基于APFC的电动汽车非车载直流充电装置的制作方法

本实用新型涉及一种提高充电电源能效，减少谐波污染和输入电流畸变率的基于APFC的电动汽车非车载充电装置。

背景技术：

随着化石资源面临枯竭与环境污染日益严重，传统汽车产业能源转型的压力己不容小觑，以电动汽车为代表的节能环保汽车已成为汽车工业发展的必然趋势和普遍共识。电动汽车具有高能效、低噪声、零排放等显著特点，在环保和节能方面具有传统燃油汽车不可比拟的优势。随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，以及国务院确定的战略性新兴产业之一，必将成为今后中国汽车发展的重点。

随着电动汽车示范运行的深入开展，电动汽车充电设施的发展也闲的尤为重要。配套的电动汽车充电设施的建设状况，直接决定这电动汽车示范运行的进程。目前我国电动汽车直流充电设施也在发展当中，但是直流充电桩（非车载充电机）的设计难点之一是充电电源功率因数的提高，而且谐波污染和电流畸变率也是阻碍之一。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种基于APFC的电动汽车非车载充电装置，能够提高电动汽车充电电源的能效，减少电源并网引起的谐波污染和输入电流畸变率，将交流电网电源传输至电动汽车。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种基于APFC的电动汽车非车载直流充电装置，包括交流保护模块（1）、APFC模块（2）、DC-DC变压器模块（3）、直流保护模块（4）和充电接口（5），所述的交流保护模块（1）、APFC模块（2）、DC-DC变压器模块（3）、直流保护模块（4）和充电接口（5）依次串联连接；所述电动汽车通过充电接口（5）充电；

所述APFC模块（2）的输入端与交流保护模块（1）的输出端相连，APFC模块（2）的输出端与DC-DC变压器模块（3）的输入端相连，APFC模块（2）与充电监控模块（7）相连；

所述DC-DC变压器模块（3）的输出端与直流保护模块（4）的输入端相连，DC-DC变压器模块（3）与充电监控模块（7）相连。

作为优选：所述交流保护模块（1）包括过电压保护、过电流保护和欠电压告警保护；所述直流保护模块（4）包括过电流保护、短路保护、防止反接保护和软启动。

作为优选：还包括充电监控模块（7）和账户管理模块（8）；所述充电监控模块（7）通过 CAN 总线与电动汽车（6）的电池管理系统相连；充电监控模块（7）通过 CAN总线与账户管理模块（8）相连。

作为优选：还包括电能计量模块（9）；交流保护模块（1）、DC-DC变压器模块（3）分别通过电能计量模块（9）与账户管理模块（8）相连。

作为优选：所述电能计量模块（9）包括交流侧计量装置和直流侧计量装置；该电能计量模块（9）通过 485 总线与账户管理模块（8）连接。

作为优选：还包括加密模块（10）、触摸屏（11）、工作状态指示模块（12）和刷卡模块（13）；

所述账户管理模块（8）分别与加密模块（10）、触摸屏（11）、工作状态指示模块（12）和刷卡模块（13）相连。

作为优选：还包括急停模块（14）；所述急停模块（14）分别与交流保护模块（1）和直流保护模块（4）相连。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型在电动汽车直流充电装置中增加了APFC模块，能够提高充电电源的能效，减少谐波污染和输入电流畸变率。并且实现输入电流的低频分量与输入电压为一个近似的同频同相的正弦波形，可使直流充电桩的后级DC-AC逆变与高频变压电路提高控制精度，且有利于电网设备的安全性。

附图说明

图1为本实用新型基于APFC的电动汽车非车载充电装置的功能框架图。

图2为本实用新型APFC模块的结构电路图。

图3为本实用新型DC-DC变压器模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的实施方式 。

如图1所示，本实用新型的基于APFC的电动汽车非车载充电装置，包括交流保护模块1、APFC模块2、DC-DC变压器模块3、直流保护模块4和充电接口5、电动汽车6、充电监控模块7、账户管理模块8、电能计量模块9、加密模块10、触摸屏11、工作状态指示模块12、刷卡模块13、急停模块14和散热模块15，其中交流保护模块1、APFC模块2、DC-DC变压器模块3、直流保护模块4和充电接口5顺次相连；充电监控模块7通过CAN总线与电动汽车6的电池管理系统 BMS 相连，充电监控模块7 通过 CAN 总线与账户管理模块 8 相连，充电监控模块7分别与APFC模块2、DC-DC变压器模块3相连；账户管理模块8分别与加密模块10、触摸屏11、工作状态指示模块12和刷卡模块13相连；交流保护模块和DC-DC变压器模块分别通过电能计量模块与账户管理模块相连，电能计量单元通过485总线与账户管理模块相连；急停单元14的输出端与交流保护模块1和直流保护模块4的输入端连接；散热单元15采用强制风冷方式，完成整机与外界的热量交换。

其中的 交流保护模块1、APFC模块2、DC-DC变压器模块3、直流保护模块4和充电接口5对交流电源进行转化和传输，对电动汽车6的动力电池各电池参数的监测，对APFC模块2、DC-DC变压器模块3进行工作状态的监控，与账户管理模块8完成信息交互。触摸屏和工作状态指示模块能够与用户进行交互，并完成读写卡、信息输入、充电过程控制、计费、显示。加密模块实现充电过程交易数据加密功能，刷卡模块完成费用结算。

如图2所示，APFC模2包括整流器、滤波电容、运算放大器、乘法器、驱动器、控制开关、电感和二极管等器件。输入电源首先经过整流器进行整流，输出电压。没经过滤波环节的输出电压与运算放大器的基准电压进行比较，然后输出给运算放大器，经过整流器整流后的电压检测值和输出电压共同加到乘法器的输入端，乘法器的输出端作为电流反馈控制的基准信号，与开关上的开关电流检测值比较后，经过电流误差放大器加到驱动器，以来控制开关的通断，从而来使输入电流的波形与整流电压的波形基本一致。输出电压再经过滤波环节对其进行滤波。

如图3所示，DC-DC变压器模块3包括DC-AC逆变模块、高频变压器模块、AC-DC整流模块，DC-AC逆变模块把直流输入逆变为交流输出然后与高频变压器连接，经过变压器变压后输入到AC-DC整流模块，把交流输入再次整流为直流进行输出，然后把直流输出传输到充电接口。

急停装置14提供在出现意外情况，紧急切断交流输入和直流输出的安全保护措施，使系统处于无电状态。散热装置15采用强制风冷方式，完成本实用新型整机与外界的热量交换。