CN208593306U - 集成直流电源转换器及pdu电动汽车车载水冷充电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，充电装置本体内的交流电源连接器输入端与市政电源连接，直流电源连接器的输出端与高压动力电池连接，交流电源连接器的输出端和直流电源连接器的输入端分别与充电电路连接，充电电路与通信连接器的输出端连接，通信连接器的输入端通过通讯总线与车载控制***连接，DC/DC连接器的输入端与DC/DC电路连接，DC/DC连接器的输出端与蓄电池连接，PDU连接器的输入端与PDU功率切换电路的输入端连接，PDU功率切换电路的输出端与负载连接器连接，冷却水管路的端部设有进水端头和出水端头，进水端头和出水端头分别与散热水箱连接。本实用新型体积小，重量轻，充电过程、DC/DC电源转换及PDU用电过程安全可控。

Description

集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置
技术领域
本实用新型涉及充电装置，尤其涉及集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置。
背景技术
电动汽车由于其环保、节能、低噪音等优点逐渐成为有效安全的交通工具，充电站的建设对电动车的发展起着重要的作用，优良的电动车充电模式对电动车的普及起到较大的推动作用。
目前，电动车充电装置还未普及，部分厂家推出的充电装置主要是充电连接器，但其结构形式不统一，且价格昂贵，充电机本身的效率不高。同时电动汽车上需要有大功率的DC/DC电源为车上的低压电器供电；由于整车上要求具有高压功率电的切换功能，简称PDU(Power Distribution Unit)。目前，充电装置、DC/DC电源、PDU相互独立造成占用较大的有限车内空间，因此，急需一种安全、有效、集成度高的电动车充电装置，以解决现有技术中存在的不足，有效完成对电动汽车的充电工作，同时能够集成大功率的DC/DC电源及PDU，减小对有限车内空间的占用。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，解决现有技术中电动汽车充电装置效率低，充电装置、DC/DC电源及PDU相互独立占用较大有限车内空间的问题。
本实用新型提供集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，包括充电装置本体，所述充电装置本体置于电动汽车内，所述充电装置本体内设有直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元、冷却水管路，所述直流电源转换单元包括DC/DC电路、DC/DC连接器，所述充电单元包括充电电路、交流电源连接器、直流电源连接器、通信连接器，所述高压电源分配单元包括PDU功率切换电路、PDU连接器、负载连接器，所述交流电源连接器的输入端与市政电源连接，所述直流电源连接器的输出端与车载高压动力电池连接，所述交流电源连接器的输出端和所述直流电源连接器的输入端分别与所述充电电路连接，所述充电电路与所述通信连接器的输出端连接，所述通信连接器的输入端通过通讯总线与车载控制***连接，所述DC/DC连接器的输入端与所述DC/DC电路连接，所述DC/DC连接器的输出端与车载蓄电池连接，所述PDU连接器的输入端与所述PDU功率切换电路的输入端连接，所述PDU功率切换电路的输出端与所述负载连接器的输入端连接，所述冷却水管路的端部设有进水端头和出水端头，所述进水端头和所述出水端头分别与车载散热水箱连接。
进一步地，所述充电电路包括充电机控制器模块、功率因数校正电路、谐振电路，所述交流电源连接器的输出端与所述功率因数校正电路连接，所述直流电源连接器的输入端与所述谐振电路连接，所述功率因数校正电路、所述谐振电路与所述充电机控制器模块连接，所述功率因数校正电路与所述谐振电路连接。
进一步地，所述充电机控制器模块包括CPLD和DSP，所述功率因数校正电路、所述谐振电路通过模数转换器与所述CPLD连接，所述CPLD通过串行外设接口与所述DSP连接，所述DSP通过通讯总线与车载控制***连接。
进一步地，所述功率因数校正电路具体为交错式有源功率因数校正电路。
进一步地，所述谐振电路具体为谐振DC/DC转换器。
进一步地，所述DC/DC电路包括DC/DC控制器模块和DC/DC转换模块，所述DC/DC控制器模块与所述DC/DC转换模块连接，所述DC/DC转换模块与所述DC/DC连接器的输入端连接，所述DC/DC控制器模块通过通讯总线与车载控制***连接。
进一步地，所述PDU功率切换电路包括PDU控制器模块、高压接触器、熔断器，所述高压接触器通过所述熔断器与所述PDU连接器连接，所述PDU控制器模块通过通讯总线与车载控制***连接。
进一步地，所述直流电源转换单元、所述充电单元、所述高压电源分配单元之间设有散热水腔，所述冷却水管路置于所述散热水腔内。
进一步地，所述通讯总线具体为CAN总线。
进一步地，所述冷却水管路的进水端头、出水端头、所述交流电源连接器的输入端、所述直流电源连接器的输出端、所述DC/DC连接器的输出端、所述通信连接器的输入端、所述PDU连接器的输出端、所述负载连接器的输出端置于所述充电装置本体外。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，包括充电装置本体，充电装置本体置于电动汽车内，充电装置本体内设有直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元、冷却水管路，直流电源转换单元包括DC/DC电路、DC/DC连接器，充电单元包括充电电路、交流电源连接器、直流电源连接器、通信连接器，高压电源分配单元包括PDU功率切换电路、PDU连接器、负载连接器，交流电源连接器的输入端与市政电源连接，直流电源连接器的输出端与车载高压动力电池连接，交流电源连接器的输出端和直流电源连接器的输入端分别与充电电路连接，充电电路与通信连接器的输出端连接，通信连接器的输入端通过通讯总线与车载控制***连接，DC/DC连接器的输入端与DC/DC电路连接，DC/DC连接器的输出端与车载蓄电池连接，PDU连接器的输入端与PDU功率切换电路的输入端连接，PDU功率切换电路的输出端与负载连接器连接，冷却水管路的端部设有进水端头和出水端头，进水端头和出水端头分别与车载散热水箱连接。本实用新型集成了DC/DC转换器、PDU和充电机于一体，设计紧凑，体积小，重量轻，车载控制***通过通讯总线控制直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元的工作状态，查看制直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元的输入输出参数及工作状态，实现了对整机工作的智能化控制、与外部设备及控制单元的通信功能，采用冷却水管路利用散热水箱中的冷却液进行循环冷却，结构合理，设计巧妙，实用性强，便于推广。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置结构图一；
图2为本实用新型的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置结构图二；
图3为本实用新型的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置结构图三；
图4为本实用新型的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置内部结构示意图一；
图5为本实用新型的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置内部结构示意图二。
图中：1、充电装置本体；11、直流电源转换单元；111、DC/DC连接器的输出端；12、充电单元；121、交流电源连接器的输入端；122、通信连接器的输入端；123、直流电源连接器的输出端；13、高压电源分配单元；131、PDU连接器的输出端；132、负载连接器的输出端；14、散热水腔；15、冷却水管路的端头。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，如图1-图4所示，包括充电装置本体1，充电装置本体1置于电动汽车内，充电装置本体1内设有直流电源转换单元11、充电单元12、高压电源分配单元13、冷却水管路，直流电源转换单元11包括DC/DC电路、DC/DC连接器，充电单元12包括充电电路、交流电源连接器、直流电源连接器、通信连接器，高压电源分配单元13包括PDU功率切换电路、PDU连接器、负载连接器，优选的，交流电源连接器的输入端121、直流电源连接器的输出端123置于充电装置本体1外，交流电源连接器的输入端121与220V市政电源连接，直流电源连接器的输出端123与车载高压动力电池连接，用于向车载高压动力电池充电，交流电源连接器的输出端和直流电源连接器的输入端分别与充电电路连接，充电电路与通信连接器的输出端连接，优选的，通信连接器的输入端122充电装置本体1外，通信连接器的输入端122通过通讯总线与车载控制***连接，优选的，通讯总线具体为CAN总线。本实施例中，车载控制***连接为车载电脑，通信连接器的输入端122通过CAN总线与车载电脑连接通信，使本装置受车载电脑控制，车载控制***可以通过触摸屏进行操作，也可以通过键盘等外部输入设备进行操作。DC/DC连接器的输入端与DC/DC电路连接，优选的，DC/DC连接器的输出端111置于充电装置本体1外，DC/DC连接器的输出端111与12V车载蓄电池连接，用于为电动汽车上的低压用电器供电，PDU连接器的输入端与PDU功率切换电路的输入端连接，PDU功率切换电路的输出端与负载连接器的输入端连接，优选的，PDU连接器的输出端131、负载连接器的输出端132置于充电装置本体1外。负载连接器的输出端132，冷却水管路的端部设有端头15，端头15包括进水端头和出水端头，优选的，冷却水管路的进水端头、出水端头置于充电装置本体1外，进水端头和出水端头分别与车载散热水箱连接，采用车载散热水箱中的冷却液进行冷却，无需设计专用冷却设备，使装置结构更加紧凑，更利于整体化设计，减少零部件，节省空间。
在一实施例中，如图4所示，冷却水管路的两个端头15分别连接水管，分别为入水管和出水管。其中，入水管的一端连接至冷却水管路的进水端头处，另一端连接至电动汽车上的冷却水泵，冷却水泵位于散热水箱附近。出水管的一端连接至冷却水管路的出水端头处，另一端连接至散热水箱中或其他需要散热的设备上。冷却水泵、散热水箱和冷却水管路配合使用，保证了良好的冷却散热效果。
在一实施例中，如图5所示，优选的，充电电路包括充电机控制器模块、功率因数校正电路、谐振电路，功率因数校正电路以PFC表示，谐振电路以LLC表示，交流电源连接器的输出端与功率因数校正电路连接，直流电源连接器的输入端与谐振电路连接，功率因数校正电路、谐振电路与充电机控制器模块连接，功率因数校正电路与谐振电路连接。优选的，功率因数校正电路具体为交错式有源功率因数校正电路。优选的，谐振电路具体为谐振DC/DC转换器。
在一实施例中，优选的，充电机控制器模块包括CPLD和DSP，功率因数校正电路、谐振电路通过模数转换器与CPLD连接，CPLD通过由循环冗余校验码CRC保护的串行外设接口与DSP连接，DSP通过通讯总线与车载控制***连接，本实施例中，CPLD包括复位、闲置、激活和出错四种状态。
在一实施例中，优选的，DC/DC电路包括DC/DC控制器模块和DC/DC转换模块，DC/DC控制器模块与DC/DC转换模块连接，DC/DC转换模块与DC/DC连接器的输入端连接，DC/DC控制器模块通过通讯总线与车载控制***连接。优选的，PDU功率切换电路包括PDU控制器模块、高压接触器、熔断器，高压接触器通过熔断器与PDU连接器连接，包括对熔断器的熔断检测及接触器的粘连检测，PDU控制器模块通过通讯总线与车载控制***连接。优选的，通讯总线具体为CAN总线。本实施例中，车载控制***连接为车载电脑，DC/DC控制器模块通过通信连接器与车载电脑连接通信，PDU控制器模块通过通信连接器与车载电脑连接通信，使本装置受车载电脑控制。
在一实施例中，优选的，直流电源转换单元11、充电单元12、高压电源分配单元13之间设有散热水腔14，冷却水管路置于散热水腔14内。
集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置的工作过程如下：首先将220V市电从交流电源连接器的输入端121接入，电能通过功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC转换为适当的直流电能，通过直流电源连接器的输出端123向电动汽车上的高压动力电池充电。在此过程中，复杂可编程逻辑器CPLD以全数字控制方式对功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC进行全程监控，并根据监控结果，在四种状态下切换。如：当监控状态正常时，复杂可编程逻辑器CPLD切换至激活状态，当监控状态异常时，复杂可编程逻辑器CPLD切换至出错状态，DSP通过与外部通信设定充电时的电压和电流等参数设置，以及监控包括复杂可编程逻辑器CPLD在内的整个***的工作状态，并负责通过CAN总线进行信息上报和命令接收，DSP既与车载电脑通信，也可以通过车载电脑与外部通信。
本实用新型提供集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，包括充电装置本体，充电装置本体置于电动汽车内，充电装置本体内设有直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元、冷却水管路，直流电源转换单元包括DC/DC电路、DC/DC连接器，充电单元包括充电电路、交流电源连接器、直流电源连接器、通信连接器，高压电源分配单元包括PDU功率切换电路、PDU连接器、负载连接器，交流电源连接器的输入端与市政电源连接，直流电源连接器的输出端与车载高压动力电池连接，交流电源连接器的输出端和直流电源连接器的输入端分别与充电电路连接，充电电路与通信连接器的输出端连接，通信连接器的输入端通过通讯总线与车载控制***连接，DC/DC连接器的输入端与DC/DC电路连接，DC/DC连接器的输出端与车载蓄电池连接，PDU连接器的输入端与PDU功率切换电路的输入端连接，PDU功率切换电路的输出端与负载连接器连接，冷却水管路的端部设有进水端头和出水端头，进水端头和出水端头分别与车载散热水箱连接。本实用新型集成了DC/DC转换器、PDU和充电机于一体，设计紧凑，体积小，重量轻，车载控制***通过通讯总线控制直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元的工作状态，查看制直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元的输入输出参数及工作状态，实现了对整机工作的智能化控制、与外部设备及控制单元的通信功能，采用冷却水管路利用散热水箱中的冷却液进行循环冷却，结构合理，设计巧妙，实用性强，便于推广。
以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：包括充电装置本体，所述充电装置本体置于电动汽车内，所述充电装置本体内设有直流电源转换单元、充电单元、高压电源分配单元、冷却水管路，所述直流电源转换单元包括DC/DC电路、DC/DC连接器，所述充电单元包括充电电路、交流电源连接器、直流电源连接器、通信连接器，所述高压电源分配单元包括PDU功率切换电路、PDU连接器、负载连接器，所述交流电源连接器的输入端与市政电源连接，所述直流电源连接器的输出端与车载高压动力电池连接，所述交流电源连接器的输出端和所述直流电源连接器的输入端分别与所述充电电路连接，所述充电电路与所述通信连接器的输出端连接，所述通信连接器的输入端通过通讯总线与车载控制***连接，所述DC/DC连接器的输入端与所述DC/DC电路连接，所述DC/DC连接器的输出端与车载蓄电池连接，所述PDU连接器的输入端与所述PDU功率切换电路的输入端连接，所述PDU功率切换电路的输出端与所述负载连接器的输入端连接，所述冷却水管路的端部设有进水端头和出水端头，所述进水端头和所述出水端头分别与车载散热水箱连接。
2.如权利要求1所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述充电电路包括充电机控制器模块、功率因数校正电路、谐振电路，所述交流电源连接器的输出端与所述功率因数校正电路连接，所述直流电源连接器的输入端与所述谐振电路连接，所述功率因数校正电路、所述谐振电路与所述充电机控制器模块连接，所述功率因数校正电路与所述谐振电路连接。
3.如权利要求2所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述充电机控制器模块包括CPLD和DSP，所述功率因数校正电路、所述谐振电路通过模数转换器与所述CPLD连接，所述CPLD通过串行外设接口与所述DSP连接，所述DSP通过通讯总线与车载控制***连接。
4.如权利要求3所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述功率因数校正电路具体为交错式有源功率因数校正电路。
5.如权利要求3所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述谐振电路具体为谐振DC/DC转换器。
6.如权利要求1所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述DC/DC电路包括DC/DC控制器模块和DC/DC转换模块，所述DC/DC控制器模块与所述DC/DC转换模块连接，所述DC/DC转换模块与所述DC/DC连接器的输入端连接，所述DC/DC控制器模块通过通讯总线与车载控制***连接。
7.如权利要求1所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述PDU功率切换电路包括PDU控制器模块、高压接触器、熔断器，所述高压接触器通过所述熔断器与所述PDU连接器连接，所述PDU控制器模块通过通讯总线与车载控制***连接。
8.如权利要求1所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述直流电源转换单元、所述充电单元、所述高压电源分配单元之间设有散热水腔，所述冷却水管路置于所述散热水腔内。
9.如权利要求1-8任意一项所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述通讯总线具体为CAN总线。
10.如权利要求1所述的集成直流电源转换器及PDU电动汽车车载水冷充电装置，其特征在于：所述冷却水管路的进水端头、出水端头、所述交流电源连接器的输入端、所述直流电源连接器的输出端、所述DC/DC连接器的输出端、所述通信连接器的输入端、所述PDU连接器的输出端、所述负载连接器的输出端置于所述充电装置本体外。
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