CN211629884U - 电动汽车的充电电路及交流充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了电动汽车的充电电路及交流充电设备，应用于电子技术领域，用于提高充电设备的充电效率并降低充电设备的制造成本。本申请提供的电动汽车的充电电路，包括输入端、限流器、交直流转换模块、第一滤波器、升压模块、第二滤波器、控制器和输出端，该限流器与该交直流转换模块连接，该第一滤波器分别与交直流转换模块和升压模块分别连接，该第二滤波器的第一端与升压模块连接，该第二滤波器的第二端形成该输出端与外部电池连接；该控制器通过该第一组PWM输出引脚与该交直流转换模块连接，该控制器通过第二组PWM输出引脚与该升压模块连接；该限流器、该交直流转换模块、该第一滤波器、该升压模块和该第二滤波器均集成在同一设备中。

Description

电动汽车的充电电路及交流充电设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及电动汽车的充电电路及交流充电设备。

背景技术

随着国内外电动汽车的普及，电动汽车的充电需求也越来越大。目前电动汽车车载充电设备及充电系统是处于分离状态的，即电动汽车装载车载充电器，充电设备提供交流电。

这一现有设计带来的问题是车载充电器因装载在车端，按照汽车级标准设计，震动、EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)等问题必然导致制造成本高，其次，车载充电器行车时不使用但是车辆行驶过程中随车运行，给车辆增加了额外的质量。

充电设备制造商和车载充电设备制造商大部分是不同的公司，因此在设计交流充电设备时在交流输入端口都配备了交流滤波器，在车载充电器中设有高频变压器Tansformer，一方面使得充电效率普遍较低，另一方面使得充电构成的整体成本较高。

实用新型内容

本申请实施例提供电动汽车的充电电路及交流充电设备，以解决现有技术的充电设备的充电效率低且制造成本高的技术问题。

根据本实用新型的一个方面提供的一种电动汽车的充电电路，包括输入端11和限流器，还包括交直流转换模块、第一滤波器、升压模块、第二滤波器、控制器和输出端，该限流器的第一端形成该输入端11与外部交流电源连接，该限流器的第二端与该交直流转换模块连接，该第一滤波器分别与该交直流转换模块和该升压模块分别连接，该第二滤波器的第一端与该升压模块连接，该第二滤波器的第二端形成该输出端与外部电池连接；

该控制器包括第一组PWM输出引脚和第二组PWM输出引脚，该控制器通过该第一组PWM输出引脚与该交直流转换模块连接，该控制器通过第二组 PWM输出引脚与该升压模块连接；

该限流器、该交直流转换模块、该第一滤波器、该升压模块和该第二滤波器均集成在同一设备中。

根据本实用新型的另一个方面提供的一种交流充电设备，该交流充电设备包括上述的电动汽车的充电电路。

本申请提出的电动汽车的充电电路及交流充电设备，通过设计集成在同一设备中的限流器、交直流转换模块、第一滤波器、升压模块、第二滤波器和控制器，并通过控制器的第一组PWM输出引脚发出的PWM控制信号控制该交直流转换模块，以实现将交流电转换为直流电，通过控制器的第二组 PWM输出引脚发出的PWM控制信号控制升压模块以实现对直流电进行升压，达到给汽车电池充电的标准电压，使得仅通过交流充电设备即可实现对电动汽车进行充电，一方面减轻了电动汽车内装配车载充电器的重量，另一方面整个充电电路的设计过程省去了高频变压器，降低了汽车充电设备的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例中电动汽车的充电电路的结构框图；

图2是本申请一实施例中电动汽车的充电电路的电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下结合具体附图对本申请的实现进行详细的描述：

图1是本申请一实施例中电动汽车的充电电路的结构框图，根据本申请的一实施例提供的电动汽车的充电电路如图1所示，该电动汽车的充电电路 100包括输入端11和限流器02，还包括交直流转换模块03、第一滤波器04、升压模块05、第二滤波器06、控制器07和输出端12，该限流器02的第一端形成该输入端11与外部交流电源01连接，该限流器02的第二端与该交直流转换模块03连接，该第一滤波器04分别与该交直流转换模块03和该升压模块05分别连接，该第二滤波器06的第一端与该升压模块05连接，该第二滤波器06的第二端形成该输出端12与外部电池08连接；

该控制器07包括第一组PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制) 输出引脚和第二组PWM输出引脚，该控制器07通过该第一组PWM输出引脚与该交直流转换模块03连接，该控制器07通过第二组PWM输出引脚与该升压模块05连接；

该限流器02、该交直流转换模块03、该第一滤波器04、该升压模块05 和该第二滤波器06均集成在同一设备中。

进一步地，该限流器02、该交直流转换模块03、该第一滤波器04、该升压模块05和该第二滤波器06可以均集成在交流充电设备中。

其中，该控制器07通过第一组PWM输出引脚控制该交直流转换模块03 将交流电转换为直流电，并通过第二组PWM输出引脚控制该升压模块05进行升压，使得该电动汽车的充电电路100输出的电压满足该外部电池08充电时的标准电压。

如图2所示，图2中的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)即表示该控制器07，该控制器07包括若干个用于控制晶体管的PWM输出引脚，该控制器可以选用TI(TexasInstruments，德州仪器)的28335芯片，例如型号为TMS320F28335的芯片。

根据本实施例的一个示例，该电动汽车的充电电路100还包括若干个传感器，每个所述传感器均连接所述控制器，所述传感器分别用于采集电动汽车的充电电路100中输入电压值、输入电流值及各个元器件的温度，并将采集的所述电压、所述电流及所述各个元器件的温度作为Samp信号回传给所述控制器07的In1引脚，该控制器07还用于：

将回传的所述电压值与预设的电压阈值进行比较，判断回传的所述电压值是否正常；

将回传的所述电流值与预设的电流阈值进行比较，判断回传的所述电流值是否正常；

将回传的所述各个元器件的温度与预设的温度阈值进行比较，判断对应的元器件的工作状态是否正常；

当回传的所述电压值、回传的所述电流值和所述各个元器件的温度至少其中至于不正常时，控制所述交直流转换模块03和所述升压模块05截止，以提高该电动汽车的充电电路充电时的安全性。

本实施例提供的电动汽车的充电电路，通过设计集成在同一设备中的限流器02、交直流转换模块03、第一滤波器04、升压模块05、第二滤波器06 和控制器07，并通过控制器07的第一组PWM输出引脚发出的PWM控制信号控制该交直流转换模块03，以实现将交流电转换为直流电，通过控制器07 的第二组PWM输出引脚发出的PWM控制信号控制升压模块05以实现对直流电进行升压，达到给汽车电池充电的标准电压，使得仅通过交流充电设备即可实现对电动汽车进行充电，一方面减轻了电动汽车内装配车载充电器的重量，另一方面整个充电电路的设计过程省去了高频变压器，降低了汽车充电设备的制造成本。

在其中的一个实施例中，该交直流转换模块03包括第一桥臂变换器和第二桥臂变换器，该限流器02分别连接该第一桥臂变换器的中点和该第二桥臂变换器的中点，该第一桥臂变换器和该第二桥臂变换器并联形成第一汇流端和第二汇流端，该交直流转换模块03通过该第一汇流端和该第二汇流端与该第一滤波器04连接。

其中，该输入端11包括第一输入端子和第二输入端子，该第一输入端子和该第二输入端子分别用于连接该外部交流电源01的两极。

在该实施例中，第一输入端子和第二输入端子用于连接外部交流电源AC 的两极，可以将第一输入端子连接零线，将第二输入端子连接火线，也可以将第一输入端子连接火线，将第二输入端子连接零线。

图2是本申请一实施例中电动汽车的充电电路的电路图，如图2所示，该限流器02包括第一电感和第二电感，该第一电感的第一端形成该第一输入端子，该第一电感的另一端连接该第一桥臂变换器的中点，该第二电感的第一端形成该第二输入端子，该第二电感的另一端连接该第二桥臂变换器的中点。

在其中一个实施例中，该第一桥臂变换器包括相互串联的第一晶体管和第二晶体管，该第二桥臂变换器包括相互串联的第三晶体管和第四晶体管，该第一组PWM输出引脚包括第一PWM输出引脚T1、第二PWM输出引脚 T2、第三PWM输出引脚T3和第四PWM输出引脚T4，该第一PWM输出引脚T1连接该第一晶体管的基极，该第二PWM输出引脚T2连接该第二晶体管的基极，该第三PWM输出引脚T3连接该第三晶体管的基极，该第四PWM 输出引脚T4连接该第四晶体管的基极。

其中，第一PWM输出引脚T1、第二PWM输出引脚T2、第三PWM输出引脚T3和第四PWM输出引脚T4用于输出对应的脉冲宽度调制信号，控制对应的晶体管的通断状态及导通的时长，以将交流电转换为直流电。

如图2所示，该第一滤波器04包括第三电感和第一电容，该第一电容的第一端与该第三电感的第一端并接并连接该第一汇流端，该第一电容的第二端分别连接该第二汇流端和该升压模块05，该第三电感的第二端连接该升压模块05。

该第一滤波器04作为该电动汽车的充电电路100的前置，用于对交直流转换模块03输出的直流电进行滤波处理。

进一步地，该升压模块05包括第五晶体管和第六晶体管，该第二组PWM 输出引脚包括第五PWM输出引脚T5和第六PWM输出引脚T6，该第五PWM 输出引脚T5连接该第五晶体管的基极，该第六PWM输出引脚T6连接该第六晶体管的基极，该第五晶体管的源极与该第六晶体管的源极共接并连接该第三电感的第二端，该第五晶体管的漏极分别连接该第一电容的第二端和该第二滤波器06，该第六晶体管的漏极连接该第二滤波器06。

本实施例提供的第五PWM输出引脚T5和第六PWM输出引脚T6用于输出脉冲宽度调制信号，分别控制第五晶体管和第六晶体管的通断状态及导通的时长，以实现电流的升压。

在该实施例中，该输出端12包括正极输出端子和负极输出端子，该正极输出端子用于连接该外部电池08的正极，该负极输出端子用于连接该外部电池08的负极。

其中，该输出端12用于向外部电池08输出电压和电流，对外部电池08 进行充电。

在其中一个实施例中，该第二滤波器06包括第二电容和第四电感，该第四电感的第一端连接该第六晶体管的漏极，该第四电感的第二端与该第二电容的第一端共接形成该正极输出端子，该第二电容的第二端与该第五晶体管的漏极共接形成该负极输出端子。

其中，该第二滤波器06用于对升压模块05输出的直流电压进行滤波处理。

根据本申请的另一实施例提供了一种交流充电设备，该交流充电设备包括上述的电动汽车的充电电路100。

其中，该交流充电设备包括的电动汽车的充电电路100与上述电动汽车的充电电路100的实施例中的结构相同，在此就不再赘述了。

本实施例提供的电动汽车的充电电路及交流充电设备，通过设计集成在同一设备中的限流器02、交直流转换模块03、第一滤波器04、升压模块05、第二滤波器06和控制器07，并通过控制器07的第一组PWM输出引脚发出的PWM控制信号控制该交直流转换模块03，以实现将交流电转换为直流电，通过控制器07的第二组PWM输出引脚发出的PWM控制信号控制升压模块 05以实现对直流电进行升压，达到给汽车电池充电的标准电压，使得仅通过交流充电设备即可实现对电动汽车进行充电，一方面减轻了电动汽车内装配车载充电器的重量，另一方面整个充电电路的设计过程省去了高频变压器，降低了汽车充电设备的制造成本。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的充电电路，包括输入端和限流器，其特征在于，还包括交直流转换模块、第一滤波器、升压模块、第二滤波器、控制器和输出端，所述限流器的第一端形成所述输入端与外部交流电源连接，所述限流器的第二端与所述交直流转换模块连接，所述第一滤波器分别与所述交直流转换模块和所述升压模块分别连接，所述第二滤波器的第一端与所述升压模块连接，所述第二滤波器的第二端形成所述输出端与外部电池连接；

所述控制器包括第一组PWM输出引脚和第二组PWM输出引脚，所述控制器通过所述第一组PWM输出引脚与所述交直流转换模块连接，所述控制器通过第二组PWM输出引脚与所述升压模块连接；

所述限流器、所述交直流转换模块、所述第一滤波器、所述升压模块和所述第二滤波器均集成在同一设备中。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述交直流转换模块包括第一桥臂变换器和第二桥臂变换器，所述限流器分别连接所述第一桥臂变换器的中点和所述第二桥臂变换器的中点，所述第一桥臂变换器和所述第二桥臂变换器并联形成第一汇流端和第二汇流端，所述交直流转换模块通过所述第一汇流端和所述第二汇流端与所述第一滤波器连接。

3.根据权利要求2所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述输入端包括第一输入端子和第二输入端子，所述第一输入端子和所述第二输入端子分别用于连接所述外部交流电源的两极。

4.根据权利要求3所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述限流器包括第一电感和第二电感，所述第一电感的第一端形成所述第一输入端子，所述第一电感的另一端连接所述第一桥臂变换器的中点，所述第二电感的第一端形成所述第二输入端子，所述第二电感的另一端连接所述第二桥臂变换器的中点。

5.根据权利要求2所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述第一桥臂变换器包括相互串联的第一晶体管和第二晶体管，所述第二桥臂变换器包括相互串联的第三晶体管和第四晶体管，所述第一组PWM输出引脚包括第一PWM输出引脚T1、第二PWM输出引脚T2、第三PWM输出引脚T3和第四PWM输出引脚T4，所述第一PWM输出引脚T1连接所述第一晶体管的基极，所述第二PWM输出引脚T2连接所述第二晶体管的基极，所述第三PWM输出引脚T3连接所述第三晶体管的基极，所述第四PWM输出引脚T4连接所述第四晶体管的基极。

6.根据权利要求2所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述第一滤波器包括第三电感和第一电容，所述第一电容的第一端与所述第三电感的第一端并接并连接所述第一汇流端，所述第一电容的第二端分别连接所述第二汇流端和所述升压模块，所述第三电感的第二端连接所述升压模块。

7.根据权利要求6所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述升压模块包括第五晶体管和第六晶体管，所述第二组PWM输出引脚包括第五PWM输出引脚T5和第六PWM输出引脚T6，所述第五PWM输出引脚T5连接所述第五晶体管的基极，所述第六PWM输出引脚T6连接所述第六晶体管的基极，所述第五晶体管的源极与所述第六晶体管的源极共接并连接所述第三电感的第二端，所述第五晶体管的漏极分别连接所述第一电容的第二端和所述第二滤波器，所述第六晶体管的漏极连接所述第二滤波器。

8.根据权利要求7所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述输出端包括正极输出端子和负极输出端子，所述正极输出端子用于连接所述外部电池的正极，所述负极输出端子用于连接所述外部电池的负极。

9.根据权利要求8所述的电动汽车的充电电路，其特征在于，所述第二滤波器包括第二电容和第四电感，所述第四电感的第一端连接所述第六晶体管的漏极，所述第四电感的第二端与所述第二电容的第一端共接形成所述正极输出端子，所述第二电容的第二端与所述第五晶体管的漏极共接形成所述负极输出端子。

10.一种交流充电设备，其特征在于，所述交流充电设备包括如权利要求1至9任一项所述的电动汽车的充电电路。

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