申请/专利权人：厦门远双科技有限公司

申请日：2017-10-31

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN107658955B

主分类号：H02J7/08

分类号：H02J7/08;H02M7/219;H02M3/335;H02M1/12;H02M1/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2024.04.23#专利申请权的转移;2018.03.06#实质审查的生效;2018.02.02#公开

摘要：本发明公开了一种车载充电机节能省电控制装置及控制方法，包括依次前后级设置的第一全波整流电路、交错式PFC电路、DCDC转换电路第二全波整流电路和输出继电器，CPU控制器通过CAN收发器与BMS系统通讯连接，交错式PFC电路和DCDC转换电路之间连接有电流互感器；输入过欠压检测电路、交错式PFC电路、DCDC转换电路、第二全波整流电路和输出继电器分别与CPU控制器相电连接，其中CPU控制器上设有CPU控制器输入过欠压监控端引脚、PFC电流检测端引脚、PFC使能监控端引脚、输出电流端引脚、输出电压端引脚及动力电池电压检测端引脚。节能省电，易于散热，纹波电流和纹波电流降低。

主权项：1.一种车载充电机节能省电控制装置，包括第一全波整流电路、输入过欠压检测电路、DCDC转换电路和BMS系统，其特征在于：还包括交错式PFC电路、CPU控制器、第二全波整流电路、输出继电器和温度检测电路，CPU控制器通过CAN收发器与BMS系统通讯连接，交错式PFC电路和DCDC转换电路之间连接有电流互感器，交错式PFC电路设在第一全波整流电路后级，第二全波整流电路设在DCDC转换电路后级，输出继电器设在第二全波整流电路后级；输入过欠压检测电路、交错式PFC电路、DCDC转换电路、第二全波整流电路、输出继电器和温度检测电路分别与CPU控制器相电连接，其中输入过欠压检测电路与CPU控制器输入过欠压监控端引脚相电连接，交错式PFC电路与CPU控制器的PFC电流检测端引脚及PFC使能监控端引脚相电连接，第二全波整流电路与CPU控制器的输出电流端引脚及输出电压端引脚相电连接，动力电池电压端电极与CPU控制器的动力电池电压检测端引脚相电连接，温度检测电路与CPU控制器的温度检测端引脚相连接。

全文数据：一种车载充电机节能省电控制装置及控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种充电控制，尤其是涉及一种使用于电动车电池充电上的车载充电机节能省电控制装置及实现方法。背景技术[0002]随着电动车的不断推广，充电电源越来越得到大规模的使用，现有充电电源大都采用了功率因数校正PFCPowerFactorCorrection预调节器。但是随着单相有源PFC技术的成熟和功率等级的进一步提高，原有单重PFC方案的使用受到限制。因为功率的增加，单重PFC的开关器件要承受过高的瞬间电压和电流应力，出现选择器件的困难，增大成本，而且还将增大电路中关键点的电压电流瞬变，造成较为严重的辐射和传导的EMI。而传统的普通全桥除了最大占空比且最大占空比接近100%的时候能实现或部分实现ZVS，其他的时候由于是PWM调宽的，也很难实现零电压开关ZVS。发明内容[0003]本发明为解决现有新能源车载充电机难以实现高效，及易受噪声污染和电磁干扰，维护比较麻烦，难实现零电压开关ZVS等现状而提供的一种整机效率更高，节能省电，易于散热，纹波电流和纹波电流降低，增强产品竞争力的车载充电机节能省电控制装置及实现方法。[0004]本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为:一种车载充电机节能省电控制装置，包括第一全波整流电路、输入过欠压检测电路、DCDC转换电路和BMS系统，其特征在于:还包括交错式PFC电路、CPU控制器、第二全波整流电路和输出继电器，CPU控制器通过CAN收发器与BMS系统通讯连接，交错式PFC电路和DCDC转换电路之间连接有电流互感器，交错式PFC电路电连接在第一全波整流电路后级，第二全波整流电路电连接在DCDC转换电路后级，输出继电器电连接在第二全波整流电路后级;输入过欠压检测电路、交错式PFC电路、DCDC转换电路、第二全波整流电路和输出继电器分别与CPU控制器相电连接，其中输入过欠压检测电路与CPU控制器输入过欠压监控端引脚相电连接，交错式PFC电路与CPU控制器的PFC电流检测端引脚及PFC使能监控端引脚相电连接，第二全波整流电路与cpu控制器的输出电流端引脚及输出电压端引脚相电连接，动力电池电压端电极与CPU控制器的动力电池电压检测端引脚相电连接。整机效率更高，节能省电，易于散热，纹波电压和纹波电流降低，增强产品竞争力。[0005]作为优选，所述的交错式PFC电路包括第一漏极电流检测电路、第二漏极电流检测电路和PFC控制器，第一漏极电流检测电路包括第一电感、第一二极管和第三场效应管，第一电感一端与第一全波整流电路输出端相电连接，第一电感另一端与第一二极管阳极相电连接，同时第一二极管阳极分别与PFC控制器和第三场效应管漏极相电连接，第一二极管阴极与电流互感器输入端相电连接，第三场效应管栅极与PFC控制器相电连接;第二漏极电流检测电路包括第三电感、第七二极管和第六场效应管，第三电感一端与第一全波整流电路输出端相电连接，第三电感另一端与第七二极管阳极相电连接，同时第七二极管阳极分别与PFC控制器和第六场效应管漏极相电连接，第六场效应管栅极与PFC控制器相电连接。提高效率、易于散热、体积更加小型化，降低纹波电流影响;两电感电流纹波的相互抵消使得电路的输入电流纹波减小。[0006]作为优选，所述的电流互感器的二次绕组与CPU控制器的PFC电流检测端引脚相电连接。提高PFC电流检测效果。[0007]作为优选，所述的PFC控制器与CPU控制器的PFC使能监控端引脚相电连接。提高PFC使能检测监控效果。[0008]作为优选，所述的DCDC转换电路采用全桥移相ZVS电路，全桥移相ZVS电路采用四个功率开关管构成具有移相脉宽调制电路控制的零电压软开关全桥变换器，每个功率管的栅极引脚与DCDC转换控制器相电连接。提高实现功率开关管的零电压开关，体积更加小型化，提高散热效果。[0009]作为优选，所述的DCDC转换电路包括DCDC转换控制器，在DCDC转换控制器、PFC控制器、CPU控制器和电流互感器的一次绕组输出端上均电连接有辅助电源。提高各控制器所使用控制芯片及电路的电源所需，提高电路工作稳定性。[0010]作为优选，所述的第一全波整流电路输入端前级设有EMI处理器。提高电路EMI处理效果。[0011]作为优选，所述的第二全波整流电路中的整流桥采用八只整流二极管构成，其中每两只二极管相先并联后，再共同组成全波整流桥。提高整流功率，提高散热效果。[0012]作为优选，所述的输出继电器在继电器线圈上并联有开关二极管，开关二极管的阴极与电池电源正极相电连接。提高对继电器线圈保护作用。[0013]本发明的另一个发明目的在于提供一种车载充电机节能省电控制方法，其特征在于:包括如下步骤a.市电输入后，经全波整流转成直流电压给辅助电源供电，辅助电源提供VCC电压给各路所用到的芯片提供电压；b.上述技术方案之一CPU控制器采集输入交流电压过欠压检测信号、输入电流检测信号、输出电流电压检测信号和动力电池检测信号；c.BMS系统发出信号经CAN收发器转换信号发至CPU控制器，与内部的基准参数做比较，如果正常，则开启上述技术方案所述之一交错式PFC电路和DCDC转换电路进入充电状态，如果采集到的充电信息不正常，则CPU控制器发出信号关闭交错式PFC电路和DCDC转换电路工作，使主电路断开，进入到节能模式；d•监测上述技术方案所述之一输出继电器前后端的输出电压与动力电池电压，当达到充电条件后闭合输出继电器，开始进入充电状态，避免充电异常，保护充电装置；e.当动力电池充满电后，也即充电电压达到额定值后，输出电压信号发至CPU控制器，发出指令关断主电路工作，同时发出表不充电完成的信息。[0014]本发明的有益效果是:提高效率、易于散热、体积更加小型化，降低纹波电流影响；两电感电流纹波的相互抵消使得电路的输入电流纹波减小。[0015]附图说明：下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。[0016]图1是本发明一种车载充电机节能省电控制装置的结构原理框图示意图。[0017]图2是本发明一种车载充电机节能省电控制装置的电路原理图示意图。具体实施方式[0018]实施例1:图1、图2所示的实施例中，一种车载充电机节能省电控制装置，包括第一全波整流电路20、输入过欠压检测电路11、DCDC转换电路40和BMS系统90，还包括交错式PFC电路20、CPU控制器70、第二全波整流电路50和输出继电器60，CPU控制器70通过CAN收发器80与BMS系统90通讯连接，交错式PFC电路30和DCDC转换电路40之间连接有电流互感器T1，交错式PFC电路30电连接在第一全波整流电路20后级，第二全波整流电路50电连接在DCDC转换电路40后级，输出继电器60电连接在第二全波整流电路50后级;输入过欠压检测电路11、交错式PFC电路3〇、DCDC转换电路40、第二全波整流电路50和输出继电器60分别与CPU控制器70相电连接，其中输入过欠压检测电路11与CPU控制器输入过欠压监控端引脚IN-GQYJK相电连接，交错式PFC电路30与CRJ控制器7〇的PFC电流检测端引脚PFC-DLJC及PFC使能监控端引脚PFC-SNJK相电连接，第二全波整流电路50与CPU控制器70的输出电流端引脚0UT-IJC及输出电压端引脚OUT-UJC相电连接，动力电池电压端电极v〇ut+与CPU控制器70的动力电池电压检测端引脚BAT-UJC相电连接。交错式PFC电路30包括第一漏极电流检测电路JDC1、第二漏极电流检测电路JDC2和PFC控制器31，第一漏极电流检测电路JDC1包括第一电感L1、第一二极管D1和第三场效应管Q3,第一电感L1一端与第一全波整流电路20输出端相电连接，第一电感L1另一端与第一二极管D1阳极相电连接，同时第一二极管D1阳极分别与PFC控制器31^第三场效应管Q3漏极相电连接，第一二极管D1阴极与电流互感器T1输入端相电连接，第三场效应管Q3栅极与PFC控制器31相电连接;第二漏极电流测电路LDC2包括第三电感L3、第七^极管D7和第六场效应管Q6,第三电感u—端与第一全波整流电路2〇输出端相电连接，第二电感L3另一端与第七二极管D7阳极相电连接，同时第七二极管D7阳极分别与PFC控制器31和第六场效应管Q6漏极相电连接，第六场效应管Q6栅极与PFC控制器31相电连接。电流互感器T1的二次绕组与CPU控制器70的PFC电流检测端引脚PFC-DLJC相电连接。交错式PFC电路处理方式：以ISO。的相移交替工作，它们在输入端或输出端累加时，每相电流纹波的主要部分将抵消，降低纹波电压和纹波电流，提高能效。PFC控制器3丨与^^控制器7〇的PFC使能监控端引脚PFC-SNJK相电连接。DCDC转换电路40采用全桥移相ZVS电路，全桥移相ZVS电路采用四个功率开关管构成具有移相脉宽调制电路控制的零电压软开关全桥变换器，也即图中的第二功率开关管Q2、第一功率开关管叭、第四功率开关管Q4和第五功率开关管Q5，每个功率管的栅极引脚与DCDC转换控制器相电连接，也即图中所示的剛3引脚、PWM4引脚、PWM5引脚和PWM6引脚分别与DCDC转换控制器相电连接。每个功率管内部都有寄生〒极管和寄^电容，通过功率管的寄生电容与变压器的漏感，实现功率开关管的零电压开关。通过驱动尚边M0S在各5〇%占空比下工作，而两个低边M0S采用后沿调制并可调节谐振开关的延迟。平均电流信号可以用于平均电流限制，电流均衡控制，及平均电流型控制的PWM。此外也可以支持电压型控制，它控制二次侧的同步整流时可以更好地做到zvs模式。有更准确的死区时间和谐振延迟控制，此外，多脉冲抑制可以确保两交替输出的脉冲正常进入跳周期模式工作，降低空载功耗。DCDC转换电路4〇包括DCDC转换控制器41，在DCDC转换控制器41、PFC控制器31、CPU控制器70和电流互感器T1的一次绕组输出端上均电连接有辅助电源71。第一全波整流电路20输入端前级电连接有EMI处理器10,交流电源电压AC-L\AC-N经EMI处理器10处理后输入进第一全波整流电路20中。第二全波整流电路50中的整流桥采用八只整流二极管构成，其中每两只二极管相先并联后，再共同组成全波整流桥，也即第三二极管D3、第五二极管D5、第十一二极管D11和第十二二极管D12均由两只二极管同极相并联而成。输出继电器60在继电器线圈上并联有开关二极管D6,开关二极管的阴极与电池电源正极相电连接。CPU控制器7〇上通过温度检测端引脚TEMP-JC与温度检测电路相电连接，及时检测监控电池温度变化;全桥ZVS电路，相比传统其开关管在零电压情况下开通或零电流条件下关断，既实现开关管的零电压开关，又避免在副边二极管反向恢复过程时产生较大的电压尖峰，从而减小二极管的电压额度，减小二极管的损耗，这样大大降低了开关功率损耗，提高效率，减少噪声污染和电磁干扰。包含温度检测，输入交流电压过欠压检测，漏极电流异常检测，输出电流电压检测，动力电池检测，PFC控制电路，DCDC转换控制电路;采用CPU控制器，对输入电压电流，输出电压电流，温度等进行时时监控，巡检及控制系统维护人员无需定期打开机柜门观察设备的运行状况，即可完成日常的设备巡检工作.节省大量的人力、时间、成本等多方面的资源，也减少了不必要的人工交互过程，从而大大提高了测试效率，并保证产品的稳定性。交错式PFC电路20采用两个的基本变换器并联组成的升压电路，每个变换器的场效应管交错开关导通，即每个开关的周期和占空比相同，开通时刻依次滞后一定的时间TsN，从而使每个变换器中流过的电流也交错;交错式PFC电路也是升压电路，其作用是把电压上升到DC400V，电流互感器T1用于检测DC400V主电路上的电流值，再经DCDC转换控制电路将电压转换降至DC200-450V，再经第二全波整流电路整流后再经输出继电器60输出至车载充电池充电控制及检测。[0019]实施例2:图1、图2所示的实施例1中，一种车载充电机节能省电控制方法，包括如下步骤：a•市电输入后，经全波整流转成直流电压给辅助电源供电，辅助电源提供VCC电压给各路所用到的芯片提供电压；b•CPU控制器采集输入交流电压过欠压检测信号、输入电流检测信号、输出电流电压检测信号和动力电池检测信号；c.BMS系统发出信号经CAN收发器转换信号发至CRJ控制器，与内部的基准参数做比较，如果正常，则开启实施例1交错式PFC电路和DCDC转换电路进入充电状态，如果采集到的充电信息不正常，则CPU控制器发出信号关闭交错式PFC电路和DCDC转换电路工作，使主电路断开，进入到节能模式；d.监测实施例1输出继电器前后端的输出电压与动力电池电压，当达到充电条件后闭合输出继电器，开始进入充电状态，避免充电异常，保护充电装置；e.当动力电池充满电后，也即充电电压达到额定值后，输出电压信号发至CPU控制器，发出指令关断主电路工作，同时发出表示充电完成的信息。[0020]以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

权利要求：1.一种车载充电机节能省电控制装置，包括第一全波整流电路、输入过欠压检测电路、DCDC转换电路和BMS系统，其特征在于:还包括交错式PFC电路、PU控制器、第二全波整流电路和输出继电器，CPU控制器通过CAN收发器与BMS系统通讯连接，交错式PFC电路和DCDC转换电路之间连接有电流互感器，交错式PFC电路设在第一全波整流电路后级，第二全波整流电路设在DCDC转换电路后级，输出继电器设在第二全波整流电路后级;输入过欠压检测电路、交错式PFC电路、DCDC转换电路、第二全波整流电路和输出继电器分别与CPU控制器相电连接，其中输入过欠压检测电路与CPU控制器输入过欠压监控端引脚相电连接，交错式PFC电路与CPU控制器的PFC电流检测端引脚及PFC使能监控端引脚相电连接，第二全波整流电路与CPU控制器的输出电流端引脚及输出电压端引脚相电连接，动力电池电压端电极与CPU控制器的动力电池电压检测端引脚相电连接。2.按照权利要求1所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的交错式PFC电路包括第一漏极电流检测电路、第二漏极电流检测电路和PFC控制器，第一漏极电流检测电路包括第一电感、第一二极管和第三场效应管，第一电感一端与第一全波整流电路输出端相电连接，第一电感另一端与第一二极管阳极相电连接，同时第一二极管阳极分别与PFC控制器和第三场效应管漏极相电连接，第一二极管阴极与电流互感器输入端相电连接，第三场效应管栅极与PFC控制器相电连接；第二漏极电流检测电路包括第三电感、第七二极管和第六场效应管，第三电感一端与第一全波整流电路输出端相电连接，第三电感另一端与第七二极管阳极相电连接，同时第七二极管阳极分别与PFC控制器和第六场效应管漏极相电连接，第六场效应管栅极与PFC控制器相电连接。3.按照权利要求1所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的电流互感器的二次绕组与CPU控制器的PFC电流检测端引脚相电连接。4.按照权利要求2所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的PFC控制器与CPU控制器的PFC使能监控端引脚相电连接。5.按照权利要求1所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的DCDC转换电路采用全桥移相ZVS电路，全桥移相ZVS电路采用四个功率开关管构成具有移相脉宽调制电路控制的零电压软开关全桥变换器，每个功率管的栅极引脚与DCDC转换控制器相电连接。6.按照权利要求1或5所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的DCDC转换电路包括DCDC转换控制器，在DCDC转换控制器、PFC控制器、CPU控制器和电流互感器的一次绕组输出端上均电连接有辅助电源。7.按照权利要求1或2所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的第一全波整流电路输入端前级设有EMI处理器。8.按照权利要求1或2所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的第二全波整流电路中的整流桥采用八只整流二极管构成，其中每两只二极管相先并联后，再共同组成全波整流桥。9.按照权利要求1所述的车载充电机节能省电控制装置，其特征在于:所述的输出继电器在继电器线圈上并联有开关二极管，开关二极管的阴极与电池电源正极相电连接。10.—种车载充电机节能省电控制方法，其特征在于:包括如下步骤a•市电输入后，经全波整流转成直流电压给辅助电源供电，辅助电源提供VCC电压给各路所用到的芯片提供电压；b•权利要求1〜9所述之一CPU控制器采集输入交流电压过欠压检测信号、输入电流检测信号、输出电流电压检测信号和动力电池检测信号；c.BMS系统发出信号经CAN收发器转换信号发至CPU控制器，与内部的基准参数做比较，如果正常，则开启权利要求1〜9所述之一交错式PFC电路和DCDC转换电路进入充电状态，如果采集到的充电信息不正常，则CPU控制器发出信号关闭交错式PFC电路和DCDC转换电路工作，使主电路断开，进入到节能模式；d.监测权利要求1〜9所述之一输出继电器前后端的输出电压与动力电池电压，当达到充电条件后闭合输出继电器，开始进入充电状态，避免充电异常，保护充电装置；e.当动力电池充满电后，也即充电电压达到额定值后，输出电压信号发至CPU控制器，发出指令关断主电路工作，同时发出表示充电完成的信息。

百度查询： 厦门远双科技有限公司 一种车载充电机节能省电控制装置及控制方法

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