本实用新型专利技术公开了一种电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置，该装置采用多相交错并联降压升压调节技术，满足宽电压输入及宽电压输出的调节，模块化控制结构设计，可控制充电能量的输出、降低输出纹波并提高功率和效率。本装置输出电压、电流均可控，具有电流、电压、温度、功率保护及驱动短路保护等保护功能；增加预启动限流模块、充电预启动与泄放保护模块、硬件过流保护模块和故障信号处理模块，有效增强了本装置的安全可靠性。本装置纹波小，转换效率高，成本低，结构简单，启动电流小，安全可靠性高，既可用于电动汽车大功率直流充电机/桩的DCDC电力变换，也可用于其它功率电源设备，适合在各种电力电子领域使用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电动汽车大功率直流充电
，尤其涉及一种电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置。
技术介绍
随着世界经济的不断发展，汽车总量不断攀升，不可再生能源的不断减少，能源危机和环境污染这两大问题日益突出。推动新能源及新能源汽车快速发展已经成为当务之急。目前，电能作为石油资源最好的代替能源，清洁环保，节能高效，除了常规的燃煤发电之外，还可以充分利用太阳能能、风能、潮汐能和生物能等来得到，为能源缺乏和环境污染问题提供了一个非常好的解决方案。然而高效率、低成本、简单方便、安全可靠的大功率一体化直流充电桩对新能源汽车的快速发展具有关键作用。充电桩的发展直接关系到整个新能源纯电动汽车的发展，电力设施缺乏，充电设备复杂，可靠性差，功率效率低下都制约着新能源纯电动汽车的普及与发展。目前市场上大部分采用多个小功率模块并联的大功率充电设备，主要具有以下缺陷：1)转换效率低。大功率电源属于强电产品，电流大、功率器件发热量大，如果并联模块过多，容易增加多余电路损耗，并增加散热装置压力，额外的散热装置也将进一步增加损耗，严重影响整体转换效率，浪费能源。2)体积庞大结构复杂。目前已有的大功率充电桩采用多个小功率模块并联来实现，而采用多个小模块并联的装置通常需要占用很大空间，且结构复杂，限制了充电桩安装的简便性，影响了其应用推广。3)成本高、安全稳定性差。多个模块需要成倍数增加设备成本以及配套的散热设备成本，并且模块越多，控制及保护结构越复杂，稳定性越差，安装难度增加，难于一体化，不稳定因素也因此增多；大功率电源电流大、电压高，因此对功率器件的要求都很高，如未采用安全保护电路和软件控制方法设计，在使用过程中产生的大电流容易烧坏功率模块的元器件，严重时甚至会对电动汽车造成损坏。尽管大功率电源装置随着电子科技的进步已有了长足的发展，但随着新能源新设备的出现，仍有不少问题需进一步研究解决，随着新能源电动汽车的需求越来越高，简单高效，安全可靠，稳定低成本的适用于电动汽车大功率直流充电机/桩的DCDC变换装置急需研究开发。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于针对现有技术中转换率低、结构复杂，且安全稳定性差的缺陷，提供一种体积小，成本低，结构简单，高效率高功率的，运行可靠性高的，输出可控的适应于电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本技术提供一种电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置，包括预启动限流模块、多相交错并联降压升压调节模块、充电预启动与泄放保护模块、带上电保护的IGBT驱动模块、硬件过流保护模块、A/D采样模块、PWM模块、故障信号处理模块、均流计算及控制模块、逻辑控制模块、相位交错延时控制模块、双路加法器模块、比例积分运算模块和双路比较器模块，其中：多相交错并联降压升压调节模块的输入端通过预启动限流模块与整流后的直流电输入相连，输出端通过充电预启动与泄放保护模块与蓄电池相连；A/D采样模块与多相交错并联降压升压调节模块相连，获取多相交错并联降压升压调节模块的电压检测值和电流检测值；并将采样输出值分别发送给均流计算及控制模块和硬件过流保护模块，硬件过流保护模块的输出端与故障信号处理模块的输入端相连，故障信号处理模块的输出端分别与PWM模块和逻辑控制模块相连；均流计算及控制模块的输出端分别与逻辑控制模块和双路加法器模块相连；逻辑控制模块的CAN端口与车载BMS系统相连，逻辑控制模块的输出端分别与故障处理模块、均流计算及控制模块和双路比较器模块的输入端相连；双路比较器模块、比例积分运算模块、双路加法器模块、相位交错延时控制模块和PWM模块的输出端、输入端依次相连，PWM模块的输出端通过带上电保护的IGBT驱动模块与多相交错并联降压升压调节模块相连，带上电保护的IGBT驱动模块的输出端还与故障信号处理模块的输入端相连。进一步地，本技术的多相交错并联降压升压调节模块为一相或多相，包括多路并联的单相降压升压电路。进一步地，本技术的多相交错并联降压升压调节模块的正向输入端与第一单相降压升压电路的正向输入端和第二单相降压升压电路的正向输入端相连接，多相交错并联降压升压调节模块的负向输入端与第一单相降压升压电路的负向输入端和第二单相降压升压电路的负向输入端相连接；第一单相降压升压电路的正向输入端通过第一功率开关管、第一电感、第二电流检测电路和第三二极管与输出电容正向输出端相连接，第二单相降压升压电路的输入端通过第二功率开关管、第二电感、第四二极管与输出电容正向输出端相连接；第一单相降压升压电路的负向输入端与输出电容的负向输出端相连，且通过第一二极管与第一电感的前端相连接；第二单相降压升压电路的负向输入端与输出电容负向输出端相连，且通过第二二极管与第二电感的前端相连接，输出电容正向输出端与多相交错并联降压升压调节模块正向输出端相连接，输出电容负向输出端与多相交错并联降压升压调节模块负向输出端相连接；多相交错并联降压升压调节模块还包括第一温度检测电路和第二温度检测电路，分别将采集到的第一功率开关管和第二功率开关管的温度值发送给逻辑控制模块；逻辑控制模块的输出端还与4个继电器相连，进而控制预启动限流模块、充电预启动与泄放保护模块和散热装置；逻辑控制模块的输出端还与显示与报警装置相连。进一步地，本技术的故障信号处理模块输入端分别接收到带上电保护的IGBT驱动模块、硬件过流保护模块的信号后，经第一或门产生输出信号F，输出信号F一路通过故障信号处理模块输出给逻辑控制模块，一路与故障信号处理模块输入端接收到的来自逻辑控制模块输出端的信号一起经过第二或门产生输出值E，输出值E与故障信号处理模块接收到的来自逻辑控制模块的信号一起经过第三或门产生输出值输出值通过故障处理模块输出给PWM模块的输入端。本技术产生的有益效果是：本技术的电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置，通过采用多相交错并联降压升压调节模块，突破了传统的采用多个小功率模块并联才能实现电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC电力变换的结构限制，采用单模块主电路设计和模块化控制结构的设计，使设备体积小，成本低，组装方便，易于实现一体化；采用多相交错并联技术，可控制充电能量的输出、降低输出纹波并提高功率和效率；采用降压升压级联电路，满足宽电压输入及宽电压输出的调节；输入侧和输出侧分别增加预启动限流模块、充电预启动与泄放保护模块，增强了启动和充电工作过程的稳定性；采用多重保护机制，使本装置在收到外部干扰时能安全可靠运行。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术实施例的装置电路连接示意图；图2是本技术实施例的故障信号处理模块电路连接示意图；图中，110-预启动限流模块、120-多相交错并联降压升压调节模块、130-充电预启动与泄放保护模块、140-带上电保护的IGBT驱动模块、150-硬件过流保护模块、160-A/D采样模块、170-PWM模块、180-故障信号处理模块、190-均流计算及控制模块、200-逻辑控制模块、210-相位交错延时控制模块、220-双路加法器模块、230-比例积分运算模块、240-双路比较器模块。具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置，其特征在于，包括预启动限流模块(110)、多相交错并联降压升压调节模块(120)、充电预启动与泄放保护模块(130)、带上电保护的IGBT驱动模块(140)、硬件过流保护模块(150)、A/D采样模块(160)、PWM模块(170)、故障信号处理模块(180)、均流计算及控制模块(190)、逻辑控制模块(200)、相位交错延时控制模块(210)、双路加法器模块(220)、比例积分运算模块(230)和双路比较器模块(240)，其中：多相交错并联降压升压调节模块(120)的输入端通过预启动限流模块(110)与整流后的直流电输入相连，输出端通过充电预启动与泄放保护模块(130)与蓄电池相连；A/D采样模块(160)与多相交错并联降压升压调节模块(120)相连，获取多相交错并联降压升压调节模块(120)的电压检测值和电流检测值；并将采样输出值分别发送给均流计算及控制模块(190)和硬件过流保护模块(150)，硬件过流保护模块(150)的输出端与故障信号处理模块(180)的输入端相连，故障信号处理模块(180)的输出端分别与PWM模块(170)和逻辑控制模块(200)相连；均流计算及控制模块(190)的输出端分别与逻辑控制模块(200)和双路加法器模块(220)相连；逻辑控制模块(200)的CAN端口与车载BMS系统相连，逻辑控制模块(200)的输出端分别与故障处理模块(180)、均流计算及控制模块(190)和双路比较器模块(240)的输入端相连；双路比较器模块(240)、比例积分运算模块(230)、双路加法器模块(220)、相位交错延时控制模块(210)和PWM模块(170)的输出端、输入端依次相连，PWM模块(170)的输出端通过带上电保护的IGBT驱动模块(140)与多相交错并联降压升压调节模块(120)相连，带上电保护的IGBT驱动模块(140)的输出端还与故障信号处理模块(180)的输入端相连。...
【技术特征摘要】
1.一种电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置，其特征在于，包括预启动限流模块(110)、多相交错并联降压升压调节模块(120)、充电预启动与泄放保护模块(130)、带上电保护的IGBT驱动模块(140)、硬件过流保护模块(150)、A/D采样模块(160)、PWM模块(170)、故障信号处理模块(180)、均流计算及控制模块(190)、逻辑控制模块(200)、相位交错延时控制模块(210)、双路加法器模块(220)、比例积分运算模块(230)和双路比较器模块(240)，其中：多相交错并联降压升压调节模块(120)的输入端通过预启动限流模块(110)与整流后的直流电输入相连，输出端通过充电预启动与泄放保护模块(130)与蓄电池相连；A/D采样模块(160)与多相交错并联降压升压调节模块(120)相连，获取多相交错并联降压升压调节模块(120)的电压检测值和电流检测值；并将采样输出值分别发送给均流计算及控制模块(190)和硬件过流保护模块(150)，硬件过流保护模块(150)的输出端与故障信号处理模块(180)的输入端相连，故障信号处理模块(180)的输出端分别与PWM模块(170)和逻辑控制模块(200)相连；均流计算及控制模块(190)的输出端分别与逻辑控制模块(200)和双路加法器模块(220)相连；逻辑控制模块(200)的CAN端口与车载BMS系统相连，逻辑控制模块(200)的输出端分别与故障处理模块(180)、均流计算及控制模块(190)和双路比较器模块(240)的输入端相连；双路比较器模块(240)、比例积分运算模块(230)、双路加法器模块(220)、相位交错延时控制模块(210)和PWM模块(170)的输出端、输入端依次相连，PWM模块(170)的输出端通过带上电保护的IGBT驱动模块(140)与多相交错并联降压升压调节模块(120)相连，带上电保护的IGBT驱动模块(140)的输出端还与故障信号处理模块(180)的输入端相连。2.根据权利要求1所述的电动汽车大功率直流充电机/桩DCDC变换装置，其特征在于，多相交错并联降压升压调节模块(120)为一相或多相，包括多路并联的单相降压...
【专利技术属性】
技术研发人员：全书海，叶麦克，全欢，黄亮，谢长君，徐先锋，陈启宏，石英，张立炎，肖朋，邓坚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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