CN214674458U - 一种充电模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充电模块，包括：Buck‑Boost电路、LLC电路、控制电路、采样电路、绝缘阻抗检测电路以及供电电路；供电电路连接充电模块的输入端以及控制电路；绝缘阻抗检测电路分别连接充电模块的输入端与控制电路；采样电路用于采样Buck‑Boost电路与LLC电路两端的电压与电流；控制电路用于根据采样电路采样得到的采样值控制Buck‑Boost电路与LLC电路；绝缘阻抗检测电路用于当充电模块的输入端连接光伏组件时，采样光伏组件的电压，以便检测光伏组件是否存在漏电流。该充电模块既支持光伏输入又支持直流源输入，能够实现单向DC‑DC转换功能，也能实现对光伏输入的转换，并且可以保障充电的安全性。

Description

一种充电模块

技术领域

本申请涉及充电技术领域，特别涉及一种充电模块。

背景技术

目前，针对电动车辆充电，现有的充电模块仅为支持单一供电类型的充电模块，缺乏对不同供电类型通用的充电模块。或者充电模块仅支持直流源输入，实现单向的DC-DC转换；或者充电模块仅支持光伏输入，实现光伏输入的转换。例如，光伏逆变器仅能够将光伏产生的电压转换为市电频率的交流电。然而，仅支持单一供电类型的充电模块已无法较好的满足充电需求，因此提供一种支持不同供电类型的充电模块已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种充电模块，既支持光伏输入又支持直流源输入，能够实现单向DC-DC转换功能，也能实现对光伏输入的转换，并且可以保障充电过程的安全性。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种充电模块，包括：

Buck-Boost电路、LLC电路、控制电路、采样电路、绝缘阻抗检测电路以及供电电路；所述Buck-Boost电路的输出端连接所述LLC电路的输入端，所述Buck-Boost电路的输入端作为所述充电模块的输入端，所述LLC电路的输出端作为所述充电模块的输出端；所述供电电路连接所述充电模块的输入端以及所述控制电路；所述采样电路分别连接所述Buck-Boost电路的两端、所述LLC电路的两端以及所述控制电路；所述绝缘阻抗检测电路分别连接所述充电模块的输入端与所述控制电路；所述控制电路还连接所述Buck-Boost电路与所述LLC电路；

所述采样电路，用于分别采样所述Buck-Boost电路两端和所述LLC电路两端的电压与电流；

所述控制电路，用于根据所述采样电路采样得到的采样值，控制所述Buck-Boost电路与所述LLC电路；

所述绝缘阻抗检测电路；用于当所述充电模块的输入端连接光伏组件时，采样所述光伏组件的电压，以根据所述电压检测所述光伏组件是否存在漏电流。

可选的，所述控制电路包括：

第一控制器与第二控制器；所述第一控制器连接所述Buck-Boost电路，用于根据所述采样电路采样得到的采样值控制所述Buck-Boost电路；所述第二控制器连接所述LLC电路，用于根据所述采样电路采样得到的采样值控制所述LLC电路。

可选的，所述供电电路包括：

第一电源与第二电源；

所述第一电源连接所述充电模块的输入端与所述第一控制器，用于将所述充电模块的输入端输入的电压转换为所述第一控制器的工作电压为所述第一控制器供电；

所述第二电源连接所述充电模块的输入端与所述第二控制器，用于将所述充电模块的输入端输入的电压转换为所述第二控制器的工作电压为所述第二控制器供电。

可选的，所述绝缘阻抗检测电路包括：

第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第一运算放大器以及第二运算放大器；

所述第一电阻与所述第一可控开关并联，且第一公共端连接所述第三电阻的第一端，第二公共端连接所述第四电阻的第一端；所述第三电阻的第二端连接所述充电模块的输入端的正极；所述第二电阻与所述第二可控开关并联，且第一公共端连接所述第四电阻的第二端，第二公共端连接所述充电模块额输入端的负极；所述第三可控开关的一端连接所述第四电阻的第一端，所述第三可控开关的另一端接地；所述第一运算放大器的同相输入端串联所述第五电阻后连接所述充电模块的输入端的正极，所述第一运算放大器的反相输入端串联所述第六电阻后连接所述第四电阻的第一端，所述第一运算放大器的输出端连接所述控制电路；所述第二运算放大器的同相输入端串联所述第七电阻后连接所述第四电阻的第一端，所述第二运算放大器的反相输入端串联所述第八电阻后连接所述充电模块的输入端的负极，所述第二运算放大器的输出端连接所述控制电路。

可选的，还包括：

输入EMI电路与输出EMI电路；所述输入EMI电路连接所述Buck-Boost电路的输入端；所述输出EMI电路连接所述LLC电路的输出端。

可选的，还包括：

软启电路；所述软启电路分别连接所述输入EMI电路的输出端与所述Buck-Boost电路的输入端。

可选的，所述软启电路包括：

第九电阻与继电器；所述第九电阻与所述继电器并联。

可选的，还包括：

风扇；所述风扇分别连接所述供电电路与所述控制电路，用于散热。

可选的，还包括：

灯板；所述灯板连接所述控制电路，用于显示所述充电模块的工作状态。

本申请所提供的充电模块，包括：Buck-Boost电路、LLC电路、控制电路、采样电路、绝缘阻抗检测电路以及供电电路；所述Buck-Boost电路的输出端连接所述LLC电路的输入端，所述Buck-Boost电路的输入端作为所述充电模块的输入端，所述LLC电路的输出端作为所述充电模块的输出端；所述供电电路连接所述充电模块的输入端以及所述控制电路；所述采样电路分别连接所述Buck-Boost电路的两端、所述LLC电路的两端以及所述控制电路；所述绝缘阻抗检测电路分别连接所述充电模块的输入端与所述控制电路；所述控制电路还连接所述Buck-Boost电路与所述LLC电路；所述采样电路，用于分别采样所述Buck-Boost电路两端和所述LLC电路两端的电压与电流；所述控制电路，用于根据所述采样电路采样得到的采样值，控制所述Buck-Boost电路与所述LLC电路；所述绝缘阻抗检测电路；用于当所述充电模块的输入端连接光伏组件时，采样所述光伏组件的电压，以根据所述电压检测所述光伏组件是否存在漏电流。

可见，本申请所提供的充电模块将Buck-Boost电路与LLC电路相结合，Buck-Boost电路与LLC电路相连，以Buck-Boost电路的输入端作为充电模块的输入端，以LLC电路的输出端作为充电模块的输出端，根据采样电路采样的电压和电流值，在控制电路的控制下，利用Buck-Boost电路与LLC电路，可以实现单向DC-DC转换功能，也可以实现对光伏输入的转换。并且充电模块内部集成有绝缘阻抗检测电路，在光伏输入的情况下，通过绝缘阻抗检测电路采样所述光伏组件的电压，可以检测光伏组件是否存在漏电流，从而保证充电过程的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种充电模块的示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种充电模块的示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种绝缘阻抗检测电路的示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种充电模块，既支持光伏输入又支持直流源输入，能够实现单向DC-DC转换功能，也能实现对光伏输入的转换，并且可以保障充电过程的安全性。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种充电模块的示意图，参考图1所示，该充电模块包括：

Buck-Boost电路10、LLC电路20、控制电路30、采样电路40、绝缘阻抗检测电路50以及供电电路60；Buck-Boost电路10的输出端连接LLC电路20的输入端，Buck-Boost电路10的输入端作为充电模块的输入端，LLC电路20的输出端作为充电模块的输出端；供电电路60连接充电模块的输入端以及控制电路30；采样电路40分别连接Buck-Boost电路10的两端、LLC电路20的两端以及控制电路30；绝缘阻抗检测电路50分别连接充电模块的输入端与控制电路30；控制电路30还连接Buck-Boost电路10与LLC电路20；

采样电路40，用于分别采样Buck-Boost电路10两端和LLC电路20两端的电压与电流；

控制电路30，用于根据采样电路40采样得到的采样值，控制Buck-Boost电路10与LLC电路20；

绝缘阻抗检测电路50；用于当充电模块的输入端连接光伏组件时，采样光伏组件的电压，以根据电压检测光伏组件是否存在漏电流。

具体的，本申请所提供的充电模块主要包括Buck-Boost电路10、LLC电路20、控制电路30、采样电路40、绝缘阻抗检测电路50以及供电电路60。Buck-Boost电路10可调节中间母线电压。LLC电路20可实现高频隔离以便为电动车辆充电。采样电路40用于采样Buck-Boost电路两端以及LLC电路两端的电压与电流。对于Buck-Boost电路10、LLC电路20以及采样电路40的电路结构，本申请在此不做赘述，可以参考现有的Buck-Boost电路10、LLC电路20的结构，以及现有的能够采样电压与电流的采样电路。

供电电路60负责从充电模块的输入端取电，为控制电路30供电。控制电路30负责控制Buck-Boost电路10与LLC电路20。

参考图2所示，在一种具体的实施方式中，控制电路30包括：

第一控制器与第二控制器；第一控制器连接Buck-Boost电路，用于根据采样电路40采样得到的采样值控制Buck-Boost电路；第二控制器连接LLC电路，用于根据采样电路40采样得到的采样值控制LLC电路。

本实施例中，控制电路30设置两路控制器，即第一控制器与第二控制器。Buck-Boost电路10与LLC电路20各自单独控制。第一控制器连接Buck-Boost电路10，由第一控制器控制Buck-Boost电路10。第二控制器连接LLC电路20，由第二控制器控制LLC电路20。

第一控制器可以根据采样电路40采样得到的Buck-Boost电路10两侧的电压与电流，利用现有的扰动观察法或电导增量法对光伏组件进行最大功率控制的算法，生成驱动Buck-Boost电路10中IGBT管的驱动信号来驱动Buck-Boost电路10工作。第二控制器根据采样电路40采样得到的LLC电路20两侧的电压、电流，生成驱动LLC电路20中MOS管的驱动信号来驱动LLC电路20工作。

另外，第一控制器与第二控制器之间可通过串行通信接口进行通信。此外，第一控制器与第二控制器之间还可以传输硬件故障信号，如图中所示BUCKBOOST_Fall，BUCKBOOST_Fall是一个前级硬件故障信号，如果前后级通信断，即第一控制器与第二控制器之间通信断的时候，可将此硬件故障信号直接传输给后级，以便判断故障关机。

第一控制器与第二控制器均具体可为DSP控制器。

进一步，参考图2所示，在一种具体的实施方式中，供电电路60包括：

第一电源与第二电源；

第一电源连接充电模块的输入端与第一控制器，用于将充电模块的输入端输入的电压转换为第一控制器的工作电压为第一控制器供电；

第二电源连接充电模块的输入端与第二控制器，用于将充电模块的输入端输入的电压转换为第二控制器的工作电压为第二控制器供电。

本实施例中，供电电路60设置两路电源，即第一电源与第二电源。由第一电源为第一控制器供电，由第二电源为第二控制器供电。

绝缘阻抗检测电路50分别连接充电模块的输入端与控制电路30，用于当充电模块的输入端连接光伏组件时，采样光伏组件的电压，以根据电压检测光伏组件是否存在漏电流。

由于充电模块添加了绝缘阻抗检测电路50，因此当输入源为光伏组件时，可由绝缘阻抗检测电路50对光伏组件是否有漏电流进行检测以避免存在漏电流而损坏充电模块。

其中，参考图3所示，绝缘阻抗检测电路50可以包括：

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一可控开关K1、第二可控开关K2、第三可控开关K3、第一运算放大器U1以及第二运算放大器U2；

第一电阻R1与第一可控开关K1并联，且第一公共端连接第三电阻R3的第一端，第二公共端连接第四电阻R4的第一端；第三电阻R3的第二端连接充电模块的输入端的正极；第二电阻R2与第二可控开关K2并联，且第一公共端连接第四电阻R4的第二端，第二公共端连接充电模块额输入端的负极；第三可控开关K3的一端连接第四电阻R4的第一端，第三可控开关K3的另一端接地；第一运算放大器U1的同相输入端串联第五电阻R5后连接充电模块的输入端的正极，第一运算放大器U1的反相输入端串联第六电阻R6后连接第四电阻R4的第一端，第一运算放大器U1的输出端连接控制电路；第二运算放大器U2的同相输入端串联第七电阻R7后连接第四电阻R4的第一端，第二运算放大器U2的反相输入端串联第八电阻R8后连接充电模块的输入端的负极，第二运算放大器U2的输出端连接控制电路。

第一运算放大器U1与第二运算放大器U2的输出端具体可以连接第一控制器。各可控开关可以为继电器等。通过切换第一可控开关K1、第二可控开关K2以及第三可控开关K3，可以改变各电阻的串并联状态，采样光伏组件的电压，进而基于此可以计算出充电模块接光伏组件时，光伏组件正负输入对地的阻抗。图3中电阻RX表示光伏组件正输入对地的阻抗，RY表示光伏组件负输入对地的阻抗。

进一步，参考图2所示，在一种具体的实施方式中，充电模块还包括：

输入EMI电路(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)与输出EMI电路；输入EMI电路连接Buck-Boost电路的输入端；输出EMI电路连接LLC电路20的输出端。

输入EMI电路用于允许低频的信号通过，阻隔高频信号通过，以防止对充电模块产生干扰。输出EMI电路用于允许低频的信号通过，阻隔高频信号通过，以防止充电模块对后级的充电设备产生干扰。

同样，对于EMI电路的电路结构，本申请在此不做赘述，参考现有的EMI电路即可。

进一步，参考图2所示，在一种具体的实施方式中，充电模块还包括：

软启电路；软启电路分别连接输入EMI电路的输出端与Buck-Boost电路10的输入端。

其中，软启电路可以包括：

第九电阻与继电器；第九电阻与继电器并联。

软启电路用于当输入源接入瞬间，软启电路可以使输入端口电容上的电压缓慢上升，不会因输入端突然有电，给输入端口电容造成大的冲击。在输入端上电瞬间，通过软启电路给输入端口电容上充电，待一段时间充电后，当检测继电器两侧电压满足要求时，吸合继电器。在继电器两侧电压不满足要求时，不吸合继电器，继续等待下一次检测或者上报故障信息。

进一步，参考图3所示，充电模块还可以包括：风扇与灯板。

风扇分别连接供电电路60与控制电路30，用于散热。且风扇具体可分别连接第一电源与第一控制器。

灯板连接控制电路30，用于显示充电模块的工作状态。且灯板具体可连接第二控制器。

此外，充电模块还可以包括拨码开关。第二控制器可以连接CAN总线，以便第二控制器通过CAN总线与充电监控系统进行通信，由充电系统监控实时监控充电模块的工作状态。

综上所述，本申请所提供的充电模块将Buck-Boost电路与LLC电路相结合，Buck-Boost电路与LLC电路相连，以Buck-Boost电路的输入端作为充电模块的输入端，以LLC电路的输出端作为充电模块的输出端，根据采样电路采样的电压和电流值，在控制电路的控制下，利用Buck-Boost电路与LLC电路，可以实现单向DC-DC转换功能，也可以实现对光伏输入的转换。并且充电模块内部集成有绝缘阻抗检测电路，在光伏输入的情况下，通过绝缘阻抗检测电路采样所述光伏组件的电压，可以检测光伏组件是否存在漏电流，从而保证充电过程的安全性。

因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到，在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的充电模块进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种充电模块，其特征在于，包括：

Buck-Boost电路、LLC电路、控制电路、采样电路、绝缘阻抗检测电路以及供电电路；所述Buck-Boost电路的输出端连接所述LLC电路的输入端，所述Buck-Boost电路的输入端作为所述充电模块的输入端，所述LLC电路的输出端作为所述充电模块的输出端；所述供电电路连接所述充电模块的输入端以及所述控制电路；所述采样电路分别连接所述Buck-Boost电路的两端、所述LLC电路的两端以及所述控制电路；所述绝缘阻抗检测电路分别连接所述充电模块的输入端与所述控制电路；所述控制电路还连接所述Buck-Boost电路与所述LLC电路；

所述采样电路，用于分别采样所述Buck-Boost电路两端和所述LLC电路两端的电压与电流；

所述控制电路，用于根据所述采样电路采样得到的采样值，控制所述Buck-Boost电路与所述LLC电路；

所述绝缘阻抗检测电路；用于当所述充电模块的输入端连接光伏组件时，采样所述光伏组件的电压，以根据所述电压检测所述光伏组件是否存在漏电流。

2.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述控制电路包括：

第一控制器与第二控制器；所述第一控制器连接所述Buck-Boost电路，用于根据所述采样电路采样得到的采样值控制所述Buck-Boost电路；所述第二控制器连接所述LLC电路，用于根据所述采样电路采样得到的采样值控制所述LLC电路。

3.根据权利要求2所述的充电模块，其特征在于，所述供电电路包括：

第一电源与第二电源；

所述第一电源连接所述充电模块的输入端与所述第一控制器，用于将所述充电模块的输入端输入的电压转换为所述第一控制器的工作电压为所述第一控制器供电；

所述第二电源连接所述充电模块的输入端与所述第二控制器，用于将所述充电模块的输入端输入的电压转换为所述第二控制器的工作电压为所述第二控制器供电。

4.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述绝缘阻抗检测电路包括：

第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第一运算放大器以及第二运算放大器；

所述第一电阻与所述第一可控开关并联，且第一公共端连接所述第三电阻的第一端，第二公共端连接所述第四电阻的第一端；所述第三电阻的第二端连接所述充电模块的输入端的正极；所述第二电阻与所述第二可控开关并联，且第一公共端连接所述第四电阻的第二端，第二公共端连接所述充电模块的输入端的负极；所述第三可控开关的一端连接所述第四电阻的第一端，所述第三可控开关的另一端接地；所述第一运算放大器的同相输入端串联所述第五电阻后连接所述充电模块的输入端的正极，所述第一运算放大器的反相输入端串联所述第六电阻后连接所述第四电阻的第一端，所述第一运算放大器的输出端连接所述控制电路；所述第二运算放大器的同相输入端串联所述第七电阻后连接所述第四电阻的第一端，所述第二运算放大器的反相输入端串联所述第八电阻后连接所述充电模块的输入端的负极，所述第二运算放大器的输出端连接所述控制电路。

5.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，还包括：

输入EMI电路与输出EMI电路；所述输入EMI电路连接所述Buck-Boost电路的输入端；所述输出EMI电路连接所述LLC电路的输出端。

6.根据权利要求5所述的充电模块，其特征在于，还包括：

软启电路；所述软启电路分别连接所述输入EMI电路的输出端与所述Buck-Boost电路的输入端。

7.根据权利要求6所述的充电模块，其特征在于，所述软启电路包括：

第九电阻与继电器；所述第九电阻与所述继电器并联。

8.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，还包括：

风扇；所述风扇分别连接所述供电电路与所述控制电路，用于散热。

9.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，还包括：

灯板；所述灯板连接所述控制电路，用于显示所述充电模块的工作状态。

Images