CN208401600U - 一种双向充电机及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种双向充电机及电动汽车，涉及电气系统技术领域，双向充电机包括：高频逆变电路、整流电路以及连接在高频逆变电路和整流电路之间的变压器，变压器的第一绕组与高频逆变电路连接，第二绕组与整流电路连接；还包括：切换开关、谐振电容和谐振电感；其中，在双向充电机处于为动力电池充电的向内充电状态时，切换开关将谐振电容和谐振电感串联在变压器的第一绕组的第一端与高频逆变电路之间；在双向充电机处于为外部设备供电的向外供电状态时，切换开关将谐振电容和谐振电感串联在变压器的第二绕组的第一端与整流电路之间。本实用新型的方案简化了双向充电机的结构，降低了成本，减少了双向充电机占用的空间。

Description

一种双向充电机及电动汽车
技术领域
本实用新型属于电气系统技术领域，尤其是涉及一种双向充电机及电动汽车。
背景技术
现有技术中，电动汽车的车载充电机一般分为两类，一类为单向充电机，即只能实现外部供电设备为所述电动汽车的功能，另一类为双向充电机，所述双向充电机既能实现外部供电设备为所述电动汽车充电，也能实现电动汽车的动力电池向外放电；为了实现给动力电池充电和动力电池向外放电的功能，所述双向充电机的变压器的原边与高频逆变电路之间串联有一组谐振电容和谐振电感，所述变压器的副边与整流电路之间也串联有一组谐振电容和谐振电感，者就使得双向充电机的结构复杂、成本高且占用的空间较大。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种双向充电机及电动汽车，从而解决现有技术中双向充电机结构复杂、成本高且占用的空间大的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种双向充电机，包括高频逆变电路、整流电路以及连接在高频逆变电路和整流电路之间的变压器，其中，所述变压器的第一绕组与所述高频逆变电路连接，第二绕组与所述整流电路连接；其特征在于，还包括：切换开关、谐振电容和谐振电感；
其中，在所述双向充电机处于为动力电池充电的向内充电状态时，所述切换开关将所述谐振电容和所述谐振电感串联在所述变压器的第一绕组的第一端与所述高频逆变电路之间；
在所述双向充电机处于为外部设备供电的向外供电状态时，所述切换开关将所述谐振电容和所述谐振电感串联在所述变压器的第二绕组的第一端与所述整流电路之间。
其中，所述双向充电机还包括：控制器，所述切换开关包括分别与所述控制器电连接的多个单刀双掷的控制开关；
其中，第一控制开关的动端与所述高频逆变电路连接，第二控制开关的动端与所述第一绕组的第一端连接；所述谐振电容和所述谐振电感串联在所述第一控制开关的第一不动端与所述第二控制开关的第一不动端之间；所述第一控制开关的第二不动端与所述第二控制开关的第二不动端连接；
第三控制开关的动端与所述整流电路连接，第四控制开关的动端与所述第二绕组的第一端连接；所述谐振电容和所述谐振电感还串联在所述第三控制开关的第一不动端与所述第四控制开关的第一不动端之间；所述第三控制开关的第二不动端与所述第四控制开关的第二不动端连接。
其中，在所述双向充电机处于为动力电池充电的向内充电状态时，所述第一控制开关的动端与所述第一控制开关的第一不动端连接，所述第二控制开关的动端与所述第二控制开关的第一不动端连接；所述第三控制开关的动端与所述第三控制开关的第二不动端连接，所述第四控制开关的动端与所述第四控制开关的第二不动端连接。
其中，在所述双向充电机处于为外部设备供电的向外供电状态时，所述第一控制开关的动端与所述第一控制开关的第二不动端连接，所述第二控制开关的动端与所述第二控制开关的第二不动端连接；所述第三控制开关的动端与所述第三控制开关的第一不动端连接，所述第四控制开关的动端与所述第四控制开关的第一不动端连接。
其中，所述多个控制开关均为继电器，所述继电器的控制端与所述控制器电连接。
其中，所述高频逆变电路包括栅极分别与所述控制器电连接的多个金属氧化物半导体MOS管；
其中，第一金属氧化物半导体MOS管的源极与第二金属氧化物半导体MOS管的漏极连接，并与所述变压器的第一绕组的第二端连接；第三金属氧化物半导体MOS管的源极与第四金属氧化物半导体MOS管的漏极连接，并与所述第一控制开关的动端连接；所述第一金属氧化物半导体MOS管的漏极和所述第三金属氧化物半导体MOS管的漏极均与双向充电机的充电/放电端口的正极连接；所述第二金属氧化物半导体MOS管的源极和所述第四金属氧化物半导体MOS管的源极均与所述充电/放电端口的负极连接。
其中，所述整流电路包括：栅极分别与所述控制器电连接的多个金属氧化物半导体MOS管；
其中，第五金属氧化物半导体MOS管的源极与第六金属氧化物半导体MOS管的漏极连接，并与所述变压器的第二绕组的第二端连接；第七金属氧化物半导体MOS管的源极与第八金属氧化物半导体MOS管的漏极连接，并与所述第四控制开关的动端连接；所述第五金属氧化物半导体MOS管的漏极和所述第七金属氧化物半导体MOS管的漏极均与动力电池的正极连接；所述第六金属氧化物半导体MOS管的源极和所述第八金属氧化物半导体MOS管的源极均与所述动力电池的负极连接。
本实用新型实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的双向充电机。
本实用新型的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本实用新型通过在双向充电机内设置多个切换开关，实现了在为动力电池充电时，将串联的谐振电容和谐振电感设置在高频逆变电路和变压器之间；在动力电池向外放电时，将串联的谐振电容和谐振电感设置在变压器与整流器之间；从而实现在双向充电机内设置一组串联的谐振电容和谐振电感，就能满足为动力电池充电和动力电池向外放电的功能，简化了所述双向充电机的结构，节约了成本，减少了所述双向充电机占用的空间。
附图说明
图1为本实用新型实施例的双向充电机的结构示意图。
附图标记说明：
1-高频逆变电路，2-整流电路，3-变压器，C1-谐振电容，L1-谐振电感，K1-第一控制开关，K2-第二控制开关，K3-第三控制开关，K4-第四控制开关，Q1-第一金属氧化物半导体MOS管，Q2-第二金属氧化物半导体MOS管，Q3-第三金属氧化物半导体MOS管，Q4-第四金属氧化物半导体MOS管，Q5-第五金属氧化物半导体MOS管，Q6-第六金属氧化物半导体MOS管，Q7-第七金属氧化物半导体MOS管，Q8-第八金属氧化物半导体MOS管。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型实施例针对现有技术中双向充电机内设置两组谐振电容和谐振电感实现为动力电池充电和动力电池向外放电的功能，导致双向充电机的结构复杂、成本高且占用空间大的问题，提供一种双向充电机及电动汽车，实现了利用切换开关和一组串联的谐振电容和谐振电感实现双向充电的功能，简化了所述双向充电机的结构、节约了成本，减少了占用的空间。
如图1所示，本实用新型的一实施例提供了一种双向充电机，包括高频逆变电路1、整流电路2以及连接在高频逆变电路1和整流电路2之间的变压器3，其中，所述变压器3的第一绕组与所述高频逆变电路1连接，第二绕组与所述整流电路2连接；还包括：切换开关、谐振电容C1和谐振电感L1；其中，在所述双向充电机处于为动力电池充电的向内充电状态时，所述切换开关将所述谐振电容C1和所述谐振电感L1串联在所述变压器3的第一绕组的第一端与所述高频逆变电路1之间；在所述双向充电机处于为外部设备供电的向外供电状态时，所述切换开关将所述谐振电容C1和所述谐振电感L1串联在所述变压器3的第二绕组的第一端与所述整流电路2之间。
本实用新型实施例中，根据所述双向充电机当前所处的工作状态，调整串联的所述谐振电容C1和谐振电感L1在所述双向充电机的电路中的位置，实现了利用一组谐振电容C1和谐振电感L1，使所述双向充电机既能实现为所述动力电池充电，又能实现所述动力电池向外放电，减少了所述双向充电机所使用的元器件，减小了所述双向充电机的体积，使得所述双向充电机占用的所述电动汽车的空间减少，同时还降低了所述双向充电机的成本。
进一步的，所述双向充电机还包括：控制器，所述切换开关包括分别与所述控制器电连接的多个单刀双掷的控制开关。具体的，所述控制器用于根据所述双向充电机当前的工作状态调整所述切换开关的闭合状态。
如图1所示，第一控制开关K1的动端与所述高频逆变电路1连接，第二控制开关K2的动端与所述第一绕组的第一端连接；所述谐振电容C1和所述谐振电感L1串联在所述第一控制开关K1的第一不动端与所述第二控制开关K2的第一不动端之间；所述第一控制开关K1的第二不动端与所述第二控制开关K2的第二不动端连接。从而实现通过控制所述第一控制开关K1的动端与所述第一控制开关K1的第一不动端连接，控制所述第二控制开关K2的动端与所述第二控制开关K2的第一不动端连接，实现将串联的谐振电容C1和谐振电感L1连接在所述高频逆变电路1与所述第一绕组的第一端之间。
第三控制开关K3的动端与所述整流电路2连接，第四控制开关K4的动端与所述第二绕组的第一端连接；所述谐振电容C1和所述谐振电感L1还串联在所述第三控制开关K3的第一不动端与所述第四控制开关K4的第一不动端之间；所述第三控制开关K3的第二不动端与所述第四控制开关K4的第二不动端连接。从而实现通过控制所述第三控制开关K3的动端与所述第三控制开关K3的第一不动端连接，可控制所述第四控制开关K4的动端与所述第四控制开关K4的第一不动端连接，实现将串联的谐振电容C1和谐振电感L1连接在所述第二绕组的第一端与所述整流电路2之间。
具体的，在所述双向充电机处于为动力电池充电的向内充电状态时，所述第一控制开关K1的动端与所述第一控制开关K1的第一不动端连接，所述第二控制开关K2的动端与所述第二控制开关K2的第一不动端连接；所述第三控制开关K3的动端与所述第三控制开关K3的第二不动端连接，所述第四控制开关K4的动端与所述第四控制开关K4的第二不动端连接。这样，就实现了将串联的所述谐振电容C1和所述谐振电感L1连接在所述高频逆变电路1和所述第一绕组的第一端之间，同时，将所述第二绕组的第一端与所述整流电路连接，形成充电回路，从而完成与所述双向充电机的充电/放电端口5连接的供电设备为所述动力电池4充电。
具体的，在所述双向充电机处于为外部设备供电的向外供电状态时，所述第一控制开关K1的动端与所述第一控制开关K1的第二不动端连接，所述第二控制开关K2的动端与所述第二控制开关K2的第二不动端连接；所述第三控制开关K3的动端与所述第三控制开关K3的第一不动端连接，所述第四控制开关K4的动端与所述第四控制开关K4的第一不动端连接。这样，就实现了将串联的所述谐振电容C1和所述谐振电感L1连接在所述第二绕组的第二端与所述整流电路2之间，将所述高频逆变电路1与所述第一绕组的第一端连接，形成放电回路，从而完成所述动力电池4向与所述充电/放电端口5连接的负载放电。
这里，需要说明的是，本实用新型实施例中的所述切换开关可以为如上所述的多个单刀双掷的控制开关，也可以为多个双刀双掷控制开关，还可以为一个四刀双掷控制开关，或者其他能够满足根据所述双向充电机的当前工作状态调整串联的所述谐振电容C1和所述谐振电感L1的位置，构成充电回路或放电回路的控制开关。其中，若所述切换开关为多个双刀双掷控制开关时，则一个双刀双掷控制开关用于替换所述第一控制开关K1和所述第二控制开关K2；另一个双刀双掷控制开关用于替换所述第三控制开关K3和所述第四控制开关K4。若所述切换开关为四刀双掷控制开关，则用所述四刀双掷控制开关直接替换所述第一控制开关K1、所述第二控制开关K2、所述第三控制开关K3和所述第四控制开关K4。
优选的，所述多个控制开关均为继电器，其中，所述继电器的控制端与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述继电器的闭合或断开的状态。
如图1所示，所述高频逆变电路1包括栅极分别与所述控制器电连接的多个金属氧化物半导体MOS管；其中，所述金属氧化物半导体MOS管均为N沟道金属氧化物半导体MOS管。
其中，第一金属氧化物半导体MOS管Q1的源极与第二金属氧化物半导体MOS管Q2的漏极连接，并与所述变压器3的第一绕组的第二端连接；第三金属氧化物半导体MOS管Q3的源极与第四金属氧化物半导体MOS管Q4的漏极连接，并与所述第一控制开关K1的动端连接；所述第一金属氧化物半导体MOS管Q1的漏极和所述第三金属氧化物半导体MOS管Q3的漏极均与双向充电机的充电/放电端口5的正极连接；所述第二金属氧化物半导体MOS管Q2的源极和所述第四金属氧化物半导体MOS管Q4的源极均与所述充电/放电端口5的负极连接。所述控制器根据预设频率交替控制所述第一金属氧化物半导体MOS管Q1至所述第四金属氧化物半导体MOS管Q4的导通或截止，具体为：首先控制所述第二金属氧化物半导体MOS管Q2和所述第三金属氧化物半导体MOS管Q3导通，并控制所述第一金属氧化物半导体MOS管Q1和所述第四金属氧化物半导体MOS管Q4截止；然后，间隔预设时长，控制所述第二金属氧化物半导体MOS管Q2和所述第三金属氧化物半导体MOS管Q3截止，并控制所述第一金属氧化物半导体MOS管Q1和所述第四金属氧化物半导体MOS管Q4导通；从而在为动力电池充电时，将输入至所述高频逆变电路1的直流电流信号转换为方波电流信号；在动力电池为负载充电时，将输入值所述高频逆变电路1的方波电流信号转换为直流电流信号。
具体的，所述整流电路2包括：栅极分别与所述控制器电连接的多个金属氧化物半导体MOS管，且所述金属氧化物半导体MOS管均为N沟道金属氧化物半导体MOS管；其中，第五金属氧化物半导体MOS管Q5的源极与第六金属氧化物半导体MOS管Q6的漏极连接，并与所述变压器3的第二绕组的第二端连接；第七金属氧化物半导体MOS管Q7的源极与第八金属氧化物半导体MOS管Q8的漏极连接，并与所述第四控制开关K4的动端连接；所述第五金属氧化物半导体MOS管Q5的漏极和所述第七金属氧化物半导体MOS管Q7的漏极均与动力电池4的正极连接；所述第六金属氧化物半导体MOS管Q6的源极和所述第八金属氧化物半导体MOS管Q8的源极均与所述动力电池4的负极连接。所述控制器还用于控制所述第五金属氧化物半导体MOS管Q5至第八金属氧化物半导体MOS管Q8的导通或截止，从而在为所述动力电池4充电时，使输入值所述整流电路2中的方波电流信号转换为直流信号；在所述动力电池4为负载充电时使输入至所述整流电路2中的直流信号转换为方波电流信号。其中，所述控制器控制所述第五金属氧化物半导体MOS管Q5至第八金属氧化物半导体MOS管Q8的导通或截止的方法与所述控制器控制所述第一金属氧化物半导体MOS管至所述第四金属氧化物半导体MOS管的导通或截止的方式相同，在此不再赘述。
本实用新型实施例通过在所述双向充电机中设置多个切换开关和一组串联的所述谐振电容C1和所述谐振电感L1，根据所述双向充电机的工作状态，利用所述切换开关的闭合或断开，调整所述谐振电容C1和所述谐振电感L1的位置，从而在为所述动力电池4充电时，形成充电回路，在所述动力电池4为负载充电时，形成放电回路；减少了所述双向充电机的元器件数量，降低了成本，减小了所述双向充电机的体积和占用电动汽车的空间。
本实用新型实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的双向充电机。
相应的，由于本实用新型实施例的双向充电机应用于电动汽车，因此，本实用新型实施例还提供了一种电动汽车，其中，上述双向充电机的所述实现实施例均适用于该电动汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种双向充电机，包括高频逆变电路(1)、整流电路(2)以及连接在高频逆变电路(1)和整流电路(2)之间的变压器(3)，其中，所述变压器(3)的第一绕组与所述高频逆变电路(1)连接，第二绕组与所述整流电路(2)连接；其特征在于，还包括：切换开关、谐振电容(C1)和谐振电感(L1)；
其中，在所述双向充电机处于为动力电池充电的向内充电状态时，所述切换开关将所述谐振电容(C1)和所述谐振电感(L1)串联在所述变压器(3)的第一绕组的第一端与所述高频逆变电路(1)之间；
在所述双向充电机处于为外部设备供电的向外供电状态时，所述切换开关将所述谐振电容(C1)和所述谐振电感(L1)串联在所述变压器(3)的第二绕组的第一端与所述整流电路(2)之间。
2.根据权利要求1所述的双向充电机，其特征在于，所述双向充电机还包括：控制器，所述切换开关包括分别与所述控制器电连接的多个单刀双掷的控制开关；
其中，第一控制开关(K1)的动端与所述高频逆变电路(1)连接，第二控制开关(K2)的动端与所述第一绕组的第一端连接；所述谐振电容(C1)和所述谐振电感(L1)串联在所述第一控制开关(K1)的第一不动端与所述第二控制开关(K2)的第一不动端之间；所述第一控制开关(K1)的第二不动端与所述第二控制开关(K2)的第二不动端连接；
第三控制开关(K3)的动端与所述整流电路(2)连接，第四控制开关(K4)的动端与所述第二绕组的第一端连接；所述谐振电容(C1)和所述谐振电感(L1)还串联在所述第三控制开关(K3)的第一不动端与所述第四控制开关(K4)的第一不动端之间；所述第三控制开关(K3)的第二不动端与所述第四控制开关(K4)的第二不动端连接。
3.根据权利要求2所述的双向充电机，其特征在于，在所述双向充电机处于为动力电池充电的向内充电状态时，所述第一控制开关(K1)的动端与所述第一控制开关(K1)的第一不动端连接，所述第二控制开关(K2)的动端与所述第二控制开关(K2)的第一不动端连接；所述第三控制开关(K3)的动端与所述第三控制开关(K3)的第二不动端连接，所述第四控制开关(K4)的动端与所述第四控制开关(K4)的第二不动端连接。
4.根据权利要求2所述的双向充电机，其特征在于，在所述双向充电机处于为外部设备供电的向外供电状态时，所述第一控制开关(K1)的动端与所述第一控制开关(K1)的第二不动端连接，所述第二控制开关(K2)的动端与所述第二控制开关(K2)的第二不动端连接；所述第三控制开关(K3)的动端与所述第三控制开关(K3)的第一不动端连接，所述第四控制开关(K4)的动端与所述第四控制开关(K4)的第一不动端连接。
5.根据权利要求2所述的双向充电机，其特征在于，所述多个单刀双掷的控制开关均为继电器，所述继电器的控制端与所述控制器电连接。
6.根据权利要求2所述的双向充电机，其特征在于，所述高频逆变电路(1)包括栅极分别与所述控制器电连接的多个金属氧化物半导体MOS管；
其中，第一金属氧化物半导体MOS管(Q1)的源极与第二金属氧化物半导体MOS管(Q2)的漏极连接，并与所述变压器(3)的第一绕组的第二端连接；第三金属氧化物半导体MOS管(Q3)的源极与第四金属氧化物半导体MOS管(Q4)的漏极连接，并与所述第一控制开关(K1)的动端连接；所述第一金属氧化物半导体MOS管(Q1)的漏极和所述第三金属氧化物半导体MOS管(Q3)的漏极均与双向充电机的充电/放电端口(5)的正极连接；所述第二金属氧化物半导体MOS管(Q2)的源极和所述第四金属氧化物半导体MOS管(Q4)的源极均与所述充电/放电端口(5)的负极连接。
7.根据权利要求2所述的双向充电机，其特征在于，所述整流电路(2)包括：栅极分别与所述控制器电连接的多个金属氧化物半导体MOS管；
其中，第五金属氧化物半导体MOS管(Q5)的源极与第六金属氧化物半导体MOS管(Q6)的漏极连接，并与所述变压器(3)的第二绕组的第二端连接；第七金属氧化物半导体MOS管(Q7)的源极与第八金属氧化物半导体MOS管(Q8)的漏极连接，并与所述第四控制开关(K4)的动端连接；所述第五金属氧化物半导体MOS管(Q5)的漏极和所述第七金属氧化物半导体MOS管(Q7)的漏极均与动力电池(4)的正极连接；所述第六金属氧化物半导体MOS管(Q6)的源极和所述第八金属氧化物半导体MOS管(Q8)的源极均与所述动力电池(4)的负极连接。
8.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的双向充电机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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