CN219999237U - 车载充电机电路及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车载充电机电路及车辆，所述车载充电机电路包括第一模式切换单元、第二模式切换单元、功率因数校正模块及直流变换模块，目标交流电源经串接的第一模式切换单元后传输到功率因数校正模块，第二模式切换单元设置在功率因数校正模块内部；通过第一模式切换单元的切换控制，能将目标交流电源中的一相电源、两相电源或者三相电源分别输入功率因数校正模块，再通过第二模式切换单元与功率因数校正模块的配合切换，能相应地进入单相工作模式、两相工作模式或者三相工作模式，实现了三种充电模式的自由切换，扩大了车载充电机的使用范围，电路拓扑结构简单，使用的电子器件少，降低了车载充电机的成本，并减小了车载充电机的占用体积。

Description

车载充电机电路及车辆

技术领域

本实用新型涉及车载充电技术领域，特别是涉及一种车载充电机电路及车辆。

背景技术

随着电动汽车在不同国家或者地区的普及，车载充电机(On Board Charger，OBC)作为将电网提供的交流电转换为直流电以给动力电池充电的核心部件，车载充电机需要能够同时支持不同国家或者地区的电网。针对中国市场，车载充电机主要以单相充电和三相充电为主；针对美国、日本市场，车载充电机主要以单相充电为主；而针对欧洲市场，车载充电机的单相充电、两相充电和三相充电情况都存在。

但是，现有技术中一般都是支持单相充电模式和三相充电模式的车载充电机，很少有涉及两相充电的车载充电机，即使有部分车载充电机同时支持单相充电模式、两相充电模式及三相充电模式，但该车载充电机的电路拓扑结构复杂，涉及器件多，成本高，占用体积大。

有鉴于此，目前亟需一种简单高效的同时支持单相充电、两相充电及三相充电的车载充电机技术方案。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种车载充电机技术方案，通过内部模式切换模块的配合控制，使车载充电机能在单相充电、两相充电及三相充电这三种模式之间自由切换，简单高效地同时支持三种充电模式，扩大车载充电机的使用范围并降低其成本、减小其占用体积。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供的技术方案如下。

一种车载充电机电路，包括第一模式切换单元、第二模式切换单元、功率因数校正模块及直流变换模块，目标交流电源经串接的所述第一模式切换单元后传输到所述功率因数校正模块，所述第二模式切换单元设置在所述功率因数校正模块内部，所述功率因数校正模块对所述目标交流电源进行交流-直流转换，得到第一直流电源，所述直流变换模块对所述第一直流电源进行直流-直流转换，得到并输出第二直流电源；

其中，所述第一模式切换单元用于将所述目标交流电源中的一相电源、两相电源或者三相电源输入所述功率因数校正模块，所述第二模式切换单元用于配合所述功率因数校正模块以切换进入单相工作模式、两相工作模式或者三相工作模式。

可选地，当所述第二模式切换单元闭合时，所述功率因数校正模块切换进入两相工作模式或者三相工作模式；当所述第二模式切换单元断开时，所述功率因数校正模块切换进入单相工作模式。

可选地，所述第一模式切换单元包括第一开关、第二开关及第三开关，所述第一开关的第一端与所述目标交流电源的第一相火线连接，所述第一开关的第二端与所述功率因数校正模块的第一输入端连接，所述第二开关的第一端与所述目标交流电源的第二相火线连接，所述第二开关的第二端与所述功率因数校正模块的第二输入端连接；所述第三开关为单刀双掷开关，所述第三开关的第一不动端与所述功率因数校正模块的第一输入端，所述第三开关的第二不动端与所述目标交流电源的第三相火线连接，所述第三开关的动端与所述功率因数校正模块的第三输入端连接，所述目标交流电源的零线与所述功率因数校正模块的第四输入端连接。

可选地，所述第一模式切换单元还包括第一预充电阻及第二预充电阻，所述第一预充电阻与所述第一开关并联，所述第二预充电阻与所述第二开关并联。

可选地，所述功率因数校正模块包括三相桥开关单元及电感单元，所述三相桥开关单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管及第六开关管，所述电感单元包括第一电感、第二电感及第三电感；所述第一开关管与所述第二开关管构成第一桥臂，所述第一开关管的源极接所述第二开关管的漏极，所述第一电感的第一端接所述第一开关管的源极，所述第一电感的第二端为所述功率因数校正模块的第一输入端；所述第三开关管与所述第四开关管构成第二桥臂，所述第三开关管的源极接所述第四开关管的漏极，所述第二电感的第一端接所述第三开关管的源极，所述第二电感的第二端为所述功率因数校正模块的第二输入端；所述第五开关管与所述第六开关管构成第三桥臂，所述第五开关管的源极接所述第六开关管的漏极，所述第三电感的第一端接所述第五开关管的源极，所述第三电感的第二端为所述功率因数校正模块的第三输入端；所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极及所述第五开关管的漏极相连，所述第二开关管的源极、所述第四开关管的源极及所述第六开关管的源极相连。

可选地，所述功率因数校正模块还包括二极管单元及电容单元，所述二极管单元包括第一二极管及第二二极管，所述电容单元包括第一电容及第二电容；所述第一二极管的阳极接所述第二二极管的阴极，所述第一二极管的阳极为所述功率因数校正模块的第四输入端，所述第一二极管的阴极与所述第五开关管的漏极连接，所述第二二极管的阳极与所述第六开关管的源极连接；所述第一电容的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二电容的第二端与所述第二二极管的阳极连接；其中，所述第一电容的第二端为所述功率因数校正模块的输出正端，所述第二电容的第二端为所述功率因数校正模块的输出负端，以配合输出所述第一直流电源。

可选地，所述第二模式切换单元包括第四开关，所述第四开关的第一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第四开关的第二端与所述第一电容的第一端连接。

可选地，所述车载充电机电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块接初始交流电源，并对所述初始交流电源进行滤波处理，得到所述目标交流电源。

可选地，所述车载充电机电路还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块接所述第二直流电源，并对所述第二直流电源进行滤波处理，得到目标直流电源。

一种车辆，包括动力电池和上述任一项所述的车载充电机电路，所述车载充电机电路与所述动力电池连接，所述车载充电机电路用于为所述动力电池提供充电用的直流电源。

如上所述，本实用新型的车载充电机电路及车辆至少具有以下有益效果：

基于模式切换模块、功率因数校正模块及直流变换模块设计车载充电机电路，通过第一模式切换单元的切换控制，能将目标交流电源中的一相电源、两相电源或者三相电源分别输入功率因数校正模块，再通过第二模式切换单元与功率因数校正模块的配合切换，能相应地进入单相工作模式、两相工作模式或者三相工作模式，有效地实现了三种充电模式的自由切换，扩大了车载充电机的使用范围，对应电路拓扑结构简单，使用的电子器件少，降低了车载充电机的成本，并减小了车载充电机的占用体积。

附图说明

图1显示为现有技术一中车载充电机电路的电路图。

图2显示为现有技术二中车载充电机电路的电路图。

图3显示为现有技术三中车载充电机电路的电路图。

图4显示为本实用新型中车载充电机电路的电路图。

图5显示为图4中车载充电机电路切换进入三相工作模式的状态图。

图6显示为图4中车载充电机电路切换进入两相工作模式的第一个状态图。

图7显示为图4中车载充电机电路切换进入两相工作模式的第二个状态图。

图8显示为图4中车载充电机电路切换进入两相工作模式的第三个状态图。

图9显示为图4中车载充电机电路切换进入单相工作模式的第一个状态图。

图10显示为图4中车载充电机电路切换进入单相工作模式的第二个状态图。

图11显示为图4中车载充电机电路切换进入单相工作模式的第三个状态图。

图12显示为图4中车载充电机电路切换进入单相工作模式的第四个状态图。

附图标记说明

K1～K5—开关，PTC1～PTC3—电阻，T1～T6—开关管，L11～L13—电感，D3～D4—二极管，C_bus—母线电容，AC—交流电源，AC1—目标交流电源，AC0—初始交流电源，L01～L03—交流电源AC的火线，Ua—初始交流电源AC0的第一相火线，Ub—初始交流电源AC0的第二相火线，Uc—初始交流电源AC0的第三相火线，Ua1—目标交流电源AC1的第一相火线，Ub1—目标交流电源AC1的第二相火线，Uc1—目标交流电源AC1的第三相火线，N0—交流电源AC的零线，N1—目标交流电源AC1的零线，HV1—第一直流电源，HV2—第二直流电源，HV0—目标直流电源，1—第一滤波模块，21—第一模式切换单元，22—第二模式切换单元，3—功率因数校正模块，4—直流变换模块，5—第二滤波模块，L₁—第一保险丝，L₂—第二保险丝，L₃—第三保险丝，S1—第一开关，S2—第二开关，S3—第三开关，S4—第四开关，R1—第一预充电阻，R2—第二预充电阻，Q1—第一开关管，Q2—第二开关管，Q3—第三开关管，Q4—第四开关管，Q5—第五开关管，Q6—第六开关管，L1—第一电感，L2—第二电感，L3—第三电感，D1—第一二极管，D2—第二二极管，C1—第一电容，C2—第二电容。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图12。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如前述在背景技术中所提及的，发明人研究发现，由于电网所提供交流电的标准规格差异，不同国家或者地区对车载充电机的工作模式需求有差异，针对车载充电机的现有技术分析入下。

如图1所示，现有技术一公开了一种车载充电机电路，其包括交流滤波模块(即ACEMI)、模式切换模块(包括开关K1～K4及电阻PTC1～PTC2)、功率因数校正模块(包括开关管T1～T6、电感L11～L13、母线电容C_bus)、直流变换模块(即DCDC)及直流滤波模块(即HVEMI)，三相四线制的交流电源AC经交流滤波模块AC EMI滤波处理之后再经模式切换模块传输到功率因数校正模块，功率因数校正模块对交流电源AC进行交流-直流转换，得到第一直流电源HV1，直流变换模块DCDC对第一直流电源HV1进行直流-直流转换，得到并输出第二直流电源HV2，直流滤波模块HV EMI对第二直流电源HV2进行滤波处理，得到目标直流电源HV0。其中，L01～L03为交流电源AC的三相火线，N0为交流电源AC的零线。

更详细地，如图1所示，根据交流电源AC的实际输入状态向模式切换模块及功率因数校正模块分别发出控制信号，可使得该车载充电机电路进入单相充电模式或者三相充电模式。在交流电源AC的输入状态为单相交流电源时，开关K1及开关K4闭合，开关K3断开，开关K2接到电阻PTC1，开关管T1～T6组成交错图腾柱PFC(即Interleaving totem polePCF)，进入单相充电模式；在交流电源AC的输入状态为三相交流电源时，开关K1及开关K3闭合，开关K4断开，开关K2接到电感L12，开关管T1～T6组成三相桥，进入三相充电模式。通过该车载充电机电路，既可以实现6.6KW的单相充电模式，还可以实现11kW的三相充电模式，但是该车载充电机电路无法支持两相充电模式。

如图2所示，现有技术二公开了一种车载充电机电路，其包括交流滤波模块(即ACEMI)、模式切换模块(包括开关K1～K4及电阻PTC1～PTC2)、功率因数校正模块(包括开关管T1～T6、电感L11～L13、母线电容C_bus)、直流变换模块(即DCDC)及直流滤波模块(即HVEMI)，其电路拓扑结构与现有技术一类似，主要区别在于模式切换模块的设置，详情可参见图2及现有技术一的相关描述，在此不再赘述。

更详细地，如图2所示，在交流电源AC的输入状态为单相交流电源时，开关K1及开关K3闭合，开关K4断开，开关K2接到电阻PTC1，开关管T1～T6组成交错半桥PFC(即Interleaving half-bridge PFC)，进入单相充电模式；在交流电源AC的输入状态为三相交流电源时，开关K1及开关K4闭合，开关K3断开，开关K2接到电感L12，开关管T1～T6组成三相桥，进入三相充电模式。通过该车载充电机电路，既可以实现11KW的单相充电模式，还可以实现11kW的三相充电模式；但是，在单相工作时，电流需要经过母线电容C_bus，由于单个母线电容C_bus的过电流能力有限，所以需要并联的数量非常多，造成体积大，成本高；此外，因为电感L12对应的半桥上没有预充电路(或者预充电阻)，该车载充电机电路在L01、L02两相电网下无法工作。

如图3所示，现有技术三公开了一种车载充电机电路，其包括交流滤波模块(即ACEMI)、模式切换模块(包括开关K1～K5及电阻PTC1～PTC3)、功率因数校正模块(包括开关管T1～T4、电感L11、二极管D3～D4、母线电容C_bus)、直流变换模块(即DCDC)及直流滤波模块(即HV EMI)，其中，功率因数校正模块及直流变换模块分别包括三个子单元，对应交流电源AC的三个不同相的输入。

更详细地，如图3所示的车载充电机电路兼容单相充电、两相充电和三相充电三种模式，但是由于功率因数校正模块及直流变换模块分别设计了三个子单元，以对应交流电源AC的三个不同相的输入，进而形成了三条并联的支路，其电路拓扑结构相对复杂，增加了电子器件的数量，对应车载充电机电路的体积大、成本高，不利于结构小型化设计和降本增效。

由上述分析可知，现有技术中的车载充电机，一般都是支持单相充电模式和三相充电模式的车载充电机，很少有涉及两相充电的车载充电机，即使有部分车载充电机同时支持单相充电模式、两相充电模式及三相充电模式，要么是两相充电模式受限，要么是车载充电机的电路拓扑结构复杂，涉及器件多，成本高，占用体积大。

基于此，本实用新型提出一种车载充电机技术方案：基于串接在交流电源和功率因数校正模块之间的第一模式切换单元及设置在功率因数校正模块内部的第二模式切换单元设计模式切换模块，通过模式切换模块内部第一模式切换单元与第二模式切换单元的配合切换，将目标交流电源中的一相电源、两相电源或者三相电源分别输入功率因数校正模块，相应地进入单相工作模式、两相工作模式或者三相工作模式，以简单高效地实现三种充电模式的自由切换，扩大车载充电机的使用范围，并简化电路拓扑结构。

如图4所示，本实用新型提供一种车载充电机电路，其包括第一模式切换单元21、第二模式切换单元22、功率因数校正模块3及直流变换模块4，目标交流电源AC1经串接的第一模式切换单元21后传输到功率因数校正模块3，第二模式切换单元22设置在功率因数校正模块3内部，功率因数校正模块3对目标交流电源AC1进行交流-直流转换，得到第一直流电源HV1，直流变换模块4对第一直流电源HV1进行直流-直流转换，得到并输出第二直流电源HV2；

其中，第一模式切换单元21用于将目标交流电源AC1中的一相电源、两相电源或者三相电源输入功率因数校正模块3，第二模式切换单元22用于配合功率因数校正模块3以切换进入单相工作模式、两相工作模式或者三相工作模式。

详细地，如图4所示，当第二模式切换单元22闭合时，功率因数校正模块3切换进入两相工作模式或者三相工作模式；当第二模式切换单元22断开时，功率因数校正模块3切换进入单相工作模式。

详细地，如图4所示，车载充电机电路还包括第一滤波模块1，第一滤波模块1接初始交流电源AC0，并对初始交流电源AC0进行滤波处理，得到目标交流电源AC1。

更详细地，如图4所示，初始交流电源AC0为三相五线制交流电源，其第一相火线Ua经串接的第一保险丝L₁后接第一滤波模块1，其第二相火线Ub经串接的第二保险丝L₂后接第一滤波模块1，其第三相火线Uc经串接的第三保险丝L₃后接第一滤波模块1，其零线N接第一滤波模块1，其地线PE接第一滤波模块1；第一滤波模块1对初始交流电源AC0进行滤波处理，得到目标交流电源AC1，目标交流电源AC1为三相四线制交流电源，其第一相火线为Ua1，其第二相火线为Ub1，其第三相火线为Uc1，其零线为N1。

详细地，如图4所示，第一模式切换单元21包括第一开关S1、第二开关S2及第三开关S3，第一开关S1的第一端与目标交流电源AC1的第一相火线Ua1连接，第一开关S1的第二端与功率因数校正模块3的第一输入端连接，第二开关S2的第一端与目标交流电源凹槽的第二相火线Ub1连接，第二开关S2的第二端与功率因数校正模块3的第二输入端连接；第三开关S3为单刀双掷开关，第三开关S3的第一不动端与功率因数校正模块3的第一输入端，第三开关S3的第二不动端与目标交流电源AC1的第三相火线Uc1连接，第三开关S3的动端与功率因数校正模块3的第三输入端连接，目标交流电源AC1的零线N1与功率因数校正模块3的第四输入端连接。

更详细地，如图4所示，第一模式切换单元21还包括第一预充电阻R1及第二预充电阻R2，第一预充电阻R1与第一开关S1并联，第二预充电阻R2与第二开关S2并联。

详细地，如图4所示，功率因数校正模块3包括三相桥开关单元及电感单元，三相桥开关单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5及第六开关管Q6，电感单元包括第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3；第一开关管Q1与第二开关管Q2构成第一桥臂，第一开关管Q1的源极接第二开关管Q2的漏极，第一电感L1的第一端接第一开关管Q1的源极，第一电感L1的第二端为功率因数校正模块3的第一输入端(与第一开关S1的第二端连接)；第三开关管Q3与第四开关管Q4构成第二桥臂，第三开关管Q3的源极接第四开关管Q4的漏极，第二电感L2的第一端接第三开关管Q3的源极，第二电感L2的第二端为功率因数校正模块3的第二输入端(与第二开关S2的第二端连接)；第五开关管Q5与第六开关管Q6构成第三桥臂，第五开关管Q5的源极接第六开关管Q6的漏极，第三电感L3的第一端接第五开关管Q5的源极，第三电感L3的第二端为功率因数校正模块3的第三输入端(与第三开关S3的动端连接)；第一开关管Q1的漏极、第三开关管Q3的漏极及第五开关管Q5的漏极相连，第二开关管Q2的源极、第四开关管Q4的源极及第六开关管Q6的源极相连。

更详细地，如图4所示，功率因数校正模块3还包括二极管单元及电容单元，二极管单元包括第一二极管D1及第二二极管D2，电容单元包括第一电容C1及第二电容C2；第一二极管D1的阳极接第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阳极为功率因数校正模块3的第四输入端(与目标交流电源AC1的零线N1连接)，第一二极管D1的阴极与第五开关管Q5的漏极连接，第二二极管D2的阳极与第六开关管Q6的源极连接；第一电容C1的第一端与第二电容C2的第一端连接，第一电容C1的第二端与第一二极管D1的阴极连接，第二电容C2的第二端与第二二极管D2的阳极连接；其中，第一电容C1的第二端为功率因数校正模块3的输出正端，第二电容C2的第二端为功率因数校正模块3的输出负端，以配合输出第一直流电源HV1。

详细地，如图4所示，第二模式切换单元22包括第四开关S4，第四开关S4的第一端与第一二极管D1的阳极连接，第四开关S4的第二端与第一电容C1的第一端连接。

需要说明的是，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3及第四开关S4可以采用继电器，也可以采用三极管、高电子迁移率管等合适的功率开关管，在此不作限定。

更详细地，如图4所示，直流变换模块4对第一直流电源HV1进行直流-直流转换，得到并输出第二直流电源HV2。直流变换模块4的结构可参见现有技术，在此不再赘述。需要说明的是，直流变换器按照电路拓扑可以分为基本的不带隔离变压器的直流变换器和带隔离变压器的直流变换器两大类，基本的直流变换器通过控制开关管，再经电容、电感等储能滤波元件将输入的直流电压变换为符合负载要求的直流电压或电流，这种变换器适用于输入输出电压等级相差不大，且不要求电器隔离的应用场合。

详细地，如图4所示，车载充电机电路还包括第二滤波模块5，第二滤波模块5接第二直流电源HV2，并对第二直流电源HV2进行滤波处理，得到目标直流电源HV0。

可以理解的是，第一滤波模块1及第二滤波模块5可以是基于电阻电容电感的LC滤波电路、倒L型滤波电路、π型滤波电路等无源滤波结构，还可以是有源RC滤波电路等有源滤波结构，在此不作限定。

详细地，如图4所示，本实用新型在第一相火线Ua1和第二相火线Ub1的回路中分别设有一个预充电阻(即第一预充电阻R1及第二预充电阻R2，为热敏电阻，限流保护)和开关(即第一开关S1及第二开关S2)，本实用新型使用第三二开关S3控制功率因数校正模块3中第三桥臂的半桥与第一相火线Ua1和第三相火线Uc1的连接，本实用新型还在功率因数校正模块3中直流母线端采用第四开关S4控制直流母线端中点与零线N的连接。当第四开关S4闭合时，功率因数校正模块3为倍压PFC拓扑，可以支持两相和三相充电模式，并且此模式下还可以支持三相交流电流的独立控制。当第四开关S4断开时，功率因数校正模块3为两相交错图腾柱PFC拓扑，用于单相(第一相火线Ua1)电网充电工况。

需要强调的是，车载充电机电路还包括电压检测模(图中未示出)及控制模块(图中未示出)，控制模块与电压检测模块、模式切换模块2及功率因数校正模块3分别连接，电压检测模块检测目标交流电源AC1的输入状态并反馈给控制模块，控制模块根据目标交流电源AC1的输入状态输出对应的第一控制信号给模式切换模块2，控制模块根据目标交流电源AC1的输入状态输出对应的第二控制信号给功率因数校正模块3；目标交流电源AC1的输入状态包括单相电源、两相电源和三相电源，控制模块被配置为：当目标交流电源AC1的输入状态为单相电源时，控制模块控制模式切换模块2及功率因数校正模块3进入单相工作模式；当目标交流电源AC1的输入状态为两相电源时，控制模块控制模式切换模块2及功率因数校正模块3进入两相工作模式；当目标交流电源AC1的输入状态为三相电源时，控制模块控制模式切换模块2及功率因数校正模块3进入三相工作模式。

更详细地，如图5所示，当目标交流电源AC1的输入状态为三相电源(即第一相火线Ua1、第二相火线Ub1及第三相火线Uc1均有电)时，通过控制模块发出四个第一控制信号，以分别控制模式切换模块2中的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3及第四开关S4，使得第一开关S1、第二开关S2及第四开关S4闭合，而第三开关S3闭合到第三相火线Uc1，以使模式切换模块2进入三相工作模式，将目标交流电源AC1中的三相电源均输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块发出六个第二控制信号，以控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入三相工作模式，三个桥臂同时工作，组成三相倍压PFC拓扑，提高输入功率与输出功率，如最大可支持11kW的交流输入功率。

更详细地，如图6所示，当目标交流电源AC1的输入状态为Ua1、Ub1两相电源(即第一相火线Ua1及第二相火线Ub1有电，而第三相火线Uc1无电)时，通过控制模块发出四个第一控制信号，使得第一开关S1、第二开关S2及第四开关S4闭合，而第三开关S3闭合到第三相火线Uc1，由于第三相火线Uc1无电，进而使得模式切换模块2进入两相工作模式，将目标交流电源AC1中的Ua1、Ub1两相电源输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块发出六个第二控制信号，以控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入两相工作模式，仅有第一桥臂和第二桥臂共两个桥臂同时工作，组成两相两桥臂倍压PFC拓扑，相较于三相倍压PFC拓扑，其输入功率与输出功率较小，如最大可支持7.2kW的交流输入功率。

更详细地，如图7所示，当目标交流电源AC1的输入状态为Ub1、Uc1两相电源(即第一相火线Ua1无电，而第二相火线Ub1及第三相火线Uc1有电)时，通过控制模块发出四个第一控制信号，使得第二开关S2及第四开关S4闭合，而第三开关S3闭合到第三相火线Uc1，第一开关S1闭合或者断开均可，使得模式切换模块2进入两相工作模式，将目标交流电源AC1中的Ub1、Uc1两相电源输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入两相工作模式，仅有第二桥臂和第三桥臂共两个桥臂同时工作，同样组成两相两桥臂倍压PFC拓扑。

更详细地，如图8所示，当目标交流电源AC1的输入状态为Ua1、Uc1两相电源(即第一相火线Ua1及第三相火线Uc1有电，而第二相火线Ub1无电)时，通过控制模块发出四个第一控制信号，使得第一开关S1及第四开关S4闭合，而第三开关S3闭合到第三相火线Uc1，第二开关S2闭合或者断开均可，使得模式切换模块2进入两相工作模式，将目标交流电源AC1中的Ua1、Uc1两相电源输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入两相工作模式，仅有第一桥臂和第三桥臂共两个桥臂同时工作，同样组成两相两桥臂倍压PFC拓扑。

更详细地，如图9所示，当目标交流电源AC1的输入状态为Ua1一相电源(即第一相火线Ua1有电，而第二相火线Ub1及第三相火线Uc1均无电)时，通过控制模块发出四个第一控制信号，使得第一开关S1闭合，第四开关S4断开，而第三开关S3闭合到第一相火线Ua1，第二开关S2闭合或者断开均可，使得模式切换模块2进入单相工作模式，将目标交流电源AC1中的Ua1相电源输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入单相工作模式，仅有第一桥臂和第三桥臂共两个桥臂同时工作，组成交错图腾柱PFC，为单相两桥臂模式，其输入功率与输出功率相对较大，如最大可支持7.2kW的交流输入功率。

更详细地，如图10所示，当目标交流电源AC1的输入状态为Ua1一相电源(即第一相火线Ua1有电，而第二相火线Ub1及第三相火线Uc1均无电)时，还可使第一开关S1闭合，第四开关S4断开，而第三开关S3闭合到第三相火线Uc1，第二开关S2闭合或者断开均可，使得模式切换模块2进入单相工作模式，将目标交流电源AC1中的Ua1相电源输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入单相工作模式，仅有第一桥臂工作，为单相单桥臂模式，与图9所示的状态相比，其输入功率与输出功率相对较小。

更详细地，如图11所示，当目标交流电源AC1的输入状态为Ub1一相电源(即第二相火线Ub1有电，而第一相火线Ua1及第三相火线Uc1均无电)时，通过控制模块发出四个第一控制信号，使得第二开关S2闭合，第四开关S4断开，而第三开关S3闭合到第一相火线Ua1或者第三相火线Uc1均可，第一开关S1闭合或者断开均可，使得模式切换模块2进入单相工作模式，将目标交流电源AC1中的Ub1相电源输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入单相工作模式，仅有第二桥臂工作，为单相单桥臂模式。

更详细地，如图12所示，当目标交流电源AC1的输入状态为Uc1一相电源(即第三相火线Uc1有电，而第一相火线Ua1及第二相火线Ub1均无电)时，通过控制模块发出四个第一控制信号，使得第四开关S4断开，第三开关S3闭合到第三相火线Uc1，第一开关S1及第二开关S2闭合或者断开均可，使得模式切换模块2进入单相工作模式，将目标交流电源AC1中的Uc1相电源输入功率因数校正模块3；同时，通过控制模块控制三相桥开关单元中的六个开关管，以使功率因数校正模块3进入单相工作模式，仅有第三桥臂工作，为单相单桥臂模式。

因此，本实用新型的车载充电机电路能同时支持单相充电模式、两相充电模式和三相充电模式，既能够满足国内三相充电和单相充电需求，同时也能满足国外市场三相充电、单相充电和两相充电的需求，适用范围广，是一种适应全球市场的车载充电机电路。同时，与现有技术相比，本实用新型中车载充电机电路的电路拓扑结构简单，使用的器件少，成本低，体积小。

此外，本实用新型还提供一种车辆，其包括动力电池和上述车载充电机电路，车载充电机电路与动力电池连接，车载充电机电路用于为动力电池提供充电用的直流电源，即通过车载充电机电路输出的目标直流电源HV0给动力电池充电，不管交流电网提供的电源是单相电、两相电或者三相电，车辆均能进行有效充电。

综上所述，在本实用新型提供的车载充电机电路及车辆中，基于串接在交流电源和功率因数校正模块之间的第一模式切换单元及设置在功率因数校正模块内部的第二模式切换单元设计模式切换模块，通过第一模式切换单元的切换控制，能将目标交流电源中的一相电源、两相电源或者三相电源分别输入功率因数校正模块，再通过第二模式切换单元与功率因数校正模块的配合切换，能相应地进入单相工作模式、两相工作模式或者三相工作模式，能同时支持单相充电模式、两相充电模式和三相充电模式，简单高效地实现了三种充电模式的自由切换，扩大车载充电机的使用范围，对应电路拓扑结构简单，使用的电子器件少，降低了车载充电机的成本，并减小了车载充电机的占用体积。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种车载充电机电路，其特征在于，包括第一模式切换单元、第二模式切换单元、功率因数校正模块及直流变换模块，目标交流电源经串接的所述第一模式切换单元后传输到所述功率因数校正模块，所述第二模式切换单元设置在所述功率因数校正模块内部，所述功率因数校正模块对所述目标交流电源进行交流-直流转换，得到第一直流电源，所述直流变换模块对所述第一直流电源进行直流-直流转换，得到并输出第二直流电源；

其中，所述第一模式切换单元用于将所述目标交流电源中的一相电源、两相电源或者三相电源输入所述功率因数校正模块，所述第二模式切换单元用于配合所述功率因数校正模块以切换进入单相工作模式、两相工作模式或者三相工作模式。

2.根据权利要求1所述的车载充电机电路，其特征在于，当所述第二模式切换单元闭合时，所述功率因数校正模块切换进入两相工作模式或者三相工作模式；当所述第二模式切换单元断开时，所述功率因数校正模块切换进入单相工作模式。

3.根据权利要求1所述的车载充电机电路，其特征在于，所述第一模式切换单元包括第一开关、第二开关及第三开关，所述第一开关的第一端与所述目标交流电源的第一相火线连接，所述第一开关的第二端与所述功率因数校正模块的第一输入端连接，所述第二开关的第一端与所述目标交流电源的第二相火线连接，所述第二开关的第二端与所述功率因数校正模块的第二输入端连接；所述第三开关为单刀双掷开关，所述第三开关的第一不动端与所述功率因数校正模块的第一输入端，所述第三开关的第二不动端与所述目标交流电源的第三相火线连接，所述第三开关的动端与所述功率因数校正模块的第三输入端连接，所述目标交流电源的零线与所述功率因数校正模块的第四输入端连接。

4.根据权利要求3所述的车载充电机电路，其特征在于，所述第一模式切换单元还包括第一预充电阻及第二预充电阻，所述第一预充电阻与所述第一开关并联，所述第二预充电阻与所述第二开关并联。

5.根据权利要求1所述的车载充电机电路，其特征在于，所述功率因数校正模块包括三相桥开关单元及电感单元，所述三相桥开关单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管及第六开关管，所述电感单元包括第一电感、第二电感及第三电感；所述第一开关管与所述第二开关管构成第一桥臂，所述第一开关管的源极接所述第二开关管的漏极，所述第一电感的第一端接所述第一开关管的源极，所述第一电感的第二端为所述功率因数校正模块的第一输入端；所述第三开关管与所述第四开关管构成第二桥臂，所述第三开关管的源极接所述第四开关管的漏极，所述第二电感的第一端接所述第三开关管的源极，所述第二电感的第二端为所述功率因数校正模块的第二输入端；所述第五开关管与所述第六开关管构成第三桥臂，所述第五开关管的源极接所述第六开关管的漏极，所述第三电感的第一端接所述第五开关管的源极，所述第三电感的第二端为所述功率因数校正模块的第三输入端；所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极及所述第五开关管的漏极相连，所述第二开关管的源极、所述第四开关管的源极及所述第六开关管的源极相连。

6.根据权利要求5所述的车载充电机电路，其特征在于，所述功率因数校正模块还包括二极管单元及电容单元，所述二极管单元包括第一二极管及第二二极管，所述电容单元包括第一电容及第二电容；所述第一二极管的阳极接所述第二二极管的阴极，所述第一二极管的阳极为所述功率因数校正模块的第四输入端，所述第一二极管的阴极与所述第五开关管的漏极连接，所述第二二极管的阳极与所述第六开关管的源极连接；所述第一电容的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二电容的第二端与所述第二二极管的阳极连接；其中，所述第一电容的第二端为所述功率因数校正模块的输出正端，所述第二电容的第二端为所述功率因数校正模块的输出负端，以配合输出所述第一直流电源。

7.根据权利要求6所述的车载充电机电路，其特征在于，所述第二模式切换单元包括第四开关，所述第四开关的第一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第四开关的第二端与所述第一电容的第一端连接。

8.根据权利要求1所述的车载充电机电路，其特征在于，所述车载充电机电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块接初始交流电源，并对所述初始交流电源进行滤波处理，得到所述目标交流电源。

9.根据权利要求1所述的车载充电机电路，其特征在于，所述车载充电机电路还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块接所述第二直流电源，并对所述第二直流电源进行滤波处理，得到目标直流电源。

10.一种车辆，其特征在于，包括动力电池和权利要求1-9中任一项所述的车载充电机电路，所述车载充电机电路与所述动力电池连接，所述车载充电机电路用于为所述动力电池提供充电用的直流电源。