CN208324926U - 一种三合一车载充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三合一车载充电装置，包括隔离辅助电源、PFC电路、全桥1、主变压器、全桥2、全桥3、中央控制单元；所述隔离辅助电源与交流、动力电池及低压电池分别连接；所述中央控制单元连接隔离辅助电源、PFC电路、全桥1、全桥2、全桥3；所述主变压器连接全桥1、全桥2及全桥3。本实用新型通过的三合一车载充电装置可实现交流转直流、直流转直流及直流转交流三种功能；其中，直流转直流可实现低压直流转高压直流，高压直流转低压直流；直流转交流可实现低压直流转交流及高压直流转交流；交流转直流可同时或单独输出低压直流及高压直流。该装置逆变电路和整流电路互用，控制单元高度集成，成本优势明显。

Description

一种三合一车载充电装置

技术领域

本实用新型属于电气领域，涉及一种车载充电电路，具体是一种交流转直流、直流转直流及直流转交流三合一车载充电装置。

背景技术

随着新能源电动汽车越来越普及，传统的充电机功能单一，智能化水平较低。随着电动汽车对电源系统要求越来越高，推出多合一智能充电装置势在必行，可实现电动汽车车载电源系统高度集成化。

实用新型内容

针对传统的充电机功能单一、智能化水平较低的技术问题，本实用新型提供一种高度集成的交流转直流、直流转直流及直流转交流三合一车载充电装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种三合一车载充电装置，包括隔离辅助电源、PFC电路、全桥1、主变压器、全桥2、全桥3、中央控制单元；所述隔离辅助电源与交流、动力电池及低压电池分别连接；所述中央控制单元连接隔离辅助电源、PFC电路、全桥1、全桥2、全桥3；所述主变压器连接全桥1、全桥2及全桥3。

所述PFC电路包括两个PFC驱动单元，两个PFC驱动单元与所述中央控制单元连接；

所述中央控制单元还连接有通讯模块、AC采样单元与两个控制单元。

所述全桥1包括两个全桥1驱动单元，所述全桥2包括两个全桥2驱动单元，所述全桥3包括两个全桥3驱动单元；两个所述全桥1驱动单元、全桥2驱动单元、全桥3驱动单元均连接至所述中央控制单元

所述PFC电路采用交错并联模式，实现交流输入功率因数校正；

所述全桥1将PFC电路输出直流逆变成交流并给主变压器提供能量；

所述主变压器将全桥1、全桥2及全桥3所提供的能量进行隔离分配。

所述全桥2将全桥1和全桥3提供的交流电整流成高压直流电给动力电池充电；将动力电池提供的高压直流电逆变为交流电，提供给主变压器并通过全桥3整流成低压直流电给低压电池充电；在SPWM波驱动下将高压电池提供的高压直流电逆变为高频载波交流电提供给主变压器，并通过检波电路变成工频交流电输出。

所述全桥3将全桥1、全桥2提供的交流电整流成低压直流电给低压电池充电；将低压电池提供的低压直流电逆变成交流电给主变压器，并通过全桥2整流成高压直流电给动力电池充电；在SPWM波驱动下将低压电池提供的低压直流电逆变成高频载波交流电给主变压器，并通过检波电路变成工频交流电输出。

所述主变压器将全桥1逆变的能量同时或单独分配给全桥2、全桥3整流成直流；将全桥2或全桥3逆变的能量传送给检波电路变成工频交流输出；将全桥2逆变的能量传送给全桥3整流成低压直流电；将全桥3逆变的能量传送给全桥2整流成高压直流电。

所述中央控制单元可同时或单独提供驱动信号给全桥1、全桥2及全桥3；可提供SPWM波给全桥2或全桥3；可将全桥1的同步驱动信号同时或单独提供给全桥2及全桥3；可将全桥2的同步驱动信号给全桥3；可将全桥3的同步驱动信号给全桥2。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过与中央控制单元连接隔离辅助电源、PFC电路、全桥1、全桥2、全桥3，以及与隔离辅助电源连接的交流、动力电池及低压电池分别连接，可实现内部电路复用，充电功能多合一，高度集成。

本实用新型通过的三合一车载充电装置可实现交流转直流、直流转直流及直流转交流三种功能；其中，直流转直流可实现低压直流转高压直流，高压直流转低压直流；直流转交流可实现低压直流转交流及高压直流转交流；交流转直流可同时或单独输出低压直流及高压直流。该装置逆变电路和整流电路互用，控制单元高度集成，成本优势明显。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种三合一车载充电装置框图；

图2是图1中隔离辅助电源部分放大示意图；

图3是图1中全桥1部分放大示意图；

图4是图1中全桥2部分放大示意图；

图5是图1中全桥3部分放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种三合一车载充电装置，包括隔离辅助电源、PFC电路、全桥1及全桥1驱动单元、主变压器、全桥2及全桥2驱动单元、全桥3及全桥3驱动单元、中央控制单元、动力电池及低压电池；

如图2所示，隔离辅助电源支持交流、动力电池及低压电池三种供电方式，且三种供电方式两两隔离，同时，隔离辅助电源可自动选择其中一种供电方式；

如图3-5所示，PFC电路采用交错并联模式，实现交流输入功率因数校正；

全桥1将PFC电路输出直流逆变成交流并给主变压器提供能量；

主变压器将全桥1、全桥2及全桥3所提供的能量进行隔离分配；

全桥2具备将全桥1和全桥3提供的交流电整流成高压直流电给动力电池充电、将动力电池提供的高压直流电逆变为交流电并通过全桥3整流成低压直流电给低压电池充电、在SPWM波驱动下将高压电池提供的高压直流电逆变为高频载波交流电并通过检波电路变成工频交流电输出三种功能；

全桥3具备将全桥1、全桥2提供的交流电整流成低压直流电给低压电池充电、将低压电池提供的低压直流电逆变成交流电通过全桥2整流成高压直流电给动力电池充电、在SPWM波驱动下将低压电池提供的低压直流电逆变成高频载波交流电并通过检波电路变成工频交流电输出三种功能；

中央控制单元(中央控制单元主芯片采用TI的TMS320F2837xD系类双核微控制器)实现驱动信号控制、信号采集、逻辑功能控制、自诊断、数据存储、通讯等功能；

一种充电装置实现交流转直流、直流转直流及直流转交流三种功能；该充电装置有交流输入情况下，通过全桥1、全桥2、全桥3及一个主变压器实现对动力电池及低压电池同时或单独充电；该充电装置无交流输入情况下，直流转直流可实现隔离的低压直流转高压直流和高压直流转低压直流；直流转交流可实现隔离的低压直流转交流及高压直流转交流；交流转直流可同时或单独输出低压直流及高压直流。

所述隔离辅助电源支持交流、动力电池及低压电池三种相互隔离的供电方式，且自动选择其中一种供电方式。

所述全桥1及全桥1驱动单元在该三合一充电装置中，将PFC电路输出直流逆变成交流并给主变压器提供能量。

所述的全桥2及全桥2驱动单元在该三合一充电装置中，将全桥1和全桥3提供的交流电整流成高压直流电给动力电池充电；将动力电池提供的高压直流电逆变为交流电，提供给主变压器并通过全桥3整流成低压直流电给低压电池充电；在SPWM波驱动下将高压电池提供的高压直流电逆变为高频载波交流电提供给主变压器，并通过检波电路变成工频交流电输出。

所述的全桥3及全桥3驱动单元在该三合一充电装置中，将全桥1、全桥2提供的交流电整流成低压直流电给低压电池充电；将低压电池提供的低压直流电逆变成交流电给主变压器，并通过全桥2整流成高压直流电给动力电池充电；在SPWM波驱动下将低压电池提供的低压直流电逆变成高频载波交流电给主变压器，并通过检波电路变成工频交流电输出。

所述的主变压器连接全桥1、全桥2及全桥3，将全桥1逆变的能量同时或单独分配给全桥2、全桥3整流成直流；将全桥2或全桥3逆变的能量传送给检波电路变成工频交流输出；将全桥2逆变的能量传送给全桥3整流成低压直流电；将全桥3逆变的能量传送给全桥2整流成高压直流电。

所述的中央控制单元可同时或单独提供驱动信号给全桥1、全桥2及全桥3；可提供SPWM波给全桥2或全桥3；可将全桥1的同步驱动信号同时或单独提供给全桥2及全桥3；可将全桥2的同步驱动信号给全桥3；可将全桥3的同步驱动信号给全桥2；实现控制单元1、控制单元2(驱动继电器的电路)、开关1、开关2的逻辑控制；实现AC信号采样、动力电池信号采样及低压电池信号采样；检测隔离辅助电源工作状态；接收和发送通信信号；存储数据。

如图1所示，当充电装置有交流输入时，隔离辅助电源由交流输入供电，根据通讯指令要求，输入交流电通过整流及PFC电路变成稳定的高压直流电提供给全桥1，通过全桥1逆变成交流电给主变压器，由主变压器将能量分配给全桥2和全桥3，通过全桥2整流成高压直流电给动力电池充电，通过全桥3整流成低压直流电给低压电池充电；此时，全桥2与动力电池的回路通过开关1闭合，全桥3与低压电池的回路通过开关2闭合，检波电路与交流输入回路通过控制单元2断开。若单独给动力电池充电时，全桥2与动力电池的回路通过开关1闭合，全桥3与低压电池的回路通过开关2断开，检波电路与交流输入回路通过控制单元2断开；若单独给低压电池充电时，全桥2与动力电池的回路通过开关1断开，全桥3与低压电池的回路通过开关2闭合，检波电路与交流输入回路通过控制单元2断开。

当充电装置无交流输入且低压电池馈电时，隔离辅助电源由动力电池供电，根据通讯指令要求，动力电池输出的高压直流电由全桥2逆变成交流电传送给主变压器，主变压器将能量传递给全桥3整流成低压直流电给低压电池供电。此时，检波电路通过控制单元2与交流输入回路断开。

当无交流输入时，隔离辅助电源由动力电池供电，根据通讯指令要求需要输出交流电，动力电池输出的高压直流电由SPWM波驱动的全桥2逆变成高频载波交流电传送给主变压器，主变压器将能量传递给检波电路输出工频交流电。此时，全桥3与低压电池的回路通过开关2断开；检波电路与交流输入回路通过控制单元2闭合，PFC驱动和全桥1驱动关闭，PFC电路和全桥1停止工作，交流输入端口变为交流输出端口。

当无交流输入时，隔离辅助电源由低压电池供电，根据通讯指令要求需要输出交流电，低压电池输出的低压直流电由SPWM波驱动的全桥3逆变成高频载波交流电传送给主变压器，主变压器将能量传递给检波电路输出工频交流电。此时，全桥2与低压电池的回路通过开关1断开。检波电路与交流输入回路通过控制单元2闭合，PFC驱动和全桥1驱动关闭，PFC电路和全桥1停止工作，交流输入端口变为交流输出端口。

当无交流输入时，隔离辅助电源由动力电池供电，根据通讯指令，低压电池输出的低压直流电由全桥3逆变成交流电传送给主变压器，主变压器将能量传递给全桥2整流成低压高流电给动力电池供电。此时，全桥2与动力电池的回路通过开关1闭合，全桥3与低压电池的回路通过开关2闭合，检波电路通过控制单元2与交流输入回路断开。

本实用新型提供的三合一充电装置，经过测试和实际应用，实现了车载充电电源智能化，高度集成化。

以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种三合一车载充电装置，其特征在于，包括隔离辅助电源、PFC电路、全桥1、主变压器、全桥2、全桥3、中央控制单元；

所述隔离辅助电源与交流、动力电池及低压电池分别连接；

所述中央控制单元连接隔离辅助电源、PFC电路、全桥1、全桥2、全桥3；

所述主变压器连接全桥1、全桥2及全桥3。

2.根据权利要求1所述的一种三合一车载充电装置，其特征在于，所述PFC电路包括两个PFC驱动单元，两个PFC驱动单元与所述中央控制单元连接；

所述中央控制单元还连接有通讯模块、AC采样单元与两个控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种三合一车载充电装置，其特征在于，所述全桥1包括两个全桥1驱动单元，所述全桥2包括两个全桥2驱动单元，所述全桥3包括两个全桥3驱动单元；两个所述全桥1驱动单元、全桥2驱动单元、全桥3驱动单元均连接至所述中央控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种三合一车载充电装置，其特征在于，所述PFC电路采用交错并联模式，实现交流输入功率因数校正；

所述全桥1将PFC电路输出直流逆变成交流并给主变压器提供能量；

所述主变压器将全桥1、全桥2及全桥3所提供的能量进行隔离分配。

5.根据权利要求1所述的一种三合一车载充电装置，其特征在于，所述全桥2将全桥1和全桥3提供的交流电整流成高压直流电给动力电池充电；将动力电池提供的高压直流电逆变为交流电，提供给主变压器并通过全桥3整流成低压直流电给低压电池充电；在SPWM波驱动下将高压电池提供的高压直流电逆变为高频载波交流电提供给主变压器，并通过检波电路变成工频交流电输出。

6.根据权利要求1所述的一种三合一车载充电装置，其特征在于，所述全桥3将全桥1、全桥2提供的交流电整流成低压直流电给低压电池充电；将低压电池提供的低压直流电逆变成交流电给主变压器，并通过全桥2整流成高压直流电给动力电池充电；在SPWM波驱动下将低压电池提供的低压直流电逆变成高频载波交流电给主变压器，并通过检波电路变成工频交流电输出。

7.根据权利要求1所述的一种三合一车载充电装置，其特征在于，所述主变压器将全桥1逆变的能量同时或单独分配给全桥2、全桥3整流成直流；将全桥2或全桥3逆变的能量传送给检波电路变成工频交流输出；将全桥2逆变的能量传送给全桥3整流成低压直流电；将全桥3逆变的能量传送给全桥2整流成高压直流电。

8.根据权利要求1所述的一种三合一车载充电装置，其特征在于，所述中央控制单元可同时或单独提供驱动信号给全桥1、全桥2及全桥3；可提供SPWM波给全桥2或全桥3；可将全桥1的同步驱动信号同时或单独提供给全桥2及全桥3；可将全桥2的同步驱动信号给全桥3；可将全桥3的同步驱动信号给全桥2。