一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路的製作方法

2023-05-05 17:41:01 3

一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，至少包括：輸入電壓檢測單元（1）、預充電路單元（2）、第一LC濾波電路（3）、PWM脈衝驅動單元（4）、電流傳感器（5）及輸出電壓檢測單元（6），主要用於電動客車、雙源無軌電車等車載動力電瓶組的充電，主電路以半導體器件IGBT模塊為核心，採用嵌入式智能模擬集成電路實時控制；抗幹擾能力強，以恆流限壓方式充電，最高電壓以浮充電壓為限，保證電瓶電壓不過充；具備CAN總線通訊功能，並能實現電瓶充放電實時監測。
【專利說明】—種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路 【技術領域】
[0001]本發明屬於充電器的電路圖，特別是一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電 路。
【背景技術】
[0002]現有技術中，直流斬波用於將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為DC/ DC變換。斬波器斬切直流的思想是:如果改變開關的動作頻率，或改變直流電流接通和斷 開的時間比例，就可以快速有效地改變加到負載上的電壓、電流平均值。
[0003]而在電瓶充電器方面，目前市場上主要出現的充電器都存在著以下缺點:充電時 間長、易受噪聲幹擾、電壓波動較大，無法實時對電壓進行檢測，存在較多問題。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種針對幹擾強、電壓波動範圍大的供電母線設計、易於拆 卸、可對電瓶充放電實時監測、可保證電瓶電壓不過充、具備CAN總線通訊功能、基於斬波 的車載動力電瓶組充電器電路。
[0005]本發明的目的是這樣實現的，一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，至少 包括:輸入電壓檢測單元、預充電路單元、第一 LC濾波電路、PWM脈衝驅動單元、電流傳感器 及輸出電壓檢測單元，輸入電壓端兩端電連接輸入電壓檢測單元，輸入電壓端通過預充電 路單元後電連接第一 LC濾波電路，第一 LC濾波電路輸出端串接PWM脈衝斬波單元，PWM脈 衝斬波單元對輸入電壓進行脈寬調製，PWM脈衝斬波單元輸出端連接電流傳感器和輸出電 壓檢測單元；輸入電壓檢測單元、預充電路單元、PWM脈衝驅動單元、電流傳感器及輸出電 壓檢測單元分別與處理器接口電連接；輸入電壓檢測單元用於對輸入電壓進行檢測，並對 欠壓輸入進行保護；預充電路單元用於抑制輸入電壓的衝擊電流；PWM脈衝驅動單元可在 抑制噪聲的同時，實現對輸入電壓和電流大小的控制；PWM脈衝驅動單元的作用是脈寬調 制，通過電流傳感器觀察和控制輸出電流；輸出電壓檢測單元用於對經過一系列變換後的 電壓進行檢測控制。在PWM脈衝驅動單元輸出端有第二 LC濾波電路。
[0006]所述輸入電壓檢測單元，由七個電阻Rf R7及二極體Dl，D2組成，電阻Rl —端接 輸入電壓負極，電阻R另一端連接於二極體Dl、D2串聯出來的負極節點上；電阻R2和R3、 R4和R5、R6和R7分別並聯，三組並聯電阻組串聯連接於二極體Dl的正極，並在另一端連 接於預充電路單元中的二極體D3和輸入端串接的二極體D4。
[0007]所述預充電路單元包括:二極體D3和電阻R8串聯後，與可控矽D5並聯；二極體 D4的正極連接於輸入端正極，負極與二極體D3、可控矽D5並聯的正極節點相連。
[0008]所述第一 LC濾波電路至少包括鐵芯電感LI和並聯電容組，鐵芯電感LI 一端連接 於預充電路單元的並聯元件輸出節點，另一端連接於並聯電容組和PWM脈衝驅動單元；並 聯電容組中的電解電容Cl、C2和C3並聯，C4、C5和C6並聯，兩組並聯電解電容串聯起來， 同時和電容CS和C7形成三條並聯迴路，並聯電容組的另一端連接在輸入端的負極上。[0009]所述電流傳感器，其輸入端與PWM脈衝驅動輸出相連，輸出端與第二 LC濾波電路 的鐵芯線圈L2、二極體D7串聯，同時，在鐵芯線圈L2和二極體D7的連接節點和電壓負極 之間，並行連接了兩條支路，一條是電解電容C9和ClO的串聯支路，另一條是輸出電壓檢測 單元支路。
[0010]本發明的優點是:主要用於電動客車、雙源無軌電車等車載動力電瓶組的充電，主 電路以半導體器件IGBT模塊為核心，採用嵌入式智能模擬集成電路實時控制；抗幹擾能力 強，以恆流限壓方式充電，最高電壓以浮充電壓為限，保證電瓶電壓不過充；具備CAN總線 通訊功能，並能實現電瓶充放電實時監測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1本發明實施例電路原理圖。
[0012]圖中:1、輸入電壓檢測單元，2、預充電路單元，3、第一 LC濾波電路；4、PWM脈衝斬 波單元；5、電流傳感器，6、輸出電壓檢測單元，7、第二 LC濾波電路；8、並聯電容組；9、處理 器；10、輸出電壓端；11、輸入電壓端。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，至少包括:輸入電壓檢 測單元1、預充電路單元2、第一 LC濾波電路3、PWM (Pulse Width Modulation)脈衝驅動 單元4、電流傳感器5及輸出電壓檢測單元6，輸入電壓端11兩端電連接輸入電壓檢測單元 I，輸入電壓端11通過預充電路單元2後電連接第一 LC濾波電路3，第一 LC濾波電路3輸 出端串接PWM脈衝斬波單元4，PWM脈衝斬波單元4對輸入電壓進行脈寬調製，PWM脈衝斬波 單元4輸出端連接電流傳感器5和輸出電壓檢測單元6 ;輸入電壓檢測單元1、預充電路單 元2、PWM(Pulse Width Modulation)脈衝驅動單元4、電流傳感器5及輸出電壓檢測單元6 分別與處理器9接口電連接；輸入電壓檢測單元I用於對輸入電壓進行檢測，並對欠壓輸入 進行保護；預充電路單元2用於抑制輸入電壓的衝擊電流；PWM(Pulse Width Modulation) 脈衝驅動單元4可在抑制噪聲的同時，實現對輸入電壓和電流大小的控制；PWM脈衝驅動單 元4的作用是脈寬調製，通過電流傳感器5觀察和控制輸出電流；輸出電壓檢測單元6用於 對經過一系列變換後的電壓進行檢測控制。在PWM (Pulse Width Modulation)脈衝驅動 單元4輸出端有第二 LC濾波電路7。
[0014]所述輸入電壓檢測單元1，由七個電阻RfR7及二極體D1，D2組成，電阻Rl—端接 輸入電壓負極，電阻R另一端連接於二極體Dl、D2串聯出來的負極節點上；電阻R2和R3、 R4和R5、R6和R7分別並聯，三組並聯電阻組串聯連接於二極體Dl的正極，並在另一端連 接於預充電路單元2中的二極體D3和輸入端串接的二極體D4。
[0015]所述預充電路單元2包括:二極體D3和電阻R8串聯後，與可控矽D5並聯；二極體 D4的正極連接於輸入端正極，負極與二極體D3、可控矽D5並聯的正極節點相連。
[0016]所述第一 LC濾波電路3至少包括鐵芯電感LI和並聯電容組8，鐵芯電感LI 一端 連接於預充電路單元2的並聯元件輸出節點，另一端連接於並聯電容組8和PWM脈衝驅動 單元；並聯電容組8中的電解電容Cl、C2和C3並聯，C4、C5和C6並聯，兩組並聯電解電容 串聯起來，同時和電容C8和C7形成三條並聯迴路，並聯電容組8的另一端連接在輸入端的負極上。
[0017]所述電流傳感器5，其輸入端與PWM脈衝驅動輸出相連，輸出端與第二 LC濾波電 路7的鐵芯線圈L2、二極體D7串聯，二極體D7的另一端連接輸出電壓端10，同時，在鐵 芯線圈L2和二極體D7的連接節點和電壓負極之間，並行連接了兩條支路，一條是電解電容 C9和ClO的串聯支路，另一條是輸出電壓檢測單元6支路。
[0018]所述輸出電壓檢測單元6，由八個電阻R9?R16及二極體D9、D10,電容Cll、C12組 成，其中電阻Rl6 —端接輸入電壓負極，另一端連接於D9、D10串聯出來的負極節點上；電容 Cll與電阻R16並聯；電阻R9和R12、RlO和R13、Rll和R14分別並聯，三組並聯電阻組串 聯連接於二極體DlO的正極，並在另一端連接於鐵芯電感L2和二極體D7之間的節點上；電 容C12和電阻R15串聯，所成串聯線路與三組並聯電阻形成的線路並聯。
[0019]所述電壓輸入端額定輸入電壓為DC600V±20% ;額定輸出電壓DC510V ;最大輸出 電流30A ;低壓電源輸入DC18?28V。
[0020]所述輸出電壓檢測單元6，檢測輸出電壓，當輸出電壓小於480V時，延時IOS後開 機；在充電狀態下，充電電流小於IA時，延時30S後關機。
[0021]本發明設置CAN總線接口，根據CAN總線協議傳輸充電電壓、充電電流數據。
[0022]當輸入電壓大於350V，低壓控制電壓大於20V時充電器開始工作。
[0023]本發明具有瞬時輸出過壓，過流保護。當充電電流大於35A時，開始計時延時10 秒關機，大於40A立刻關機；當電池電壓高於520V延時10秒後關機；低於490V再開機；充 電器輸出電壓高於530V時延時2秒關機；當輸入電壓高於750V時立刻關機，低於720V再 次開機；當輸入電壓、輸出電壓和電池電壓任何一個過壓保護動作都關機。
[0024]本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手 段，這裡不一一敘述。
【權利要求】
1.一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，至少包括:輸入電壓檢測單元(I)、預 充電路單元(2 )、第一 LC濾波電路(3 )、PWM脈衝驅動單元(4)、電流傳感器(5 )及輸出電壓 檢測單元(6 )，輸入電壓端(11)兩端電連接輸入電壓檢測單元(I)，輸入電壓端(11)通過預 充電路單元(2)後電連接第一 LC濾波電路(3)，第一 LC濾波電路(3)輸出端串接PWM脈衝 斬波單元(4)，PWM脈衝斬波單元(4)對輸入電壓進行脈寬調製，PWM脈衝斬波單元(4)輸 出端連接電流傳感器(5)和輸出電壓檢測單元(6);輸入電壓檢測單元(I)、預充電路單元(2)、PWM脈衝驅動單元(4)、電流傳感器(5)及輸出電壓檢測單元(6)分別與處理器(9)接 口電連接；輸入電壓檢測單元(I)用於對輸入電壓進行檢測，並對欠壓輸入進行保護；預充 電路單元(2)用於抑制輸入電壓的衝擊電流；PWM脈衝驅動單元(4)可在抑制噪聲的同時， 實現對輸入電壓和電流大小的控制；PWM脈衝驅動單元(4)的作用是脈寬調製，通過電流傳 感器(5)觀察和控制輸出電流；輸出電壓檢測單元(6)用於對經過一系列變換後的電壓進 行檢測控制；在PWM脈衝驅動單元(4)輸出端有第二 LC濾波電路(7)。
2.根據權利要求1所述一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，其特徵是:所述 輸入電壓檢測單元(I )，由七個電阻Rf R7及二極體Dl，D2組成，電阻Rl —端接輸入電壓負 極，電阻R另一端連接於二極體D1、D2串聯出來的負極節點上；電阻R2和R3、R4和R5、R6 和R7分別並聯，三組並聯電阻組串聯連接於二極體Dl的正極，並在另一端連接於預充電路 單元(2)中的二極體D3和輸入端串接的二極體D4。
3.根據權利要求1所述一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，其特徵是:所述 預充電路單元(2)包括:二極體D3和電阻R8串聯後，與可控矽D5並聯；二極體D4的正極 連接於輸入端正極，負極與二極體D3、可控矽D5並聯的正極節點相連。
4.根據權利要求1所述一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，其特徵是:所述 第一 LC濾波電路(3)至少包括鐵芯電感LI和並聯電容組(8)，鐵芯電感LI 一端連接於預 充電路單元(2)的並聯元件輸出節點，另一端連接於並聯電容組(8)和PWM脈衝驅動單元； 並聯電容組(8)中的電解電容C1、C2和C3並聯，C4、C5和C6並聯，兩組並聯電解電容串聯 起來，同時和電容C8和C7形成三條並聯迴路，並聯電容組(8)的另一端連接在輸入端的負 極上。
5.根據權利要求1所述一種基於斬波的車載動力電瓶組充電器電路，其特徵是:所述 電流傳感器(5)，其輸入端與PWM脈衝驅動輸出相連，輸出端與第二 LC濾波電路(7)的鐵芯 線圈L2、二極體D7串聯，同時，在鐵芯線圈L2和二極體D7的連接節點和電壓負極之間，並 行連接了兩條支路，一條是電解電容C9和ClO的串聯支路，另一條是輸出電壓檢測單元(6) 支路。
【文檔編號】H02J7/00GK103441540SQ201310348470
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】龔麗君 申請人:西安睿諾新能源有限公司