CN110190661A - 一种大功率纯电冷藏车车载充电机 - Google Patents
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Abstract
一种大功率纯电冷藏车车载充电机，属于车载充电技术领域。其特征在于：设置有功率变换单元，功率变换单元的输出端连接有高频整流滤波单元，高频整流滤波单元的输出端连接电池组；功率变换单元包括多组变换器电路，在变换器电路的输入端和输出端分别设置有切换开关，前端切换开关动作使多组变换器电路并联或串联连接在滤波单元输出端的两端，后端切换开关动作改变变换器电路的输出电压。在本大功率纯电冷藏车车载充电机中，通过设置功率变换单元，控制单元通过功率变换单元输入端和输出端的电压对功率变换单元输入端和输出端的电路连接进行切换，可以将车载充电机输出的宽频率、宽电压的电源信号对电池组进行充电，提高了充电效率。
Description
技术领域
一种大功率纯电冷藏车车载充电机，属于车载充电技术领域。
背景技术
纯电冷藏车在运输货物的过程中由于货物需要冷藏的特殊性，需要大量的电能为车载电池以及制冷设备持续供电，因此在纯电冷藏车上需要安装。现有技术中，纯电冷藏车的车载发电机一般为轮毂电机，其转速跟车速有密切的关系，因此会导致其输出参数变化范围很大，经测试表表明，车载发电机发出的交流电其频率范围为42Hz~181Hz，而电压范围为200V~660V，因此车载充电机在对电池组充电时，可利用的电压范围及频率范围较窄，充电效率较低。
一般情况下，车载充电机内的变压器的变比约为2.9，此时当车载发电机的输出值达到最高值660V时，输入整流侧的最高电压达到了DC933V，输出整流侧电压到达了2347V，常规的开关器件难以承受峰值如此高的电压，因此车载充电机对开关器件的要求极高，同时容易早车载充电机故障率的增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置功率变换单元，控制单元通过功率变换单元输入端和输出端的电压对功率变换单元输入端和输出端的电路连接进行切换，可以将车载充电机输出的宽频率、宽电压的电源信号对电池组进行充电，提高了充电效率的大功率纯电冷藏车车载充电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该大功率纯电冷藏车车载充电机，包括整流单元和滤波单元，车载充电机输出的电能依次经过整流单元和滤波单元，其特征在于：还设置有功率变换单元，所述滤波单元的输出端接入功率变换单元的输入端，功率变换单元的输出端连接有高频整流滤波单元，高频整流滤波单元的输出端连接电池组；
功率变换单元包括多组变换器电路，在变换器电路的输入端设置有前端切换开关，前端切换开关动作使多组变换器电路并联或串联连接在滤波单元的输出端；在多组变换器电路的输出端设置有后端切换开关，后端切换开关动作改变变换器电路的输出电压；
还设置有控制单元，控制单元连接前端切换开关和后端切换开关，滤波单元的输出端连接控制单元的输入端，通过控制单元实现对前端切换开关切换状态的控制；高频整流滤波单元的输出端连接控制单元的输入端，通过控制单元实现对后端切换开关切换状态的控制。
优选的，所述的多组变换器电路包括由变压器B1~B2、MOS管Q1~Q4以及电容C2~C5组成的两组半桥式变换器电路，所述前端切换开关设置在变压器B1~B2的一次侧，所述后端切换开关连接在变压器二次侧。
优选的，所述的前端切换开关包括继电器K2~K3，滤波单元输出端的正极同时连接电容C2的一端以及MOS管Q1的漏极，MOS管Q1的源极同时连接MOS管Q2的漏极以及变压器B1一次侧线圈的一端，电容C2的另一端同时连接电容C3的一端以及变压器B1一次侧线圈的另一端；电容C3的另一端以及MOS管Q2的源极同时连接继电器K2的动触点，继电器K2的常闭触点连接继电器K3的常闭触点，继电器K3的动触点连接电容C4的一端以及MOS管Q3的漏极；
MOS管Q3的源极同时连接MOS管Q4的漏极以及变压器B2一次侧线圈的一端，电容C4的另一端同时连接电容C5的一端以及变压器B2一次侧线圈的另一端，电容C5的另一端以及MOS管Q4的源极同时连接滤波单元输出端的负极，继电器K2的常开触点连接滤波单元输出端的负极，继电器K3的常开触点连接滤波单元输出端的正极。
优选的，所述的后端切换开关包括继电器K4~K5，变压器B1二次侧线圈的一端连接继电器K4的常闭触点，变压器B1二次侧线圈的中间抽头连接继电器K4的常闭触点，继电器K4的动触点以及变压器B1二次侧线圈的另一端连接高频整流滤波单元的输入端；
变压器B2二次侧线圈的一端连接继电器K5的常闭触点，变压器B2二次侧线圈的中间抽头连接继电器K5的常闭触点，继电器K5的动触点以及变压器B2二次侧线圈的另一端连接高频整流滤波单元的输入端。
优选的，所述的整流单元包括两组三相桥式整流电路，工频三相交流电和所述车载充电机分别连接两组三相桥式整流电路的输入端，两组三相桥式整流电路的输出端同时连接所述滤波单元。
优选的，所述工频三相交流电同时连接控制***的输入端。
优选的，在所述高频整流滤波单元的输出端设置有电池管理***，高频整流滤波单元的输出端连接电池管理***的输入端，电池管理***的输出端连接电池组，所述控制单元的输出端同时连接电池管理***的输入端。
优选的，设置有与所述控制单元双向连接的人机界面。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
在本大功率纯电冷藏车车载充电机中，通过设置功率变换单元，并在功率变换单元的输入侧和输出侧分别设置前端切换开关和后端切换开关，控制单元通过功率变换单元输入端的电压对功率变换单元前端多组变换器电路的连接状态进行切换，当输入电压较低时，变换器电路并联连接，保证了低压时可以提供足够的输出电压；当输入电压较高时，变换器电路串联连接，降低了开关器件所承受的电压值，降低了成本并且提高了可靠性。在功率变换单元的输出侧，控制单元通过输出侧的电压值控制后端切换开关动作，对输出电压的电压值实现切换。因此可以将车载充电机输出的宽频率、宽电压的电源信号对电池组进行充电，提高了充电效率，同时降低了开关器件的耐压要求。
在整流单元内设置有两组三相桥式整流电路，在行车过程中通过车载发电机对电池组进行充电，在停车状态下可通过工频三相交流电对电池组进行充电，提高了充电的灵活性和适用性。
附图说明
图1为大功率纯电冷藏车车载充电机在***中的位置示意图。
图2为大功率纯电冷藏车车载充电机原理方框图。
图3~4为大功率纯电冷藏车车载充电机电路原理图。
具体实施方式
图1~4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~4对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种大功率纯电冷藏车车载充电机（以下简称车载充电机），设置有两个电源输入端，车载充电机的输出端以及工频三相380V交流电（以下简称工频交流电）分别连接在车载充电机的两个电源输入端，车载充电机的电源输出端连接电池组。通过本车载充电机，不仅可以实现行车过程中通过车载发电机发出的电能为电池组充电，在停车后也可以通过三相380V交流电为电池组进行充电。
如图2所示，本车载充电机包括宽频整流单元、工频整流单元、滤波单元、功率变换单元、高频整流滤波单元、DSP控制单元以及人机界面。车载充电机的输出端连接宽频整流单元的电源输入端，工频交流电接入工频整流单元的电源输入端，宽频整流单元和工频整流单元的电源输出端同时连接滤波单元的电源输入端，滤波单元的输出端连接功率变换单元的电源输入端，功率变换单元的电源输出端连接高频整流滤波单元的电源输入端，高频整流滤波单元的电源输出端通过电池管理***（BMS***）接入电池组，通过电池管理***为电池组进行充电。DSP控制单元采用型号为TMS28035系列的微处理器实现。
工频交流电同时接入DSP控制单元的信号输入端，将工频电压信号送入DSP控制单元。滤波单元与DSP控制单元相连，将母线电流信号和母线电压信号送入DSP控制单元，DSP控制单元的信号输出端连接功率变换单元，通过DSP控制单元控制功率变换单元动作。高频整流滤波单元与DSP控制单元相连，将输出电源的电压信号和电流信号送入DSP控制单元，DSP控制单元的信号输出端同时与电池管理***相连。还设置有人机界面，人机界面与DSP控制单元双向连接，实现参数的设置和显示。
如图3~4所示，设置有由二极管D1~D6以及二极管D7~D12分别组成的两组三相桥式整流电路，工频交流电的U相、V相以及W相分别串联熔断器F1~F3后接入由二极管D1~D6组成的桥式整流电路的输入端，车载发电机G1输出的三相交流电分别串联熔断器F4~F6后接入由由二极管D7~D12组成的桥式整流电路的输入端，两组三相桥式整流电路的正极同时串联电感L1之后同时连接开关K1以及电阻R1的一端，开关K1以及电阻R1的另一端作为直流信号正极的输出端（图中端子DC+），两组三相桥式整流电路的负极作为直流信号负极的输出端（图中端子DC-），直流信号的正极和负极之间并联有电容C1。
二极管D1~D6成的三相桥式整流电路，为上述的工频整流单元，二极管D7~D12成的三相桥式整流电路，为上述的宽频整流单元，电感L1、电阻R1、电容C1以及开关K1组成上述的滤波单元。端子DC+以及DC-输出的电源信号通过互感器或传感器转换为低压信号传送至上述的DSP控制单元，由DSP控制单元对滤波单元输出的电源信号的电压值和电流值进行检测，DSP控制单元同时控制继电器K1的动作。
端子DC+同时连接电容C2的一端以及MOS管Q1的漏极，MOS管Q1的源极同时连接MOS管Q2的漏极以及变压器B1一次侧线圈的一端，电容C2的另一端同时连接电容C3的一端以及变压器B1一次侧线圈的另一端。电容C3的另一端以及MOS管Q2的源极同时连接继电器K2的动触点，继电器K2的常闭触点串联继电器K3的常闭触点，继电器K3的动触点连接电容C4的一端以及MOS管Q3的漏极。
MOS管Q3的源极同时连接MOS管Q4的漏极以及变压器B2一次侧线圈的一端，电容C4的另一端同时连接电容C5的一端以及变压器B2一次侧线圈的另一端。电容C5的另一端以及MOS管Q4的源极同时连接端子DC-，继电器K2的常开触点连接端子DC-，继电器K3的常开触点连接端子DC+。
变压器B1二次侧线圈设置有由二极管D13~D16组成的桥式整流电路，变压器B1二次侧线圈的一端连接继电器K4的常闭触点，继电器K4的动触点以及变压器B1二次侧线圈的另一端连接二极管D13~D16组成的桥式整流电路的两个输入端。二极管D13~D16组成的桥式整流电路输出端的正极串联电感L2后连接电容C6的一端以及端子OUT+，电容C6的另一端连接二极管D13~D16组成的桥式整流电路输出端的负极。变压器B1二次侧线圈的中间抽头连接继电器K4的常开触点。
变压器B2二次侧线圈设置有由二极管D17~D20组成的桥式整流电路，变压器B2二次侧线圈的一端连接继电器K5的常闭触点，继电器K5的动触点以及变压器B2二次侧线圈的另一端分别连接由二极管D17~D20组成的桥式整流电路的两个输入端。二极管D17~D20组成的桥式整流电路输出端的正极串联电感L3后连接电容C7的一端以及二极管D13~D16组成的桥式整流电路输出端的负极。电容C7的另一端连接二极管D17~D20组成的桥式整流电路输出端的负极以及端子OUT-。变压器B2二次侧线圈的中间抽头连接继电器K5的常开触点。
继电器K2~K4、变压器B1~B2、MOS管Q1~Q4以及电容C2~C5组成上述的功率变换单元，二极管D13~D16组成的整流桥电路以及二极管D17~D20组成的桥式整流电路为上述的高频整流滤波单元，端子OUT+以及端子OUT-为本车载充电机的充电电源输出端，接入上述的电池管理***中。端子OUT+以及端子OUT-输出的电源信号同时通过互感器或传感器转换为低压信号传送至上述的DSP控制单元，由DSP控制单元对本车载充电机输出的电源信号的电压值和电流值进行检测。DSP控制单元同时控制MOS管Q1~Q4的通断以及继电器K2~K5的动作。
具体工作过程及工作原理如下：
当汽车行驶时，车载发电机输出的电源信号经过相应的熔断器进入由二极管D1~D6组成的三相整流桥电路中，经由整流桥电路整流后得到直流电源，并依次经过滤波单元滤波之后输出。
当滤波单元输出的交流电的电压小于400V时，DSP控制单元控制继电器K2~K3动作，此时继电器K2~K3的常开触点闭合，由MOS管Q1~Q2、变压器B1以及MOS管Q3~Q4、变压器B2组成的两组电路处于并联状态，从而保证了车载充电机输出的电压较低时，端子OUT+和端子OUT-之间可以输出足够的电压信号。
当滤波单元输出的交流电的电压为400V~660V之间时，DSP控制单元控制继电器K2~K3的常开触点断开，由MOS管Q1~Q2、变压器B1以及MOS管Q3~Q4、变压器B2组成的两组电路处于串联状态，端子DC+和端子DC-输出的电压平均分配到上述的两组电路中，降低了每一只开关器件（MOS管）所承受的电压值，同时使端子OUT+和端子OUT-之间可以输出足够的电压信号。
DSP控制单元同时对端子OUT+和端子OUT-输出的电源信号进行检测得到变压器B1~B2二次侧电源信号的电压值，当变压器二次侧的电压值达到648V的电压峰值时，DSP控制单元控制继电器K4~K5动作，使变压器B1~B2的变比降低，起到了使变压器B1~B2二次侧输出电压降低的效果。
当冷藏车停车时，通过工频交流电进行充电，工频交流电经过相应的熔断器进入由二极管D7~D12组成的三相整流桥电路中，经由整流桥电路整流后得到直流电源，并依次经过滤波单元滤波之后输出。
此时由MOS管Q1~Q2、变压器B1以及MOS管Q3~Q4、变压器B2组成的两组电路处于并联状态，从而保证了车载充电机输出的电压较低时，端子OUT+和端子OUT-之间可以输出足够的电压信号。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种大功率纯电冷藏车车载充电机，包括整流单元和滤波单元，车载充电机输出的电能依次经过整流单元和滤波单元，其特征在于：还设置有功率变换单元，所述滤波单元的输出端接入功率变换单元的输入端，功率变换单元的输出端连接有高频整流滤波单元，高频整流滤波单元的输出端连接电池组；
功率变换单元包括多组变换器电路，在变换器电路的输入端设置有前端切换开关，前端切换开关动作使多组变换器电路并联或串联连接在滤波单元的输出端；在多组变换器电路的输出端设置有后端切换开关，后端切换开关动作改变变换器电路的输出电压；
还设置有控制单元，控制单元连接前端切换开关和后端切换开关，滤波单元的输出端连接控制单元的输入端，通过控制单元实现对前端切换开关切换状态的控制；高频整流滤波单元的输出端连接控制单元的输入端，通过控制单元实现对后端切换开关切换状态的控制。
2.根据权利要求1所述的大功率纯电冷藏车车载充电机，其特征在于：所述的多组变换器电路包括由变压器B1~B2、MOS管Q1~Q4以及电容C2~C5组成的两组半桥式变换器电路，所述前端切换开关设置在变压器B1~B2的一次侧，所述后端切换开关连接在变压器二次侧。
3.根据权利要求1或2所述的大功率纯电冷藏车车载充电机，其特征在于：所述的前端切换开关包括继电器K2~K3，滤波单元输出端的正极同时连接电容C2的一端以及MOS管Q1的漏极，MOS管Q1的源极同时连接MOS管Q2的漏极以及变压器B1一次侧线圈的一端，电容C2的另一端同时连接电容C3的一端以及变压器B1一次侧线圈的另一端；电容C3的另一端以及MOS管Q2的源极同时连接继电器K2的动触点，继电器K2的常闭触点连接继电器K3的常闭触点，继电器K3的动触点连接电容C4的一端以及MOS管Q3的漏极；
MOS管Q3的源极同时连接MOS管Q4的漏极以及变压器B2一次侧线圈的一端，电容C4的另一端同时连接电容C5的一端以及变压器B2一次侧线圈的另一端，电容C5的另一端以及MOS管Q4的源极同时连接滤波单元输出端的负极，继电器K2的常开触点连接滤波单元输出端的负极，继电器K3的常开触点连接滤波单元输出端的正极。
4.根据权利要求1或2所述的大功率纯电冷藏车车载充电机，其特征在于：所述的后端切换开关包括继电器K4~K5，变压器B1二次侧线圈的一端连接继电器K4的常闭触点，变压器B1二次侧线圈的中间抽头连接继电器K4的常闭触点，继电器K4的动触点以及变压器B1二次侧线圈的另一端连接高频整流滤波单元的输入端；
变压器B2二次侧线圈的一端连接继电器K5的常闭触点，变压器B2二次侧线圈的中间抽头连接继电器K5的常闭触点，继电器K5的动触点以及变压器B2二次侧线圈的另一端连接高频整流滤波单元的输入端。
5.根据权利要求1所述的大功率纯电冷藏车车载充电机，其特征在于：所述的整流单元包括两组三相桥式整流电路，工频三相交流电和所述车载充电机分别连接两组三相桥式整流电路的输入端，两组三相桥式整流电路的输出端同时连接所述滤波单元。
6.根据权利要求5所述的大功率纯电冷藏车车载充电机，其特征在于：所述工频三相交流电同时连接控制***的输入端。
7.根据权利要求1所述的大功率纯电冷藏车车载充电机，其特征在于：在所述高频整流滤波单元的输出端设置有电池管理***，高频整流滤波单元的输出端连接电池管理***的输入端，电池管理***的输出端连接电池组，所述控制单元的输出端同时连接电池管理***的输入端。
8.根据权利要求1所述的大功率纯电冷藏车车载充电机，其特征在于：设置有与所述控制单元双向连接的人机界面。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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