车载ACDC充电电路、充电模块及其工作方法与流程

本发明涉及车载充电领域，尤其涉及一种车载acdc充电电路、充电模块及其工作方法。

背景技术：

1、车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机，具有为电动汽车动力电池安全、自动充满电的能力，充电机依据电池管理系统(bms)提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，并执行相应的动作完成充电过程。

2、现有技术中的充电设备主要有车载充电机和充电桩，有线充电技术和无线充电两种；但充电系统一般包括4个电能变换环节，但是现有技术中的电能变换环节无法保证效率稳定，从而导致充电效率下降；同时大功率的充电设备会带来电网谐波污染，降低电网供电质量，影响电网中其他设备的正常运行。

技术实现思路

1、发明目的：提出一种车载acdc充电电路，并进一步提出一种包含上述充电电路的充电模块及其工作方法，从而解决现有技术存在的上述问题。

2、第一方面，提出一种车载acdc充电电路，其特征在于，包括输入模块、输出模块、以及充电管理模块；

3、所述充电管理模块连接于所述输入模块和所述输出模块之间；所述输入模块输入市电并对输入电压进行转换，为充电管理模块和工作负载提高有效电压；所述输出模块将电压输入至充电设备；

4、所述输入模块包括有源功率因数校正电路、移相全桥控制电路、第一变压器和第二变压器；所述有源功率因数校正电路的输入端输入市电电压、输出端与所述移相全桥控制电路的输入端连接，所述移相全桥控制电路的输出端分别于所述第一变压器的输入端和所述第二变压器的输入端连接；

5、所述充电管理模块包括：整流器、继电器、蓄电池、第一控制器和光电耦合器；

6、所述整流器的输入端与所述第一变压器的输出端连接、输出端与所述继电器的输入端连接，所述继电器的输出端与所述蓄电池的输入端连接、控制端与第一控制器的输入端连接，所述蓄电池的输出端与所述第一控制器的输入端连接，所述第一控制器的输入端连接所述第二变压器的输出端、输出端与所述光电耦合器的输入端连接。

7、在第一方面进一步的实施例中，所述输出模块包括接口和第二控制器；所述第二控制器的输入端与所述光电耦合器的输出端连接，所述接口与所述第二控制器的输出端连接。

8、在第一方面进一步的实施例中，所述有源功率因数校正电路包括主电路和控制电路；所述主电路采用三级交错并联的boost电路构成；其中每级boost电路有电感、开关管和续流二极管组成；所述控制电路由控制芯片、电压环补偿电路、电流环补偿电路、外围电路组成。

9、在第一方面进一步的实施例中，所述移相全桥控制电路由场效应管s1至s4、电容c1、c3、co和cc、电感lo和llk、变压器t，续流二极管d1至d4，、二极管dc和dh、以及电阻ro组成；其中，所述场效应管s1至s4组成功率开关器件，电容c1和电容c3并联于所述功率开关器件的超前桥臂上，所述功率开关器件的输入端输入电压、输出端于变压器t的输入端连接，电感llk是变压器t的漏感，所述变压器t的输出端连接由电容cc和两只二极管dc、dh构成的辅助电路的输入端连接，所述辅助电路的输出端输出电压，电感lo为输出滤波电感，电容co为输出滤波电容，电阻ro进行保护输出。

10、第二方面，提出一种车载acdc充电模块，该充电模块包括模块上板、模块底座、主控电路板、多个外连接部件和多个分段式连接部件；

11、模块上板上开设有多个第一穿孔；

12、模块底座设置于所述模块上板一侧，所述模块底座上开设有多个第二穿孔；

13、主控电路板设置于所述模块底座和模块上板之间，主控电路板上开设有多个第三穿孔和第一卡槽；主控电路板上设有第一方面所公开的车载acdc充电电路。

14、多个外连接部件对应连接于所述模块底座上，包括与第一卡槽相适配的外连接柱，所述外连接柱远离模块底座的一面开设有插槽，多个所述插槽内均安装有用于连接模块上板、模块底座、主控电路板和外连接部件的分段式连接部件。

15、所述外连接部件还包括连接底座、第一内螺纹槽和第一螺栓；

16、连接底座，螺纹连接于所述外连接柱靠近模块底座的一面；

17、第一内螺纹槽，开设于所述连接底座远离外连接柱的一面；

18、第一螺栓，与所述第一内螺纹槽相适配，所述第一螺栓穿过第二穿孔与连接底座螺纹连接，用于固定连接底座和模块底座。

19、在第二方面进一步的实施例中，外连接部件还包括第一垫片；第一垫片设置于所述第一螺栓与模块底座内壁之间，用于紧固模块底座和第一螺栓，其中，第一垫片选用非金属材质，可减少对电子元件的干扰。

20、在二方面进一步的实施例中，外连接部件还包括十字卡紧座和第二卡槽；

21、十字卡紧座连接于所述连接底座远离模块底座的一面，用于连接分段式连接部件；

22、第二卡槽开设于所述外连接柱远离连接底座的一面，用于配合十字卡紧座连接分段式连接部件。

23、在二方面进一步的实施例中，分段式连接部件包括连接卡座、连接顶柱、连接中柱、第二内螺纹槽和第二螺栓；

24、连接卡座与所述插槽相适配；

25、连接顶柱与所述插槽相适配，连接顶柱与连接卡座之间螺纹连接有连接中柱，所述连接卡座、连接中柱和连接顶柱内对应开设有第二内螺纹槽，实际使用时，根据外连接柱的高度选择适量的连接中柱安装在连接卡座和连接顶柱之间，使得连接卡座、连接中柱、连接顶柱或连接卡座、连接顶柱安装后的高度与插槽高度相适配即可。

26、第二螺栓与所述第二内螺纹槽相适配，所述第二螺栓穿过第一穿孔和第三穿孔与连接卡座、连接顶柱以及连接中柱螺纹连接，用于固定模块上板、主控电路板与分段式连接部件，其中，不同高度的外连接柱内安装不同数量的连接中柱，并与连接卡座和连接顶柱进行配合，连接中柱的数量可为零。

27、在二方面进一步的实施例中，分段式连接部件还包括第二垫片；第二垫片设置于所述第二螺栓与模块上板和主控电路板之间，用于紧固第二螺栓与模块上板和主控电路板，其中，第二垫片选用非金属材质，可减少对电子元件的干扰。

28、在二方面进一步的实施例中，分段式连接部件还包括连接顶板、多个连接卡块和十字连接卡槽；

29、连接顶板连接于所述连接顶柱远离连接中柱的一面，所述连接顶板靠近连接中柱的一面连接有多个与第二卡槽相适配的连接卡块，用于卡接连接顶柱和外连接柱，其中，连接顶板、连接卡块均选用非金属材质，用于减少对电子元件的干扰；

30、十字连接卡槽开设于所述连接卡座远离连接中柱的一面且与十字卡紧座相适配，用于卡接连接卡座和连接底座。

31、第三方面，提出一种车载acdc充电电路的工作方法，包括如下步骤：

32、步骤1、场效应管s1、场效应管s4导通，原边向副边输出能量，钳位电容cc被充电至最大值；

33、步骤2、关断场效应管s1，原边电流ip给电容c1充电，给电容c3放电，由于电容c1的存在，s1为零电压关段，此时漏感和输出滤波电感lo串联，共同提供能量；

34、步骤3、原边电压和副边电压均下降，当副边电压下降至箝位电容电压时，由于钳位电容cc的作用，使变压器副边电压下降速度比原边慢，导致电压差，作用于电感llk使原边电流下降；

35、步骤4、c3放电至零，为s3提供零电压开通的条件；二次侧感应电压作用于电感llk，加速原边电流ip的下降，直至ip完全复位；

36、步骤5、钳位电容cc提供负载电流，副边电压下降；钳位电容cc放电完全，整流二极管d1～d4全部导通续流，在续流期间由于原边电流已经复位，此时关段场效应管s4，开通场效应管s2，由于电感llk原边电流不能突变，场效应管s4零电流关段，场效应管s2零电流开通。

37、有益效果：本发明涉及一种车载acdc充电电路、充电模块及其工作方法，充电电路由有源功率因数校正电路、移相全桥控制电路、第一变压器、第二变压器、整流器、继电器、蓄电池、第一控制器、光电耦合器、接口和第二控制器构成。有源功率因数校正电路采用三级交错并联boost拓扑结构，以平均电流为控制策略，通过电流、电压的双闭环来实现功率因数校正；从而提高无线充电系统的电能传输效率，还可以减小谐波污染，提高网侧的功率因数，保证输出电能的质量。此外，本发明专利优化了充电模块的结构，通过在模块内的模块上板、模块底座和主控电路板之间设置外连接部件和分段式连接部件，不仅可以提高模块上板、模块底座和主控电路板的连接稳定性，也可以便于对连接部件进行更换，降低连接部件出现磨损而影响各部件之间连接的稳定性，保护模块组件的正常连接和使用。