应用于电动车的电池模组的充电电路制造技术

本发明专利技术涉及应用于电动车的电池模组的充电电路，涉及电源转换装置，通过在隔离变换模块之后采用升降压直流变换模块，并控制升降压直流变换模块依次工作在包括第一工作阶段和位于其后的第二工作阶段的Buck工作模式和包括第三工作阶段和位于其后的第四工作阶段的Boost工作模式，并对应地控制隔离变换模块的输出第一母线电压Vbus1、比第一母线电压Vbus1大的额定输出电压Vbus2、第一母线电压Vbus1及比第一母线电压Vbus1大的额定输出电压Vbus2，而实现升降压直流变换模块在全电压范围内的高精度输出，并可选择较低额定输出电压的隔离变换模块，增大了隔离变换模块内器件的市场选择空间，更易选择到性能及价格兼优的器件。

【技术实现步骤摘要】
应用于电动车的电池模组的充电电路
本专利技术涉及电源转换装置，尤其涉及一种应用于电动车的电池模组的充电电路。
技术介绍
电动车，以其高效、节能、低噪音、零排放的显著特点，在节能环保方面具有不可比拟的优势。近年来在世界范围内，电动车用动力电池、电机、控制系统，车载充电机等核心关键技术取得了重大进展，产品安全性、可靠性、寿命得到明显提升，成本也得到一定控制，混合动力汽车、纯电动车正逐步进入实用化和小产业化阶段，电动车将成为世界汽车产业发展的战略方向。电动车具有内置高压电池，其作为提供动力的稳定能源，是电动车的关键零部件之一。内置高压电池通常由多个电池模组串并联形成，如此，在任一电池模组故障或后期维护时，可任意取出需要维护的电池模组进行维护，并由充放电电路对其充电完成后再与电动车内的其它电池模组进行串并联。为避免因其与其它电池模组的压差导致串并联后影响高压电池的容量，要求被维护的电池模组的电压精度较高，至少50mV以内。因此，也要求为电池模组充放电的充放电电路的直流侧输出电压具有同样的高精度，并希望电池模组的充电电路的效率高、兼容性好且成本低。请参阅图1，图1为现有的应用于电动车的电池模组的充电电路的框图示意图，如图1所示，应用于电动车的电池模组的充电电路包括隔离变换模块110，其输入端连接交流电源120(如交流电网)，接收一交流输入电压Vac，将交流输入电压Vac转换成其输出端处的母线电压Vbus，并提供其输入端和输出端之间的隔离；降压直流模块130，其输入端连接隔离变换模块110的输出端，接收母线电压Vbus，将母线电压Vbus转换为直流输出电压Vdc以给电池模组140充电。另，应用于电动车的电池模组的充电电路还包括连接在交流电源120与隔离变换模块110之间的交流保护控制电路150，以及连接在降压直流模块130与电池模组140之间的保护/预充电路160。在现有技术中，降压直流模块130常由buck降压电路实现，其将稳定的母线电压Vbus转换为直流输出电压Vdc。请参阅图2，图2为现有技术的降压直流模块的占空比变化曲线示意图，如图2所示，在稳定的输入母线电压Vbus下，降压直流模块130的直流输出电压Vdc随占空比Duty增加。电池模组的电压等级范围较宽，且目前电动车厂商对电池模组的电压等级要求不断升高，从20V、40V到60V、80V、100V，目前有向150V、160V甚至170V或更高的方向发展，那么为其充电的充电电路的直流输出电压Vdc也同样要求宽范围。为满足降压直流模块130的直流输出电压Vdc的电压范围，要求母线电压Vbus高于直流输出电压Vdc的最大值，也即要求母线电压Vbus的电压等级较高。如，若直流输出电压Vdc的电压范围为0V至120V，则要求隔离变换模块110的输出母线电压Vbus为140V。首先，对于较高输出电压等级的隔离变换模块110，其内部器件的市场选择空间有限，成本也较高，如耐压200V的开关元件在市面上较多且价格便宜，而耐压在300V或以上的开关元件的市场选择空间就大大减小且价格较贵。另，隔离变换模块110为接电网的前级隔离模块，其对安规、EMC等要求均很严格，因此其设计或改动难度及周期相对后级的降压直流模块130都较大，为满足宽电压范围的电池模组，重新设计隔离变换模块110为设计者带来极大压力。更进一步地，对于较大电压范围的电池模组，需要母线电压Vbus的电压等级较高，降压直流模块130的占空比变化比较大，则较难在全电压范围内实现高精度，且精度较差的范围也较大，如用输出母线电压Vbus为140V的隔离变换模块110为直流输出电压Vdc的电压范围为0V至120V的降压直流模块130供电，则在例如直流输出电压Vdc从0V至20V范围内精度都较差；并在一般占空比小于例如10％的区域内为小占空比低效率区域，也即在直流输出电压Vdc为0V至14V的区域内均为低效率区域，其低效率区域范围较宽。因此，设计一种应用于电动车的电池模组的充电电路，使其能满足宽电压范围的电池模组的需求、设计简单、成本低，又能满足电池模组的高精度要求，并能提高其输出电压的高精度电压范围及提高效率成为业界的研究方向。
技术实现思路
本专利技术提供的应用于电动车的电池模组的充电电路，包括：隔离变换模块，其输入端连接交流电源，接收一交流输入电压，将所述交流输入电压Vac转换成其输出端处的母线电压Vbus，并提供其输出端和输入端之间的隔离，其中所述母线电压Vbus包括所述隔离变换模块的额定输出电压值Vbus2和比额定输出电压值Vbus2小的第一母线电压值Vbus1；升降压直流模块，包括至少一开关元件，其输入端连接所述隔离变换模块的输出端，接收所述母线电压Vbus，将所述母线电压Vbus转换成直流输出电压Vdc；电池模组，连接所述升降压直流模块，接收所述直流输出电压Vdc以给所述电池模组充电；控制电路，接收一检测信号Ssense，根据所述检测信号Ssense输出第一控制信号Cctr1给所述升降压直流模块及第二控制信号Cctr2给所述隔离变换模块，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块首先工作在Buck工作模式，然后切换到Boost工作模式，并在Buck工作模式中，首先工作在第一工作阶段，然后切换到第二工作阶段，在Boost工作模式中，首先工作在第三工作阶段，然后切换到第四工作阶段，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1或所述额定输出电压值Vbus2，其中，在所述第一工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比逐渐增大，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第二工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制隔离变换模块输出所述额定输出电压值Vbus2，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比减小后逐渐增大，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第三工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比减小，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第四工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述额定输出电压值Vbus2，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比增大后逐渐减小，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大。更进一步的，所述额定输出电压Vbus2与所述第一母线电压Vbus1之间的差小于等于所述额定输出电压Vbus2的5％。更进一步的，所述检测信号Ssense为反应所述升降压直流模块的工作状态的信号，所述控制电路根据所述检测信号Ssense输出所述第一控制信号Cctr1和所述第二控制信号Cctr2。更进一步的，所述检测信号Ssense为反应所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc的信号。更进一步的，开机时所述升降压直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于电动车的电池模组的充电电路，其特征在于，包括：/n隔离变换模块，其输入端连接交流电源，接收一交流输入电压，将所述交流输入电压Vac转换成其输出端处的母线电压Vbus，并提供其输出端和输入端之间的隔离，其中所述母线电压Vbus包括所述隔离变换模块的额定输出电压值Vbus2和比额定输出电压值Vbus2小的第一母线电压值Vbus1；/n升降压直流模块，包括至少一开关元件，其输入端连接所述隔离变换模块的输出端，接收所述母线电压Vbus，将所述母线电压Vbus转换成直流输出电压Vdc；/n电池模组，连接所述升降压直流模块，接收所述直流输出电压Vdc以给所述电池模组充电；/n控制电路，接收一检测信号Ssense，根据所述检测信号Ssense输出第一控制信号Cctr1给所述升降压直流模块及第二控制信号Cctr2给所述隔离变换模块，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块首先工作在Buck工作模式，然后切换到Boost工作模式，并在Buck工作模式中，首先工作在第一工作阶段，然后切换到第二工作阶段，在Boost工作模式中，首先工作在第三工作阶段，然后切换到第四工作阶段，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1或所述额定输出电压值Vbus2，其中，在所述第一工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比逐渐增大，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第二工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制隔离变换模块输出所述额定输出电压值Vbus2，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比减小后逐渐增大，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第三工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比减小，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第四工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述额定输出电压值Vbus2，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比增大后逐渐减小，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大。/n...

【技术特征摘要】
1.一种应用于电动车的电池模组的充电电路，其特征在于，包括：
隔离变换模块，其输入端连接交流电源，接收一交流输入电压，将所述交流输入电压Vac转换成其输出端处的母线电压Vbus，并提供其输出端和输入端之间的隔离，其中所述母线电压Vbus包括所述隔离变换模块的额定输出电压值Vbus2和比额定输出电压值Vbus2小的第一母线电压值Vbus1；
升降压直流模块，包括至少一开关元件，其输入端连接所述隔离变换模块的输出端，接收所述母线电压Vbus，将所述母线电压Vbus转换成直流输出电压Vdc；
电池模组，连接所述升降压直流模块，接收所述直流输出电压Vdc以给所述电池模组充电；
控制电路，接收一检测信号Ssense，根据所述检测信号Ssense输出第一控制信号Cctr1给所述升降压直流模块及第二控制信号Cctr2给所述隔离变换模块，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块首先工作在Buck工作模式，然后切换到Boost工作模式，并在Buck工作模式中，首先工作在第一工作阶段，然后切换到第二工作阶段，在Boost工作模式中，首先工作在第三工作阶段，然后切换到第四工作阶段，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1或所述额定输出电压值Vbus2，其中，在所述第一工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比逐渐增大，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第二工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制隔离变换模块输出所述额定输出电压值Vbus2，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比减小后逐渐增大，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第三工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述第一母线电压值Vbus1，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比减小，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大，在所述第四工作阶段中，所述第二控制信号Cctr2控制所述隔离变换模块输出所述额定输出电压值Vbus2，所述第一控制信号Cctr1控制所述升降压直流模块的占空比增大后逐渐减小，所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc逐渐增大。


2.根据权利要求1所述的应用于电动车的电池模组的充电电路，其特征在于，所述额定输出电压Vbus2与所述第一母线电压Vbus1之间的差小于等于所述额定输出电压Vbus2的5％。


3.根据权利要求1所述的应用于电动车的电池模组的充电电路，其特征在于，所述检测信号Ssense为反应所述升降压直流模块的工作状态的信号，所述控制电路根据所述检测信号Ssense输出所述第一控制信号Cctr1和所述第二控制信号Cctr2。


4.根据权利要求3所述的应用于电动车的电池模组的充电电路，其特征在于，所述检测信号Ssense为反应所述升降压直流模块的所述直流输出电压Vdc的信号。


5.根据权利要求4所述的应用于电动车的电池模组的充电电路，其特征在于，开机时所述升降压直流模块工作在所述第一工作阶段，当所述直流输出电压Vdc达到第一电压值V1时所述升降压直流模块切换到所述第二工作阶段，当所述直流输出电压Vdc达到第二电压值V2时所述升降压直流模块切换到所述第三工作阶段，当所述直流输出电压Vdc达到第三电压值V3时所述升降压直流模块切换到所述第四工作阶段，其中所述第二电压值V2大于所述第一母线电压Vbus1并小于所述隔离变换模块的所述额定输出电压Vbus2，所述第一电压值V1小于所述第二电压值V2，所述第二电压值V2小于所述第三电压值V3。


6.根据权利要求5所述的应用于电动车的电池模组的充电电路，其特征在于，选择所述第一电压值V1、所述第二电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：尼讯上海科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31