CN207388925U - 一种用于电动公交快速充电桩的功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电动公交快速充电桩的功率模块，包括壳体，所述壳体外部设置有对接插头，作为配电接口和信号接口；所述壳体内设置有基板以及安装在基板上的配电及通信板、DSP板、IGBT适配板和IGBT模块，所述配电及通信板、DSP板、IGBT适配板和IGBT模块依次连接起来。本实用新型的功率模块以IGBT为内核，实现了高速低功耗；由IGBT、优化的门极驱动电路、以及快速保护电路构成，在增加人机界面的前提下，用户可以根据自身的要求任意设定功率参数，同时还可以在出现过流、过压等故障情况时进行快速保护，另外还可以通过PC机利用CAN通讯和以太网通讯实现远程监管。

Description

一种用于电动公交快速充电桩的功率模块

技术领域

本实用新型涉及一种充电桩，特别是涉及一种用于电动公交快速充电桩的功率模块。

背景技术

随着全球气候变暖等问题的日益突显，汽车尾气成为人类环境的一大杀手，绿色清洁能源的使用受到全世界人民的关注民越来越高，其中，电能作为较为成熟的能源技术在是常使用中也越来越广泛。近几年，中国的新能源汽车产业发展迅猛，正逐步走进人们的日常生活之中。目前，城市公交中使用电能作为动力来源的电动公交所占比例也越来越大。为了满足充电需求，又能满足充电效率，各公交场站通常正大力增建电动公交快速充电桩。

功率模块是电动公交快速充电桩的主要核心部件，然而，传统的功率模块功耗大，不能根据客户的要求设定参数，同时不能实现远程智能网监管。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种低功耗、能够根据客户要求任意设定参数、且可实现远程智能网监管的电动公交快速充电桩的功率模块。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种用于电动公交快速充电桩的功率模块，包括壳体，所述壳体外部设置有对接插头，作为配电接口和信号接口；所述壳体内设置有基板以及安装在基板上的配电及通信板、DSP板和IGBT模块，所述配电及通信板、DSP板和IGBT模块依次连接起来；

所述配电及通信板包括配电回路和通信回路，所述配电回路与充电桩的AC/DC电源模块连接，用于对接触器和开关动作与否进行控制和动作反馈；所述通信回路与PC机连接，用于实现与PC机之间的实时数据交换；

所述DSP板包括模拟信号处理回路和数字信号处理回路，所述模拟信号处理回路用于对模拟信号进行调理，将强电信号转换成弱电信号送至DSP芯片，由DSP芯片进行算法处理；所述数字信号处理回路是利用DSP和FPGA实现功能控制，包括算法、故障保护、信号类型转换和内部通讯；

所述IGBT模块包括IGBT驱动板和IGBT，所述IGBT驱动板适用于对输入的PWM驱动信号进行隔离和放大以控制IGBT的导通和关断，当IGBT发生过载或短路故障时，输入故障信号给DSP板，执行保护动作。

其中，所述配电回路与AC/DC电源模块的连接线路上设置有熔丝保护器和保护接触器，所述熔丝保护器用于进行过流保护，所述保护接触器用于控制连接在控制电路上的辅助触点的通断来控制功率模块是否开断。

其中，所述基板上还设置有IGBT适配板，所述IGBT适配板连接在DSP板与IGBT模块之间，用于对IGBT的导通或关断速度以及门极电压进行控制，并阻断IGBT集电极的高电压流入IGBT驱动板。

其中，所述基板上还设置有滤波单元，所述滤波单元连接在IGBT适配板和IGBT模块之间，起滤波作用。

其中，所述基板上还设置有母线保护单元，所述母线保护单元连接在IGBT适配板和IGBT模块之间，起过流、过压、断流及掉电故障保护功能。

其中，所述壳体的前面设置有人机界面，所述人机界面与配电及通信板和DSP板连接。

其中，所述壳体前面具有上下两个前通风散热孔，在所述壳体内与上下两个前通风散热孔对应的位置各设置有一个散热风扇；所述壳体后面具有后通风散热孔，在所述壳体内与后通风散热对应的位置设置有散热风扇；所述散热风扇与配电及通信板电连接。

其中，所述基板为铝基板，所述铝基板的后部具有齿形散热槽。

其中，所述壳体由箱体及侧面盖板组合组成，所述箱体的前部设置有拉手，所述侧面盖板上设置有与充电桩柜体配合的卡扣。

其中，所述卡扣的一端为弹性按压部分，所述卡扣的另一端为能够在弹性按压部分的作用下突出或缩回的锁紧部分。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的功率模块以IGBT为内核，实现了高速低功耗。

2、本实用新型由IGBT、优化的门极驱动电路、以及快速保护电路构成，在增加人机界面的前提下，用户可以根据自身的要求任意设定功率参数，同时还可以在出现过流、过压等故障情况时进行快速保护，另外还可以通过PC机利用CAN通讯和以太网通讯实现远程监管。

附图说明

图1为本实用新型功率模块的原理框架图。

图2为本实用新型功率模块的安装结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图所示，一种用于电动公交快速充电桩的功率模块，包括壳体1，所述壳体1的后面设置有对接插头2，对接插头2作为配电接口和信号接口；所述壳体1内设置有基板3以及安装在基板3上的配电及通信板4、DSP板5和IGBT模块7，所述配电及通信板4、DSP板5和IGBT模块7依次连接起来。

所述配电及通信板4包括配电回路和通信回路，所述配电回路与充电桩的AC/DC电源模块连接，用于对接触器和开关动作与否进行控制和动作反馈；所述通信回路与PC机连接，具体是外部PC机通过网线连接到以太网板上，以太网板再通过CAN总线与通信回路连接，通信回路的主要功能是实现充电桩控制系统与PC机之间的实时数据交换。

所述DSP板5包括模拟信号处理回路和数字信号处理回路，所述模拟信号处理回路的主要功能是对模拟信号进行调理，将强电信号转换成弱电信号(0-3V)送至DSP芯片，由DSP芯片进行算法处理；所述数字信号处理回路的主要功能是利用DSP和FPGA实现功能控制，包括算法、故障保护、信号类型转换(模拟和数字信号转换)和内部通讯。

所述IGBT模块7包括IGBT驱动板和IGBT，所述IGBT驱动板的主要功能是对输入的PWM驱动信号进行隔离和放大以控制IGBT的导通和关断，当IGBT发生过载或短路故障时，输入故障信号给DSP板，执行保护动作。

在本实施例中，配电回路与AC/DC电源模块的连接线路上设置有熔丝保护器8和保护接触器9，所述熔丝保护器8的作用是进行过流保护，所述保护接触器9的作用是控制连接在控制电路上的辅助触点的通断来控制功率模块是否开断。

在本实施例中，所述基板3上还设置有IGBT适配板6，所述IGBT适配板6连接在DSP板5与IGBT模块7之间，用于对IGBT的导通或关断速度以及门极电压进行控制，并阻断IGBT集电极的高电压流入IGBT驱动板。

在本实施例中，所述基板3上还设置有滤波单元10，所述滤波单元10连接在IGBT适配板6和IGBT模块7之间，起滤波作用。

在本实施例中，所述基板3上还设置有母线保护单元11，所述母线保护单元11连接在IGBT适配板6和IGBT模块7之间，起过流、过压、断流及掉电故障保护功能。

在本实施例中，所述壳体1的前面设置有人机界面12，所述人机界面12与配电及通信板4和DSP板5连接。人机界面包括按钮、LED显示屏和显示控制器，用于可以通过人机界面12设定任意参数。

在本实施例中，所述壳体1的前面具有上下两个前通风散热孔，在所述壳体内与上下两个前通风散热孔对应的位置各设置有一个散热风扇13；所述壳体1的后面具有后通风散热孔，在所述壳体1内与后通风散热对应的位置设置有散热风扇13；所述散热风扇13与配电及通信板4电连接。

为了更有利于散热，基板3采用铝基板散热器，铝基板的后部具有齿形散热槽。工作时，冷空气从壳体的前部通风孔进入，通过铝基板散热器后部齿形散热槽，从壳体后部的通风散热孔进入充电桩的散热风道，带走功率模块工作时产生的热量。

为了方便安装，所述壳体1由箱体及侧面盖板组合组成，所述箱体的前部设置有拉手14，所述侧面盖板上设置有与充电桩柜体配合的卡扣15，所述卡扣15的一端为弹性按压部分，所述卡扣15的另一端为能够在弹性按压部分的作用下突出或缩回的锁紧部分。快速安装时，将功率模块推入充电桩柜体，推入过程中，卡扣15的锁紧部分缩回直至卡接到柜体内部的卡槽中；快速拆卸时，用手按着卡扣15，此时锁紧部分在弹性按压部分的作用下缩回，再向外拉拉手14，即可将功率模块拆下。

本实用新型工作原理如下：

1、连接电动公交充电线，闭合保护接触器9；

2、外部PC机通过网线连接到以太网板上，以太网板再通过CAN总线连接到配电及通信板4上；

3、闭合充电桩主回路开关，将母线空开和电动公交端空开置于闭合状态；

4、通过PC机的后台软件设置充电模式及充电工艺要求，对电动公交进行充电；或者在人机界面12按键设置充电模式及充电工艺要求，对电动公交进行充电；

5、若有故障，在人机界面12的LED显示窗上显示相应的故障字代码，或者在PC机的后台软件上显示相应的故障字代码。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于电动公交快速充电桩的功率模块，其特征在于，

包括壳体，所述壳体外部设置有对接插头，作为配电接口和信号接口；所述壳体内设置有基板以及安装在基板上的配电及通信板、DSP板和IGBT模块，所述配电及通信板、DSP板和IGBT模块依次连接起来；

所述配电及通信板包括配电回路和通信回路，所述配电回路与充电桩的AC/DC电源模块连接，用于对接触器和开关动作与否进行控制和动作反馈；所述通信回路与PC机连接，用于实现与PC机之间的实时数据交换；

所述DSP板包括模拟信号处理回路和数字信号处理回路，所述模拟信号处理回路用于对模拟信号进行调理，将强电信号转换成弱电信号送至DSP芯片，由DSP芯片进行算法处理；所述数字信号处理回路是利用DSP和FPGA实现功能控制，包括算法、故障保护、信号类型转换和内部通讯；

所述IGBT模块包括IGBT驱动板和IGBT，所述IGBT驱动板适用于对输入的PWM驱动信号进行隔离和放大以控制IGBT的导通和关断，当IGBT发生过载或短路故障时，输入故障信号给DSP板，执行保护动作。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述配电回路与AC/DC电源模块的连接线路上设置有熔丝保护器和保护接触器，所述熔丝保护器用于进行过流保护，所述保护接触器用于控制连接在控制电路上的辅助触点的通断来控制功率模块是否开断。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述基板上还设置有IGBT适配板，所述IGBT适配板连接在DSP板与IGBT模块之间，用于对IGBT的导通或关断速度以及门极电压进行控制，并阻断IGBT集电极的高电压流入IGBT驱动板。

4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述基板上还设置有滤波单元，所述滤波单元连接在IGBT适配板和IGBT模块之间，起滤波作用。

5.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述基板上还设置有母线保护单元，所述母线保护单元连接在IGBT适配板和IGBT模块之间，起过流、过压、断流及掉电故障保护功能。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述壳体的前面设置有人机界面，所述人机界面与配电及通信板和DSP板连接。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述壳体前面具有上下两个前通风散热孔，在所述壳体内与上下两个前通风散热孔对应的位置各设置有一个散热风扇；所述壳体后面具有后通风散热孔，在所述壳体内与后通风散热对应的位置设置有散热风扇；所述散热风扇与配电及通信板电连接。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述基板为铝基板，所述铝基板的后部具有齿形散热槽。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述壳体由箱体及侧面盖板组合组成，所述箱体的前部设置有拉手，所述侧面盖板上设置有与充电桩柜体配合的卡扣。

10.根据权利要求9所述的功率模块，其特征在于，所述卡扣的一端为弹性按压部分，所述卡扣的另一端为能够在弹性按压部分的作用下突出或缩回的锁紧部分。