CN205566108U

CN205566108U - 一种dc/dc充电装置

Info

Publication number: CN205566108U
Application number: CN201620403016.1U
Authority: CN
Inventors: 赖熙庭; 樊志强; 唐建国
Original assignee: SHENZHEN KEHUA HENGSHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN KEHUA HENGSHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-05-06
Filing date: 2016-05-06
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2026-05-06

Abstract

本实用新型提供一种DC/DC充电装置，其特征在于：一种DC/DC充电装置，其特征在于：包括N个谐振模块、N个整流模块、控制模块及二极管；N个谐振模块分别并联于直流母线、N个谐振模块输出端分别对应连接N个整流模块；N个谐振模块控制端分别连接所述控制模块；第一整流模块输出经所述二极管接负载一输入，第N整流模块输出接所述负载另一输入；N个整流模块间级联；N为不小于1的自然数。当充电装置工作不同工作电压段时，控制模块选择开启相应的谐振模块驱动，无需通过提高开关频率即可实现超宽范围的高效率工作，输出低电压时范围时，部分谐振模块工作，从而减少了系统损耗、提高了工作效率，具有温升控制良好，可靠性高,成本低等优点。

Description

一种DC/DC充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车非车载直流充电装置，具体涉及一种DC/DC充电装置。

背景技术

在电动汽车非车载直流充电机给电动汽车充电时，直流充电机的输出电压由电动汽车的BMS系统决定。由于市场上电动汽车品牌众多，充电电压差异较大。非车载直流充装置若要兼容绝大多数品牌电动汽车，需要输出200～750VDC超宽范围电压。电动汽车非车载直流充电机为AC-DC装置，通过前级APFC，后级DCDC隔离输出。如此超宽范围的输出电压，充电机的整机效率很难得到保证，特别是输出低电压时，需调高驱动开关频率损耗加大、效率也会随之降低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种DC/DC充电装置，当该充电装置工作不同工作电压段时，选择关闭相应的LLC功率回路驱动，从而实现超宽范围的高效率工作。

本实用新型采用以下技术方案实现一种DC/DC充电装置，其特征在于：包括N个谐振模块、N个整流模块、控制模块及二极管；N个谐振模块分别并联于直流母线、N个谐振模块输出端分别对应连接N个整流模块；N个谐振模块控制端分别连接所述控制模块；第一整流模块输出经所述二极管接负载一输入，第N整流模块输出接所述负载另一输入；N个整流模块间级联； N为不小于1的自然数。

在本实用新型一实施例中，谐振模块为LLC谐振回路；所述LLC谐振回路包括第一至第四功率开关管，第一至第四二极管、第一至第三电容、变压器漏感、变压器励磁电感及谐振电容；第一电容、第二电容为极性电容；所述第一功率开关管的第一端接第二功率开关管的第三端；所述第二功率开关管的第一端接第三功率开关管的第三端；所述第三功率开关管的第一端接第四功率开关管的第三端；所述第一功率开关管第三端接直流输出正母线；所述第四功率开关管的第一端接直流输出负母线；第一至第四功率开关管的第二端分别接所述控制模块；所述第一电容负极接直流输出负母线，第一电容的正极接地；所述第二电容正极接直流输出正母线，第二电容负极接地；所述第三电容一端接第一功率开关管的第一端，第三电容另一端接第三功率开关管的第一端；所述第一二极管的阴极接第三电容一端，第一二极管的阳极接第二二极管阴极，第一二极管的阳极接地；第二二极管阳极接第三电容另一端；变压器的漏感一端接第二功率开关管的第一端，变压器漏感另一端接变压器励磁电感一端，变压器励磁电感另一端接谐振电容一端，谐振电容另一端接地；第三二极管阴极接直流输出正母线，第三二极管阳极接第四二极管阴极；第四二极管阴极接变压器励磁电感另一端；第四二极管阳极接直流输出负母线；其中第一至第四功率开关管的第一端为源极或发射极，第一至第四功率开关管的第二端为栅极或基极，第一至第四功率开关管的第三端为漏极或集电极。

在本实用新型一实施例中，整流模块为全桥整流电路；所述全桥整流电路包括第五至第八二极管及滤波电容；第五二极管的阴极接第七二极管阴极；第五二极管的阳极接第六二极管阴极；第六二极管阳极接第八二极管阳极；第八二极管阴极接第七二极管阳极；第五二极管的阳极接谐振模块的正极输出；第七二极管阳极接谐振模块的负极输出；所述滤波电容一端接第七二极管阴极，另一端接第八二极管阳极；滤波电容一端为全桥整流电路正极输出，滤波电容另一端为全桥整流电路负极输出。

在本实用新型一实施例中，所述控制模块为DSP控制电路。

与现有技术相比：本装置母线电压并联多个谐振模块，经DC/DC变换后，每个谐振模块实现不同的电压范围输出，各回路经输出整流桥后再串联输出。当充电装置工作不同工作电压段时，控制模块选择开启相应的谐振模块驱动，无需通过提高开关频率即可实现超宽范围的高效率工作，输出低电压时范围时，部分谐振模块工作，从而减少了系统损耗、提高了工作效率，具有温升控制良好，可靠性高,成本低等优点。

附图说明

图1为本实用新型的主要原理框图。

图2为本实用新型一实施例的谐振模块的电路原理图。

图3为本实用新型一实施例的整流模块的电路原理图。

图4为本实用新型一实施例谐振模块控制原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

参见图1，本实用提供一种DC/DC充电装置，该装置包括N个谐振模块、N个整流模块、控制模块及二极管；N个谐振模块分别并联于直流母线、N个谐振模块输出端分别对应连接N个整流模块；N个谐振模块控制端分别连接所述控制模块；第一整流模块输出经所述二极管接负载一输入，第N整流模块输出接所述负载另一输入；N个整流模块间级联； N为不小于1的自然数。

在本实用新型一实施例中，谐振模块为LLC谐振回路，具体电路原理图参见图2。所述LLC谐振回路包括第一至第四功率开关管Q1-Q4，第一至第四二极管D1-D4、第一至第三电容C1-C3、变压器漏感Lr、变压器励磁电感Lm及谐振电容Cr；第一电容、第二电容为极性电容；所述第一功率开关管Q1的第一端1接第二功率开关管Q2的第三端；所述第二功率开关管Q2的第一端1接第三功率开关管Q3的第三端；所述第三功率开关管Q3的第一端1接第四功率开关管Q4的第三端；所述第一功率开关管Q1第三端接直流输出正母线DC+；所述第四功率开关管Q4的第一端1接直流输出负母线DC-；第一至第四功率开关管的第二端2分别接所述控制模块；所述第一电容C1的负极接直流输出负母线DC-，第一电容C1正极接地GND；所述第二电容C2正极接直流输出正母线多DC+，第二电容C2负极接地GND；所述第三电容C3一端接第一功率开关管Q1的第一端1，第三电容C3另一端接第三功率开关管Q3的第一端1；所述第一二极管D1的阴极接第三电容C3一端，第一二极管D1的阳极接第二二极管D2阴极，第一二极管D1的阳极接地GND；第二二极管D2阳极接第三电容C3另一端；变压器的漏感Lr一端接第二功率开关管Q2的第一端1，变压器漏感Lr另一端接变压器励磁电感Lm一端，变压器励磁电感Lm另一端接谐振电容Cr一端，谐振电容Cr另一端接地GND；第三二极管D3阴极接直流输出正母线，第三二极管D3阳极接第四二极管D4阴极；第四二极管D4阴极接变压器励磁电感Lm另一端；第四二极管D4阳极接直流输出负母线。功率开关管一般为电力场效应晶体管或电力晶体管，因此其中第一至第四功率开关管的第一端1为源极或发射极，第一至第四功率开关管的第二端2为栅极或基极，第一至第四功率开关管的第三端3为漏极或集电极。在本实用新型具体实施例中采用电力场效应晶体管（MOS管），因此一至第四功率开关管的第一端1为源极，第一至第四功率开关管的第二端2为栅极，第一至第四功率开关管的第三端3为漏极。4个MOS管Q1，Q2，Q3，Q4串联与2个钳位二极管D1，D2构成一个三电平结构，飞跨电容C3用来将Q1和Q4开关过程与Q2和Q3开关过程解耦开来。DC+与DC-之间串联2个续流二极管D3，D4。变压器励磁电感Lm、变压器漏感Lr和谐振电容Cr构成LLC谐振变换器。

整流模块的电路原理图参见图3。整流模块为全桥整流电路；所述全桥整流电路包括第五至第八二极管及滤波电容；第五二极管D5的阴极接第七二极管D7阴极；第五二极管D5的阳极接第六二极管D6阴极；第六二极管D6阳极接第八二极管D8阳极；第八二极管D8阴极接第七二极管D7阳极；第五二极管D5的阳极接谐振模块的正极输出；第七二极管阳极D7接谐振模块的负极输出；所述滤波电容一端接第七二极管D7阴极，另一端接第八二极管D8阳极；滤波电容一端为全桥整流电路正极输出，滤波电容另一端为全桥整流电路负极输出。

较佳的，所述控制模块为DSP控制电路。

在本实用新型一实施例中N为2，谐振模块控制原理框图参见图4。LLC功率回路由一个谐振电路和一个整流电路串联而成。谐振电路LLC1和谐振电路LLC2内部拓扑一致,具体参见图2。使用DSP控制电路的PWM1～PMW4控制LLC1的开关驱动，通过控制PWM1~PWM4的开关频率，调节LLC1功率回路的电压输出；LLC1功率回路输出的正极LLC11，负极LLC12再经过全桥整流电路后，并联上输出滤波电容C1。使用DSP控制电路的PWM5～PWM8控制LLC2的开关驱动，通过控制PWM5~PWM8的开关频率，调节LLC2功率回路的电压输出；LLC2功率回路输出的正极LLC21，负极LLC22再经过组成的全桥整流电路后，并联上输出滤波电容CL2。然后将滤波电容CL1，CL2串联起来，之后经过二极管D0后形成总输出。充电前非车载充电机的通讯模块就需与电动汽车的BMS进行信息交互，内容包括电动汽车的需求的充电电压，充电流等；通讯模块获取电动汽车的充电电压和充电流后，下发指令到控制模块，控制模块根据通讯模块下发的充电电压判断是否关闭PWM1~PWM4或PWM5～PWM8的驱动。在本实施例将第一谐振模块最佳输出电压范围设计在200～350VDC，第二谐振模块最佳输出电压范围设计在100～300VDC。当控制模块得知需求电压为100～300VDC时，控制模块控制PWM1~PWM4驱动关闭，LLC1停止工作；PWM5~PWM8调节开关频率，使LLC2输出100～300VDC；经过两个LLC功率回路串联后，系统总的输出电压范围为LLC2的输出范围100～300VDC。当控制模块得知需求电压为300～750VDC时，控制模块控制PWM1~PWM4调节开关频率，LLC1输出200～350VDC；PWM5~PWM8调节开关频率，使LLC2输出100～300VDC；经过两个LLC功率回路串联后，系统总的输出电压范围为LLC2的输出范围300～750VDC。若系统想将电压范围扩展更宽，可通过增加LLC功率回路，轻松实现。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种DC/DC充电装置，其特征在于：包括N个谐振模块、N个整流模块、控制模块及二极管；N个谐振模块分别并联于直流母线、N个谐振模块输出端分别对应连接N个整流模块；N个谐振模块控制端分别连接所述控制模块；第一整流模块输出经所述二极管接负载一输入，第N整流模块输出接所述负载另一输入；N个整流模块间级联； N为不小于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的DC/DC充电装置，其特征在于：谐振模块为LLC谐振回路；所述LLC谐振回路包括第一至第四功率开关管，第一至第四二极管、第一至第三电容、变压器漏感、变压器励磁电感及谐振电容；第一电容、第二电容为极性电容；

所述第一功率开关管的第一端接第二功率开关管的第三端；所述第二功率开关管的第一端接第三功率开关管的第三端；所述第三功率开关管的第一端接第四功率开关管的第三端；所述第一功率开关管第三端接直流输出正母线；所述第四功率开关管的第一端接直流输出负母线；第一至第四功率开关管的第二端分别接所述控制模块；所述第一电容负极接直流输出负母线，第一电容的正极接地；所述第二电容正极接直流输出正母线，第二电容负极接地；所述第三电容一端接第一功率开关管的第一端，第三电容另一端接第三功率开关管的第一端；所述第一二极管的阴极接第三电容一端，第一二极管的阳极接第二二极管阴极，第一二极管的阳极接地；第二二极管阳极接第三电容另一端；变压器的漏感一端接第二功率开关管的第一端，变压器漏感另一端接变压器励磁电感一端，变压器励磁电感另一端接谐振电容一端，谐振电容另一端接地；第三二极管阴极接直流输出正母线，第三二极管阳极接第四二极管阴极；第四二极管阴极接变压器励磁电感另一端；第四二极管阳极接直流输出负母线；其中第一至第四功率开关管的第一端为源极或发射极，第一至第四功率开关管的第二端为栅极或基极，第一至第四功率开关管的第三端为漏极或集电极。

3.根据权利要求1所述的DC/DC充电装置，其特征在于：整流模块为全桥整流电路；所述全桥整流电路包括第五至第八二极管及滤波电容；第五二极管的阴极接第七二极管阴极；第五二极管的阳极接第六二极管阴极；第六二极管阳极接第八二极管阳极；第八二极管阴极接第七二极管阳极；第五二极管的阳极接谐振模块的正极输出；第七二极管阳极接谐振模块的负极输出；所述滤波电容一端接第七二极管阴极，另一端接第八二极管阳极；滤波电容一端为全桥整流电路正极输出，滤波电容另一端为全桥整流电路负极输出。

4.根据权利要求1所述的DC/DC充电装置，其特征在于：所述控制模块为DSP控制电路。

5.根据权利要求1所述的DC/DC充电装置，其特征在于：所述N为2。