CN206283303U - 一种二阶段式电动汽车充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种二阶段式电动汽车充电器，解决了现有电动汽车充电器充电时间长、效率低及电路复杂、成本高的问题。其解决的技术方案是，包括主电路、控制电路、辅助电源，所述控制电路包括与主电路连接的检测模块、PWM控制模块、与主电路连接的驱动模块,其特征在于，主电路连接控制电路，控制电路连接主电路，辅助电源连接控制电路，与主电路连接的检测模块连接PWM控制模块,PWM控制模块连接与主电路连接的驱动模块。本实用新型将输入的220V交流电压经主电路产生蓄电池电源，通过调节PWM控制器的脉冲宽度占空比实现二阶段恒压恒流充电，充电时间短、安全高效、实用性强，具有良好的应用前景。

Description

一种二阶段式电动汽车充电器

技术领域

本实用新型涉及充电器技术领域，特别是一种二阶段式电动汽车充电器。

背景技术

汽车的发展引起了地球石油资源的过大消耗，地球上的能源是有限的，能源紧缺是全人类面临的越来越严重的问题，汽车在给人们带来便利的同时也污染了环境，面对资源紧缺与环境保护问题，电动汽车已成为汽车工业发展的主流趋势，电动汽车是用车载电源为动力，电动机驱动车轮行驶的，众所周知，蓄电池是电动汽车的能量来源，而电动汽车充电器是蓄电池实现充电过程不可缺少的工具，而不正确的充电方法会延长充电时间、损害蓄电池,严重缩短蓄电池的寿命。

所以本实用新型提供一种的新的方案来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种二阶段式电动汽车充电器，有效解决了现有电动汽车充电器充电时间长、效率低及电路复杂、成本高的问题。

其解决的技术方案是，包括主电路、控制电路、辅助电源，所述控制电路包括与主电路连接的检测模块、PWM控制模块、与主电路连接的驱动模块,其特征在于，主电路连接控制电路，控制电路连接主电路，辅助电源连接控制电路，与主电路连接的检测模块连接PWM控制模块, PWM控制模块连接与主电路连接的驱动模块；

所述与主电路连接的检测模块包括霍尔电流检测器H3、霍尔电压检测器H4、调节器，PWM控制模块包括型号为TL494的PWM控制器U1、电阻R2、电阻R3、电阻R15、电容C7，与主电路连接的驱动模块包括型号为2SA1213的驱动管Q5、型号为2SA1213的驱动管Q6、二极管D5、二极管D6、电阻R4、电阻R5, 霍尔电流检测器H3装在主电路（1）中滤波电感L1另一端，霍尔电流检测器H3引脚3接电源+12V，霍尔电流检测器H3引脚1接地，霍尔电流检测器H3引脚2为主电路输出端的电流采集信号，霍尔电压检测器连接主电路中滤波电感L1另一端，霍尔电压检测器H4引脚3接电源+12V，霍尔电压检测器H4引脚1接地，霍尔电压检测器H4引脚2为主电路输出端的电压采集信号，霍尔电流检测器H3引脚2经调节器连接PWM控制器U1引脚15，霍尔电压检测器H4引脚3经调节器连接PWM控制器U1的引脚2，PWM控制器U1的引脚1、引脚8、引脚12接电源+12V， PWM控制器U1的引脚4、引脚7接地, PWM控制器U1的引脚5连接电容C7的一端，电容C7的另一端接地， PWM控制器U1的引脚6连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接地，PWM控制器U1的引脚13、引脚14、引脚16连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接电阻R3一端，电阻R3另一端接地，PWM控制器U1的引脚10分别连接驱动管Q5的基极、二极管D10的正极、电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，驱动管Q5的发射极分别连接二极管D10的负极、连接功率管IGBT1的引脚1，驱动管Q5的集电极接地，PWM控制器U1的引脚9分别连接驱动管Q6的基极、二极管D9的正极、电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，驱动管Q6的发射极分别连接二极管D9的负极、连接功率管IGBT2的引脚1，驱动管Q6的集电极接地。

所述主电路包括整流桥DB1、功率管IGBT1、功率管IGBT2、高频变压器T1、高频整流二极管D5-D8、滤波电感L1，所述整流桥DB1的引脚2连接保险器F1的一端，保险器F1另一端连接交流输入端子J1的引脚1，整流桥DB1的引脚4连接交流输入端子J1的引脚2，整流桥DB1的引脚1连接电阻RST的一端，电阻RST的另一端分别接电解电容E1的正极、功率管1GBT1的引脚2、功率管IGBT2的引脚2、稳压模块U2的引脚3，电解电容E1的负极接地，功率管IGBT1的引脚3接高频变压器T1初级一端，功率管1GBT2的引脚3接高频变压器T1初级另一端，高频变压器T1次级一端分别接高频整流二极管D5正极和高频整流二极管D6负极，高频变压器T1次级另一端分别接高频整流二极管D8正极和高频整流二极管D7负极，高频整流二极管D5负极分别连接高频整流二极管D8负极、电解电容E2正极、电容C3一端、滤波电感L1一端，滤波电感L1另一端接蓄电池包P1的引脚1，高频整流二极管D6正极分别连接高频整流二极管D7正极、电解电容E2负极、电容C3另一端、电池包P1的引脚2，电阻R1一端接电池包P1的引脚1，电阻R1另一端接LED1的正极，LED1的负极接电池包P1的引脚2。

所述辅助电源包括稳压模块U2、电解电容E3、电解电容 C5、电容C6，稳压模块U2的引脚3连接电解电容E3的正极，电解电容E3的负极接地，稳压模块U2的引脚1分别连接电解电容C5的正极和电容C6的一端，电解电容C5的负极接地，电容C6的另一端接地，稳压模块U2的引脚2接地。

本实用新型结构简单，将输入的220V交流电压经主电路产生蓄电池电源，通过调节 PWM控制器的脉冲宽度占空比实现二阶段恒压恒流充电，充电时间短、安全高效、实用性强，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型二阶段式电动汽车充电器的电路连接模块图。

图2为本实用新型二阶段式电动汽车充电器的控制电路连接模块图。

图3为本实用新型二阶段式电动汽车充电器的电路连接原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

现结合图1至图3所示，本实用新型的一种二阶段式电动汽车充电器，其解决的技术方案是，包括主电路、控制电路、辅助电源，所述控制电路包括与主电路连接的检测模块、PWM控制模块、与主电路连接的驱动模块,其特征在于，主电路连接控制电路，控制电路连接主电路，辅助电源连接控制电路，与主电路连接的检测模块连接PWM控制模块, PWM控制模块连接与主电路连接的驱动模块；

所述与主电路连接的检测模块包括霍尔电流检测器H3、霍尔电压检测器H4、调节器，PWM控制模块包括型号为TL494的PWM控制器U1、电阻R2、电阻R3、电阻R15、电容C7，与主电路连接的驱动模块包括型号为2SA1213的驱动管Q5、型号为2SA1213的驱动管Q6、二极管D5、二极管D6、电阻R4、电阻R5, 霍尔电流检测器H3有三个引脚，引脚1接电源+12V、引脚3接地，为霍尔电流检测器H3提供工作电压，霍尔电流检测器H3和霍尔电压检测器H4装在主电路输出端即滤波电感L1另一端，霍尔电流检测器H3引脚3输出感应电流信号经调节器连接PWM控制器U1引脚15，霍尔电压检测器H4引脚3接电源+12V，霍尔电压检测器H4引脚1接地，为霍尔电压检测器H4提供工作电压，霍尔电压检测器H4引脚3输出感应电压信号经调节器连接PWM控制器U1的引脚2，PWM控制器U1的引脚1、引脚8、引脚12接电源+12V， PWM控制器U1的引脚4、引脚7接地, PWM控制器U1的引脚5连接接地电容C7的一端，PWM控制器U1的引脚6连接接地电阻R15的一端，电容C7和电阻R15为 PWM控制器U1提供振荡频率，PWM控制器U1的引脚13、引脚14、引脚16连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接电阻R3一端，电阻R3另一端接地， PWM控制器U1的引脚10别连接驱动管Q5的基极、二极管D10的正极、接地电阻R4的一端，驱动管Q5的发射极分别连接二极管D10的负极、连接功率管IGBT1的引脚1，驱动管Q5的集电极接地，PWM控制器U1的引脚9分别连接驱动管Q6的基极、二极管D9的正极、电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，驱动管Q6的发射极分别连接二极管D9的负极、连接功率管IGBT2的引脚1，驱动管Q6的集电极接地，PWM控制器U1的引脚10、引脚9为调节器信号与PWM控制器U1内部锯齿波信号比较结果输出为高低电平分别连接驱动模块中驱动管Q5和驱动管Q6的基极，驱动管工作在开关状态，此驱动管为NPN管高电平截止低电平导通，电阻R5和电阻R6为基极偏置电阻，二极管D9和二极管D10是保护管。

所述主电路包括整流桥DB1、功率管IGBT1、功率管IGBT2、高频变压器T1、高频整流二极管D5-D8、滤波电感L1，所述整流桥DB1的引脚2连接保险器F1的一端，保险器F1另一端连接交流输入端子J1的引脚1，整流桥DB1的引脚4连接交流输入端子J1的引脚2，整流桥DB1的引脚1连接电阻RST的一端，电阻RST的另一端分别接电解电容E1的正极、功率管1GBT1的引脚2、功率管IGBT2的引脚2、稳压模块U2的引脚3，电解电容E1的负极接地，功率管IGBT1的引脚3接高频变压器T1初级一端，功率管1GBT2的引脚3接高频变压器T1初级另一端，功率管1GBT1和功率管1GBT2组成全桥变换器将交流整流滤波后的低频直流脉动电压变为高频交流电压，高频变压器T1次级接由高频整流二极管D5-D8组成的高频整流桥整流为直流电再经电解电容E2、电容C3、滤波电感L1滤波后产生充电电源具体为，高频变压器T1次级一端分别接高频整流二极管D5正极和高频整流二极管D6负极，高频变压器T1次级另一端分别接高频整流二极管D8正极和高频整流二极管D7负极，高频整流二极管D5负极分别连接高频整流二极管D8负极、电解电容E2正极、电容C3一端、滤波电感L1一端，滤波电感L1另一端接蓄电池包P1的引脚1，高频整流二极管D6正极分别连接高频整流二极管D7正极、电解电容E2负极、电容C3另一端、电池包P1的引脚2，电阻R1一端接电池包P1的引脚1，电阻R1另一端接LED1的正极，LED1的负极接电池包P1的引脚2。

所述辅助电源（3）包括型号为78L12的稳压模块U2，稳压模块U2的输入端引脚3连接接地电解电容E3的正极使直流脉动电压进一步滤波，稳压模块U2的引脚2接地，稳压模块U2的输出端引脚1分别连接接地电解电容C5的正极和接地电容C6的一端，再次滤波输出稳定的+12V电压。

本实用新型的在使用时，交流电经整流桥所产生的电压输入至IGBT1和IGBT2组成的全桥变换器，全桥变换器经过直交直变换完成对输入电压的变换，高频变压器实现对全桥变换器的交流输出的变压隔离，随后全波整流桥将变压器二次侧的交流电整流为直流电再经LC滤波后产生充电电源，二极管LED1是充电状态指示灯，为保证对蓄电池安全高效充电，本文采用二阶段充电方法对充电过程进行控制，电池电压经霍尔电压传感器和霍尔电流传感器完成信号采集，并与调节器中预先设定的阈值电压进行比较，在充电初始阶段电池包亏电比较严重其电压较低，此时采集的电压信号小于阈值电压时，调节器中电压环饱和，输出限幅值，仅电流环起作用，调节器输出值与PWM控制器内部锯齿波信号进行比较，变换成两路频率一定、脉冲宽度随调节器输出值变换的PWM信号，送至驱动管从而将足够的正向偏压加至全桥变换器栅极，进行恒流充电，随着充电的进行采集的电压信号达到阈值电压时，调节器中电压环退出饱和状态开始工作，同时调节器输出值与PWM控制器内部锯齿波信号进行比较，变换成两路频率一定、脉冲宽度随调节器输出值变换的PWM信号，送至驱动管将足够的正向偏压送至全桥变换器栅极，进行恒压充电，此后充电电流逐渐减小，当采集的电流信号小于阈值电流时，PWM控制器一直输出高脉冲信号，驱动管截止全桥变换器停止工作，充电完成，状态指示灯LED1灭， PWM控制器内部锯齿波振荡频率由外接电阻R5和电容C7确定，辅助电源提供的直流+12V电压为PWM控制器提供工作电压。

本实用新型结构简单，将输入的220V交流电压经主电路产生蓄电池电源，通过调节 PWM控制器的脉冲宽度占空比实现二阶段恒压恒流充电，充电时间短、安全高效、实用性强，具有良好的应用前景。

Claims (5)

1.一种二阶段式电动汽车充电器，包括主电路、控制电路、辅助电源，所述控制电路包括与主电路连接的检测模块、PWM控制模块、与主电路连接的驱动模块,其特征在于，主电路连接控制电路，控制电路连接主电路，辅助电源连接控制电路，与主电路连接的检测模块连接PWM控制模块, PWM控制模块连接与主电路连接的驱动模块；

与主电路连接的检测模块包括霍尔电流检测器H3、霍尔电压检测器H4、调节器，PWM控制模块包括PWM控制器U1、电阻R2、电阻R3、电阻R15、电容C7，主电路连接的驱动模块包括驱动管Q5、驱动管Q6、二极管D5、二极管D6、电阻R4、电阻R5, 霍尔电流检测器H3连接主电路中滤波电感L1另一端，霍尔电流检测器H3引脚3接电源+12V，霍尔电流检测器H3引脚1接地，霍尔电流检测器H3引脚2为主电路输出端的电流采集信号，霍尔电压检测器连接主电路中滤波电感L1另一端，霍尔电压检测器H4引脚3接电源+12V，霍尔电压检测器H4引脚1接地，霍尔电压检测器H4引脚2为主电路输出端的电压采集信号，霍尔电流检测器H3引脚2经调节器连接PWM控制器U1引脚15，霍尔电压检测器H4引脚3 经调节器连接PWM控制器U1的引脚2，PWM控制器U1的引脚1、引脚8、引脚12接电源+12V， PWM控制器U1的引脚4、引脚7接地, PWM控制器U1的引脚5连接电容C7的一端，电容C7的另一端接地， PWM控制器U1的引脚6连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接地，PWM控制器U1的引脚13、引脚14、引脚16连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接电阻R3一端，电阻R3另一端接地，PWM控制器U1的引脚10分别连接驱动管Q5的基极、二极管D10的正极、电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，驱动管Q5的发射极分别连接二极管D10的负极、连接功率管IGBT1的引脚1，驱动管Q5的集电极接地，PWM控制器U1的引脚9分别连接驱动管Q6的基极、二极管D9的正极、电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，驱动管Q6的发射极分别连接二极管D9的负极、连接功率管IGBT2的引脚1，驱动管Q6的集电极接地。

2.根据权利要求1所述的一种二阶段式电动汽车充电器，其特征在于，所述主电路包括整流桥DB1、功率管IGBT1、功率管IGBT2、高频变压器T1、高频整流二极管D5-D8、滤波电感L1，所述整流桥DB1的引脚2连接保险器F1的一端，保险器F1另一端连接交流输入端子J1的引脚1，整流桥DB1的引脚4连接交流输入端子J1的引脚2，整流桥DB1的引脚1连接电阻RST的一端，电阻RST的另一端分别连接电解电容E1的正极、功率管1GBT1的引脚2、 功率管IGBT2的引脚2、稳压模块U2的引脚3，电解电容E1的负极接地，功率管IGBT1的引脚3接高频变压器T1初级一端，功率管1GBT2的引脚3接高频变压器T1初级另一端，高频变压器T1次级一端分别接高频整流二极管D5正极和高频整流二极管D6负极，高频变压器T1次级另一端分别接高频整流二极管D8正极和高频整流二极管D7负极，高频整流二极管D5负极分别连接高频整流二极管D8负极、电解电容E2正极、电容C3一端、滤波电感L1一端，滤波电感L1另一端接蓄电池包P1的引脚1，高频整流二极管D6正极分别连接高频整流二极管D7正极、电解电容E2负极、电容C3另一端、电池包P1的引脚2，电阻R1一端接电池包P1的引脚1，电阻R1另一端接LED1的正极，LED1的负极接电池包P1的引脚2。

3.根据权利要求1所述的一种二阶段式电动汽车充电器，其特征在于，所述辅助电源包括稳压模块U2、电解电容E3、电解电容 C5、电容C6，稳压模块U2的引脚3连接电解电容E3的正极，电解电容E3的负极接地，稳压模块U2的引脚1分别连接电解电容C5的正极和电容C6的一端，电解电容C5的负极接地，电容C6的另一端接地，稳压模块U2的引脚2接地。

4.根据权利要求1所述的一种二阶段式电动汽车充电器，其特征在于，所述PWM控制器U1型号为TL494。

5.根据权利要求1所述的一种二阶段式电动汽车充电器，其特征在于，所述驱动管Q5和驱动管Q6型号为2SA1213。