CN205051414U - 一种车载充电机 - Google Patents

Abstract

一种车载充电机，属于开关电源式充电器设备领域。其特征在于：市电输入接口引入的交流电依次经过滤波单元、整流单元、功率因数校正单元的输入端，功率因数校正单元、移相全桥单元和整流滤波单元连接充电接口单元的输入端，由充电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。在本实用新型的车载充电机中，微处理器根据电流电压采样单元发送的充电参数对移相全桥单元的输出进行控制，控制移相全桥单元输出不同占空比的脉冲参数，同时可控制移相全桥单元的开通和关断时间，实现对蓄电池不同充电参数的控制，从而对蓄电池的充电过程更为合理，延长了蓄电池的使用寿命。

Description

一种车载充电机

技术领域

一种车载充电机，属于开关电源式充电器设备领域。

背景技术

在能源与环境污染的双重压力下，各国政府开始投入大量的人力和财力致力于电动汽车研发。电动汽车是一种以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，清洁、高效和可持续发展的交通工具。由于它的动力来源是电源，能实现零排放或极低排放，对环境影响很小。因此电动汽车是未来交通发展的方向。

蓄电池是电动汽车的主要能量载体和动力来源，一般情况下，按照蓄电池与充电机的接触方式，可分为接触式和非接触式。按是否装在车上，可分为车载式和固定式。目前国内使用较多的为车载式充电机，但是现有的车载充电机，由于没有遵从蓄电池内部的物理和化学规律进行合理的充电，大大降低了蓄电池的使用寿命，且硬件结构上采用的多为可控硅控制，由于不是智能控制，其效果不是很理想，故障也很多。

目前车载充电机主要向小型化，快速化和智能化发展。主要表现为根据蓄电池的最佳充电曲线，能提高充电速度，当设备出现故障时，有相应的保护和报警功能。因此研究一种符合蓄电池充电特性的新型充电机具有很重要的意义。

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，提供一种微处理器根据电流电压采样单元发送的充电参数对移相全桥单元的输出进行控制，控制移相全桥单元输出不同占空比的脉冲参数，实现对蓄电池不同充电参数的控制，从而对蓄电池的充电过程更为合理，延长了蓄电池的使用寿命的车载充电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该车载充电机，其特征在于：包括滤波单元、整流单元、功率因数校正单元、移相全桥单元、整流滤波单元、充电接口单元、电流电压采样单元以及微处理器，市电输入接口引入的交流电连接滤波单元的输入端，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功率因数校正单元的输入端，功率因数校正单元的输出端连接移相全桥单元的输入端，移相全桥单元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接口单元的输入端，由充电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；充电接口单元的输出端同时与电流电压采样单元的输入端相连，电流电压采样单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器的输出端同时连接移相全桥单元的控制端。

优选的，在所述的市电输入接口与滤波单元之间还设置有对过电流、过电压进行保护的保护单元。

优选的，所述的电流电压采样单元包括电流采集电路和电压采集电路。

优选的，所述的电流采集电路包括集成运算放大器U1B、电阻R15~R18、电容C6~C7，充电接口单元的输出端负极同时并联蓄电池的负极、采样电阻Rs的一端以及电阻R16的一端，采样电阻Rs的另一端接地，电阻R16的另一端与电容C6和集成运算放大器U1B的反向输入端相连，电容C6的另一端接地，运算放大器U1B的正向输入端同时并联电阻R15和电阻R17的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R17的另一端连接集成运算放大器U1B的输出端，集成运算放大器的输出端同时并联电阻R18的一端以及电容C7的一端，电容C7的另一端接地，电阻R18的另一端作为电流输出端与微处理器相连。

优选的，所述的电压采集电路包括集成运算放大器U1A、电阻R12~R13以及电容C4~C5，蓄电池的正极电压通过电阻R12和电阻R13分压以后同时并联电容C4和集成运算放大器U1A的反向输入端，集成运算放大器U1A同相输入端和输出端相连，集成运算放大器U1A的输出端同时并联电阻R14和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，电阻R14的另一端作为电压输出端与微处理器相连。

优选的，所述的移相全桥单元包括开关管Q1~Q4以及驱动开关管Q1~Q4通断的驱动芯片，功率因数校正单元的输出正极同时并联开关管Q1、开关管Q3的漏极，开关管Q1的源极和栅极之间并联有电阻R2，开关管Q3的源极和栅极之间并联有电阻R6，开关管Q3的源极串联电感LR1之后连接变压器T5原边绕组的一端，开关管Q1的源极连接变压器T5原边绕组的另一端；

开关管Q1、开关管Q3的源极同时分别并联开关管Q2和开关管Q4的漏极，开关管Q2的源极和栅极之间并联有电阻R4，开关管Q4的源极和栅极之间并联有电阻R8，开关管Q2和开关管Q4的源极接地，驱动芯片的不同输出端分别串联电阻R1、电阻R3、电阻R5以及电阻R7分别并联开关管Q1~Q4的栅极。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、在本实用新型的车载充电机中，市电输入接口将交流电引入保护单元中，经保护单元进入滤波单元进行滤波，然后进入整流单元进行整流，整流之后进入功率因数校正单元，从功率因数校正单元输出后进入移相全桥单元完成斩波，然后经过整流滤波单元进行整流滤波之后送至充电接口单元，实现对蓄电池的充电。同时在蓄电池的充电过程中，电流电压采样单元将蓄电池的充电的电流值和电压值进行采集，并将采集到的参数送至微处理器中，微处理器根据电流电压采样单元发送的充电参数对移相全桥单元的输出进行控制，控制移相全桥单元输出不同占空比的脉冲参数，同时可控制移相全桥单元的开通和关断时间，实现对蓄电池不同充电参数的控制，从而对蓄电池的充电过程更为合理，延长了蓄电池的使用寿命。

2、移相全桥单元中的开关器件采用开关管实现，同时由驱动芯片实现通断的控制，因此使用寿命更长，故障率更低。

附图说明

图1为车载充电机电路原理方框图。

图2为车载充电机移相全桥单元、整流滤波单元以及充电接口单元电路原理图。

图3为车载充电机电流电压采样电路原理方框图。

具体实施方式

图1~3是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~3对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种车载充电机，包括保护单元、滤波单元、整流单元、功率因数校正单元、移相全桥单元、整流滤波单元、充电接口单元、电流电压采样单元以及微处理器。市电输入接口连接保护单元的输入端，保护单元的输出端连接滤波单元的输入端，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功率因数校正单元的输入端，功率因数校正单元的输出端连接移相全桥单元的输入端，移相全桥单元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接口单元的输入端，由充电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。电流电压采样单元的输入端同时与充电接口单元的输出端相连，电流电压采样单元的输出端同时连接微处理器的输入端，微处理器的输出端同时连接移相全桥单元的控制端。

市电输入接口将交流电引入保护单元中，经保护单元进入滤波单元进行滤波，然后进入整流单元进行整流，整流之后进入功率因数校正单元，从功率因数校正单元输出后进入移相全桥单元完成斩波，然后经过整流滤波单元进行整流滤波之后送至充电接口单元，实现对蓄电池的充电。在蓄电池的充电过程中，电流电压采样单元将蓄电池的充电的电流值和电压值进行采集，并将采集到的参数送至微处理器中，微处理器根据电流电压采样单元发送的充电参数对移相全桥单元的输出进行控制，控制移相全桥单元输出不同占空比的脉冲参数，同时可控制移相全桥单元的开通和关断时间，实现对蓄电池不同充电参数的控制。

在本车载充电机中，保护单元主要对输入电源的电压和电流进行控制，避免过流或过压的情况出现，因此保护单元可采用常规的过压、过流保护器件或电路实现。滤波单元可采用常规的EMI滤波电感或其他常规滤波电路实现。整流单元可采用常见的整流电路实现，如全桥整流电路。功率因数校正单元，可采用市售常见的功率因数校正芯片（如UC3854）及其外围电路实现。

如图2所示，移相全桥单元包括开关管Q1~Q4以及驱动开关管Q1~Q4通断的驱动芯片（图中未画出）。端子A、B分别为功率因数校正单元的输出正极和输出负极（接地端），端子A同时并联开关管Q1、开关管Q3的漏极，开关管Q1的源极和栅极之间并联有电阻R2，开关管Q3的源极和栅极之间并联有电阻R6，开关管Q3的源极串联电感LR1之后连接变压器T5原边绕组的一端，开关管Q1的源极连接变压器T5原边绕组的另一端。

开关管Q1、开关管Q3的源极同时分别并联开关管Q2和开关管Q4的漏极，开关管Q2的源极和栅极之间并联有电阻R4，开关管Q4的源极和栅极之间并联有电阻R8，开关管Q2和开关管Q4的源极接地。驱动芯片的不同输出端分别串联电阻R1、电阻R3、电阻R5以及电阻R7分别并联开关管Q1~Q4的栅极。驱动芯片可使用市售常见的集成芯片实现，如：FAN7390。

变压器T5副边绕组的一端同时并联二极管D1的阳极、电阻R9的一端，副边绕组的另一端同时并联二极管D2的阳极、电阻R10的一端，电阻R9~R10的另一端分别串联电容C2~C3后相连，且同时并联二极管D1~D2的阴极。二极管D1的阴极同时并联电感L2的一端，电感L2的另一端同时并联电解电容EC1~EC2的正极以及继电器模块U6常开触点的一端，继电器模块U6常开触点的另一端作为充电接口单元的输出正极与电动汽车内的蓄电池的正极相连，继电器模块U6的触发由微处理器实现。变压器T5的中间抽头串联电阻RS之后作为接地端同时并联电解电容EC1~EC2的负极。

如图3所示，电流电压采样单元由电流采样电路和电压采样电路组成。电压采样电路包括集成运算放大器U1A、电阻R12~R13以及电容C4~C5。蓄电池的正极电压通过电阻R12和电阻R13分压以后同时并联电容C4和集成运算放大器U1A的反向输入端，集成运算放大器U1A同相输入端和输出端相连构成电压跟随电路，集成运算放大器U1A的输出端同时并联电阻R14和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，电阻R14的另一端作为电压输出端与微处理器相连。

电流采样电路包括集成运算放大器U1B、电阻R15~R18、电容C6~C7。蓄电池的负极连接至上述的变压器T5的中间抽头与电阻Rs之间，电阻Rs为电流采样电阻，Rs一端接地，与蓄电池负极并联的一端同时并联电阻R16的一端，电阻R16与电容C6和集成运算放大器U1B的反向输入端相连，电容C6的另一端接地，运算放大器U1B的正向输入端同时并联电阻R15和电阻R17的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R17的另一端连接集成运算放大器U1B的输出端，集成运算放大器的输出端同时并联电阻R18的一端以及电容C7的一端，电容C7的另一端接地，电阻R18的另一端作为电流输出端与微处理器相连。

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 (6)

1.一种车载充电机，其特征在于：包括滤波单元、整流单元、功率因数校正单元、移相全桥单元、整流滤波单元、充电接口单元、电流电压采样单元以及微处理器，市电输入接口引入的交流电连接滤波单元的输入端，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功率因数校正单元的输入端，功率因数校正单元的输出端连接移相全桥单元的输入端，移相全桥单元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接口单元的输入端，由充电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；充电接口单元的输出端同时与电流电压采样单元的输入端相连，电流电压采样单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器的输出端同时连接移相全桥单元的控制端。

2.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于：在所述的市电输入接口与滤波单元之间还设置有对过电流、过电压进行保护的保护单元。

3.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于：所述的电流电压采样单元包括电流采集电路和电压采集电路。

4.根据权利要求3所述的车载充电机，其特征在于：所述的电流采集电路包括集成运算放大器U1B、电阻R15~R18、电容C6~C7，充电接口单元的输出端负极同时并联蓄电池的负极、采样电阻Rs的一端以及电阻R16的一端，采样电阻Rs的另一端接地，电阻R16的另一端与电容C6和集成运算放大器U1B的反向输入端相连，电容C6的另一端接地，运算放大器U1B的正向输入端同时并联电阻R15和电阻R17的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R17的另一端连接集成运算放大器U1B的输出端，集成运算放大器的输出端同时并联电阻R18的一端以及电容C7的一端，电容C7的另一端接地，电阻R18的另一端作为电流输出端与微处理器相连。

5.根据权利要求3所述的车载充电机，其特征在于：所述的电压采集电路包括集成运算放大器U1A、电阻R12~R13以及电容C4~C5，蓄电池的正极电压通过电阻R12和电阻R13分压以后同时并联电容C4和集成运算放大器U1A的反向输入端，集成运算放大器U1A同相输入端和输出端相连，集成运算放大器U1A的输出端同时并联电阻R14和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，电阻R14的另一端作为电压输出端与微处理器相连。

6.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于：所述的移相全桥单元包括开关管Q1~Q4以及驱动开关管Q1~Q4通断的驱动芯片，功率因数校正单元的输出正极同时并联开关管Q1、开关管Q3的漏极，开关管Q1的源极和栅极之间并联有电阻R2，开关管Q3的源极和栅极之间并联有电阻R6，开关管Q3的源极串联电感LR1之后连接变压器T5原边绕组的一端，开关管Q1的源极连接变压器T5原边绕组的另一端；

开关管Q1、开关管Q3的源极同时分别并联开关管Q2和开关管Q4的漏极，开关管Q2的源极和栅极之间并联有电阻R4，开关管Q4的源极和栅极之间并联有电阻R8，开关管Q2和开关管Q4的源极接地，驱动芯片的不同输出端分别串联电阻R1、电阻R3、电阻R5以及电阻R7分别并联开关管Q1~Q4的栅极。