[發明專利]一種120kW大功率直流充電模塊設計

在審

• 申請號: 202010415749.8
• 申請日: 2020-05-16
• 公開（公告）號: CN111600350A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 范建華;徐鵬飛;王慶園;司勝利;仝西偉;張建;李偉;吳雪梅;盧峰;林志超;程艷艷;葉齊
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司;沈陽科遠國網電力工程勘察設計有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M3/158;H02M1/14;B60L53/22;B60L53/31
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種120kW大功率直流充電模塊設計，屬于直流汽車充電樁充電領域。該技術方案包括預充電單元、DC/DC變換單元和輸出穩壓單元；所述預充電單元包含采樣電路和預充電電路；DC/DC變換單元包換DC/DC變換電路、采樣電路、驅動電路、保護電路、控制電路；輸出穩壓單元包括采樣電路和穩壓電路；該120kW大功率直流充電模塊采用采用脈寬調制(PWM)策略和兩路交錯并聯技術，功率等級高，最高可輸出120kW功率；功率密度高，效率高；輸出電壓從直流200V?700V具有較高的電壓適應性等特點。

技術領域

本發明涉及直流汽車充電樁充電模塊領域，具體涉及一種120kW大功率直流充電模塊設計。

背景技術

直流充電模塊作為750V直流電與電動汽車電池間的中間環節，是能量變換的通道。主要作用是將750V直流電壓變換成汽車電池充電所需電壓，能依據電池管理系統(BMS)提供的數據，動態調節充電電流或電壓參數，執行相應的動作，完成充電過程。

目前在直流充電樁的行業里，實現大功率充電需要多個充電模塊并聯實現，一般單個直流充電樁的功率不大，不能實現大容量電池的電動汽車快速充電；多個充電模塊導致效率不高，功率密度低。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種120kW大功率直流充電模塊設計。本發明的技術方案是：包括預充電單元、DC/DC變換單元和輸出穩壓單元；其中預充電單元包含采樣電路和預充電電路，通過繼電器控制預充電電路的切換，通過采樣電路判斷是否進行切換；DC/DC變換單元包括DC/DC變換電路、采樣電路、驅動電路、保護電路、控制電路，采用采用脈寬調制(PWM)策略和兩路交錯并聯技術，將輸入電壓通過兩路并聯功率模塊IGBT調節驅動信號的占空比實現輸出電壓的調節，并通過濾波電感輸出到輸出穩壓電路實現穩定的直流輸出；輸出穩壓單元包括采樣電路和穩壓電路。

優選地，兩路交錯并聯技術，模塊內部分為2路輸出通道通過并聯方式輸出，單路所控電流減半，減小開關管的電流應力，而且還能夠有效降低輸出電流紋波從而降低對濾波電感的需求；單路最大具備輸出60kW功率的能力，并聯輸出時可最高輸出120kW功率，功率等級遠遠高于傳統直流充電模塊。

優選地，脈寬調制(PWM)策略驅動信號頻率為固定的，通過調節其占空比實現輸出電壓的調節，從而實現輸出電壓從直流200V-700V變化。

優選地，DC/DC變換電路由2塊功率模塊IGBT，2個濾波電感。

優選地，功率模塊IGBT屬于高電壓大功率半橋IGBT。

與現有技術相比，本發明有益效果為：功率等級高于傳統直流充電模塊，可最高輸出120kW功率。采用兩路交錯并聯技術，減小開關管的電流應力，有效降低輸出電流紋波從而降低對濾波電感的需求，從而降低成本。輸出電壓從直流200V-700V具有較高的電壓適應性。功率密度高，采用多層組合方式，減小體積，提高功率密度；根據輸出電壓不同有所變化，最高效率達到98.5％以上。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定；

圖1為120kW大功率直流充電模塊等效框圖圖；

圖2為120kW大功率直流充電模塊拓撲結構圖；

圖3為120kW大功率直流充電模塊方案設計圖。

具體實施方式

以下，結合附圖對本發明的具體實施方式進行進一步的描述。

本發明提供了一種120kW大功率直流充電模塊設計，不僅能提高變換器的容量，具有效率高、功率等級高等的優勢，其輸出功率具有較高的適用性；