CN206341153U - 用于电动汽车的车载功率变换器和包含其的电动汽车 - Google Patents
用于电动汽车的车载功率变换器和包含其的电动汽车 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及汽车电子电力技术，特别涉及一种用于电动汽车的车载功率变换器和包含该车载功率变换器的电动汽车。按照本实用新型的一个方面，无线充电变换器的车载单元与直流‑直流变换器的高压电池侧共用一组整流电路、滤波电路和EMC电路，其中整流电路分别经两个独立的开关与无线充电变换器的隔离变压器的副边和直流‑直流变换器的隔离变压器的原边相连，通过不同的开关状态组合可以使该组整流电路、滤波电路和EMC电路由无线充电变换器的车载单元和直流‑直流变换器使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子电力技术，特别涉及一种用于电动汽车的车载功率变换器和包含该车载功率变换器的电动汽车。
背景技术
电动汽车的充电变换器被用于在电动汽车动力电池电量过低时，对动力电池进行充电，从而为驱动电动汽车提供动力。电动汽车充电变换器通常包括非传导式充电（无线充电）变换器。非传导式无线充电变换器分为车载单元和地面单元，通过这两个单元的协同工作，来自交流电网的能量被转换为直流电以对动力电池充电。图1为按照现有技术的无线充电变换器的电路原理图。图1所示无线充电变换器100包括地面单元110和车载单元120。地面单元110包括输入电磁兼容性（EMC）电路111、与输入电磁兼容性电路111相连的功率因素校正电路112、与功率因素校正电路112相连的直流-直流（DC-DC）原边电路113以及隔离变压器T1，其原边与直流-直流原边整流电路113的输出端相连。车载单元120包括副边整流电路121和与副边整流单元121相连的输出电磁兼容性电路122，其中，副边整流电路121的输入侧与隔离变压器T1的副边相连。
在充电时，交流电网的电能经输入电磁兼容性（EMC）电路111和功率因素校正电路112之后输入直流-直流原边整流电路113，经直流-直流变换后在隔离变压器T1的原边产生高频直流电。副边整流电路121对来自隔离变压器T1的副边的高频直流电进行整流，并经输出电磁兼容性电路122输出至高压动力电池。
另一方面，电动汽车还配备有直流-直流变换器，其能够将动力电池的高压电转换为低压电，从而向电动汽车的低压用电设备供电以及对低压电池充电。
图2为按照现有技术的直流-直流变换器的电路原理图。图2所示直流-直流变换器200包括输入EMC电路211、与输入EMC电路211相连的直流-直流原边整流电路212、隔离变压器T2、直流-直流副边整流电路213和输出EMC电路214，其中直流-直流原边整流电路212的输出端与隔离变压器T2的原边相连，直流-直流副边整流电路213的输入侧与隔离变压器T2的副边相连。
在工作时，高压动力电池的直流电能经输入电磁兼容性（EMC）电路211输入直流-直流原边整流电路212，经直流-直流变换后在隔离变压器T2的原边产生高频直流电。直流-直流副边整流电路213对来自隔离变压器T2的副边的高频直流电进行整流，并经输出电磁兼容性电路214输出至低压用电设备或低压电池。
上述非传导式无线充电变换器和直流-直流变换器都存在制造成本高、体积庞大和重量较重等缺点。这对于降低电动汽车的成本和能耗都是不利，因此迫切需要能够解决上述技术问题的车载功率变换器。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于电动汽车的车载功率变换器，其具有结构紧凑、重量轻和占用空间小等优点。
按照本实用新型一个实施例的用于电动汽车的车载功率变换器包括第一开关、第二开关、隔离变压器、直流-直流变换器副边单元、第一电磁兼容性电路和第一整流电路，其中，所述第一整流电路的输入侧经所述第一开关与所述隔离变压器的原边相连并且经所述第二开关与无线充电变换器地面单元相连，输出侧与所述第一电磁兼容性电路相连，所述直流-直流变换器副边单元与所述隔离变压器的副边相连，其中，当所述第一开关闭合而所述第二开关断开时，高压动力电池输出的高压直流电由所述第一整流电路和直流-直流变换器副边单元变换为低压直流电，并且当所述第一开关断开而所述第二开关闭合时，无线充电变换器地面单元输出的直流电由所述第一整流电路变换为向高压动力电池输出的高压直流电。
优选地，在上述用于电动汽车的车载功率变换器中，所述第一整流电路包含桥式整流电路。
优选地，在上述用于电动汽车的车载功率变换器中，进一步包含连接在所述桥式整流电路正极输出端与负极输出端之间的滤波电容器。
优选地，在上述用于电动汽车的车载功率变换器中，所述直流-直流变换器副边单元包括与所述隔离变压器的副边相连的直流-直流副边整流电路和与所述直流-直流副边整流单元相连的第二电磁兼容性电路。
本实用新型的还有一个目的是提供一种包括车载功率变换器的电动汽车，其具有结构紧凑、重量轻和占用空间小等优点。
按照本实用新型另一个实施例的电动汽车包括车载功率变换器，所述车载功率变换器包括包括第一开关、第二开关、隔离变压器、直流-直流变换器副边单元、第一电磁兼容性电路和第一整流电路，其中，所述第一整流电路的输入侧经所述第一开关与所述隔离变压器的原边相连并且经所述第二开关与无线充电变换器地面单元相连，输出侧与所述第一电磁兼容性电路相连，所述直流-直流变换器副边单元与所述隔离变压器的副边相连，其中，当所述第一开关闭合而所述第二开关断开时，高压动力电池输出的高压直流电由所述第一整流电路和直流-直流变换器副边单元变换为低压直流电，并且当所述第一开关断开而所述第二开关闭合时，无线充电变换器地面单元输出的直流电由所述第一整流电路变换为向高压动力电池输出的高压直流电。
附图说明
本实用新型的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：
图1为按照现有技术的无线充电变换器的电路原理图。
图2为按照现有技术的直流-直流变换器的电路原理图。
图3为按照本发明一个实施例的用于电动汽车的车载功率变换器的电路原理图。
具体实施方式
下面参照其中图示了本实用新型示意性实施例的附图更为全面地说明本实用新型。但本实用新型可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本实用新型保护范围的理解更为全面和准确。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本实用新型的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。
诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
按照本实用新型的一个方面，无线充电变换器的车载单元与直流-直流变换器的高压电池侧共用一组整流电路、滤波电路和EMC电路，其中整流电路分别经两个独立的开关与无线充电变换器的隔离变压器的副边和直流-直流变换器的隔离变压器的原边相连，通过不同的开关状态组合可以使该组整流电路、滤波电路和EMC电路由无线充电变换器的车载单元和直流-直流变换器使用。
以下借助附图具体描述本实用新型的实施例。
图3为按照本发明一个实施例的用于电动汽车的车载功率变换器的电路原理图。
图3所示的用于电动汽车的车载功率变换器30包括第一电磁兼容性电路311、与第一电磁兼容性电路311相连的第一整流电路312、隔离变压器T、直流-直流变换器副边单元313、第一开关S1和第二开关S2，隔离变压器T31的原边和副边分别与第一整流电路312和直流-直流变换器副边单元313相连。
在本实施例中，第一整流电路312为由二极管D1-D4构成的桥式整流电路，该桥式整流电路的其中一个输入端分别经第一开关S1和第二开关S2连接至隔离变压器T31的原边和无线充电变换器的隔离变压器T'的副边，而另一个输入端直接连接至隔离变压器T31的原边和隔离变压器T'的副边。优选地，车载功率变换器30进一步包含滤波电容器C1作为滤波电路，该电容器连接在桥式整流电路正极输出端与负极输出端之间。
需要指出的是，虽然隔离变压器T'通常被设置在无线充电变换器的地面单元内，但是这种布局方式并非是必需的，本实用新型同样适合于将隔离变压器T'集成在无线充电变换器的车载单元内的情形。
在本实施例中，直流-直流变换器副边单元313包括与第一隔离变压器T31的副边相连的直流-直流副边整流电路3131和与直流-直流副边整流单元3131相连的第二电磁兼容性电路3132。
如上所述，无线充电变换器的车载单元与直流-直流变换器的高压电池侧共用一组整流电路、滤波电路和EMC电路。具体而言，在本实施例中，当进行无线充电时，第一电磁兼容性电路311、滤波电容器C1和第一滤波电路312被用作无线充电变换器的隔离变压器的副边侧电路单元，而当利用高压动力电池向低压电器设备供电或对低压电池充电时，第一电磁兼容性电路311、滤波电容器C1和第一滤波电路312则被用作直流-直流变换器的隔离变压器的原边侧电路单元。上述两种工作模式的切换则通过控制第一开关S1和第二开关S2的状态来实现。
以下描述图3所示车载功率变换器的工作原理。
当需要利用高压动力电池向低压电器设备供电或对低压电池充电时，第一开关S1闭合并且第二开关S2断开。此时，高压动力电池输出的高压直流电经第一电磁兼容性（EMC）电路311之后输入滤波电容器C1和第一整流电路312，经滤波和直流-直流变换后在隔离变压器T31的原边产生高频直流电。直流-资料变换器副边单元313对来自隔离变压器T31的副边的高频直流电进行整流并输出至低压电器设备或低压电池。
当需要以无线方式对例如高压动力电池进行充电时，第一开关S1断开并且第二开关S2闭合。此时，在无线充电变换器的地面单元侧，交流电网的电能经输入电磁兼容性（EMC）电路和功率因素校正电路之后输入直流-直流原边电路，经直流-直流变换后在隔离变压器T'的原边产生高频直流电。第一整流电路312对来自隔离变压器T'的副边的高频直流电进行整流，滤波电容器C1对整流后的直流电进行滤波，随后经第一电磁兼容性电路311输出至高压动力电池。
在本实用新型中，通过引入两个独立的开关，即可使无线充电变换器的车载部分与直流-直流变换器共用整流电路、滤波电路、输出EMC电路和相应的控制单元（例如CAN通信电路和信号采集电路等），并且可在两种工作模式之间实现便捷的切换。此外，由于在隔离变压器T的副边侧共用一组电路单元，因此也减少了冷却回路的数量，并减少了车载功率变换器占用的空间和重量。
虽然已经展现和讨论了本实用新型的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本实用新型原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本实用新型的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。
Claims (8)
1.一种用于电动汽车的车载功率变换器，其特征在于，包括第一开关、第二开关、隔离变压器、直流-直流变换器副边单元、第一电磁兼容性电路和第一整流电路，
其中，所述第一整流电路的输入侧经所述第一开关与所述隔离变压器的原边相连并且经所述第二开关与无线充电变换器地面单元相连，输出侧与所述第一电磁兼容性电路相连，所述直流-直流变换器副边单元与所述隔离变压器的副边相连，
其中，当所述第一开关闭合而所述第二开关断开时，高压动力电池输出的高压直流电由所述第一整流电路和直流-直流变换器副边单元变换为低压直流电，并且当所述第一开关断开而所述第二开关闭合时，无线充电变换器地面单元输出的直流电由所述第一整流电路变换为向高压动力电池输出的高压直流电。
2.如权利要求1所述的用于电动汽车的车载功率变换器，其中，所述第一整流电路包含桥式整流电路。
3.如权利要求2所述的用于电动汽车的车载功率变换器，其中，进一步包含连接在所述桥式整流电路正极输出端与负极输出端之间的滤波电容器。
4.如权利要求1所述的用于电动汽车的车载功率变换器，其中，所述直流-直流变换器副边单元包括与所述隔离变压器的副边相连的直流-直流副边整流电路和与所述直流-直流副边整流单元相连的第二电磁兼容性电路。
5.一种电动汽车，包括车载功率变换器，其特征在于，所述车载功率变换器包括第一开关、第二开关、隔离变压器、直流-直流变换器副边单元、第一电磁兼容性电路和第一整流电路，
其中，所述第一整流电路的输入侧经所述第一开关与所述隔离变压器的原边相连并且经所述第二开关与无线充电变换器地面单元相连，输出侧与所述第一电磁兼容性电路相连，所述直流-直流变换器副边单元与所述隔离变压器的副边相连，
其中，当所述第一开关闭合而所述第二开关断开时，高压动力电池输出的高压直流电由所述第一整流电路和直流-直流变换器副边单元变换为低压直流电，并且当所述第一开关断开而所述第二开关闭合时，无线充电变换器地面单元输出的直流电由所述第一整流电路变换为向高压动力电池输出的高压直流电。
6.如权利要求5所述的电动汽车，其中，所述第一整流电路包含桥式整流电路。
7.如权利要求6所述的电动汽车，其中，进一步包含连接在所述桥式整流电路正极输出端与负极输出端之间的滤波电容器。
8.如权利要求5所述的电动汽车，其中，所述直流-直流变换器副边单元包括与所述隔离变压器的副边相连的直流-直流副边整流电路和与所述直流-直流副边整流单元相连的第二电磁兼容性电路。
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|---|---|---|---|---|
| WO2018113507A1 (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 蔚来汽车有限公司 | 多功能车载功率变换器和包含其的电动汽车 |
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