CN218243079U - 双向车载充电机、车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向车载充电机、车辆。其中，双向车载充电机包括：依次连接的功率因数校正电路、LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路、开关电路和LLC谐振副边电路；其中，功率因数校正电路的交流端用以连接外部交流电源，开关电路被配置为可选择的建立LLC谐振副边电路与LLC谐振腔电路或者车辆的车载空调的压缩机电机之间的连接，LLC谐振副边电路的直流端用以连接车辆的电池包。该双向车载充电机，可以降低漏电风险并提高车辆集成度。

Description

双向车载充电机、车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种双向车载充电机、车辆。

背景技术

随着现代设备能源短缺和环境污染问题的加剧，电动车辆作为新能源车辆一经推出便受到了各界的关注。电动车辆依靠车载的电池包提供的电源向如牵引电机之类的负载放电，在能量不足时，电池包接收外界提供的能量。

但是，相关技术中车辆的双向车载充电机电路为非隔离电路，当通过电池包进行放电时会有漏电风险，严重时会造成与车接触人员触电。而且，相关技术中的车辆的集成度不高，导致成本偏高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种双向车载充电机，以降低漏电风险并提高车辆集成度。

本实用新型第二个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种双向车载充电机，包括：依次连接的功率因数校正电路、LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路、开关电路和LLC谐振副边电路；其中，所述功率因数校正电路的交流端用以连接外部交流电源，所述开关电路被配置为可选择的建立所述LLC谐振副边电路与所述LLC谐振腔电路或者车辆的车载空调的压缩机电机之间的连接，所述LLC谐振副边电路的直流端用以连接所述车辆的电池包。

为达到上述目的，本实用新型第二方面提出了一种车辆，包括：电池包、车载空调的压缩机电机和上述的双向车载充电机。

根据本实用新型的双向车载充电机、车辆，通过设置依次连接的功率因数校正电路、LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路、开关电路和LLC谐振副边电路，以及功率因数校正电路的交流端连接外部交流电源，LLC谐振副边电路的直流端连接车辆的电池包，从而在通过车辆的电池包向外部交流电源放电时，由于电路中设置了包括LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路和LLC谐振副边电路的变压器电路，通过该变压器电路隔离电池包与外部交流电源，在向外部交流电源反向放电时可以降低整机漏电流，降低人员触电风险。而且，由于开关电路可以使双向车载充电机内部的连接关系在LLC谐振副边电路和LLC谐振腔电路连接、LLC谐振副边电路和压缩机电机连接之间进行切换，实现将车载空调的压缩机电机的驱动电路与双向车载充电机电路集成，提高了车辆的集成度，可节省整车的零部件数量，降低成本和优化整车布局。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的双向车载充电机的结构框图；

图2是本实用新型一个示例的双向车载充电机的电路图；

图3是本实用新型实施例的车辆的结构框图。

具体实施方式

下面参考附图描述本实用新型实施例的双向车载充电机、车辆，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制。本申请中，所述的“中点”并不限制于桥臂的中心位置，可以扩展理解为每相桥臂的两个开关管之间的位置。

图1是本实用新型一个实施例的双向车载充电机的结构框图。

如图1所示，双向车载充电机100包括：依次连接的功率因数校正电路101、LLC谐振原边电路102、LLC谐振腔电路103、开关电路104和LLC谐振副边电路105。

其中，功率因数校正电路101的交流端用以连接外部交流电源400，开关电路104被配置为可选择的建立LLC谐振副边电路105与LLC谐振腔电路103或者车辆的车载空调的压缩机电机300之间的连接，LLC谐振副边电路105的直流端用以连接车辆的电池包200。上述外部交流电源400可以为交流充电桩、电网、交流充电站等。

具体地，双向车载充电机100的工作模式包括充电模式、放电模式、空调压缩机驱动模式。在上述开关电路104被配置为建立LLC谐振副边电路105与车辆的车载空调的压缩机电机300之间的连接时，双向车载充电机100的工作模式为空调压缩机驱动模式，即可实现通过车辆的电池包200驱动车载空调的压缩机电机300。

在上述开关电路104被配置为建立LLC谐振副边电路105与LLC谐振腔电路103之间的连接时，双向车载充电机100的工作模式可以选择为充电模式或放电模式，即可实现对车辆的电池包200的充电或以车辆的电池包200为电源进行放电。在通过车辆的电池包200向外部交流电源400放电时，由于电路中设置了包括LLC谐振原边电路102、LLC谐振腔电路103和LLC谐振副边电路105的变压器电路，通过该变压器电路隔离电池包200与外部交流电源400，在反向放电时可以降低整机漏电流，降低人员触电风险。

由此，可以实现在反向放电时降低整机漏电流，降低人员触电风险，而且，通过将车载空调的压缩机电机300的驱动电路与双向车载充电机100电路集成，可节省整车的零部件数量，降低成本和优化整车布局。

在本实用新型的一个实施例中，上述功率因数校正电路101包括：第一三相桥，第一三相桥各桥臂的中点用以连接至外部交流电源400的三相交流端，第一三相桥的三相桥臂并联后的两汇流端与LLC谐振原边电路102的两相直流端连接。参见图2所示的示例，上述第一三相桥包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6。

上述双向车载充电机100还包括：三个第一电感，三个第一电感与第一三相桥的三相桥臂一一对应，每个第一电感的第一端与对应桥臂的中点连接，每个第一电感的第二端用以连接至交流电源的三相交流端。参见图2所示的示例，该三个第一电感为电感L1、L2、L3。

上述谐振原边电路包括：第二三相桥，第二三相桥的三相桥臂并联后的两汇流端与功率因数校正电路101的两相直流端连接，第二三相桥各桥臂的中点与谐振腔电路的第一三相交流端连接；第一电容，第一电容与第二三相桥的三相桥臂并联。参见图2所示的示例，上述第二三相桥包括第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12，上述第一电容为电容C1。

上述谐振腔电路包括：一一对应的三个第二电容、三个第二电感、三个变压器和三个第三电容，其中，三个第二电容与第二三相桥的三相桥臂一一对应，每个第二电容的第一端与对应桥臂的中点连接，每个第二电容的第二端与对应第二电感的第一端连接，每个第二电感的第二端与对应变压器的原边线圈的第一端连接，三个变压器的原边线圈的第二端相互连接，每个第三电容的第一端与对应变压器的副边线圈的第一端连接，三个变压器的副边线圈的第二端相互连接，三个第三电容的第二端作为LLC谐振腔电路103的第二三相交流端，与开关电路104连接。

参见图2所示的示例，上述三个第二电容分别为电容C2、C3、C4，上述三个第二电感分别为电感L4、L5、L6，上述三个变压器分别为变压器T1、T2、T3，上述三个第三电容分别为电容C5、C6、C7。

上述开关电路104包括：三个单刀双掷开关，其中，三个单刀双掷开关与三个第三电容、车载空调压缩机电机300的三相输入端一一对应，每个单刀双掷开关的第一端与对应第三电容的第二端连接，三个单刀双掷开关的第二端与LLC谐振副边电路105的交流端连接，每个单刀双掷开关的第三端与电机的对应相输入端连接。参见图2所示的示例，上述三个单刀双掷开关分别为开关K4、K5、K6。

上述LLC谐振副边电路105包括：第三三相桥，第三三相桥各桥臂的中点与对应单刀双掷开关的第二端连接，第三三相桥的三相桥臂并联后的两汇流端用以连接至电池包200。参见图2所示的示例，上述第三三相桥包括第十三开关管Q13、第十四开关管Q14、第十五开关管Q15、第十六开关管Q16、第十七开关管Q17、第十八开关管Q18。

需要说明的是，上述图2仅仅为一个具体示例，在实际应用中并不局限于此，例如，上述各开关管可以为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)、JFET(Junction Field-Effect Transistor，结型场效应晶体管)等。

在本实用新型的一个实施例中，双向车载充电机100还包括：控制器，与功率因数校正电路101、LLC谐振原边电路102、开关电路104和LLC谐振副边电路105的控制端分别连接，控制器被配置为：在双向车载充电机100处于充电模式时，先控制开关电路104将LLC谐振腔电路103与LLC谐振副边电路105连通，再启动功率因数校正电路101处理外部交流电源400输入的交流电，之后启动LLC谐振原边电路102、LLC谐振腔电路103和LLC谐振副边电路105。

在双向车载充电机100处于空调压缩机驱动模式时，先控制开关电路104将LLC谐振副边电路105与压缩机电机300相连，再启动LLC谐振副边电路105，以将电池包200的直流电压逆变成压缩机电机300所需的三相交流电。

在双向车载充电机100处于放电模式时，先控制开关电路104将LLC谐振腔电路103与LLC谐振副边电路105连通，再启动LLC谐振原边电路102、LLC谐振腔电路103和LLC谐振副边电路105，之后通过功率因数校正电路101反向运行实现向外部交流电源400逆变放电。

具体地，当双向车载充电机100处于充电模式时，先控制开关电路104中的单刀双掷开关将LLC谐振副边电路105与LLC谐振腔电路103连通，再启动功率因数校正电路101运行处理电网之类的外部交流电源400输入的交流电，实现整流，升压以及功率因素矫正功能，其后再启动LLC谐振原边电路102，LLC谐振腔电路103，LLC谐振副边电路105三模块构造的DC-DC电路，实现电气隔离以及输出电压和充电功率大小的调整。

当双向车载充电机100处于空调压缩机驱动模式时，先控制开关电路104中的单刀双掷开关将LLC谐振副边电路105与压缩机电机300相连，再启动LLC谐振副边电路105，将电池包200的直流电压逆变成压缩机电机300所需的三相交流电，同时控制输出的电压与电流值从而控制压缩机电机300工作在相应的模式。空调压缩机驱动模式下功率因数校正电路101，LLC谐振原边电路102，LLC谐振腔电路103均不动作。

当双向车载充电机100处于放电模式时，先控制开关电路104中的单刀双掷开关将LLC谐振副边电路105与LLC谐振腔电路103模块连通，再启动LLC谐振原边电路102，LLC谐振腔电路103，LLC谐振副边电路105三模块构造的变压器电路，将电池包200的直流电压通过变压器传递至功率因数校正电路101，通过功率因数校正电路101反向运行实现逆变放电功能。

综上，本实用新型实施例的双向车载充电机，设置依次连接的功率因数校正电路、LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路、开关电路和LLC谐振副边电路，以及功率因数校正电路的交流端连接外部交流电源，LLC谐振副边电路的直流端连接车辆的电池包，从而在通过车辆的电池包向外部交流电源放电时，由于电路中设置了包括LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路和LLC谐振副边电路的变压器电路，通过该变压器电路隔离电池包与外部交流电源，在反向放电时可以降低整机漏电流，降低人员触电风险。而且，由于开关电路可以使双向车载充电机内部的连接关系在LLC谐振副边电路和LLC谐振腔电路连接、LLC谐振副边电路和压缩机电机连接之间进行切换，实现将车载空调的压缩机电机的驱动电路与双向车载充电机电路集成，提高了车辆的集成度，可节省整车的零部件数量，降低成本和优化整车布局。

进一步地，本实用新型提出一种车辆。

图3是本实用新型实施例的车辆的结构框图。

如图3所示，车辆10包括上述的双向车载充电机100、电池包200和车载空调的压缩机电机300。

本实用新型实施例的车辆，通过上述的双系车载充电机，可以通过设置依次连接的功率因数校正电路、LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路、开关电路和LLC谐振副边电路，以及功率因数校正电路的交流端连接外部交流电源，LLC谐振副边电路的直流端连接车辆的电池包，从而在通过车辆的电池包向外部交流电源放电时，由于电路中设置了包括LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路和LLC谐振副边电路的变压器电路，在反向放电时可以降低整机漏电流，降低人员触电风险。而且，由于开关电路可以使双向车载充电机内部的连接关系在LLC谐振副边电路和LLC谐振腔电路连接、LLC谐振副边电路和压缩机电机连接之间进行切换，实现将车载空调的压缩机电机的驱动电路与双向车载充电机电路集成，可节省整车的零部件数量，降低成本和优化整车布局。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种双向车载充电机，其特征在于，包括：依次连接的功率因数校正电路、LLC谐振原边电路、LLC谐振腔电路、开关电路和LLC谐振副边电路；

其中，所述功率因数校正电路的交流端用以连接外部交流电源，所述开关电路被配置为可选择的建立所述LLC谐振副边电路与所述LLC谐振腔电路或者车辆的车载空调的压缩机电机之间的连接，所述LLC谐振副边电路的直流端用以连接所述车辆的电池包。

2.根据权利要求1所述的双向车载充电机，其特征在于，所述功率因数校正电路包括：

第一三相桥，所述第一三相桥各桥臂的中点用以连接至所述外部交流电源的三相交流端，所述第一三相桥的三相桥臂并联后的两汇流端与所述LLC谐振原边电路的两相直流端连接。

3.根据权利要求2所述的双向车载充电机，其特征在于，所述双向车载充电机还包括：

三个第一电感，所述三个第一电感与所述第一三相桥的三相桥臂一一对应，每个所述第一电感的第一端与对应桥臂的中点连接，每个所述第一电感的第二端用以连接至所述交流电源的三相交流端。

4.根据权利要求1所述的双向车载充电机，其特征在于，所述谐振原边电路包括：

第二三相桥，所述第二三相桥的三相桥臂并联后的两汇流端与所述功率因数校正电路的两相直流端连接，所述第二三相桥各桥臂的中点与所述谐振腔电路的第一三相交流端连接；

第一电容，所述第一电容与所述第二三相桥的三相桥臂并联。

5.根据权利要求4所述的双向车载充电机，其特征在于，所述谐振腔电路包括：一一对应的三个第二电容、三个第二电感、三个变压器和三个第三电容，其中，

所述三个第二电容与所述第二三相桥的三相桥臂一一对应，每个所述第二电容的第一端与对应桥臂的中点连接，每个所述第二电容的第二端与对应第二电感的第一端连接，每个所述第二电感的第二端与对应变压器的原边线圈的第一端连接，所述三个变压器的原边线圈的第二端相互连接，每个所述第三电容的第一端与对应变压器的副边线圈的第一端连接，所述三个变压器的副边线圈的第二端相互连接，三个所述第三电容的第二端作为所述LLC谐振腔电路的第二三相交流端，与所述开关电路连接。

6.根据权利要求5所述的双向车载充电机，其特征在于，所述开关电路包括：三个单刀双掷开关，其中，

所述三个单刀双掷开关与所述三个第三电容、所述车载空调压缩机电机的三相输入端一一对应，每个所述单刀双掷开关的第一端与对应第三电容的第二端连接，三个所述单刀双掷开关的第二端与所述LLC谐振副边电路的交流端连接，每个所述单刀双掷开关的第三端与所述电机的对应相输入端连接。

7.根据权利要求6所述的双向车载充电机，其特征在于，所述LLC谐振副边电路包括：

第三三相桥，所述第三三相桥各桥臂的中点与对应单刀双掷开关的第二端连接，所述第三三相桥的三相桥臂并联后的两汇流端用以连接至所述电池包。

8.根据权利要求1所述的双向车载充电机，其特征在于，所述双向车载充电机还包括：

控制器，与所述功率因数校正电路、所述LLC谐振原边电路、所述开关电路和所述LLC谐振副边电路的控制端分别连接，所述控制器被配置为：

在所述双向车载充电机处于充电模式时，先控制所述开关电路将所述LLC谐振腔电路与所述LLC谐振副边电路连通，再启动所述功率因数校正电路处理所述外部交流电源输入的交流电，之后启动所述LLC谐振原边电路、所述LLC谐振腔电路和所述LLC谐振副边电路；

在所述双向车载充电机处于空调压缩机驱动模式时，先控制所述开关电路将所述LLC谐振副边电路与所述压缩机电机相连，再启动所述LLC谐振副边电路，以将所述电池包的直流电压逆变成所述压缩机电机所需的三相交流电。

9.根据权利要求8所述的双向车载充电机，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在所述双向车载充电机处于放电模式时，先控制所述开关电路将所述LLC谐振腔电路与所述LLC谐振副边电路连通，再启动所述LLC谐振原边电路、所述LLC谐振腔电路和所述LLC谐振副边电路，之后通过所述功率因数校正电路反向运行实现向所述外部交流电源逆变放电。

10.一种车辆，其特征在于，包括：电池包、车载空调的压缩机电机和如权利要求1-9任一项所述的双向车载充电机。

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