CN207234490U - 一种电动汽车多功能车载充电与控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，包括有电池组串管理单元、充电电池、车载充电机、快充接口和慢充接口，充电电池、车载充电机、快充接口的信号传输接口均与电池组串管理单元连接，慢充接口通过车载充电机与充电电池连接给充电电池进行充电，快充接口直接与充电电池连接进行充电。本实用新型设置有快充接口和慢充接口，便于充电装置根据外界充电环境进行选择充电，既能够在夜间电网用电低谷期通过与慢充接口连接的车载充电机进行小功率充电，又能通过快充接口连接到外置落地式快速充电机实现大电流充电，迅速增加续航里。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源汽车充电领域，具体是一种电动汽车多功能车载充电与控制装置。
背景技术
近年来，当国家节能减排呼声日趋高涨，当低碳经济成为经济发展主流，新能源汽车产业无疑被摆上了战略性新兴产业的重要位置。
国际上公认的电动汽车充电主流充电方式有三种：即车载常速充电、非车载快速充电及无线感应充电，但无线感应充电暂时仍不具备产业化条件。目前国外大公司，诸如日本三菱、富士电机，美国通用电气等，都在研究适合车载常速充电和非车载快速充电两种充电模式的车载充电及控制管理系统，均处于和本国汽车联合研发或试用阶段、技术较先进、但成本高，很难在近期进入国内市场。
目前，国内很多电源公司生产的车载充电电池一般只采用一种充电模式进行充电，无法根据外界的充电条件选择充电模式并进行相应的控制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，使得车载充电装置既能够在夜间电网用电低谷期通过与慢充接口连接的车载充电机进行小功率充电，又能通过快充接口连接到外置落地式快速充电机实现大电流充电,迅速增加续航里。
本实用新型的技术方案为：
一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，包括有电池组串管理单元、充电电池、车载充电机、快充接口和慢充接口，所述的充电电池、车载充电机、快充接口的信号传输接口均与电池组串管理单元连接，所述的慢充接口通过车载充电机与充电电池连接给充电电池进行充电，所述的快充接口直接与充电电池连接进行充电；
所述的车载充电机包括有全数字闭环控制器，与全数字闭环控制器连接的中央处理器，以及顺次连接的充电输入单元、全桥驱动变换电路和全桥整流输出电路；所述的充电输入单元的信号传输端口与中央处理器连接，所述的充电输入单元的电源输入端与慢充接口连接；所述的全桥驱动变换电路包括有NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4和去磁电容C1，所述的全桥驱动变换电路包括有变压器T1、全桥整流桥DB、电感L1和电容C2，所述的NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4的基极均与所述的中央处理器连接，所述的NPN三极管Q1的集电极、NPN三极管Q2的集电极均与充电输入单元的电源输出端正极连接，NPN三极管Q1的发射极、NPN三极管Q3的集电极均与变压器T1初级线圈的一端连接，NPN三极管Q2的发射极、NPN三极管Q4的集电极连接后通过电磁电容C1与变压器T1初级线圈的另一端连接，NPN三极管Q2的发射极、NPN三极管Q4的发射极均与充电输入单元的电源输出端接地极连接，所述的变压器T1次级线圈的两端与全桥整流桥DB的输入端连接，全桥整流桥DB的正极输出端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端和电容C2的一端连接后作为车载充电机的正极输出端，全桥整流桥DB的负极输入端和电容C2的另一端连接后作为车载充电机的负极输出端，所述的车载充电机的输出端上连接有电流电压采集装置，所述的电流电压采集装置与所述的中央处理器连接。
所述的充电电池、车载充电机、快充接口的信号传输接口均通过CAN BUS总线与电池组串管理单元连接。
所述的电池组串管理单元包括有中央主控管理单元，分别与中央主控管理单元连接的多个电池管理单元、绝缘检测模块和强电检测模块，所述的多个电池管理单元、绝缘检测模块和强电检测模块分别与充电电池对应的电池组连接。
所述的全数字闭环移相全桥控制器包括有顺次连接的采样端口、模数转换器、数字滤波器、PID控制器、定时器和隔离电路，所述的采样端口的信号输入端、隔离电路的信号输出端均与中央处理器连接。
所述的电池组串管理单元上还连接有通讯接口RS485和通讯接口RS232，且所述的电池组串管理单元通过通讯接口RS232与显示操作单元连接。
所述的电感L1的另一端和电容C2的一端连接后通过接触器KM与车载充电机的正极输出端连接。
所述的全桥整流桥DB的负极输入端和电容C2的另一端连接后通过电流采样电阻RS与车载充电机的负极输出端连接，便于检测车载充电机输出端的实际电流。
本实用新型的优点：
（1）、本实用新型设置有快充接口和慢充接口，便于充电装置根据外界充电环境进行选择充电，既能够在夜间电网用电低谷期通过与慢充接口连接的车载充电机进行小功率充电，又能通过快充接口连接到外置落地式快速充电机实现大电流充电，迅速增加续航里；
（2）、本实用新型设置有电池组串管理单元，其通过CAN BUS总线对电池数据进行采集和集中控制管理，且对充电数据进行记录，便于用户通过人机界面进行查询显示；
（3）、本发明的车载充电机采用全数字闭环的全桥移相DC-AC-DC拓扑结构，
包含全桥驱动变换电路和全桥整流输出电路，且利用了基于变压器漏感和励磁电感的磁集成技术以实现多重谐振变换；
（4）、本实用新型的全数字闭环移相全桥控制器基于双定时器技术实现移相控制，同时集合有数字滤波器，能够有效的剔除采样回路以及信号传输过程产生的毛刺。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型车载充电机的结构框图。
图3是本实用新型全桥驱动变换电路的电路图。
图4是本实用新型全桥整流输出电路的电路图。
图5是本实用新型全数字闭环移相全桥控制器的结构框图。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
见图1，一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，包括有电池组串管理单元1，充电电池2，车载充电机3，快充接口4、慢充接口5和显示操作单元6；电池组串管理单元1包括有中央主控管理单元(CBMU)11，分别通过CAN BUS总线与中央主控管理单元11连接的多个电池管理单元(BMU)12、绝缘检测模块13和强电检测模块14，多个电池管理单元12、绝缘检测模块13和强电检测模块14分别与充电电池2对应的电池组连接；车载充电机3、快充接口4的信号传输接口也均通过CAN BUS总线与电池组串管理单元1的中央主控管理单元11连接，慢充接口5通过车载充电机3与充电电池5连接给充电电池5进行充电，快充接口4直接与充电电池3连接进行充电；中央主控管理单元11上还连接有通讯接口RS485 7和通讯接口RS232 8，且中央主控管理单元11通过通讯接口RS232 8与显示操作单元6连接。
见图2，车载充电机3包括有全数字闭环控制器31，与全数字闭环控制器31连接的中央处理器32，以及顺次连接的充电输入单元33、全桥驱动变换电路34和全桥整流输出电路35；充电输入单元33的信号传输端口与中央处理器32连接，充电输入单元33的电源输入端与慢充接口5连接；
见图3和图4，全桥驱动变换电路34包括有NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4和去磁电容C1，全桥驱动变换电路输出采用全桥整流 桥提高变压器T1的使用效率，输出滤波采用LC滤波方式，其括有变压器T1、全桥整流桥DB、电感L1和电容C2，NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4的基极均与中央处理器连接，NPN三极管Q1的集电极、NPN三极管Q2的集电极均与充电输入单元的电源输出端正极连接，NPN三极管Q1的发射极、NPN三极管Q3的集电极均与变压器T1初级线圈的一端连接，NPN三极管Q2的发射极、NPN三极管Q4的集电极连接后通过电磁电容C1与变压器T1初级线圈的另一端连接，NPN三极管Q2的发射极、NPN三极管Q4的发射极均与充电输入单元的电源输出端接地极连接，变压器T1次级线圈的两端与全桥整流桥DB的输入端连接，全桥整流桥DB的正极输出端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端和电容C2的一端连接后通过接触器KM（防止充电电池反接，当电池反接时，接触器KM不工作）与车载充电机的正极输出端连接，全桥整流桥DB的负极输入端和电容C2的另一端连接后通过电流采样电阻RS与车载充电机的负极输出端连接，便于检测车载充电机输出端的实际电流，车载充电机的输出端上连接有电流电压采集装置，电流电压采集装置与中央处理器32连接；
全桥驱动变换电路的斩波工作频率50K-300KH范围。工作时，驱动信号A1、A2同时为高电平或同时为低电平，使Q2、Q3管同时导通或关断，B1、B2与A1、A2为互补关系，当A1、A2为高电平时，B1、B2为低电平，当B1、B2为高电平时，A1、A2为低电平，从而达到全桥驱动的目的。
见图5，全数字闭环移相全桥控制器31包括有顺次连接的采样端口311、模数转换器312、数字滤波器313、PID控制器314、定时器315和隔离电路316，采样端口311的信号输入端、隔离电路316的信号输出端均与中央处理器32连接。
给定信号是电压/流环的输入给定基准，为充电电源设置的输出电压/流基准，采样端口311输入的采样信号来自充电电源的输出电压/流，经过模数转换器312，变成数字信号，再经过数字滤波器313进入PID控制器314，和给定信号比较，输出信号经定时器315的管理阶段输出有用的控制信号经过隔离电路316控制移相全桥控制的移相角，即用于滞后臂控制的定时器的初始值，从而达到闭环精准控制，使输出电压和电流在设定范围内。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，其特征在于：包括有电池组串管理单元、充电电池、车载充电机、快充接口和慢充接口，所述的充电电池、车载充电机、快充接口的信号传输接口均与电池组串管理单元连接，所述的慢充接口通过车载充电机与充电电池连接给充电电池进行充电，所述的快充接口直接与充电电池连接进行充电；
所述的车载充电机包括有全数字闭环控制器，与全数字闭环控制器连接的中央处理器，以及顺次连接的充电输入单元、全桥驱动变换电路和全桥整流输出电路；所述的充电输入单元的信号传输端口与中央处理器连接，所述的充电输入单元的电源输入端与慢充接口连接；所述的全桥驱动变换电路包括有NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4和去磁电容C1，所述的全桥驱动变换电路包括有变压器T1、全桥整流桥DB、电感L1和电容C2，所述的NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4的基极均与所述的中央处理器连接，所述的NPN三极管Q1的集电极、NPN三极管Q2的集电极均与充电输入单元的电源输出端正极连接，NPN三极管Q1的发射极、NPN三极管Q3的集电极均与变压器T1初级线圈的一端连接，NPN三极管Q2的发射极、NPN三极管Q4的集电极连接后通过电磁电容C1与变压器T1初级线圈的另一端连接，NPN三极管Q2的发射极、NPN三极管Q4的发射极均与充电输入单元的电源输出端接地极连接，所述的变压器T1次级线圈的两端与全桥整流桥DB的输入端连接，全桥整流桥DB的正极输出端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端和电容C2的一端连接后作为车载充电机的正极输出端，全桥整流桥DB的负极输入端和电容C2的另一端连接后作为车载充电机的负极输出端，所述的车载充电机的输出端上连接有电流电压采集装置，所述的电流电压采集装置与所述的中央处理器连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，其特征在于：所述的充电电池、车载充电机、快充接口的信号传输接口均通过CAN BUS总线与电池组串管理单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，其特征在于：所述的电池组串管理单元包括有中央主控管理单元，分别与中央主控管理单元连接的多个电池管理单元、绝缘检测模块和强电检测模块，所述的多个电池管理单元、绝缘检测模块和强电检测模块分别与充电电池对应的电池组连接。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，其特征在于：所述的全数字闭环移相全桥控制器包括有顺次连接的采样端口、模数转换器、数字滤波器、PID控制器、定时器和隔离电路，所述的采样端口的信号输入端、隔离电路的信号输出端均与中央处理器连接。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，其特征在于：所述的电池组串管理单元上还连接有通讯接口RS485和通讯接口RS232，且所述的电池组串管理单元通过通讯接口RS232与显示操作单元连接。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，其特征在于：所述的电感L1的另一端和电容C2的一端连接后通过接触器KM与车载充电机的正极输出端连接。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车多功能车载充电与控制装置，其特征在于：所述的全桥整流桥DB的负极输入端和电容C2的另一端连接后通过电流采样电阻RS与车载充电机的负极输出端连接，便于检测车载充电机输出端的实际电流。
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