非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法

本发明涉及车载充电器的接触电流抑制领域。

背景技术：

1、为了充分发挥集成车载充电器高功率密度以及高成本效益的优势，无变压器的非电气隔离的集成车载充电器是目前常见的解决方案。由于充电器交流侧和直流侧滤波器之间缺乏隔离，并且交直流侧的共模滤波器之间会在公共底盘上形成接触电流的耦合，非隔离方案存在显著的接触电流的问题。此外，ac/dc和dc/dc变换器中的噪声源分别会在保护接地上诱发接触电流，从而在充电器的外壳引发接触电流。这种接触电流会干扰其他辅助电路，引起接地故障断路器和漏电装置频繁跳闸，从而导致可靠性问题，当人体接触带电的外壳时，还可能引起人员的触电，严重危害人身安全。

2、传统的解决接触电流的方法是在电动车车载充电的逆变器中级联一个带电气隔离变压器的dc/dc变换器。现有的解决方案具有较低的接触电流，但由于变压器磁芯的存在，具有隔离变压器的充电器往往具有相对较低的功率密度和较高的成本，还需要对隔离dc/dc进行复杂的控制并加重系统的损耗，使得集成车载充电器的低接触电流与高功率密度无法同时兼顾，并加重系统的损耗，以上问题亟需解决。需要提出一种新的接触电流抑制方法来抑制非隔离集成充电器中的接触电流。

技术实现思路

1、本发明目的是为了解决无变压器的非隔离式集成车载充电器无法抑制接触电流，而隔离式集成车载充电器在抑制接触电流时无法兼顾高功率密度，并加重系统控制复杂性和系统损耗的问题，本发明提供了一种非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法。其中，非隔离式集成车载充电器为无变压器的非隔离集成充电器。

2、非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法，该方法包括：

3、通过浮动滤波器阻止充电模式下非隔离式集成车载充电器的dc/dc变换器和ac/dc变换器的功率开关动作时产生的接触电流流向车辆底盘。

4、优选的是，浮动滤波器包括扼流圈lcmff、2个直流侧薄膜电容器cdmff_dc和2个交流侧薄膜电容器cdmff_ac；

5、2个直流侧薄膜电容器cdmff_dc串联后，与非隔离式集成车载充电器的dc/dc变换器、母线电容cdc和ac/dc变换器均并联连接，且2个直流侧薄膜电容器cdmff_dc串联后设置在ac/dc变换器与母线电容cdc之间；

6、2个直流侧薄膜电容器cdmff_dc之间的交点与3个交流侧薄膜电容器cdmff_ac的一端同时连接；

7、扼流圈lcmff的三相输入端分别与3个交流侧薄膜电容器cdmff_ac的另一端连接，扼流圈lcmff的三相输出端与多绕组电机的三相输入端连接。

8、优选的是，通过浮动滤波器阻止充电模式下非隔离式集成车载充电器的dc/dc变换器和ac/dc变换器的功率开关动作时产生的接触电流流向车辆底盘的具体过程为：

9、在充电模式下，浮动滤波器使由于ac/dc变换器的功率开关动作时产生的接触电流从车辆底盘引入至浮动滤波器环路；同时，浮动滤波器还抑制dc/dc变换器的功率开关动作时产生接触电流；

10、其中，浮动滤波器环路为由浮动滤波器、ac/dc变换器和多绕组电机构成的环路。

11、优选的是，直流侧薄膜电容器cdmff_dc和交流侧薄膜电容器cdmff_ac均采用x电容实现。

12、本发明的优点：

13、提出了一种增加滤波器技术来抑制非隔离集成充电器中接触电流的方法，使得接触电流被有效抑制在人体能够摆脱的反应阈值以下，避免了当人体接触带电外壳时的严重危害人体安全的灼伤反应的发生。提出的方法使无变压器的非隔离集成充电器的安全使用和商业化成为可能，使得集成充电器的功率密度和成本效益得到进一步提升。

14、本发明提出的浮动滤波器电路拓扑通过更少、成本更低的附加滤波元件实现了接触电流的显著衰减。不需要额外大体积的共模磁性元件以及复杂的控制算法。因此，本发明在等效电路的基础上，采用浮动滤波器电路拓扑，通过控制接触电流的传播路径来抑制两级非隔离式集成充电器的接触电流。

技术特征：

1.非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法，其特征在于，浮动滤波器包括扼流圈lcmff、2个直流侧薄膜电容器cdmff_dc和2个交流侧薄膜电容器cdmff_ac；

3.根据权利要求1或2所述的非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法，其特征在于，通过浮动滤波器阻止充电模式下非隔离式集成车载充电器的dc/dc变换器和ac/dc变换器的功率开关动作时产生的接触电流流向车辆底盘的具体过程为：

4.根据权利要求1所述的非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法，其特征在于，直流侧薄膜电容器cdmff_dc和交流侧薄膜电容器cdmff_ac均采用x电容实现。

技术总结
非隔离式集成车载充电器的接触电流抑制方法，涉及车载充电器的接触电流抑制领域。解决了无变压器的非隔离式集成车载充电器无法抑制接触电流，而隔离式集成车载充电器在抑制接触电流时无法兼顾高功率密度，并加重系统控制复杂性和系统损耗的问题。本发明在非隔离式集成车载充电器中引入浮动滤波器，并在充电模式下浮动滤波器使由于AC/DC变换器的功率开关动作时产生的接触电流从车辆底盘引入至浮动滤波器环路；同时，浮动滤波器还抑制DC/DC变换器的功率开关动作时产生接触电流；其中，浮动滤波器环路为由浮动滤波器、AC/DC变换器和多绕组电机构成的环路。本发明主要用于对载充电器的接触电流进行抑制。

技术研发人员：张千帆,邵猛,魏振,李翰林,光涵,王瑞
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8