的基极、三极管Q3~Q4的发射极同时并联二极管D13的阳极、二极管D16的阴极以及电容C30的一端，二极管D16的阳极以及三极管Q4的集电极同时并联二极管D21的阳极，二极管D21的阴极接地；电容C31以及电容C30的另一端分别连接变压器T2原边绕组的两端，变压器T2的两组副边绕组，分别作为输出端与半桥电路相连。

5.根据权利要求1所述的2kW车载充电机，其特征在于：所述的整流单元为采用四个二极管组成的全波整流电路。