一种集成双向OBC与双向DC/DC转换器的充放电电路的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种集成双向OBC与双向DC/DC转换器的充放电电路以及该充放电电路的控制电路。

背景技术：

随着技术的进步，电动汽车已经成为未来汽车的发展方向，车载电子设备已呈小型化、集成化、高功率密度化趋势，特别是车载OBC(车载充电机)和车载DC/DC直流转换器,作为整个电动汽车的电能转换核心部件，迫切需求小型化、高度集成化。目前常用的车载充电机和车载DC/DC直流转换器都是分立的，成本高，占用空间大，正在被逐步淘汰，随之出现的是一种车载充电机和车载DC/DC直流转换器的物理集成方案，该方案节省了部分结构件和端口配线，但仍要大量的电气元件，成本高、体积大集成化程度较低，不能满足现实多样化的需求。

技术实现要素：

基于此，为解决传统技术中的上述技术问题，特提出了一种集成双向OBC和双向DC/DC转换器的充放电电路。

一种集成双向OBC和双向DC/DC转换器的充放电电路，用于实现外部电源、电动车的储能部件、电动车负载以及电动车能量回馈收入端之间的能量流动，该充放电电路包括双向OBC电路单元以及双向DC/DC转换器电路单元，所述双向OBC电路单元与双向DC/DC转换器电路单元电连接，所述OBC电路单元用于连接外部电源与电动车储能部件，所述双向DC/DC转换器电路单元还与电动车负载以及电动车能量回馈输入端电连接，所述双向OBC电路单元用于实现双向OBC功能，所述双向DC/DC转换器电路单元用于实现双向DC/DC转换器功能。

更进一步地，所述双向DC/DC转换器电路单元包括DC/DC整流电路，所述DC/DC整流电路与所述双向OBC电路单元双向电连接，所述DC/DC整流电路与电动车负载和/或回馈输入端双向电连接。

更进一步地，所述双向DC/DC转换器电路单元包括第三滤波电路，所述DC/DC整流电路通过所述第三滤波电路与所述电动车负载和/或回馈输入端双向电连接。

更进一步地，所述OBC电路单元包括DC/DC转换电路，所述DC/DC转换电路与所述DC/DC整流电路双向电连接。

更进一步地，所述OBC电路单元包括整流/逆变电路、第二滤波电路，所述DC/DC转换电路依次通过所述整流/逆变电路、第二滤波电路与所述电动车储能部件双向电连接。

更进一步地，所述OBC电路单元包括开关电路，所述开关电路与所述DC/DC转换电路双向电连接。

更进一步地，所述OBC电路单元包括功率因素校准电路，所述功率因素校准电路电连接于外部电源与所述开关电路之间，用于当外部电源给电动车储能部件和/或电动车负载供电时，对外部电源输出的功率进行功率因素校准。

更进一步地，所述OBC电路单元还包括第一滤波电路、第一整流电路，所述外部电路依次与所述第一滤波电路、第一整流电路双向电连接，当外部电源给所述给电动车储能部件和/或电动车负载供电时，所述第一整流电路与所述功率因素校准电路电连接，当所述电动车储能部件回馈能量给所述外部电源时，所述第一整流电路与所述开关电路电连接。

另外一方面，本实用新型还提出了一种用于对集成双向OBC和双向DC/DC转换器的充放电电路的控制电路。

一种用于对集成双向OBC和双向DC/DC转换器的充放电电路的控制电路，包括控制单元、输入信号单元，信号输出单元，所述输入信号单元、信号输出单元均与所述控制单元电连接，根据所述输入信号单元输入的信号，所述控制单元输出相应的控制信号给充放电电路实现外部电源、电动车的储能部件、电动车负载以及电动车能量回馈收入端之间的能量流动。

更进一步地，所述输入信号单元包括电压采样单元和/或电流采样单元，所述电压采样单元、电流采样单元与所述控制单元电连接。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

本实用新型提出的一种新型的集成双向DC/DC转换器和车载双向充电机电路及其控制环路，将双向DC/DC转换器与双向车载充电机做电气集成，实现了交流输入侧电网与直流输入侧定力电池之间的能量双向传递以及动力电池和低压负载及回馈电能通过低压负载接口与动力电池之间的能量的双向传递，整机体积大幅减小，成本明显降低，功能更加强大，可靠性进一步提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为现有技术的电动汽车的充电结构框图；

图2为本实用新型的双向充放电电路的结构框图；

图3为本实用新型的双向充电电的电路图；

图4为本实用新型的控制电路的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为现有技术中电动汽车的充电电路图，市电输入通过EMC滤波电路、单相整流电路、PFC功率校正电路、OBC输入侧开关电路进入OBC主变压器，再通过OBC输出侧整流电路、OBC输出滤波电路将能量传递给动力电池组，实现市电给电动汽车动力电池组的充电；动力电池组将能量通过DC/DC输入侧EMC滤波电路、DC/DC输入侧开关电路传递给DC/DC主变压器，并通过DC/DC主变压器将能量通过DC/DC输出侧整流电路、DC/DC输出侧滤波电路传输给低压负载及低压蓄电池，从而实现电动汽车动力电池给低压负载充电。可见，现有技术中电动汽车的充电方式单一，只能实现外部电源给电动汽车动力电池充电，动力电池给电动汽车负载充电。

图2为本实用新型的集成双向OBC和双向DC/DC转换器的充放电电路的结构框图，该充放电电路包括OBC电路单元和DC/DC转换器电路单元，OBC电路单元与DC/DC转换器电路单元双向电连接，外部电源通过OBC电路单元与储能部件电连接，DC/DC转换器电路单元与电动车负载和/或回馈输入端双向连接，DC/DC转换器电路单元包括第二整流电路和第三滤波电路，所述第二整流电路和所述第三滤波电路电连接，第三滤波电路与电动车负载和/或回馈输入端双向连接。OBC电路单元包括第一滤波电路、第一整流电路、功率因素校正电路、开关电路、DC/DC转换器，整流/逆变电路、第二滤波电路，第一滤波电路与第一整流电路双向连接，第一整流电路与功率因素校正电路电连接，功率因素校正电路与开关电路电连接，开关电路与DC/DC转换器电路电连接，DC/DC转换器电路与整流/逆变电路双向电连接，整流/逆变电路与第二滤波电路双向连接，第二滤波电路与电动车储能部件电连接，DC/DC转换器与第二整流电路双向连接。

其中，外部电源为可以供给市电的任意装置，如电网。

其中，所述第一滤波电路为EMC滤波电路，更具体地，可以是串模电感电路、共模电感电路或者两者的组合。

其中，所述第一整流电路是单相整流电路。

其中，所述DC/DC转换器为DC/DC主变压器。

其中，所述第二滤波电路为可以是电容滤波电路，或者是LC滤波电路。

其中，第二整流电路可以是DC/DC输出整流电路。

其中，第三滤波电路是电容滤波电路，或者是LC滤波电路。

电动车储能部件为动力电池，更具体地，为可充电的二次电池，比如：锂电池。

电动车负载一般为电动车的低压负载，其包括电动车上的音乐播放装置、灯光装置等，回馈输入端具体可以是电动车制动时，将动能转换为电能后，电能的输出端。

通过该充放电电路，可以实现4种能量流动方式，分别为外部电源给储能部件和电动车的低压负载供电；二、储能部件回馈能量给外部电源；三、储能部件给电动车负载供电；四、回馈输入端给储能部件充电。通过该充电电路可以实现电动车的多种充电方式，便于满足市场需求。

图3为本实用新型的充放电电路的电路图，该电路包括变压器T1、第一继电器RLY1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第六MOS管Q6、第七MOS管Q7、第八MOS管Q8、第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容COUT1、第五电容COUT2、电容CIN、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3，该变压器T1包括原边绕组和第一副边绕组和第二幅边绕组，原边绕组为市电输入端，第一幅边绕组输出连接电动车的储能部件，第二幅边绕组输出连接电动车的低压负载，第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的漏极连接，第一MOS管Q1的漏极通过电容CIN与第二MOS管Q2的源极连接，第三MOS管Q3的源极与第四MOS管Q4的漏极连接，第三MOS管Q3的漏极与第四MOS管Q4的漏极连接，该变压器T1原边绕组的一端依次通过第一电感L1、第一继电器RLY1与第一MOS管Q1的源极连接，该变压器T1原边绕组的另外一端通过第一电容C1与第四MOS管Q4的漏极连接，第五MOS管Q5的源极与第六MOS关的漏极连接，第七MOS管Q7的源极与第八MOS管Q8的漏极连接，该变压器T1副边绕组的一端通过第二电感L2与第五MOS管Q5的源极连接，另外一端通过第二电容C2与第七MOS管Q7的源极连接，所述第五MOS管Q5的漏极、第七MOS管Q7的漏极均与储能部件的正极连接，所述第六MOS管Q6的漏极、第八MOS管Q8的漏极均与储能部件的负极连接，所述储能部件的正极与负极之间还并联连接有第四电容COUT1，第九MOS管Q9的源极与第十MOS管Q10的漏极连接，该变压器T1第二副边绕组的一端通过第三电感L3与第九MOS管Q9的源极连接，另外一端通过第三电容C3与第十一MOS管Q11的源极连接，所述第九MOS管Q9的漏极、第十一MOS管Q11的漏极均与低压负载的正极连接，所述第九MOS管Q9的漏极、第十一MOS管Q11的漏极均与低压负载的负极连接，所述储能部件的正极与负极之间还并联连接有第四电容COUT2。

其中，T1为车载充电机和DC/DC转换器电气集成，包含三个绕组，原边绕组为市电输入侧，副边绕组2输出连接汽车动力电池组，副边绕组3输出连接车载低压负载，CIN为母线大电解电容，Cout1为动力电池组侧电解电容，Cout2为输出车载低压负载侧电解电容，Q1、Q2、Q3、Q4为CLLC输入侧开关N型MOSFET，Q5、Q6、Q7、Q8为出书动力电池组侧全桥整流N型MOSFET，Q9、Q10、Q11、Q12为输出低压负载侧全桥整流N型MOSFET，RLY1为电磁继电器；L1为输入侧谐振电感，C1为输入侧谐振电容，L2为输出动力电池组侧谐振电感，C2为输出动力电池组侧谐振电容。

图4为本实用新型的充放电电路的控制电路，该电路包括控制单元、信号输入单元，信号输出单元，所述信号输入单元、信号输出单元均与所述控制单元电连接，其中所述信号输入单元包括电压采样单元和电流采样单元，具体地包括输入电压采样电路、输入电流采样电路、动力电池电压采样电路、动力电池电流采样电路、低压负载电压采样电路、低压负载电流采样电路。该输出单元包括驱动电路，更具体地，包括第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路。

如图所示，该控制电路包括控制单元、第一隔离电路、第二隔离电路、第三隔离电路、第四隔离电路、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、输入电压采样电路、输入电流采样电路、动力电池电压采样电路、动力电池电流采样电路、低压负载电压采样电路、低压负载电流采样电路，所述输入电流采样电路通过第三隔离电路与控制单元电连接，输入电压采样电路通过第四隔离电路与控制单元电连接，控制单元通过第二隔离电路、第一驱动电路与MOS管Q1、Q2、Q3、Q4的输入端连接，所述动力电池电流采样电路、动力电池电压采样电路、低压负载电压采样电路、低压负载电流采样电路均与控制单元电连接，控制单元通过第二驱动电路与MOS管Q5、Q6、Q7、Q8的输入端连接，控制单元通过第三驱动电路与MOS管Q9、Q10、Q11、Q12的输入端连接。其中该控制单元为MCU。

该控制电路的控制策略为：

1、当电动汽车处于充电状态：

此时继电器RLY1闭合，输入前级整流电路和PFC电路将220V交流电压转换成稳定的直流电压，主变压器T1的原边绕组为能量输入侧，副边绕组2和副边绕组3为输出侧，Q1、Q2、Q3、Q4为全桥控制向副边传能；Q5、Q6、Q7、Q8为输出同步整流控制，输出Vout1给动力电池组充电；Q9、Q10、Q11、Q12为同步整流控制，输出电压Vout2给车载低压负载供电，通过上述方法实现了车载充电机功能。

2、动力电池组给低压负载供电

此时继电器RLY1断开，原边绕组1处于开路状态，副边绕组2为能量输入侧，副边绕组3为输出侧，关闭Q1、Q2、Q3、Q4驱动，使原边处于完全断开状态；此时Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥LLC控制的开关管，汽车动力电池组处于放电状态，Q9、Q10、Q11、Q12通过同步整流输出稳定的电压Vout2，给车载低压负载供电，从而实现车载DC/DC变换器的功能。

3、汽车动力电池组能量回馈电网

此时继电器RLY1闭合，原边绕组1为能量回馈电网输出侧，副边绕组2为动力电池组能量输入侧，副边绕在为车载低压负载侧，Q5、Q6、Q7、Q8为输入全桥CLLC控制的开关管，动力电池组处于放电状态，将能量回馈电网；Q1、Q2、Q3、Q4为全桥同步整流控制，输出控制输出母线电压VIN；此时，Q9、Q10、Q11、Q12处于断开状态，此过程将动力电池组的能量回馈电网，工作状态1和工作状态3实现了双向充电机功能。

4、回馈能量给汽车动力电池组供电状态

此时继电器RLY1断开，原边绕组1处于开路状态，副边绕组3为能量输入侧，副边绕组2为输出侧。关闭Q1、Q2、Q3、Q4驱动，使原边处于完全断开状态，此时，Q9、Q10、Q11、Q12为输入全桥LLC控制向副边绕组2传能，将汽车制动时产生的能量向动力电池充电；Q5、Q6、Q7、Q8通过同步整流输出稳定的电压Vout1，给汽车动力电池组供电，工作状态2和工作状态4实现了双向DC/DC转换功能。

本实用新型提出的一种新型的集成双向DC/DC转换器和车载双向充电机电路及其控制环路，将双向DC/DC转换器与双向车载充电机做电气集成，实现了交流输入侧电网与直流输入侧定力电池之间的能量双向传递以及动力电池和低压负载及回馈电能通过低压负载接口与动力电池之间的能量的双向传递，整机体积大幅减小，成本明显降低，功能更加强大，可靠性进一步提升。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。