基于apfc與dc-dc分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車的核心技術(shù)主要包括電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)和電池應(yīng)用系統(tǒng)；電池的充電技術(shù)是電池應(yīng)用系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)的組成部分，也是電動汽車研究的核心技術(shù)之一。動力電池作為電動汽車的核心部件，一直在電動汽車的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，也是各國電動汽車研究的重中之中；動力電池的使用壽命和性能指標(biāo)與電池的使用及充放電管理具有密切的關(guān)系，因此動力電池的智能管理系統(tǒng)(BMS)和充放電技術(shù)成為近年的研究熱點(diǎn)，也是目前制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因數(shù)之一。動力電池的充電方式一般分為三種:車載充電機(jī)充電、外置普通充電機(jī)充電、外置快速充電機(jī)充電。在這三種充電形式中，外置快速充電技術(shù)以其高功率、大電流、高效率、高可靠的技術(shù)要求成為研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在電動汽車的推廣過程中，大眾普遍擔(dān)心的問題之一就是充電問題！電動汽車和續(xù)航里程和電池的容量相關(guān)，而電池的能量要靠充電機(jī)的持續(xù)充電完成；對于一般充電，其充電時間需要5-10個小時，這個時間長度極大的限制了電動汽車的使用便捷性；因而開發(fā)充電時間在20分鐘以內(nèi)的快速充電技術(shù)，是電動汽車發(fā)展中必須解決的問題。我國的電動汽車發(fā)展規(guī)劃，致力于建立世界領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢，掌握核心技術(shù)，因此，研究快速充電技術(shù)具有很強(qiáng)的社會意義和行業(yè)發(fā)展需求！

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有電動汽車充電慢的問題，本實(shí)用新型提供了一種架構(gòu)靈活、效率優(yōu)化、生產(chǎn)方便的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型所述的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，包括充電機(jī)本體，其特征在于:所述的充電機(jī)本體內(nèi)部配有多個獨(dú)立的APFC電路、多個獨(dú)立的DC-DC電路、輸電線路和控制器，所述的輸電線路包括交流母線、高壓直流母線和帶有電池充電口的直流輸出母線；每個所述的APFC電路的輸入端與所述的交流母線電連，所述的APFC電路的輸出端與所述的高壓直流母線電連；每個所述的DC-DC電路的輸入端與所述的高壓直流母線電連，所述的DC-DC電路的輸出端與所述的直流輸出母線電連；所述的控制器包括控制芯片、通信芯片和光耦，所述的APFC電路的控制端、DC-DC電路的控制端、所述的輸電線路的控制端分別與所述的控制器控制芯片相應(yīng)的控制端口雙向通信；所述的控制器的通信芯片與外界控制板通信，所述的光耦和APFC電路及DC-DC電路通信；所述的直流輸出母線上配有若干用于與電動汽車電池充電端子連接的充電口。
[0005]所述的APFC電路為三相整流電路或采用三個單相的BOOST型APFC整流電路。
[0006]所述的DC-DC電路采用全橋整流電路。
[0007]所述的高壓直流母線由APFC電路的輸出直流母線經(jīng)采用銅排的方式組成，并且所述的APFC電路和DC-DC電路通過軟銅線連接至高壓直流母線。
[0008]所述的直流輸出母線的控制端、DC-DC電路的控制端分別通過光耦隔離電路與所述的控制器相應(yīng)的端口電路。
[0009]所述的光耦隔離電路中的光耦為TLP2105。
[0010]所述的控制器為具有CAN通信功能的DSP芯片，型號為56F8256。
[0011 ] 所述的外界CAN通信電路采用TI公司的SN65HVD230
[0012]工作原理:APFC電路用于對交流供電的整流，輸出電動汽車快速充電需要的直流供電平臺，并且APFC電路具有功率因數(shù)校正的功能，可以實(shí)現(xiàn)整流變換的功率因數(shù)校正；DC-DC電路用于調(diào)節(jié)充電機(jī)的輸出，滿足電動汽車電池不同電量情況下的充電電壓要求；APFC輸出直流母線用于連接APFC電路和DC-DC電路的工作，多個獨(dú)立的APFC電路輸出匯流于高壓輸出直流母線，高壓直流母線又可以作為DC-DC電路的輸入端，使電能通過DC-DC模塊的調(diào)整輸出適宜電動汽車充電的電壓，然后充電汽車的充電線接到直流輸出母線上的充電口，即可對電動汽車進(jìn)行充電，也可以根據(jù)控制器對直流輸出母線輸出的電壓進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)不同電壓需求的電動汽車。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:通過APFC電路與DC-DC電路分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)架構(gòu)；采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，簡化的整體大功率快速充電機(jī)的復(fù)雜程度，降低了生產(chǎn)成本，有利于快速充電產(chǎn)品的生產(chǎn)、推廣和維護(hù)；APFC模塊和DC-DC模塊的分離設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)架構(gòu)，采用APFC的模塊設(shè)計(jì)，可以減小直流母線的高頻紋波，提高電解電容壽命，采用分離的APFC和DC-DC模塊控制，可以有效利用模塊的最佳效率點(diǎn)控制，在不同的充電功率上，采用不同的模塊數(shù)量工作，以達(dá)到最優(yōu)的工作效率；故本實(shí)用新型具有功率模塊化設(shè)計(jì)，直流母線紋波小、生產(chǎn)規(guī)模、維護(hù)方便、效率優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，有助于更好的開展電動汽車快速充電系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的電路原理示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施實(shí)例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型
[0017]參照附圖:
[0018]實(shí)施例1本實(shí)用新型所述的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，包括充電機(jī)本體，所述的充電機(jī)本體內(nèi)部配有多個獨(dú)立的APFC電路1、多個獨(dú)立的DC-DC電路2、輸電線路3和控制器4，所述的輸電線路3包括交流母線31、高壓直流母線32和帶有電池充電口的直流輸出母線33 ;每個所述的APFC電路1的輸入端與所述的交流母線31電連，所述的APFC電路1的輸出端與所述的高壓直流母線32電連；每個所述的DC-DC電路2的輸入端與所述的高壓直流母線32電連，所述的DC-DC電路2的輸出端與所述的直流輸出母線33電連；所述的控制器4包括控制芯片41、通信芯片42和光耦43，所述的APFC電路1的控制端、DC-DC電路2的控制端、所述的輸電線路3的控制端分別與所述的控制器4控制芯片41相應(yīng)的控制端口雙向通信；所述的控制器4的通信芯片42與外界控制板通信，所述的光耦43和APFC電路1及DC-DC電路2通信；所述的直流輸出母線33上配有若干用于與電動汽車電池充電端子連接的充電口。
[0019]所述的APFC電路1為三相整流電路或采用三個單相的BOOST型APFC整流電路，本實(shí)施例中APFC電路采用三相整流電路，實(shí)現(xiàn)三路輸入交流輸入的整體整流和功率因數(shù)校正，APFC電路的控制芯片采用FREESCALE的DSP，型號為56F8037。
[0020]所述的DC-DC電路2采用全橋整流電路，用于調(diào)整輸出電壓和輸出電流，根據(jù)控制要求給電動汽車電池提供需要的充電電壓和電流；本實(shí)例中，應(yīng)用全橋整流電路，實(shí)現(xiàn)輸出電壓和電流的調(diào)整，輸出利用變壓器實(shí)現(xiàn)高壓的輸出，DC-DC電路的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管M0SFET采用英飛凌的IPW60R045CP，控制芯片采用FREESCALE的56F8013。
[0021]APFC電路1和DC-DC電路2的通信采用光耦隔離的辦法，光耦選擇東芝的TLP2105，控制芯片41采用FREESCALEE的具有CAN通信模塊DSP芯片，信號為56F8256，和外部的CAN通信電路采用TI公司的SN65HVD230。
[0022]工作原理:APFC電路用于對交流供電的整流，輸出電動汽車快速充電需要的直流供電平臺，并且APFC電路具有功率因數(shù)校正的功能，可以實(shí)現(xiàn)整流變換的功率因數(shù)校正；DC-DC電路用于調(diào)節(jié)充電機(jī)的輸出，滿足電動汽車電池不同電量情況下的充電電壓要求；APFC輸出直流母線用于連接APFC電路和DC-DC電路的工作，多個獨(dú)立的APFC電路輸出匯流于高壓輸出直流母線，高壓直流母線又可以作為DC-DC電路的輸入端，使電能通過DC-DC模塊的調(diào)整輸出適宜電動汽車充電的電壓，然后充電汽車的充電線接到直流輸出母線上的充電口，即可對電動汽車進(jìn)行充電，也可以根據(jù)控制器對直流輸出母線輸出的電壓進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)不同電壓需求的電動汽車。
[0023]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，包括充電機(jī)本體，其特征在于:所述的充電機(jī)本體內(nèi)部配有多個獨(dú)立的APFC電路、多個獨(dú)立的DC-DC電路、輸電線路和控制器，所述的輸電線路包括交流母線、高壓直流母線和帶有電池充電口的直流輸出母線；每個所述的APFC電路的輸入端與所述的交流母線電連，所述的APFC電路的輸出端與所述的高壓直流母線電連；每個所述的DC-DC電路的輸入端與所述的高壓直流母線電連，所述的DC-DC電路的輸出端與所述的直流輸出母線電連；所述的控制器包括控制芯片、通信芯片和光耦，所述的APFC電路的控制端、DC-DC電路的控制端、所述的輸電線路的控制端分別與所述的控制器控制芯片相應(yīng)的控制端口雙向通信；所述的控制器的通信芯片與外界控制板通信，所述的光耦和APFC電路及DC-DC電路通信；所述的直流輸出母線上配有若干用于與電動汽車電池充電端子連接的充電口。2.如權(quán)利要求1所述的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，其特征在于:所述的APFC電路為三相整流電路或采用三個單相的BOOST型APFC整流電路。3.如權(quán)利要求1所述的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，其特征在于:所述的DC-DC電路采用全橋整流電路。4.如權(quán)利要求3所述的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，其特征在于:所述的直流輸出母線的控制端、DC-DC電路的控制端分別通過光耦隔離電路與所述的控制器相應(yīng)的端口電連。5.如權(quán)利要求4所述的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，其特征在于:所述的光耦隔離電路中的光耦為TLP2105。6.如權(quán)利要求1所述的基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，其特征在于:所述的控制器為具有CAN通信功能的DSP芯片，型號為56F8256。
【專利摘要】基于APFC與DC-DC分離模塊化的電動汽車快速充電機(jī)，包括充電機(jī)本體，充電機(jī)本體內(nèi)部配有多個獨(dú)立的APFC電路、多個獨(dú)立的DC-DC電路、輸電線路和控制器，輸電線路包括交流母線、高壓直流母線和帶有電池充電口的直流輸出母線；每個APFC電路的輸入端與交流母線電連，APFC電路的輸出端與高壓直流母線電連；每個DC-DC電路的輸入端與高壓直流母線電連，DC-DC電路的輸出端與直流輸出母線電連；控制器包括控制芯片和通信芯片。本實(shí)用新型的有益效果是：功率模塊化設(shè)計(jì)，直流母線紋波小、生產(chǎn)規(guī)模、維護(hù)方便、效率優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，有助于更好的開展電動汽車快速充電系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。
【IPC分類】H02J7/04
【公開號】CN205004815
【申請?zhí)枴緾N201520539199
【發(fā)明人】朱小平, 張濤, 瞿心昱, 方立英, 謝彤, 胡俊逸
【申請人】浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年7月23日