[发明专利]模块化电动汽车车载充电机及其充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车车载充电机及其充电方法，尤其是一种模块化电动汽车车载充电机及其充电方法，属于电动汽车的充电领域。

背景技术

车载充电机是安装在电动汽车上的充电装置，把输入的交流电源变为电池充电系统所需要的直流电源，其输出的电压和电流根据电池的充电方式和充电过程来调整。由于电动汽车的类型、电压和容量等级多种多样，仅电压等级就有72V、144V、288V、336V和384V等。目前，现有技术的车载充电机通常是针对不同电压和容量等级的电动汽车独立开发车载充电机，这种方式不仅工作量大，而且不利于维修和标准化。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种模块化电动汽车车载充电机，该车载充电机通过模块化的方式进行组装，综合应用了PFC、ZVS、倍流和同步整流技术，提高了功率因素，且降低了开关损耗和电磁干扰。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述模块化电动汽车车载充电机的充电方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

模块化电动汽车车载充电机，其特征在于：包括充电辅助电源、开关电源组、线性电源汇集模块以及主控制器，所述充电辅助电源通过连接地面充电设备输出用于给线性电源汇集模块和主控制器供电的直流电源，所述线性电源汇集模块分别与开关电源组和主控制器连接，所述开关电源组由多个开关电源单元通过串联和并联组成，所述每个开关电源单元通过RS-485总线与主控制器连接；所述主控制器通过控制引导电路与地面充电设备连接，所述主控制器通过CAN总线分别与充电电池模块和仪表盘连接，所述充电电池模块包括充电电池和与充电电池连接的BMS。

作为一种优选方案，所述每个开关电源单元包括带PFC的AC-DC变换电路、具有全桥逆变和同步整流的DC-AC-DC电路、开关电源单元控制器和开关电源单元辅助电源，所述开关电源单元辅助电源采用反激开关电源和LDO稳压器组成的拓扑结构，并通过连接地面充电设备输出用于给AC-DC变换电路、DC-AC-DC电路以及开关电源单元控制器供电的直流电源；所述AC-DC变换电路与DC-AC-DC电路连接，所述开关电源单元控制器分别与AC-DC变换电路和DC-AC-DC电路连接。

作为一种优选方案，所述AC-DC变换电路采用UC3855B作为主控制芯片，该芯片的反馈回路中串联由线性运放构成的减法器。

作为一种优选方案，所述DC-AC-DC电路采用ISL6754作为主控制芯片，该芯片与开关电源单元控制器之间连接有差分放大器。

作为一种优选方案，所述每个开关电源单元的等效电路为倍流整流电路，包括输出开关变压器、第一电感、第二电感、电解电容、第一二极管以及第二二极管；所述输出开关变压器工作时，其正半波通过第一电感、电解电容以及第二二极管形成回路，负半波通过第二电感、电解电容以及第一二极管形成回路。

作为一种优选方案，所述线性电源汇集模块包括线性光电隔离器、数字光电隔离器、输出电压控制器、执行器、主输出电压及输出电流测量电路、报警及其信号锁存电路、SPI接口多通道ADC电路以及功率管温度测量电路，所述执行器由功率管驱动电路和功率管组成；所述线性光电隔离器、输出电压控制器和执行器依次连接，所述主输出电压及输出电流测量电路和报警及其信号锁存电路分别与输出电压控制器连接，所述主输出电压及输出电流测量电路和功率管温度测量电路分别与报警及其信号锁存电路连接，所述SPI接口多通道ADC电路分别与执行器、主输出电压及输出电流测量电路、功率管温度测量电路和数字光电隔离器连接，所述数字光电隔离器与报警及其信号锁存电路连接。

作为一种优选方案，所述输出电压控制器、执行器和充电电池构成第一控制回路，所述主控制器、开关电源组和执行器构成第二控制回路，所述第一控制回路和第二控制回路协作完成线性电源汇集模块输出电压的卡边控制。

具体的，所述地面充电设备的输出电压为220V交流市电，所述充电辅助电源通过连接地面充电设备输出±15V、5V和36V直流电源，其中±15V和5V直流电源用于给线性电源汇集模块和主控制器供电，36V直流电源供其它车载设备使用；所述开关电源单元辅助电源通过连接地面充电设备输出15.2V、11.6V和5V直流电源，其中15.2V直流电源用于给AC-DC变换电路供电，11.6V直流电源用于给DC-AC-DC电路供电，5V直流电源以及该5V直流电源经过LDO稳压器得到的3.3V直流电源用于给开关电源单元控制器供电。