一种车载充电机的充电电路、车载充电机及充电控制方法技术

本申请提供了一种车载充电机的充电电路、车载充电机及充电控制方法，涉及车载充电机技术领域。充电电路的第一功率变换电路的第二端连接第二功率变换电路的第一端，第二功率变换电路的高压输出端为电动汽车的动力电池组充电，第二功率变换电路的第一低压输出端为电动汽车的低压系统供电。第一功率变换电路当电动汽车处于充电模式时，将第一功率变换电路的第一端输入的交流电转换为直流电并传输至第二功率变换电路的第一端，当电动汽车处于行车模式时将从第二获取的直流电进行直流变换后提供给低压系统。第二功率变换电路当电动汽车处于行车模式时，将动力电池组的高压电压转换为低压电压后传输至第一低压输出端并向第一功率变换电路输出直流电。

【技术实现步骤摘要】
一种车载充电机的充电电路、车载充电机及充电控制方法
本申请涉及车载充电机
，尤其涉及一种车载充电机的充电电路、车载充电机及充电控制方法。
技术介绍
随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车受到了各界的广泛关注。目前，电动汽车上可以安装车载充电机，车载充电机可以同时为电动汽车的动力电池组和低压系统提供电能。参见图1，该图为一种车载充电机的示意图。其中，功率因数校正(PowerFactorCorrection，PFC)电路01能够将交流输入转换为直流输出并输出至车载充电机(OnBoardCharger，OBC)电路02，车载充电机电路02用于为电动汽车的动力电池组充电，即图中高压侧VHV连接动力电池组。当电动汽车处于行车模式时，交流输入断开，此时DC-DC变换电路03用于将动力电池组的高压电压转换为低压电压，为电动汽车的低压系统提供电能。但是，当DC-DC变换电路03发生故障时，会影响电动汽车的低压系统的正常工作，威胁电动汽车的安全运行。目前，一种解决方案是在电动汽车上设置低压电池作为DC-DC变换电路03故障时的替代电源，然而低压电池的容量和放电能力有限，电量过低时仍会导致低压系统无法正常工作。另一种解决方案是在高压侧连接两组DC-DC变换电路实现双路冗余输出，但是该方案的实现成本高。
技术实现思路
本申请提供了一种车载充电机的充电电路、车载充电机及充电控制方法，能够提供双路冗余的低压直流输出。第一方面，本申请提供了一种车载充电机的充电电路，该充电电路包括：第一功率变换电路和第二功率变换电路。其中，第一功率变换电路的第二端连接第二功率变换电路的第一端，第二功率变换电路的高压输出端为电动汽车的动力电池组充电，第二功率变换电路的第一低压输出端为电动汽车的低压系统供电。第一功率变换电路当电动汽车处于充电模式时，将第一功率变换电路的第一端输入的交流电转换为直流电并传输至第二功率变换电路的第一端，此时第一功率变换电路起到功率因数校正电路的作用，即具备功率因数校正电路的作用，实现了交流-直流变换；还用于当电动汽车处于行车模式时，将第二功率变换电路获取的直流电进行直流变换后提供给低压系统，此时第一功率变换电路起到DC-DC变换电路的作用。第二功率变换电路用于当电动汽车处于行车模式时，将动力电池组的高压电压转换为低压电压后传输至第一低压输出端并向第一功率变换电路输出直流电。该充电电路的第一功率变换电路在电动汽车处于不同模式时具有不同的作用，具体在电动汽车处于充电模式时起到功率因数校正电路的作用，在电动汽车处于行车模式时起到DC-DC变换电路的作用，因此能够在提供双路冗余的低压直流输出进而避免再额外再增加一路DC-DC电路，降低了方案的复杂度和电路占用的空间，同时还可以进一步降低成本和物料。结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，第一功率变换电路和第二功率变换电路中包括可控开关管，充电电路还包括控制器，该控制器用于控制第一功率变换电路和第二功率变换电路中的可控开关管的工作状态，进而使第一功率变换电路和第二功率变换电路在充电模式时和行车模式时实现以上的功能。在一些实施例中，控制器可以调节向各个可控开关管发送的脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，PWM)信号以控制开关管的工作状态。结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，第二功率变换电路包括：原边开关电路、第一变压器、高压副边开关电路和低压副边开关电路。其中，原边开关电路的第一端为第二功率变换电路的第一端，原边开关电路的第二端连接第一变压器的原边绕组；第一变压器的高压副边绕组连接高压副边开关电路的第一端，高压副边开关电路的第二端为第二功率变换电路的高压输出端；第一变压器的低压副边绕组连接低压副边开关电路的第一端，低压副边开关电路的第二端为第二功率变换电路的第一低压输出端。当电动汽车处于行车模式时，控制器用于控制高压副边开关电路中的开关管，以将动力电池组输入的直流电转换为交流电后传输给所述高压副边绕组；还用于控制原边开关电路中的开关管，将原边绕组输入的交流电转换为直流电并传输给第一功率变换电路；还用于控制低压副边开关电路中的开关管，以将低压副边绕组传输的交流电转换为直流电传输给所述第一低压输出端。此时利用第二功率变换电路，将动力电池组的高压电压转变为低压系统需要的低压电压进行输出，形成第一路低压直流输出。结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，第一功率变换电路具体包括：全桥开关电路、第二变压器、第一开关管、第二开关管、第一电容和第一电感。其中，全桥开关电路包括两个桥臂，且两个桥臂的上半桥臂和下半桥臂均包括一个开关管，全桥开关电路的输出端为第一功率变换电路的第二端，第一桥臂的中点与第二变压器的原边绕组串联后连接第一功率变换电路的第一端的一个端口，第二桥臂的中点连接第一功率变换电路的第一端的另一个端口。第二变压器的副边绕组的第一端串联第一开关管后连接第一端点，第二变压器的副边绕组的第二端串联第二开关管后连接第一端点，第二变压器的副边绕组的中心抽头依次串联第一电感和第一电容后连接第一端点，第一端点连接第二低压输出端的一个端口，第一电感和第一电容之间连接第二低压输出端的另一个端口。此时，第一功率变换电路即可以实现功率因数校正电路的作用,又可以实现DC-DC变换电路的作用，因此实现了功能的复用，避免了在额外增加一路完整的DC-DC电路。此时控制器当电动汽车处于行车模式时，通过控制全桥开关电路中的开关管、第一开关管和第二开关管，使第一功率变换电路将从原边开关电路获取的直流电进行直流变换后传输至第二低压输出端，以形成第二路低压直流输出。结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，第一功率变换电路还包括：第三开关管。此时，第一电感和第一电容之间连接所述第二低压输出端的另一个端口，具体包括：第一电感和第一电容之间连接第三开关管的第一端，第三开关管的第二端连接第二低压输出端的另一个端口。控制器当电动汽车处于充电模式时，控制第三开关管断开，进而阻断第二变压器上产生的感应电压被传输至第二低压输出端；当电动汽车处于行车模式时，控制第三开关管闭合，以使第一功率变换电路和第二低压输出端接通，进而使第一功率变换电路能够通过第二低压输出端向低压系统供电。结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，充电电路还包括：第一开关和第二开关。第一开关的第一端连接第一交流电端口，第一开关的第二端连接第二开关的第一端；第一桥臂的中点与第二变压器的原边绕组串联后连接第二开关的第二端，第二开关的第二端连接第二交流电端口，第二开关的第一端还连接第二桥臂的中点。控制器当电动汽车处于充电模式时，控制第一开关闭合且第二开关断开，以使第一功率变换电路与交流电端口连接；当电动汽车处于行车模式时，控制第一开关断开且第二开关闭合，断开第一功率变换电路与交流电端口的连接，并使全桥开关电路的第一桥臂的中点通过第二变压器的原边绕组后连接第二桥臂的中点，形成闭合回路以使第一功率变换电路能够实现DC-DC变换功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载充电机的充电电路，其特征在于，所述充电电路包括：第一功率变换电路和第二功率变换电路；/n所述第一功率变换电路的第二端连接所述第二功率变换电路的第一端，所述第二功率变换电路的高压输出端为电动汽车的动力电池组充电，所述第二功率变换电路的第一低压输出端为所述电动汽车的低压系统供电；/n所述第一功率变换电路，用于当所述电动汽车处于充电模式时，将所述第一功率变换电路的第一端输入的交流电转换为直流电并传输至所述第二功率变换电路的第一端，还用于当所述电动汽车处于行车模式时，将从所述第二功率变换电路获取的直流电进行直流变换后提供给所述低压系统；/n所述第二功率变换电路，用于当所述电动汽车处于行车模式时，将所述动力电池组的高压电压转换为低压电压后传输至所述第一低压输出端并向所述第一功率变换电路输出直流电。/n

【技术特征摘要】
1.一种车载充电机的充电电路，其特征在于，所述充电电路包括：第一功率变换电路和第二功率变换电路；
所述第一功率变换电路的第二端连接所述第二功率变换电路的第一端，所述第二功率变换电路的高压输出端为电动汽车的动力电池组充电，所述第二功率变换电路的第一低压输出端为所述电动汽车的低压系统供电；
所述第一功率变换电路，用于当所述电动汽车处于充电模式时，将所述第一功率变换电路的第一端输入的交流电转换为直流电并传输至所述第二功率变换电路的第一端，还用于当所述电动汽车处于行车模式时，将从所述第二功率变换电路获取的直流电进行直流变换后提供给所述低压系统；
所述第二功率变换电路，用于当所述电动汽车处于行车模式时，将所述动力电池组的高压电压转换为低压电压后传输至所述第一低压输出端并向所述第一功率变换电路输出直流电。


2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第一功率变换电路和第二功率变换电路中包括可控开关管，所述充电电路还包括：控制器；
所述控制器，用于控制所述第一功率变换电路和第二功率变换电路中的可控开关管的工作状态。


3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述第二功率变换电路包括：原边开关电路、第一变压器、高压副边开关电路和低压副边开关电路；
所述原边开关电路的第一端为所述第二功率变换电路的第一端，所述原边开关电路的第二端连接所述第一变压器的原边绕组；
所述第一变压器的高压副边绕组连接所述高压副边开关电路的第一端，所述高压副边开关电路的第二端为所述第二功率变换电路的高压输出端；
所述第一变压器的低压副边绕组连接所述低压副边开关电路的第一端，所述低压副边开关电路的第二端为所述第二功率变换电路的第一低压输出端；
当所述电动汽车处于行车模式时，所述控制器，用于控制所述第一功率变换电路和第二功率变换电路中的可控开关管的工作状态，具体包括：
所述控制器，用于控制所述高压副边开关电路中的开关管，以将所述动力电池组输入的直流电转换为交流电后传输给所述高压副边绕组；还用于控制所述原边开关电路中的开关管，将所述原边绕组输入的交流电转换为直流电并传输给所述第一功率变换电路；还用于控制所述低压副边开关电路中的开关管，以将所述低压副边绕组传输的交流电转换为直流电传输给所述第一低压输出端。


4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述第一功率变换电路具体包括：全桥开关电路、第二变压器、第一开关管、第二开关管、第一电容和第一电感；
所述全桥开关电路包括两个桥臂，且所述两个桥臂的上半桥臂和下半桥臂均包括一个开关管，所述全桥开关电路的输出端为所述第一功率变换电路的第二端，其中，第一桥臂的中点与所述第二变压器的原边绕组串联后连接所述第一功率变换电路的第一端的一个端口，第二桥臂的中点连接所述第一功率变换电路的第一端的另一个端口；
所述第二变压器的副边绕组的第一端串联所述第一开关管后连接第一端点，所述第二变压器的副边绕组的第二端串联所述第二开关管后连接所述第一端点，所述第二变压器的副边绕组的中心抽头依次串联所述第一电感和第一电容后连接所述第一端点，所述第一端点连接第二低压输出端的一个端口，所述第一电感和第一电容之间连接所述第二低压输出端的另一个端口；
所述控制器，用于控制所述第一功率变换电路和第二功率变换电路中的可控开关管的工作状态，具体包括：
所述控制器，用于当所述电动汽车处于行车模式时，通过控制所述全桥开关电路中的开关管、第一开关管和第二开关管，使所述第一功率变换电路将从所述原边开关电路获取的直流电进行直流变换后传输至所述第二低压输出端。


5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述第一功率变换电路还包括：第三开关管；
所述第一电感和第一电容之间连接所述第二低压输出端的另一个端口，具体包括：
所述第一电感和第一电容之间连接所述第三开关管的第一端，所述第三开关管的第二端连接所述第二低压输出端的另一个端口；
所述控制器，还用于当所述电动汽车处于充电模式时，控制所述第三开关管断开，当所述电动汽车处于行车模式时，控制所述第三开关管闭合。


6.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括：第一开关和第二开关；
所述第一开关的第一端连接第一交流电端口，所述第一开关的第二端连接所述第二开关的第一端；
所述第一桥臂的中点与所述第二变压器的原边绕组串联后连接所述第二开关的第二端，所述第二开关的第二端连接第二交流电端口，所述第二开关的第一端还连接所述第二桥臂的中点；
所述控制器，还用于当所述电动汽车处于充电模式时，控制所述第一开关闭合且第二开关断开，当所述电动汽车处于行车模式时，控制所述第一开关断开且第二开关闭合。


7.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述第一功率变换电路具体包括：全桥开关电路、第一电感、第一开关、第二开关和第一电容；
所述全桥开关电路包括两个桥臂，且所述两个桥臂的上半桥臂和下半桥臂均包括一个开关管，其中，第一桥臂的中点连接所述第一开关的第一端，所述第一桥臂的中点还连接所述第一功率变换电路的第一端的一个端口，所述第一开关的第二端连接第二低压输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾师达，张维，程洋，崔兆雪，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44