一种充电桩电压转换电路的制作方法

1.本实用新型涉及电压控制技术领域，具体是一种充电桩电压转换电路。


背景技术：

2.随着电动汽车的普及，如何快速地、及时地、安全地、有效地、方便地为电动汽车充电成为车主面临的问题，传统的充电桩由于体积大而不便于普遍安装，现有的充电桩采用开关电源芯片的电路结构较为复杂，故障排除难度较大，并且在供电时出现电压不稳或断电时都只能进行断电故障处理，影响用户的使用体验，并且容易由于设备绝缘材料的老化等问题出现过压短路等情况，带来不必要的损失，因此有待改进。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种充电桩电压转换电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本实用新型实施例中，提供一种充电桩电压转换电路，该充电桩电压转换电路包括：电源模块，储能控制模块，充放电控制模块，智能控制模块，保护模块，电压转换调节模块，输出处理模块，输出采样模块；
5.所述电源模块，用于将输入的交流电进行降压滤波和整流滤波处理；
6.所述储能控制模块，与所述电源模块连接，用于接收所述电源模块处理后的电能并通过双功率管电路进行充放电控制，用于通过储能电路进行储能和放电；
7.所述充放电控制模块，与所述储能控制模块连接，用于通过隔离检测电路对所述电源模块降压后的电能进行采样并通过比较电路控制储能控制模块的充放电工作，用于检测储能控制模块的电量信息并控制储能控制模块的充电工作；
8.所述智能控制模块，与所述充放电控制模块和输出采样模块连接，用于接收所述充放电控制模块检测的电量信息和输出采样模块输出的信号并交替输出脉冲信号以便控制电压转换调节模块的工作；
9.所述保护模块，与所述电源模块连接，用于在过压时通过继电器电路控制所述电源模块的电能传输；
10.所述电压转换调节模块，与所述保护模块和智能控制模块连接，用于接收所述脉冲信号并通过电压转换调节电路控制电能的dc-ac转换和电压调节；
11.所述输出处理模块，与所述电压转换调节模块连接，用于将所述电压转换调节模块输出的电能进行二倍升压整流和滤波处理并输出；
12.所述输出采样模块，与输出处理模块和保护模块连接，用于对输出处理模块输出的电能进行电压采样并将采样信号传输给所述智能控制模块和保护模块。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型充电桩电压转换电路储能控制模块和充放电控制模块实现对充电桩的电能互补供电和不间断供电控制，持续为充电桩提供一定范围的供电电能，避免充电桩出现欠压和断电，同时由电压转换调节模块和
输出处理模块分别对输入的电能进行dc-ac和ac-dc转换处理，智能控制模块通过输出采样模块反馈电压信息实现对电压的调节处理，以便实现稳压输出，同时由保护模块进行过压检测和过压保护，避免调节后的电能超过设定的电压值，提高充电桩电压转换电路的安全性，电路的控制方式简单易行且成本低。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例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。
15.图1为本实用新型实例提供的一种充电桩电压转换电路的原理方框示意图。
16.图2为本实用新型实例提供的一种充电桩电压转换电路的电路图。
17.图3为本实用新型实例提供的保护模块的连接电路图。
具体实施方式
18.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做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。
19.实施例1，请参阅图1，一种充电桩电压转换电路包括：电源模块1，储能控制模块2，充放电控制模块3，智能控制模块4，保护模块5，电压转换调节模块6，输出处理模块7，输出采样模块8；
20.具体地，所述电源模块1，用于将输入的交流电进行降压滤波和整流滤波处理；
21.储能控制模块2，与所述电源模块1连接，用于接收所述电源模块1处理后的电能并通过双功率管电路进行充放电控制，用于通过储能电路进行储能和放电；
22.充放电控制模块3，与所述储能控制模块2连接，用于通过隔离检测电路对所述电源模块1降压后的电能进行采样并通过比较电路控制储能控制模块2的充放电工作，用于检测储能控制模块2的电量信息并控制储能控制模块2的充电工作；
23.智能控制模块4，与所述充放电控制模块3和输出采样模块8连接，用于接收所述充放电控制模块3检测的电量信息和输出采样模块8输出的信号并交替输出脉冲信号以便控制电压转换调节模块6的工作；
24.保护模块5，与所述电源模块1连接，用于在过压时通过继电器电路控制所述电源模块1的电能传输；
25.电压转换调节模块6，与所述保护模块5和智能控制模块4连接，用于接收所述脉冲信号并通过电压转换调节电路控制电能的dc-ac转换和电压调节；
26.输出处理模块7，与所述电压转换调节模块6连接，用于将所述电压转换调节模块6输出的电能进行二倍升压整流和滤波处理并输出；
27.输出采样模块8，与输出处理模块7和保护模块5连接，用于对输出处理模块7输出的电能进行电压采样并将采样信号传输给所述智能控制模块4和保护模块5。
28.在具体实施例中，上述电源模块1可采用降压电路、整流电路和滤波电路对输入的电能进行调节；上述储能控制模块2可采用双功率管电路实现对储能装置的充放电控制；上述充放电控制模块3可采用隔离检测电路检测输入的电能情况，并通过比较电路判断输入的电能是否满足所需，以便通过三极管电路控制储能控制模块2的工作；上述智能控制模块4微处理电路和驱动电路，其中微处理电路可采用，但并不限于单片机、dsp等微控制器，实现信号的接收计算和电压的调节，驱动电路用于提高微控制电路输出的脉冲信号的驱动能力，以便控制功率管的闭断，在此不做赘述；上述保护模块5可采用过压比较电路判断输出电能的状态并控制继电器电路断开输入的电能；上述电压转换调节模块6均可采用电压转换调节电路进行dc-ac调节和转换处理；上述输出处理模块7可采用二倍整流电路和滤波电路进行升压整流和滤波处理；上述输出采样模块8可采用电阻分压电路进行电压采样。
29.实施例2，在实施例1的基础上，请参阅图2和图3,，所述电源模块1包括交流源、第一变压器w1、第一电感l1、第一电容c1、第二电容c2、第一整流器t1、第三电容c3、第四电容c4；
30.具体地，所述交流源与第一变压器w1的原边绕组连接，第一变压器w1的副边绕组的第一端通过第一电感l1连接第一电容c1的一端和第一整流器t1的第一端，第一变压器w1的副边绕组的第二端连接第一整流器t1的第三端并通过第二电容c2连接地端和第一电容c1的另一端，第一整流器t1的第四端通过第三电容c3连接地端和第四电容c4的一端，第一整流器t1的第二端连接第四电容c4的另一端。
31.进一步地，所述储能控制模块2包括放电管g1、充电管g2和储能装置；
32.具体地，所述放电管g1的源极连接所述第一整流器t1的第四端，放电管g1的漏极连接充电管g2的漏极，充电管g2的源极连接储能装置的第一端，储能装置的第二端连接所述第一整流器t1的第二端，充电管g2的栅极和放电管g1的栅极与所述充放电控制模块3连接。
33.在具体实施例中，上述放电管g1和充电管g2均可选用n沟道增强型mos管，用于控制储能装置的充放电工作；上述储能装置可选用，但并不限于锂电池、蓄电池等储能装置。
34.进一步地，所述充放电控制模块3包括第四电阻r4、第三电阻r3、第一电源vcc1、第一光耦u1、第五电阻r5、第一比较器a1、第六电阻r6、第二电源vcc2、放电阈值、第一开关管vt1、第七电阻r7、第三电源vcc3；
35.具体地，所述第一光耦u1的第一端通过第四电阻r4连接所述第一整流器t1的第一端，第一光耦u1的第二端接地，第一光耦u1的第三端通过第三电阻r3连接第一电源vcc1，第一光耦u1的第四端连接第一比较器a1的反相端并通过第五电阻r5接地，第一比较器a1的同相端连接放电阈值，第一比较器a1的输出端连接第一开关管vt1的基极和放电管g1的栅极并通过第六电阻r6连接第二电源vcc2，第一开关管vt1的集电极连接所述充电管g2的栅极并通过第七电阻r7连接第三电源vcc3，第一开关管vt1的发射极接地。
36.进一步地，所述充放电控制模块3还包括第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第三二极管d3、第二开关管vt2；
37.具体地，所述第八电阻r8的一端连接所述储能装置的第一端，第八电阻r8的另一端连接第十电阻r10的一端并通过第九电阻r9连接储能装置的第二端，第十电阻r10的另一端连接第三二极管d3的阴极和所述智能控制模块4，第三二极管d3的阳极连接第二开关管
vt2的基极，第二开关管vt2的集电极和发射极分别连接所述第一开关管vt1的集电极和地端。
38.在具体实施例中，上述第一光耦u1可选用pc817光电耦合器，配合第一电源vcc1、第三电阻r3和第五电阻r5组成采样电路，用于检测输入的电能；上述第一比较器a1可选用lm393比较器，用于判断储能装置是否需要放电；上述第一开关管vt1可选用npn型三极管，用于控制充电管g2的工作状态；上述第八电阻r8和第九电阻r9组成电阻分压电路，用于检测储能装置的电量；上述第十电阻r10和第三二极管d3用于判断储能装置是否充满电，并控制第二开关管vt2的工作；上述第二开关管vt2可选用npn型三极管，用于控制充电管g2的工作。
39.进一步地，所述保护模块5包括第一继电开关k1-1；所述电压转换调节模块6包括第一功率管q1、第二功率管q2、第二电感l2、第五电容c5、第三电感l3、第六电容c6、第二变压器w2；
40.具体地，所述第一继电开关k1-1的一端连接所述第一整流器t1的第四端，第一继电开关k1-1的另一端连接第二变压器w2的原边绕组的第二端，第二变压器w2的原边绕组的第一端连接第五电容c5的一端并通过第二电感l2连接第一功率管q1的发射极，第一功率管q1的集电极连接所述第一整流器t1的第二端和第二功率管q2的集电极，第二功率管q2的发射极通过第三电感l3连接第六电容c6的一端和第二变压器w2的原边绕组的第三端，第六电容c6的另一端连接第五电容c5的另一端和地端，第一功率管q1的栅极和第二功率管q2的栅极连接所述智能控制模块4，第二变压器w2的副边绕组与所述输出处理模块7连接。
41.在具体实施例中，上述第一继电开关k1-1为常闭开关；上述第一功率管q1和第二功率管q2均可选用igbt，通过智能控制模块4交替输出的脉冲信号控制，实现电压调节和电压转换；上树第二电感l2和第五电容c5用于对将一功率管的脉冲波形滤波成平缓的正半周正弦波电压；上述第三电感l3和第六电容c6用于将第二功率管q2的脉冲波形滤波成平缓的负半周正弦波电压；上述第二变压器w2可选用高频变压器，具体型号不做限定。
42.进一步地，所述输出处理模块7包括第七电容c7、第一二极管d1、第二二极管d2、第八电容c8、第九电容c9、输出端口；所述输出采样模块8包括第一电阻r1和第二电阻c2；
43.具体地，所述第一二极管d1的阳极、第八电容c8的一端、第九电容c9的一端、第一电阻r1的第一端和输出端口均连接所述第二变压器w2的副边绕组的第一端，第一二极管d1的阴极连接第二二极管d2的阳极并通过第七电容c7连接所述第二变压器w2的副边绕组的第二端，第二二极管d2的阴极连接第八电容c8的另一端、第九电容c9的另一端和地端，第一电阻r1的第二端连接所述智能控制模块4并通过第二电阻c2接地。
44.在具体实施例中，上述第七电容c7、第一二极管d1、第二二极管d2、第八电容c8组成二倍整流电路；上述第九电容c9用于滤波处理。
45.进一步地，所述保护模块5还包括第二比较器a2、过压阈值、第四二极管d4、第十一电阻r11、第四电源vcc4、第五二极管d5、第五电源vcc5、第三开关管vt3、报警装置、第一继电器k1；
46.具体地，所述第二比较器a2的同相端连接所述第一电阻r1的第二端和第四二极管d4的阴极，第二比较器a2的反相端连接过压阈值，第二比较器a2的输出端连接第三开关管vt3的基极和第四二极管d4的阳极并通过第十一电阻r11连接第四电源vcc4，第三开关管
vt3的发射极接地，第三开关管vt3的集电极连接第五二极管d5的阳极、第一继电器k1的一端和报警装置的一端，报警装置的另一端、第一继电器k1的另一端和第五二极管d5的阴极均连接第五电源vcc5。
47.在具体实施例中，上述第二比较器a2可选用lm393比较器，配合第四二极管d4形成输出自锁；上述第三开关管vt3可选用lm393比较器，控制第一继电器k1和报警装置的工作；上述第一继电器k1用于控制第一继电开关k1-1的闭断。
48.本实用新型一种充电桩电压转换电路通过交流源通过第一变压器w1降压、第一电感l1、第一电容c1和第二电容c2进行滤波处理，再由第一整流器t1、第三电容c3和第四电容c4进行整流和正负值滤波处理，第一光耦u1检测交流源输出电能的状态，并由第三电阻r3和第五电阻r5采样，采样信号通过第一比较器a1与放电阈值进行比较，当采样的信号低于放电阈值时，第一比较器a1将控制放电管g1工作，同时由第一开关管vt1控制充电管g2截止，此时储能装置与整流后的电能进行互补供电和断电供电，并由第一继电开关k1-1传输给第一功率管q1和第二功率管q2，采样的信号高于放电阈值时，放电管g1和第一开关管vt1截止，充电管g2导通，储能装置储能，当储能装置的电量值满时，第三二极管d3被击穿，第二开关管vt2导通，充电管g2截止，停止充电，智能控制模块4通过第一电阻r1和第二电阻c2反馈的电压信号调节输出的脉冲信号占空比，并交替控制第一功率管q1和第二功率管q2的闭断，实现直流到交流的转换和电压的调节，再由第二变压器w2进行ac-ac调节，由输出处理模块7进行二倍升压并整流滤波输出，当第一电阻r1和第二电阻c2采样的信号超过设定的过压阈值时，第二比较器a2控制第三开关管vt3导通，使得报警装置报警，第一继电器k1控制第一继电开关k1-1断开，实现对充电桩的供电保护。
49.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
50.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。