CN106921206B - 一种低待机功耗的充电模块及其控制方法 - Google Patents

一种低待机功耗的充电模块及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低待机功耗的充电模块及其控制方法，交流输入依次经过PFC电路和DC/DC电路生成直流输出，第二辅源的输入端连接在交流输入或PFC电路的输出端，第二辅源的输出端分别连接至副边处理器电路、DC/DC采样驱动电路和通信模块的功率输入端，通信模块与上级监控通信连接；当收到上级监控待机命令后，副边处理器电路和原边处理器电路分别关闭DC/DC电路和PFC电路，并通过副边处理器电路发出使能信号使第一辅源停止工作，原边处理器电路和PFC采样驱动等电路都不产生功耗，降低充电模块的待机功耗，此外，充电模块与上级监控模块通信不会中断，这样上级监控模块可以持续保持对充电模块的状态监测，并且当充电模块脱离待机状态时会快速响应，节省启动时间。

Description

一种低待机功耗的充电模块及其控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种低待机功耗的充电模块及其控制方法。
背景技术
环境和能源问题促使全球电动车行业快速发展，而充电桩作为电动汽车的能量补给站，未来必定像加油站一样普及；充电桩的核心是充电模块，现有技术的充电模块结构一般如图1所示，交流输入电压经过PFC电路(功率因数校正电路)后转换为高压直流电压，再经过DC/DC电路转换为合适的直流输出电压给电动汽车动力电池充电；原边辅助电源(即原边辅源)来自交流输入或者PFC电路输出，转换为直流电压后给原边DSP(数字信号处理芯片)供电，同时给PFC相关采样和控制(即PFC采样驱动)电路供电，并且原边辅助电源输出直流电压用于启动副边辅助电源(即副边辅源)，副边辅助电源输出直流电压给副边DSP电路供电，同时给DC/DC相关采样和驱动以及通信模块(如CAN通信电路)供电，当DC/DC直流输出电压建立后，DC/DC电路取代原边辅源直流输出给副边辅源供电；上级监控通过CAN通信和充电模块进行信息采集和交互。
当充电桩不需要充电时，上级监控会通过CAN通信向充电模块下发待机命令，模块处于待机状态时PFC电路和DC/DC电路停止工作，但为了保持和上级监控通信，原边辅源和副边辅源一直处于工作状态，单个充电模块待机时功耗约为15W，处于待机状态的充电模块越多，待机功耗就越大，而这部分能量是白白流失掉，累积起来是很可观的。
发明内容
为了解决现有技术中的充电模块存在的待机功耗高的问题，本发明的目的是提供一种低待机功耗的充电模块及其控制方法，根据充电模块的待机需求对电路供电进行拆分，对拆分后的各组成电路进行相应控制，待机时只保留与上级监控的通信电路和副边处理器电路的供电，关闭主功率回路中的PFC电路和DC/DC电路，以及将其他非必须电路，包括原边辅源、原边DSP电路、PFC采样驱动电路和DC/DC采样驱动电路等，供电全部断开，以减少待机功耗。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种低待机功耗的充电模块，交流输入依次经过PFC电路和DC/DC电路生成直流输出，第二辅源的功率输入端连接在交流输入或PFC电路的功率输出端，第二辅源的功率输出端分别连接至副边处理器电路、DC/DC采样驱动电路和通信模块的功率输入端，通信模块与上级监控通信连接；
还包括第一辅源，第一辅源的功率输入端连接在第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端，第一辅源的功率输出端连接原边处理器电路和PFC采样驱动电路的功率输入端，原边处理器电路和PFC采样驱动电路的控制信号输出端连接至PFC电路的控制信号输入端；
其中，PFC电路受原边处理器电路控制，DC/DC电路受副边处理器电路控制；副边处理器电路与原边处理器电路通信连接，副边处理器电路通过通信模块和上级监控通信连接，通信模块进行信息上传和指令接收。
第一辅源的功率输入端通过第一开关器件与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端相连，且第一开关器件接收副边处理器电路的使能信号进行开关。
第一辅源的功率输入端直接连接至第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端，第一辅源的使能信号输入端通过电压变换隔离电路连接至副边处理器电路，用于接收控制第一辅源开关的使能信号。
第二辅源与DC/DC采样驱动电路之间设置有第二开关器件，副边处理器电路通过使能信号控制第二开关器件的开合。
开关器件为MOS管、晶体管、继电器、或光耦隔离器件。
所述通信模块为CAN通信、RS485或ZigBee，所述原边处理器电路和所述副边处理器电路中的处理器为DSP、单片机或ARM。
本发明还提供功率一种低待机功耗的充电模块控制方法，第二辅源的功率输入端连接在交流输入或PFC电路的功率输出端，第一辅源的功率输入端与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端相连，当副边处理器电路收到上级监控待机命令后，副边处理器电路和原边处理器电路分别关闭DC/DC电路和PFC电路，然后通过副边处理器电路发出使能信号控制第一辅源停止工作。
第一辅源的功率输入端通过第一开关器件与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端相连，当副边处理器电路收到上级监控待机命令后，副边处理器电路发出使能信号给第一开关器件，使第一开关器件断开，从而断开第一辅源的输入端与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端之间的连接，第一辅源停止工作。
第一辅源的功率输入端与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端直接相连，且第一辅源的使能信号输入端通过电压变换隔离电路连接至副边处理器电路，第一辅源的使能信号输入端接收控制第一辅源开关的使能信号，当副边处理器电路收到上级监控待机命令后，副边处理器电路发出使能信号，并通过电压变换隔离电路控制第一辅源的使能信号输入端端口信号，从而控制第一辅源关闭。
第二辅源与DC/DC采样驱动电路之间设置有第二开关器件，副边处理器电路发出使能信号控制第二开关器件的开合。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果，当收到上级监控待机命令后，副边处理器电路和原边处理器电路分别关闭DC/DC电路和PFC电路，然后通过副边处理器电路发出使能信号使第一辅源停止工作，原边处理器电路和PFC采样驱动电路都不产生功耗，降低充电模块的待机功耗。
进一步的，副边DSP电路发出使能信号，使第二开关器件断开，这样DC/DC采样驱动电路供电断开，不产生功耗，充电模块待机功耗进一步降低；通过本发明实施，充电模块待机功耗有较大幅度降低，同时副边DSP电路和CAN通信等仍在继续工作，和上级监控的通信始终保持，满足充电桩待机的工作需要。
充电模块待机时，本发明通过在控制电路中增加简单、低成本的开关器件，并对拆分后的各组成电路进行相应控制，即可实现降低待机功耗，因此，与其他降低待机功耗的方案相比，所需成本低，且易实现；此外，待机时，充电模块与上级监控模块的通信不会中断，这样上级监控模块可以持续保持对充电模块的状态监测，并且当充电模块脱离待机状态时会快速响应，节省启动时间。
附图说明
图1是现有技术的充电模块的结构示意图；
图2是本发明低待机功耗的充电模块第一实施例的结构示意图；
图3是本发明第二实施例的结构示意图；
图4是本发明第三实施例的结构示意图；
图5是本发明第四实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
在本发明中，交流输入依次与PFC电路、DC/DC电路构成主功率电路，其他均为控制电路，两个辅源的输入输出均为功率信号，两个辅源的输出连接的是各个模块的功率输入端，为各个模块提供供电电源。
第一实施例：如图2所示，充电模块的输入为交流电，输出为适合电动汽车动力电池的直流电压，通过CAN通信和上级监控通电；充电模块包括PFC电路、DC/DC电路、原边DSP电路和PFC采样驱动电路、副边DSP电路和DC/DC采样驱动、CAN通信电路、第一辅源和第二辅源；
交流输入电压经过功率因数校正(PFC)电路后转换为高压直流电压，再经过DC/DC电路转换为电动汽车动力电池需要的直流输出电压；
第二辅源功率输入端为来自交流输入或者PFC电路输出，经过隔离变换为直流输出电压，第一输出端D串联第一开关器件给第一辅源供电，第二输出端B给副边DSP电路供电，第三输出端C串联第二开关器件给DC/DC采样和驱动电路供电，第四输出端A给CAN通信电路供电，其中开关器件可以是MOS管或晶体管，也可以是继电器或光耦隔离器件；
第一辅源功率输入端与第二辅源的功率输出端D之间串联第一开关器件，经过隔离变换为合适的直流输出电压给原边DSP电路和PFC采样驱动等电路供电；
PFC电路受原边DSP电路控制，DC/DC电路受副边DSP电路控制，且副边DSP电路与原边DSP电路通信连接，且副边DSP电路通过CAN通信电路和上级监控连接，进行信息上传和接收指令；
当收到上级监控待机命令后，副边DSP电路和原边DSP电路分别关闭DC/DC电路和PFC电路，然后通过副边DSP电路发出使能信号，使第一开关器件断开，这样第一辅源功率输入端与第二辅源功率输出端断开，第一辅源停止工作，原边DSP电路和PFC采样驱动电路都不产生功耗，降低充电模块的待机功耗；
在本发明的优选实施例中，第二辅源与DC/DC采样驱动电路之间还设置有第二开关器件，副边DSP电路通过使能信号控制第二开关器件的开合，当收到上级监控待机命令后，副边DSP电路发出使能信号，使第二开关器件断开，这样DC/DC采样驱动供电断开，不产生功耗，充电模块待机功耗进一步降低；
通过实施本发明，充电模块待机功耗有较大幅度降低，同时副边DSP电路和CAN通信仍在继续工作，和上级监控的通信始终保持，满足充电桩待机的工作需要。
第二实施例：如图3所示，在本实施例中，第一辅源的功率输入端直接与第二辅源的功率输出端D连接，且副边DSP电路的使能信号通过电压变换隔离电路连接第一辅源控制芯片使能端口(即第一辅源的使能信号输入端)，电压变换隔离电路可由光耦或者继电器隔离电子器件组成；
当充电模块接收上级监控待机命令后，副边DSP电路发出使能信号，通过电压变换隔离电路使第一辅源控制芯片使能端口电压改变，即通过电压变换隔离电路控制第一辅源的使能信号输入端端口信号，从而使第一辅源关闭，以降低待机功耗。
优选地，副边DSP电路发出使能信号，使第二开关器件断开，这样DC/DC采样驱动等供电断开，不产生功耗，充电模块待机功耗进一步降低；通过本实施，充电模块待机功耗有较大幅度降低，同时副边DSP电路和CAN通信仍在继续工作，和上级监控的通信始终保持，满足充电桩待机的工作需要。
第三实施例：如图4所示，在本实施例中，第一辅源功率输入端串联第一开关器件连接交流输入功率输出端或者PFC电路功率输出端，其中开关器件为MOS管、晶体管、继电器或光耦隔离器件；副边DSP电路使能信号控制第一开关器件开通和关断；
当充电模块接收上级监控待机命令后，副边DSP电路发出使能信号，使第一开关器件断开，这样第一辅源输入端与交流输入或者PFC电路输出断开，第一辅源停止工作，原边DSP电路和PFC采样驱动电路都不产生功耗，降低充电模块的待机功耗；
优选地，副边DSP电路发出使能信号，使第二开关器件断开，这样DC/DC采样驱动供电断开，不产生功耗，充电模块待机功耗进一步降低；通过本实施，充电模块待机功耗有较大幅度降低，同时副边DSP电路和CAN通信等仍在继续工作，和上级监控的通信始终保持，满足充电桩待机的工作需要。
第四实施例：如图5所示，在本实施例中，第一辅源功率输入端直接连接到交流输入功率输出端或者PFC电路功率输出端，副边DSP电路的使能信号通过电压变换隔离电路连接第一辅源控制芯片使能端口，电压变换隔离电路由光耦或者继电器组成；
当充电模块接收上级监控待机命令后，副边DSP电路发出使能信号，通过电压变换隔离电路使第一辅源控制芯片使能端口电压改变，从而使第一辅源关闭，以降低待机功耗；
同时，副边DSP电路发出使能信号，使第二开关器件断开，这样DC/DC采样驱动等供电断开，不产生功耗，充电模块待机功耗进一步降低；通过本实施，充电模块待机功耗有较大幅度降低，同时副边DSP电路和CAN通信等仍在继续工作，和上级监控的通信始终保持，满足充电桩待机的工作需要。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，CAN通信也可以为其他方式的通信，如RS485或ZigBee，原边DSP电路和副边DSP电路也可以使用单片机或ARM。

Claims (10)

1.一种低待机功耗的充电模块，其特征在于，所述充电模块位于充电桩，交流输入依次经过PFC电路和DC/DC电路生成直流输出，第二辅源的功率输入端直接连接在交流输入或PFC电路的功率输出端，第二辅源的功率输出端分别连接至副边处理器电路、DC/DC采样驱动电路和通信模块的功率输入端， 通信模块与上级监控通信连接；
还包括第一辅源，第一辅源的功率输入端连接在第二辅源的功率输出端以利用所述第二辅源为所述第一辅源供电，第一辅源的功率输出端连接原边处理器电路和PFC采样驱动电路的功率输入端，原边处理器电路和PFC采样驱动电路的控制信号输出端连接至PFC电路的控制信号输入端；
其中，PFC电路受原边处理器电路控制，DC/DC电路受副边处理器电路控制；副边处理器电路与原边处理器电路通信连接，副边处理器电路通过通信模块和上级监控通信连接，通信模块进行信息上传和指令接收。
2.根据权利要求1所述的一种低待机功耗的充电模块，其特征在于，第一辅源的功率输入端通过第一开关器件与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端相连，且第一开关器件接收副边处理器电路的使能信号进行开关。
3.根据权利要求1所述的一种低待机功耗的充电模块，其特征在于，第一辅源的功率输入端直接连接至第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端，第一辅源的使能信号输入端通过电压变换隔离电路连接至副边处理器电路，用于接收控制第一辅源开关的使能信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低待机功耗的充电模块，其特征在于，第二辅源与DC/DC采样驱动电路之间设置有第二开关器件，副边处理器电路通过使能信号控制第二开关器件的开合。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种低待机功耗的充电模块，其特征在于，开关器件为MOS管、晶体管、继电器、或光耦隔离器件。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种低待机功耗的充电模块，其特征在于，所述通信模块为CAN通信、RS485或ZigBee，所述原边处理器电路和所述副边处理器电路中的处理器为DSP、单片机或ARM。
7.一种低待机功耗的充电模块控制方法，其特征在于，应用于充电桩，第二辅源的功率输入端直接连接在交流输入或PFC电路的功率输出端，第一辅源的功率输入端与第二辅源的功率输出端相连以利用所述第二辅源为所述第一辅源供电，
当副边处理器电路收到上级监控待机命令后，副边处理器电路和原边处理器电路分别关闭DC/DC电路和PFC电路，然后通过副边处理器电路发出使能信号控制第一辅源停止工作。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，第一辅源的功率输入端通过第一开关器件与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端相连，
当副边处理器电路收到上级监控待机命令后，副边处理器电路发出使能信号给第一开关器件，使第一开关器件断开，从而断开第一辅源的输入端与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端之间的连接，第一辅源停止工作。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，第一辅源的功率输入端与第二辅源的功率输出端、交流输入的功率输出端或PFC电路的功率输出端直接相连，且第一辅源的使能信号输入端通过电压变换隔离电路连接至副边处理器电路，
第一辅源的使能信号输入端接收控制第一辅源开关的使能信号，当副边处理器电路收到上级监控待机命令后，副边处理器电路发出使能信号，并通过电压变换隔离电路控制第一辅源的使能信号输入端端口信号，从而控制第一辅源关闭。
10.根据权利要求7-9任一项所述的控制方法，其特征在于，第二辅源与DC/DC采样驱动电路之间设置有第二开关器件，副边处理器电路发出使能信号控制第二开关器件的开合。
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Application publication date: 20170704

Assignee: Xi'an teride lingchong New Energy Technology Co.,Ltd.

Assignor: Xi'an TGOOD Intelligent Charging Technology Co.,Ltd.

Contract record no.: X2020370010026

Denomination of invention: A charging module with low standby power consumption and its control method

License type: Common License

Record date: 20201130

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