车载充电系统及电动设备的制作方法

本实用新型属于充电电路技术领域，尤其涉及一种车载充电系统及电动设备。

背景技术：

目前，车载充电系统一般采用两种形式：

1、采用通用型隔离式车载充电机，最大功率推荐为6.6KW(220VAC/32A)，此为单项隔离式充电机系统，功率扩大将会占较大空间和体积，这对乘用车和轻型物流客运车来讲比较困难，另外，同时多台充电时会造成三相不平衡；

2、单纯利用电机控制器做充电机控制方式复杂，成本较高；

可见，现阶段充电系统存在的几大问题：非车载直流充电系统功率可以做大，但成本高，需要建立充电站系统；车载充电系统目前最大功率等级为 6.6KW(220VAC/32A)，可扩充至40KW(380VAC/63A)，功率过大可占用整车较大空间，这对体积重量比较敏感的整车系统而言是不可接受的。

技术实现要素：

本实用新型提供一种车载充电系统及电动设备，旨在解决传统的车载充电系统中存在的体积大，成本高的问题。

一种车载充电系统，包括：

与电池组连接，用于对充电电压降压、对放电电压升压的电压变换电路；

与电压变换电路连接，用于对充放电电压进行直流-交流双向变换的整流电路；以及

具有三组触点开关的三相接触器，三个所述触点开关的动触点分别与所述整流电路的三个交流端子连接，三个所述触点开关的常闭触点分别接三相交流电机的三个线圈，三个所述触点开关的常开触点分别接三相交流电源的三个电源端子，所述三相接触器的线圈的一端接所述三相交流电源零线接点，所述三相接触器的线圈的另一端接所述三相交流电源火线接点。

在其中一个实施方式中，所述整流电路为由功率开关管构成的三相全波整流桥。

在其中一个实施方式中，所述整流电路包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第一功率二极管、第二功率二极管、第三功率二极管、第四功率二极管、第五功率二极管及第六功率二极管，其中：

所述第一功率开关管的高电位端、所述第二功率开关管的高电位端、所述第三功率开关管的高电位端、所述第一功率二极管的阴极、所述第二功率二极管的阴极及所述第三功率二极管的阴极共接并与所述电压变换电路的正端子连接，所述第四功率开关管的低电位端、所述第五功率开关管的低电位端、所述第六功率开关管的低电位端、所述第四功率二极管的阳极、所述第五功率二极管的阳极及所述第六功率二极管的阳极共接并与所述电压变换电路的负端子连接；所述第一功率开关管的低电位端、所述第一功率二极管的阳极、所述第四功率开关管的高电位端及第四功率二极管的阴极共接并引出A相交流端子，所述第二功率开关管的低电位端、所述第二功率二极管的阳极、所述第五功率开关管的高电位端及第五功率二极管的阴极共接并引出B相交流端子，所述第三功率开关管的低电位端、所述第三功率二极管的阳极、所述第六功率开关管的高电位端及第六功率二极管的阴极共接并引出C相交流端子，所述第一功率开关管的控制端、所述第二功率开关管的控制端、所述第三功率开关管的控制端、所述第四功率开关管的控制端、所述第五功率开关管的控制端及所述第六功率开关管的控制端受开关信号控制。

在其中一个实施方式中，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管、所述第四功率开关管、所述第五功率开关管及所述第六功率开关管为IGBT。

在其中一个实施方式中，所述电压变换电路包括电流传感器、 BOOST-BUCK电路及充放电控制器，所述BOOST-BUCK电路的输入输出端接通过所述电流传感器接所述电池组正极，所述BOOST-BUCK电路的正端子接所述整流电路，所述BOOST-BUCK电路的负端子接所述电池组负极，所述充放电控制器的检测端接所述电流传感器，所述充放电控制器的驱动端接所述 BOOST-BUCK电路的功率开关管。

在其中一个实施方式中，所述BOOST-BUCK电路及充放电控制器包括电感器、第七功率开关管、第八功率开关管、第七功率二极管、第八功率二极管及滤波电容，其中：

所述电感器的一端作为BOOST-BUCK电路的输入输出端接所述电流传感器，所述电感器的另一端接所述第七功率开关管的低电位端、所述第七功率二极管的阳极、所述第八功率开关管的高电位端及第八功率二极管的阴极，所述第七功率开关管的高电位端接所述第七功率二极管的阴极并作为 BOOST-BUCK电路的正端子，所述第八功率开关管的低电位端接所述第八功率二极管的阳极并作为BOOST-BUCK电路的负端子，所述滤波电容连接在 BOOST-BUCK电路的正端子和负端子之间，所述第七功率开关管的控制端和所述第八功率开关管的控制端分别接所述充放电控制器的两个驱动端。

在其中一个实施方式中，还包括一保险丝，所述保险丝连接在所述电感器的一端和所述电池组正极之间。

在其中一个实施方式中，所述第七功率开关管、第八功率开关管为IGBT。

此外，还提供了一种电动设备，包括交流电机、电池组及上述的车载充电系统。

上述的车载充电系统在动力电池组和电机驱动系统之间加一个双向电压变换电路；通过交流-直流双向变换的整流电路实现交直流变换功能，通过双向电压变换电路实现充放电功能，从而省略一个单独的充电机系统，使得系统的体积和成本都能降低，另外还增加了电机功率，并能提升能量回馈效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的车载充电系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的车载充电系统的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例中的车载充电系统包括电压变换电路11、整流电路12及三相接触器13。

电压变换电路11与电池组10连接，用于对充电电压降压、对放电电压升压；整流电路12与电压变换电路11连接，用于对充放电电压进行直流-交流双向变换；三相接触器13具有三组触点开关KM1、KM2、KM3，三个所述触点开关KM1、KM2、KM3的动触点KM1-1、KM2-1、KM3-1分别与所述整流电路12的三个交流端子A、B、C连接，三个所述触点开关KM1、KM2、KM3 的常闭触点KM1-2、KM2-2、KM3-2分别接三相交流电机20的三个线圈M1-1、 M1-2、M1-3，三个所述触点开关KM1、KM2、KM3的常开触点KM1-3、KM2-3、 KM3-3分别接三相交流电源30的三个电源端子L1、L2、L3，所述三相接触器 13的线圈KM的一端接所述三相交流电源零线接点N，所述三相接触器13的线圈的另一端接所述三相交流电源火线接点L1/L2/L3。

请参阅图2，在其中一个实施方式中，所述整流电路12为由功率开关管构成的三相全波整流桥。具体是包括三相全桥电机驱动器及其各个IGBT驱动并联的功率二极管构成。

整流电路12包括第一功率开关管G1、第二功率开关管G2、第三功率开关管G3、第四功率开关管G4、第五功率开关管G5、第六功率开关管G6、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管 D4、第五功率二极管D5及第六功率二极管D6。

所述第一功率开关管G1的高电位端、所述第二功率开关管G2的高电位端、所述第三功率开关管G3的高电位端、所述第一功率二极管D1的阴极、所述第二功率二极管D2的阴极及所述第三功率二极管D3的阴极共接并与所述电压变换电路11的正端子连接，所述第四功率开关管G4的低电位端、所述第五功率开关管G5的低电位端、所述第六功率开关管G6的低电位端、所述第四功率二极管D4的阳极、所述第五功率二极管D5的阳极及所述第六功率二极管D6的阳极共接并与所述电压变换电路11的负端子连接；所述第一功率开关管G1的低电位端、所述第一功率二极管D1的阳极、所述第四功率开关管G4的高电位端及第四功率二极管D4的阴极共接并引出A相交流端子A，所述第二功率开关管G2的低电位端、所述第二功率二极管D2的阳极、所述第五功率开关管 G5的高电位端及第五功率二极管D5的阴极共接并引出B相交流端子B，所述第三功率开关管G3的低电位端、所述第三功率二极管D3的阳极、所述第六功率开关管G6的高电位端及第六功率二极管D6的阴极共接并引出C相交流端子C，所述第一功率开关管G1的控制端、所述第二功率开关管G2的控制端、所述第三功率开关管G3的控制端、所述第四功率开关管G4的控制端、所述第五功率开关管G5的控制端及所述第六功率开关管G6的控制端受开关信号g1、 g2、g3、g4、g5、g6控制。

第一功率开关管G1、所述第二功率开关管G2、所述第三功率开关管G3、所述第四功率开关管G4、所述第五功率开关管G5及所述第六功率开关管G6 为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，在其他实施方式中，可以用MOS管、三极管替换。

在其中一个实施方式中，所述电压变换电路11包括电流传感器HL、 BOOST-BUCK电路111及充放电控制器OBC，所述BOOST-BUCK电路111 的输入输出端接通过所述电流传感器HL接所述电池组10正极P+，所述 BOOST-BUCK电路111的正端子接所述整流电路12，所述BOOST-BUCK电路111的负端子接所述电池组10负极P-，所述充放电控制器OBC的检测端 OBC-1/OBC-2接所述电流传感器HL，所述充放电控制器OBC的驱动端g7、 g8接所述BOOST-BUCK电路111的功率开关管。

在其中一个实施方式中，所述BOOST-BUCK电路111及充放电控制器 OBC包括电感器L、第七功率开关管G7、第八功率开关管G8、第七功率二极管D7、第八功率二极管D8及滤波电容C1。

所述电感器L的一端作为BOOST-BUCK电路111的输入输出端接所述电流传感器HL，所述电感器L的另一端接所述第七功率开关管G7的低电位端、所述第七功率二极管D7的阳极、所述第八功率开关管G8的高电位端及第八功率二极管D8的阴极，所述第七功率开关管G7的高电位端接所述第七功率二极管D7的阴极并作为BOOST-BUCK电路111的正端子，所述第八功率开关管 G8的低电位端接所述第八功率二极管D8的阳极并作为BOOST-BUCK电路 111的负端子，所述滤波电容C1连接在BOOST-BUCK电路111的正端子和负端子之间，所述第七功率开关管G7的控制端和所述第八功率开关管G8的控制端分别接所述充放电控制器OBC的两个驱动端g7、g8。

在其中一个实施方式中，还包括一保险丝，所述保险丝连接在所述电感器 L的一端和所述电池组10正极P+之间。

在其中一个实施方式中，所述第七功率开关管G7、第八功率开关管G8为 IGBT。在其他实施方式中，可以用MOS管、三极管替换。

请参阅图2，工作原理描述：

在未上电前，三相接触器13的动触点KM1-1、KM2-1、KM3-1通过常闭触点KM1-2、KM2-2、KM3-2与三相交流电机的三个线圈M1-1、M1-2、M1-3 相连接；

当三相交流电源30上电时，220V交流电火线L1和零线N给三相接触器 13线圈KM通电，三相接触器13吸合，常闭触点KM1-2、KM2-2、KM3-2与三相交流电机20断开；三相交流电源30的380V交流电通过三个电源端子L1、 L2、L3到常开触点KM1-3、KM2-3、KM3-3施加到由功率二极管D1、D2、 D3、D4、D5、D6组成的三相整流桥，形成脉动直流电，再通过滤波电容C1 滤波，直流电压施加到双向DC/DC(BOOST-BUCK)电路111，通过由双向 DC/DC电路111构成的BUCK降压充电主电路(由功率开关管G7，功率二极管D8，电感器L等构成)给动力电池组10充电，BUCK降压充电控制策略为通用充电方式，充电CAN通讯协议为动力电池系统BMS标准规定，在此不做过多赘述。

上述的车载充电系统在动力电池组10和电机驱动系统之间加一个双向电压变换电路11；通过交流-直流双向变换的整流电路12实现交直流变换功能，通过双向电压变换电路11实现充放电功能，从而省略一个单独的充电机系统，使得系统的体积和成本都能降低，另外还增加了电机功率，并能提升能量回馈效率。

此外，还提供了一种电动设备，包括交流电机、电池组10及上述的车载充电系统。

与传统的技术方案相比，本实用新型所具有的优点和有益效果如下：

由于采用双向DC/DC系统模块，可使充电方式更为简单，充电效率大幅提高；

将交流充电桩功率由7KW增加到40KW，功率增加几乎六倍，而成本仅增加1/3；

省略40KW以下直流充电机，可用交流充电桩替代，由于成本大幅降低，可使交流充电系统大量普及，更有利于电动汽车的推广和普及。

40KW交流充电系统的增加，可使搭载80度电以下的电动汽车1小时充电50％，2小时充电90％以上，大大提高充电时间，该充电系统具有快速充电能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。