[發明專利]一種電動汽車充電器

有效

• 申請號: 201310385697.4
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103427466A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 王議鋒;王成山;李微;車延博
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J7/10
• 分類號: H02J7/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及電動汽車技術領域，特別涉及一種電動汽車充電器，本發明用于電動汽車與智能電網之間的能量交換環節，特別是通過硬件復用，采用同一電路實現了車載充電和便攜電源兩種功能，從而實現了能量的雙向流動，并且通過加入軟開關和PFC（功率因數校正）功能，可提高系統效率及功率因數。

背景技術

當今世界能源和環境問題日益突出，電動汽車作為一種能提高能源利用率和降低污染物排放的有效解決方案，一直受到廣泛關注。近年來，伴隨著智能電網技術的提出和發展，一種電動汽車與智能電網進行雙向互動的技術也應運而生。電動汽車對電網的安全、穩定和經濟運行都具有重要意義。

電動汽車充電器是為電動汽車提供能量的關鍵部件，其中車載充電器直接安裝在電動汽車上，通過插頭直接與電網相連，因此充電方便。但是受體積、重量和成本等因素的限制，車載充電器的功率一般僅為幾個千瓦。此外，由于直接連接市電，且功率較高，因此必須具備功率因數校正功能。其次，高效率是電動汽車車載充放電機的一個關鍵技術要求。再次，作為便攜電源提供交流輸出也是目前對電動汽車的一個重要需求。

以往較為常見的車載充電電路如圖1所示，該電路采用前級不可控整流加后級DC/DC變換電路兩級結構，實現充電功能。該拓撲僅有一個開關器件，驅動簡單，成本低。但是該結構相對效率較低，并且不能實現能量的雙向流動，提供車載充電和便攜電源兩種功能。

發明內容

本發明提供了一種電動汽車充電器，該充電器實現了能量的雙向流動，提高了變換器的功率等級，詳見下文描述：

一種電動汽車充電器，所述充電器采用兩通道并聯結構，

第一通道包括：電感組L1的一端接交流電，另一端分別接電容組Cr和不可控整流橋電路，電容組Cr接地；所述不可控整流橋電路連接并聯本體二極管的第一絕緣柵雙極型晶體管Q1，第一絕緣柵雙極型晶體管Q1分別連接第二電感Lf和第三電感Lr，第二電感Lf并聯連接第七二極管Dd，第二電感Lf連接第二絕緣柵雙極型晶體管Q2，第二絕緣柵雙極型晶體管Q2接電源正極，第三電感Lr接第三絕緣柵雙極型晶體管Q3，第三絕緣柵雙極型晶體管Q3并聯連接第二電容Cd，且分別連接不可控整流橋電路和電容組Cr；

第二通道包括：電感組L2即第四電感的一端接交流電，另一端分別接電容組Cf和不可控整流橋電路，電容組Cf接地；不可控整流橋電路連接并聯本體二極管的第四絕緣柵雙極型晶體管Q4，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4分別連接第四電感Ls和第五電感Ld，第四電感Ls并聯連接第八二極管Df，第四電感Ls連接第五絕緣柵雙極型晶體管Q5，第五絕緣柵雙極型晶體管Q5接電源正極，第五電感Ld接第六絕緣柵雙極型晶體管Q6，第六絕緣柵雙極型晶體管Q6并聯連接第四電容Ce，且分別連接不可控整流橋電路、電容組Cf和電源負極。

所述不可控整流橋電路分別由6個二極管組成，第一二極管D1的陽極連接第四二極管D4的陰極，第三二極管D3的陽極連接第六二極管D6的陰極，第五二極管D5的陽極連接第二二極管D2的陰極。

第一絕緣柵雙極型晶體管Q1、第二絕緣柵雙極型晶體管Q2、第三絕緣柵雙極型晶體管Q3、第四絕緣柵雙極型晶體管Q4、第五絕緣柵雙極型晶體管Q5和第六絕緣柵雙極型晶體管Q6為雙向導電金屬氧化物半導體場效應管。本發明提供的技術方案的有益效果是：

1.本發明采用雙通道結構，不僅有效的提高了變換器的功率等級，而且改善了系統的熱分布，提高系統的可靠性，延長系統使用壽命。

2.本發明由于采用了BUCK型PFC結構，大大提高了系統的功率因數，穩態時達到0.998。

3.本產品采用了ZCS諧振電路，通過控制Q1、Q4的導通時間與Cr、Lr的諧振周期相匹配，實現開關器件的軟開關，從而大幅度提高變換器效率。

4.本發明中由開關管Q2和Q3、Q5和Q6分別組成逆變電路的兩個橋臂，通過控制開關管的導通信號，進行全控型逆變，提供單相交流便攜電源。通過有效的硬件復用，滿足了車載充電器體積小、重量輕、成本低的需求。

附圖說明

圖1為現有技術提供的車載充電器電路示意圖；

圖2為本發明提供的車載充電器的拓撲圖；

圖3為本發明提供的充電模式原理圖；

圖4為本發明提供的充電過程控制框圖；

圖5a為本發明提供的充電模式輸入電壓的波形圖；

圖5b為本發明提供的充電模式輸入電流的波形圖；

圖6為本發明提供的充電模式功率因數圖；