CN206977133U - 充电整流装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电整流装置及系统，涉及电子电路技术领域。该充电整流装置通过控制器控制充电电路中的泄放子电路的导通或断开，实现对充电电路残余电压的泄放。其中，所述控制器与所述充电电路连接，所述泄放子电路包括至少一个用于对所述整流子电路限流降压的泄放电阻，以及与泄放电阻连接的可控开关。所述控制器与所述可控开关连接，并根据预设泄放信号控制所述可控开关的导通或断开，对应控制所述泄放子电路的导通或断开。与现有技术相比，本实用新型提供的充电整流装置及系统，电路结构简单、泄放响应快，通过泄放子电路延长了所述充电整流装置的使用寿命，提高了充电整流装置的可靠性。

Description

充电整流装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种充电整流装置及系统。

背景技术

随着充电机的普及，安全因素受到了越来越多的重视。例如，直流充电机由于充电单元输出电容较大，关机后需要泄放电压来保证安全，并且对泄放电压的时效性要求越来越高，一般地，现有控制泄放具体操作通常是在充电机所有的单元都关机以后，通过外置的泄放电路将单元内部的电压泄放掉。在现有技术中，泄放控制电路复杂，时效性低，并且容易烧坏泄放电阻，存在无法正常泄放的隐患。另外，充电机外置的泄放电路，扩大了充电机的体积。因此，如何提供一种电路解构简单、泄放响应快的充电整流装置及系统已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种充电整流装置及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型较佳实施例所提供的技术方案如下所示：

本实用新型较佳实施例提供一种充电整流装置，用于给待充电设备进行充电，所述充电整流装置包括：

控制器以及充电电路，其中：

所述控制器与所述充电电路连接，所述充电电路包括整流子电路、泄放子电路以及保护子电路，所述整流子电路与所述泄放子电路连接，所述泄放子电路与所述保护子电路连接；

所述泄放子电路包括至少一个用于对所述整流子电路限流降压的泄放电阻，以及与泄放电阻连接的可控开关，所述控制器与所述可控开关连接，并根据预设泄放信号控制所述可控开关的导通或断开，对应控制所述泄放子电路的导通或断开。

在本实用新型的较佳实施例中，上述控制器用于记录预设时长所述泄放子电路泄放次数，并根据记录的泄放次数达到预设泄放次数时生成控制所述可控开关断开的控制信号。

在本实用新型的较佳实施例中，上述控制器还用于接收所述充电整流装置的开机信号，并根据所述开机信号生成控制所述可控开关断开的控制信号，以使所述充电整流装置在开机时所述泄放子电路断开。

在本实用新型的较佳实施例中，上述充电整流装置还包括用于采集所述整流子电路输出电压值和/或电流值的互感器，所述互感器与所述控制器连接，所述控制器在所述互感器采集的电压值低于预设电压值或采集的电流值低于预设电流值时，控制所述可控开关断开。

在本实用新型的较佳实施例中，上述整流子电路包括电磁干扰防雷子电路、桥式整流子电路、直流转直流变换子电路、平滑滤波子电路、电磁干扰子电路，且依次连接，电磁干扰子电路与所述泄放子电路连接，输入的交流电经电磁干扰防雷子电路、桥式整流子电路、直流转直流变换子电路、平滑滤波子电路、电磁干扰子电路整流变换后输出直流电，并经过所述泄放子电路；

所述控制器包括脉宽调制模块、监控模块、采样反馈模块以及直流保护模块，所述直流转直流变换子电路、监控模块、采样反馈模块以及直流保护模块均与所述脉宽调制模块连接；

所述采样反馈模块与所述电磁干扰子电路连接和直流保护模块连接，用于采集进入所述泄放子电路中的电流或电压，所述采样反馈模块以及直流保护模块均与所述监控模块连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述控制器还包括交流保护模块、过温保护模块以及均流控制模块，所述交流保护模块与所述电磁干扰防雷子电路连接，所述交流保护模块、过温保护模块以及均流控制模块均与所述脉宽调制模块和监控模块连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述充电整流装置还包括与所述监控模块连接的通信接口模块以及运行指示模块。

在本实用新型的较佳实施例中，上述泄放电阻包括水泥电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、高能电阻中的至少一种。

在本实用新型的较佳实施例中，上述可控开关包括高压继电器或绝缘栅双极型晶体管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、集成门极换流晶闸管中的至少一种。

本实用新型的较佳实施例还提供一种充电整流系统，该充电整流系统包括电网以及上述的充电整流装置，所述充电整流装置与所述电网连接。

本实用新型提供的充电整流装置及系统，通过控制器控制充电电路中的泄放子电路的导通或断开，实现对充电电路残余电压的泄放。其中，所述控制器与所述充电电路连接，所述泄放子电路包括至少一个用于对所述整流子电路限流降压的泄放电阻，以及与泄放电阻连接的可控开关。所述控制器与所述可控开关连接，并根据预设泄放信号控制所述可控开关的导通或断开，对应控制所述泄放子电路的导通或断开。与现有技术相比，本实用新型提供的充电整流装置及系统，电路结构简单、泄放响应快，通过泄放子电路延长了所述充电整流装置的使用寿命，提高了充电整流装置的可靠性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型较佳实施例提供的充电整流装置的功能模块示意图。

图2为本实用新型较佳实施例提供的泄放子电路在充电电路中的连接示意图。

图3为本实用新型较佳实施例提供的充电电路详细模块示意图。

图4为本实用新型较佳实施例提供的充电整流系统的功能模块示意图。

图标：100-充电整流装置；110-控制器；120-充电电路；121-整流子电路；122-泄放子电路；1221-泄放电阻；1222-可控开关；123-保护子电路；130-互感器；200-充电整流系统；210-电网。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1是本实用新型较佳实施例提供的充电整流装置100的功能模块图。本实用新型提供一种充电整流装置100，该充电整流装置100可对待充电设备进行充电。该充电整流装置100可以包括控制器110以及充电电路120。其中，所述控制器110与所述充电电路120连接，所述充电电路120包括整流子电路121、泄放子电路122以及保护子电路123。所述泄放子电路122包括可控开关1222以及至少一个泄放电阻1221。所述控制器110根据预设泄放信号，控制所述可控开关1222的导通或断开，实现对泄放子电路122导通或断开的控制，进而实现对充电电路120中的残留电压进行泄放。

请参照图2，在本实施例中，所述充电电路120中的整流子电路121中，通常连接有若干电容。在整流子电路121停止通电后，电容会将储存的电量释放出，若没有泄放子电路122，电容存储的电量形成的释放电压相互叠加，可能会烧坏充电电路120中其他电子元器件(比如电阻)。本实用新型通过设置的所述泄放子电路122，便可将电容释放的电量经过泄放电阻1221限流降压后输出，避免了释放的电流或电压过高而损坏所述充电电路120，延长了所述充电电路120的使用寿命。

在本实施例中，所述泄放电阻1221与所述可控开关1222可以通过串联形成所述泄放子电路122。整流子电路121的正电极输出端和保护子电路123的正极接入端可以均与所述泄放子电路122的一端(优选的，为靠近泄放电阻1221的一端)连接，整流子电路121的负电极输出端和保护子电路123的负极接入端均与所述泄放子电路122的另一端连接。该泄放子电路122直接设置在所述充电电路120中，提高了泄放的响应速度，同时简化了泄放子电路122的设计。

在本实施例中，所述泄放电阻1221可以为一个或多个。例如，若所述泄放电阻1221为多个，多个所述泄放电阻1221可以通过串联或并联，或通过串联与并联相结合的连接方式形成电阻组件，可以利用戴维南定理，根据需求设置该电阻组件的等效电阻的阻值大小，以实现对整流子电路121中的残留电能的安全泄放。可理解的是，整流子电路121中的残留电能经泄放电阻1221降压限流后，输出的电流或电压处于预设安全阈值之内，所述安全阈值可根据具体情况而设置。一般地，设置的泄放电阻1221或若干个泄放电阻1221形成的等效电阻的阻值越大，输出的电流或电压越小，这里对泄放电阻1221的阻值不做具体限定。

在本实施例中，所述泄放电阻1221可以是固定阻值大小的固定电阻，也可以是阻值可调节的可变电阻。例如，所述泄放电阻1221为固定电阻，该固定电阻可以是，但不限于水泥电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、高能电阻等，对组成所述泄放电阻1221的材料以及泄放电阻1221的种类，在此不作具体限定。

在本实施例中，所述可控开关1222与所述控制器110连接。控制器110根据接收到的预设泄放信号，控制所述可控开关1222的导通或断开。所述泄放信号包括充电整流装置100的关机信号、充电整流装置100的开机信号、充电电路120断电的断电信号、在预设时长内泄放次数达到预设泄放次数、采集的残留电流值或电压值低于预设的电流值或电压值等。

具体地，在所述可控开关1222导通时，所述泄放子电路122导通，并对充电电路120中的残留电能进行泄放；在所述可控开关1222断开时，该泄放子电路122断开，泄放子电路122不投入到充电电路120中。一般地，在可控开关1222断开时，充电电路120处于正常充电状态，或已经处于断电(又称掉电或失电)状态，泄放子电路122不进行泄放。

在本实施例中，所述可控开关1222可以是，但不限于高压继电器、全控型半导体器件等。所述全控型半导体器件可以是，但不限于绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、集成门极换流晶闸管(IntegratedGate Commutated Thyristors，IGCT)等，在此不作具体限定。

在本实施例中，所述控制器110可以用于记录预设时长所述泄放子电路122的泄放次数，并根据记录的泄放次数达到预设泄放次数时，生成控制所述可控开关1222断开的控制信号。

可理解的是，所述控制器110根据断开的控制信号，使所述可控开关1222在该预设时长内处于断开状态。通过这种设置方式，可以避免泄放子电路122在预设时长内因频繁泄放而烧坏泄放电阻1221，进而延长了泄放子电路122的使用寿命。

在本实施例中，所述控制器110还可以用于接收所述充电整流装置100的开机信号，并根据所述开机信号生成控制所述可控开关1222断开的控制信号，以使所述充电整流装置100在开机时所述泄放子电路122断开。

具体的，所述控制器110根据因开机信号而生成的断开控制信号使所述可控开关1222处于断开状态。其具体的执行步骤与上述控制器110根据记录的泄放次数超过预设泄放次数而使可控开关1222处于断开状态的执行步骤类似，这里不再赘述。

请再次参阅图1，在本实施例中，所述充电整流装置100还可以包括用于采集所述整流子电路121输出电压值和/或电流值的互感器130。所述互感器130与该控制器110连接，所述控制器110根据互感器130采集的电压值低于预设电压值或采集的电流值低于预设电流值生成泄放信号，以控制所述可控开关1222断开，停止对充电电路120中的残余电能泄放。

具体地，所述互感器130可以是采集电流值的电流互感器，也可以是采集电压值的电压互感器。可以只采用其中的一种电流或电压互感器作为本实施例中的互感器130，也可以同时采用电流互感器和电压互感器。所述互感器130的个数可以根据具体情况而设置，这里不作具体限定。所述预设电流值或电压值与上述的安全阈值类似，可以根据具体情况而设置，这里不再赘述。

例如，所述控制器110在接收到该充电整流装置100的开机信号时，生成控制所述可控开关1222断开的控制信号，以使所述可控开关1222处于断开的状态。可理解的是，在生成断开的控制信号之前，所述可控开关1222可以是处于导通状态，也可以是处于断开状态。但在控制器110生成断开的控制信号后，若所述可控开关1222处于导通状态，则控制器110根据所述断开的控制信号控制该可控开关1222断开；若该可控开关1222处于断开状态，则所述控制器110根据所述断开的控制信号，使所述可控开关1222继续保持断开的状态。

又例如，所述控制器110在接收到该充电整流装置100的关机信号时，生成控制可控开关1222导通的控制信号，使可控开关1222导通，进而使泄放子电路122投入运行，以及时对充电电路120中的残留电能进行泄放。

在本实施例中，所述待充电设备可以是与该充电整流装置100相配合的电动汽车中的储能电池，也可以是电动摩托中的储能电池，还可以是其他储能电池，例如电动独轮自行车的储能电池。

具体地，所述储能电池可以是铅酸蓄电池，也可以是锂离子电池。其中，锂离子电池具有能量密度高、输出功率大、自放电小、使用寿命长、可快速充放电等优点，非常适合作为本实施例中的充电对象。

请参照图3，本实用新型较佳实施例提供的充电电路120详细模块示意图。交流电源的电流经过整流子电路121整流后输出至泄放子电路122，再经过保护子电路123，输出直流电。

所述整流子电路121可以包括电磁干扰(Electro Magnetic Interference，EMI)防雷子电路、桥式整流子电路、直流转直流(DC/DC)变换子电路、平滑滤波子电路、电磁干扰(Electro Magnetic Interference，EMI)子电路。上述整流子电路121中的各个子电路依次连接，电流依次流过上述子电路，并从EMI子电路流向泄放子电路122。其中，所述桥式整流子电路可以为全桥整流有源功率因数校正(Active Power Factor Correction，APFC)电路。

所述EMI防雷子电路用于防雷，以避免雷击对充电电路120的影响。所述全桥整流APFC子电路用于将输入的交流电整流为直流电，并输出给DC/DC变换子电路。所述DC/DC变换子电路可以对采集的反馈电压进行处理，并可以用于控制可控开关1222的导通或断开。所述平滑滤波子电路用于滤除整流输出电压中的纹波，提高整流电能的质量。该平滑滤波子电路中设置有若干电容，这些电容在平滑滤波子电路刚断电后将叠加形成较高电压的电源，可能会烧坏充电电路120中的电子器件，而设置的泄放子电路122便可对平滑滤波子电路中的残留电能进行泄放。所述EMI子电路用于过滤高频干扰信号(比如平滑滤波子电路中产生的高频电流)。

在本实施例中，所述控制器110还可以包括交流保护模块、过温保护模块以及均流控制模块。所述交流保护模块可以连接在EMI防雷子电路与全桥整流APFC子电路之间，所述交流保护模块、过温保护模块以及均流控制模块均与脉宽调制模块、监控模块连接。

具体地，所述交流保护模块用于过压保护输入电源，若输入电源电压超过预设的一个阈值，则可以断开输入电源与充电电路120的连接。所述过温保护模块可以在充电电路120温度超过预设的温度值时，断开电源，以保护充电电路120。所述均流控制模块可以用于调节输出的电流，使多个输出端输出的电流更加均衡，提高输出电能的质量。

在本实施例中，所述控制器110可以包括脉宽调制模块、监控模块、采样反馈模块以及直流保护模块。所述DC/DC变换子电路、监控模块、采样反馈模块以及直流保护模块均与脉宽调制模块连接。所述脉宽调制模块可以用于根据采样反馈模块反馈的电流或电压控制可控开关1222的导通时间，进而实现控制泄放子电路122的导通或断开。

所述采样反馈模块与所述EMI子电路连接和直流保护模块连接，用于采集进入所述泄放子电路122中的电流或电压，所述采样反馈模块以及直流保护模块均与所述监控模块连接。例如，所述监控模块可以根据采集的电流或电压超过预设的一个阈值时，控制泄放子电路122导通。所述直流保护模块可以用于在输出直流电的电流或电压过大(比如超出预设的一个值)时，断开电路，以起到保护作用。

在本实施例中，所述充电整流装置100还包括与所述监控模块连接的通信接口模块以及运行指示模块。所述通信接口模块用于连接其他设备，比如计算机、汽车等。所述运行指示模块可以为用于指示的指示灯，还可以是可显示数字的数码管。所述运行指示模块指示内容可以为充电整流装置100正常工作或者充电整流装置100处于非正常工作时的一个信号提示，以便相关人员直观度地了解充电整流装置100的运行情况。

在现有技术中，充电设备中的泄放模块(对应为本实施例中的泄放子电路122)通常需要单独配置，不同功率的充电整流装置组需要配置对应的泄放模块，不便统一生产。在本实施例中，多个充电整流装置100可以通过并联，形成功率更大的充电整流装置组(对应为现有技术中的充电设备)。例如，一个充电整流装置100的充电功率为15kW，由4个该充电整流装置100并联，便可形成充电功率为60kW的充电整流装置组。因泄放子电路122设置在每个充电整流装置100的充电电路120中，因此无需再单独配置其他泄放模块对充电整流装置组进行泄放，方便了充电整流装置组的批量生产，相关人员可根据所需求的充电功率而配置对应充电功率的充电整流装置组，即，相关人员可更灵活的运用所述充电整流装置100，扩大了充电整流装置100的适用范围。

请参照图4，是本实用新型较佳实施例提供的充电整流系统200的功能模块示意图。所述充电整流系统200包括电网210以及上述实施例中的充电整流装置100，所述充电整流装置100与所述电网210连接。

具体地，所述电网210可以为三相交流电网，该三相交流电网的线电压可以为380V，其中“V”为电压的单位伏特，简称伏。充电电路120可以直接与该三相交流电网连接，经过充电电路120中的整流子电路121整流，直流输出，其输出的功率大小可以根据具体情况而设置。

需要说明的是，本实用新型中的控制器110可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。该控制器110可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本实用新型实施例中的公开的各方法。

综上所述，本实用新型提供一种充电整流装置及系统，通过控制器控制充电电路中的泄放子电路的导通或断开，实现对充电电路残余电压的泄放。其中，所述控制器与所述充电电路连接，所述泄放子电路包括至少一个用于对所述整流子电路限流降压的泄放电阻，以及与泄放电阻连接的可控开关。所述控制器与所述可控开关连接，并根据预设泄放信号控制所述可控开关的导通或断开，对应控制所述泄放子电路的导通或断开。与现有技术相比，本实用新型提供的充电整流装置及系统，电路结构简单、泄放响应快，通过泄放子电路延长了所述充电整流装置的使用寿命，提高了充电整流装置的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种充电整流装置，其特征在于，用于给待充电设备进行充电，所述充电整流装置包括：

控制器以及充电电路，其中：

所述控制器与所述充电电路连接，所述充电电路包括整流子电路、泄放子电路以及保护子电路，所述整流子电路与所述泄放子电路连接，所述泄放子电路与所述保护子电路连接；

所述泄放子电路包括至少一个用于对所述整流子电路限流降压的泄放电阻，以及与泄放电阻连接的可控开关，所述控制器与所述可控开关连接，并根据预设泄放信号控制所述可控开关的导通或断开，对应控制所述泄放子电路的导通或断开。

2.根据权利要求1所述的充电整流装置，其特征在于，所述控制器用于记录预设时长所述泄放子电路泄放次数，并根据记录的泄放次数达到预设泄放次数时生成控制所述可控开关断开的控制信号。

3.根据权利要求1所述的充电整流装置，其特征在于，所述控制器还用于接收所述充电整流装置的开机信号，并根据所述开机信号生成控制所述可控开关断开的控制信号，以使所述充电整流装置在开机时所述泄放子电路断开。

4.根据权利要求1所述的充电整流装置，其特征在于，所述充电整流装置还包括用于采集所述整流子电路输出电压值和/或电流值的互感器，所述互感器与所述控制器连接，所述控制器在所述互感器采集的电压值低于预设电压值或采集的电流值低于预设电流值时，控制所述可控开关断开。

5.根据权利要求1所述的充电整流装置，其特征在于，所述整流子电路包括电磁干扰防雷子电路、桥式整流子电路、直流转直流变换子电路、平滑滤波子电路、电磁干扰子电路，且依次连接，电磁干扰子电路与所述泄放子电路连接，输入的交流电经电磁干扰防雷子电路、桥式整流子电路、直流转直流变换子电路、平滑滤波子电路、电磁干扰子电路整流变换后输出直流电，并经过所述泄放子电路；

所述控制器包括脉宽调制模块、监控模块、采样反馈模块以及直流保护模块，所述直流转直流变换子电路、监控模块、采样反馈模块以及直流保护模块均与所述脉宽调制模块连接；

所述采样反馈模块与所述电磁干扰子电路连接和直流保护模块连接，用于采集进入所述泄放子电路中的电流或电压，所述采样反馈模块以及直流保护模块均与所述监控模块连接。

6.根据权利要求5所述的充电整流装置，其特征在于，所述控制器还包括交流保护模块、过温保护模块以及均流控制模块，所述交流保护模块与所述电磁干扰防雷子电路连接，所述交流保护模块、过温保护模块以及均流控制模块均与所述脉宽调制模块和监控模块连接。

7.根据权利要求5所述的充电整流装置，其特征在于，所述充电整流装置还包括与所述监控模块连接的通信接口模块以及运行指示模块。

8.根据权利要求1所述的充电整流装置，其特征在于，所述泄放电阻包括水泥电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、高能电阻中的至少一种。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的充电整流装置，其特征在于，所述可控开关包括高压继电器或绝缘栅双极型晶体管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、集成门极换流晶闸管中的至少一种。

10.一种充电整流系统，其特征在于，该充电整流系统包括电网以及上述权利要求1-9中任意一项中所述的充电整流装置，所述充电整流装置与所述电网连接。