CN208241316U - 一种充电机的放电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电机的放电电路，包括非车载充电机，所述非车载充电机的内部上端设置有放电电路，所述非车载充电机的内部下端并列设置有非车载充电控制器和辅助电源，所述非车载充电机的一侧连接有车辆端口，所述车辆端口的一侧连接有电动汽车，所述放电电路的内部上端设置有能量消耗器件和电流采集和放大电路，所述能量消耗器件和电流采集和放大电路的之间串联有电流采集器件。该种实用新型设计合理，本实用新型利用能量消耗器件为功率晶体管，有别于功率电阻，可通过增加散热器对功率晶体管进行散热，大大减小放电电路的体积，易于集成到充电模块当中，不影响充电模块的功率密度，可见该种实用新型，功能实用，适合广泛推广。

Description

一种充电机的放电电路

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种充电机的放电电路。

背景技术

随着电动汽车的大规模发展，电动汽车的保有量逐步提高，充电桩（机）等充电基础设施的推进解决了电动汽车充电难等问题，促进了电动汽车的发展和推广，在这一阶段，安全问题往往容易被忽视，但安全问题又恰恰是影响电动汽车发展至关重要的因素，极有可能制约中国电动汽车产业的良性发展，现阶段，国家标准化管理委员会更新了充电桩三大标准，加强引导、监督充电桩的品质，来确保使用者的安全，电动汽车供电设备断电后1s内，在其输出端子的电源线之间或电源线和保护接地导体之间测量的电压值，应小于或等于60V DC，或等效存储电能小于或等于0.2J，通常充电模块输出侧储能电容较大，该标准也对充电机（桩）的架构做了要求，要求输出侧增加一个泄放电路，确保使用者在操作过程中的人生安全。

为了满足标准的要求，目前各厂商通常的做法是在充电桩的输出侧增加了一个电子开关（通常是高压直流接触器）和一个大功率电阻来实现。

如果充电桩内部使用了放电电路，在放电电路里，输出电容的能量最终消耗在电阻上，比如说一台60KW/750V的充电桩，内部通常有四个15KW的充电模块输出并联提供60KW的充电功率，每个充电模块的输出电容约为1mF，如果设计时考虑把泄放回路集成到模块中，要达到1s内把输出电压降到60V的目标。

从上陈述可以算出，1mF的电容在1s内从750V降到60V需要279W的电阻，如此大功率的电阻体积过大，有悖于高功率密度的充电模块设计理念，即使放置模块并联后的外端，对于60KW充电桩也需要4x279W的放电电阻，还需增加一个大功率风机对此电阻进行风冷散热处理，由此看出，放电电阻的使用会占据较大的体积，降低充电桩的功率密度，同时，对放电电阻的切入控制需要使用高压直流接触器，增加了充电桩设计成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种充电机的放电电路，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种充电机的放电电路，包括非车载充电机，所述非车载充电机的内部上端设置有放电电路，所述非车载充电机的内部下端并列设置有非车载充电控制器和辅助电源，所述非车载充电机的一侧连接有车辆端口，所述车辆端口的一侧连接有电动汽车，所述放电电路的内部上端设置有能量消耗器件和电流采集和放大电路，所述能量消耗器件为功率晶体管，所述能量消耗器件和电流采集和放大电路的之间串联有电流采集器件，所述能量消耗器件的内部设置有充电电流采样，所述能量消耗器件与输出电容之间相互匹配，所述放电电路的内部下端设置有放电功率限制电路和放电控制电路，所述放电电路的一侧电性连接有充电模块，所述放电电路的上端电性连接有放电电流限制电路和输入电容。

进一步地，所述电动汽车的内部上端设置有电池包，所述电动汽车的内部下端设置有车辆控制器。

进一步地，所述放电功率限制电路与能量消耗器件之间连接电性连接，所述放电功率限制电路和能量消耗器件之间设置有驱动电路。

进一步地，所述放电电路的顶端设置有DSP。

进一步地，所述非车载充电机和电动汽车之间相互电性连接，所述非车载充电机和电动汽车的内部均设置有检测点。

进一步地，所述车辆控制器和非车载充电控制器之间相互串联，所述非车载充电控制器和辅助电源之间为并联结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该种实用新型设计合理，本实用新型利用能量消耗器件为功率晶体管制造，有别于功率电阻，可通过增加散热器对功率晶体管进行散热，大大减小放电电路的体积，易于集成到充电模块当中，不影响充电模块的功率密度，本实用新型的非车载充电机在正常或故障关机时，非车载充电机迅速启动放电电路，放电电路利用功率晶体管的等效导通电阻对该非车载充电机输出母线电容进行放电，在1s内把输出电压降到安全电压以下，从而满足对该非车载充电机的安全要求。

附图说明

图1为本实用新型的直流充电控制导引电路原理图。

图2为本实用新型的放电电路结构示意图。

图3为本实用新型的实施原理结构示意图。

图4为本实用新型的环路分析模型结构示意图。

图中：1、非车载充电机；2、放电电路；3、车辆端口；4、电动汽车；5、电池包；6、车辆控制器；7、非车载充电控制器；8、辅助电源；9、充电模块；10、能量消耗器件；11、电流采集和放大电路；12、放电功率限制电路；13、放电控制电路；14、驱动电路；15、电流采集器件；16、输出电容；17、固定电阻；18、放电电流限制电路；19、充电电流采样；20、DSP。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-4所示，一种充电机的放电电路，包括非车载充电机1，所述非车载充电机1的内部上端设置有放电电路2，所述非车载充电机1的内部下端并列设置有非车载充电控制器7和辅助电源8，所述非车载充电机1的一侧连接有车辆端口3，所述车辆端口3的一侧连接有电动汽车4，所述放电电路2的内部上端设置有能量消耗器件10和电流采集和放大电路11，所述能量消耗器件10为功率晶体管，所述能量消耗器件10和电流采集和放大电路11的之间串联有电流采集器件15，所述能量消耗器件10的内部设置有充电电流采样19，所述能量消耗器件10与输出电容16之间相互匹配，所述能量消耗器件10的内部设置有固定电阻17，所述放电电路2的内部下端设置有放电功率限制电路12和放电控制电路13，所述放电电路2的一侧电性连接有充电模块9，所述放电电路2的上端电性连接有放电电流限制电路18。

其中，所述电动汽车4的内部上端设置有电池包5，所述电动汽车4的内部下端设置有车辆控制器6。

其中，所述放电功率限制电路12与能量消耗器件10之间连接电性连接，所述放电功率限制电路12和能量消耗器件10之间设置有驱动电路14。

其中，所述放电电路2的顶端设置有DSP20，DSP20的中文翻译为数字信号处理。

其中，所述非车载充电机1和电动汽车4之间相互电性连接，所述非车载充电机1和电动汽车4的内部均设置有检测点，非车载充电机1和电动汽车4的内部设置的检测点出可以进行非车载充电机1和电动汽车4处的安全检测工作。

其中，所述车辆控制器6和非车载充电控制器7之间相互串联，所述非车载充电控制器7和辅助电源8之间为并联结构。

需要说明的是，本实用新型为一种充电机的放电电路，包括了能量消耗器件10、充电电流采样19、电流采集和放大电路11、放电控制电路13、放电电流限制电路18和能量消耗器件10的驱动电路14，能量消耗器件10通常为大功率的N沟道增强型金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或者大功率绝缘栅双极型晶体管（IGBT），电流采集器件15通常选无感金属膜电阻，电流采集和放大电路11通常是差分放大电路，放电控制电路13为DSP20控制，一旦充电模块9接收到关机命令后输出PWM，启动放电电路2，DSP20可以通过调节PWM的占空比，经过RC滤波后得到控制放电电流的基准值，这里需要考虑到DSP20无法正常工作的情况，需要额外增加一个触发备份电路，在DSP20不能正常触发启动电路时，由备份电路触发，增加该电路的可靠性，对于放电功率限制电路12，由于功率晶体管在放电过程中工作在恒流区，工作的工程中功率晶体管需工作安全工作区域SOA，如果超过SOA区域，功率晶体管会出现损坏并炸毁，能量消耗器件10的驱动电路14，此处采用比较器作为晶体管的驱动，在模块正常输出时，放电电流限制电路18的DSP20控制信号为常低，也即运放的正端输入为0，运放输出为0，充电模块9关机时，DSP20接收到关机命令，待关闭充电模块9功率回路DC/DCPWM控制后，立刻启动放电控制电路13，DSP20控制端输出PWM信号，经过RC滤波和跟随器后，得到一个电平Vc，此电平即为放电电流的基准电流，通常，此电平在整个放电过程中保持不变，为放电电流的最大值，在放电的初期，放电功率限制电路12的输出为0，运放的正端电平被钳位在0V+Vd，此时的放电电流基准由二极管压降决定，需选低压降的二极管，约0.3V，随着输出电压的下降，放电功率限制电路12的输出会慢慢上升，此时运放的正端电平为V2+Vd，放电电流也随之增大，最终达到放电控制电路13的输出电平Vc，由以上陈述可看出，此放电电路为负反馈系统，控制对象为放电电流，需合理设计环路参数确保系统的稳定性，功率限制电路作为前馈，确保放电前期输出电压很高时，提高系统的可靠性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种充电机的放电电路，包括非车载充电机（1），其特征在于：所述非车载充电机（1）的内部上端设置有放电电路（2），所述非车载充电机（1）的内部下端并列设置有非车载充电控制器（7）和辅助电源（8），所述非车载充电机（1）的一侧连接有车辆端口（3），所述车辆端口（3）的一侧连接有电动汽车（4），所述放电电路（2）的内部上端设置有能量消耗器件（10）和电流采集和放大电路（11），所述能量消耗器件（10）为功率晶体管，所述能量消耗器件（10）和电流采集和放大电路（11）的之间串联有电流采集器件（15），所述能量消耗器件（10）的内部设置有充电电流采样（19），所述能量消耗器件（10）与输出电容（16）之间相互匹配，所述能量消耗器件（10）的内部设置有固定电阻（17），所述放电电路（2）的内部下端设置有放电功率限制电路（12）和放电控制电路（13），所述放电电路（2）的一侧电性连接有充电模块（9），所述放电电路（2）的上端电性连接有放电电流限制电路（18）。

2.根据权利要求1所述的一种充电机的放电电路，其特征在于：所述电动汽车（4）的内部上端设置有电池包（5），所述电动汽车（4）的内部下端设置有车辆控制器（6）。

3.根据权利要求1所述的一种充电机的放电电路，其特征在于：所述放电功率限制电路（12）与能量消耗器件（10）之间连接电性连接，所述放电功率限制电路（12）和能量消耗器件（10）之间设置有驱动电路（14）。

4.根据权利要求1所述的一种充电机的放电电路，其特征在于：所述放电电路（2）的顶端设置有DSP（20）。

5.根据权利要求1所述的一种充电机的放电电路，其特征在于：所述非车载充电机（1）和电动汽车（4）之间相互电性连接，所述非车载充电机（1）和电动汽车（4）的内部均设置有检测点。

6.根据权利要求2所述的一种充电机的放电电路，其特征在于：所述车辆控制器（6）和非车载充电控制器（7）之间相互串联，所述非车载充电控制器（7）和辅助电源（8）之间为并联结构。