CN218702748U - 动力电池的直流升压充电电路及电动车 - Google Patents

动力电池的直流升压充电电路及电动车 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电池充电技术领域，提供一种动力电池的直流升压充电电路及电动车。所述直流升压充电电路包括：市电整流单元、高频逆变整流单元、支撑电容、直流充电接口、第一开关单元、第二开关单元和动力电池；市电整流单元的输出端与高频逆变整流单元的输入端连接，支撑电容连接于市电整流单元与高频逆变整流单元之间，高频逆变整流单元的输出端与动力电池连接；直流充电接口的输出端与动力电池连接，直流充电接口的输出端与动力电池之间设置有第一开关单元；直流充电接口的输出端接入市电整流单元的输出端，第二开关单元设置在直流充电接口的输出端与市电整流单元的输出端之间。本申请能够对低于电池电压的直流充电设备输出电压进行升压。

Description

动力电池的直流升压充电电路及电动车
技术领域
本申请涉及电池充电技术领域，具体涉及一种动力电池的直流升压充电电路及电动车。
背景技术
目前，电动车的动力电池的充电方式主要分为交流慢充和直流快充两种方式。交流慢充是通过将车载充电机接入市电，利用车载充电机形成的交流充电电路，将市电变换成匹配电池电压的直流电后给动力电池充电。直流快充是通过直流充电接口接入直流充电设备，由直流充电设备将市电变换从直流后，通过直流充电电路直接供给动力电池。而直流快充功率大，是重要的充电方式。但在进行直流快充时，需要直流充电设备能输出的电压不能低于动力电池的电池电压，否则直流充电设备就无法给电池充电。例如，动力电池的电池电压为800V，而直流充电设备的最大输出电压为500V，则无法通过直流充电设备为动力电池进行快速充电。
实用新型内容
本申请旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种动力电池的直流升压充电电路，能够对低于电池电压的直流充电设备输出电压进行升压，使直流充电设备为动力电池进行快速充电。
本申请还提出一种电动车。
根据本申请第一方面实施例的动力电池的直流升压充电电路，包括：
车载充电机、用于接入直流充电设备的直流充电接口、第一开关单元、第二开关单元和动力电池；
所述车载充电机包括市电整流单元、高频逆变整流单元和支撑电容，所述市电整流单元的输入端用于通过交流充电接口接入市电，所述市电整流单元的输出端与所述高频逆变整流单元的输入端连接，所述支撑电容连接于所述市电整流单元与所述高频逆变整流单元之间，所述高频逆变整流单元的输出端与所述动力电池连接；
所述直流充电接口的输出端与所述动力电池连接，所述直流充电接口的输出端与所述动力电池之间设置有所述第一开关单元；
所述直流充电接口的输出端接入所述市电整流单元的输出端，所述第二开关单元设置在所述直流充电接口的输出端与所述市电整流单元的输出端之间。
通过将车载充电机的市电整流单元的输出端，与直流充电接口的输出端连接，并在直流充电接口的输出端与动力电池之间设置第一开关单元，在直流充电接口的输出端与市电整流单元的输出端之间设置第二开关单元，从而在直流充电设备的输出电压，低于动力电池的电池电压时，只需断开第一开关单元，由可对外放电的车载充电机向外放电而对支撑电容进行充电，使支撑电容的电压达到直流充电接口预定输入电压，并闭合第二开关单元，便可通过高频逆变整流单元使直流充电设备的输出电压拉升至电池电压，从而构成直流充电设备到车载充电机的高频逆变整流单元再到动力电池的充电回路对动力电池进行充电，进而无需添加专用升压器，只需添加规格较小的开关单元，便能够对低于电池电压的直流充电设备输出电压进行升压，使直流充电设备为动力电池进行快速充电，减少成本。
根据本申请的一个实施例，所述高频逆变整流单元包括高频逆变子单元和高频整流子单元；
所述高频逆变子单元的输入端与所述市电整流单元的输出端连接，所述高频逆变子单元的输出端与所述高频整流子单元的输入端连接；
所述高频整流子单元的输出端与所述动力电池连接。
根据本申请的一个实施例，所述高频逆变子单元包括DC/AC转换器，所述高频整流子单元包括AC/DC转换器。
根据本申请的一个实施例，所述第二开关单元包括第一开关和第二开关；
所述第一开关的一端与所述直流充电接口的正极连接，所述第一开关的另一端与所述市电整流单元的输出端连接；
所述第二开关的一端与所述直流充电接口的负极连接，所述第二开关的另一端与所述市电整流单元的输出端连接。
根据本申请的一个实施例，所述第一开关、第二开关中的至少一个为继电器。
根据本申请的一个实施例，还包括：
用于对支撑电容进行充电的预充单元；
所述预充单元的输出端接入所述第二开关单元与所述市电整流单元之间。
根据本申请的一个实施例，所述预充单元包括DC/DC变换器。
根据本申请的一个实施例，所述预充单元包括隔离形的DC/DC变换器。
根据本申请的一个实施例，所述市电整流单元包括AC/DC转换器。
根据本申请第二方面实施例的电动车，包括上述任一实施例所述的动力电池的直流升压充电电路。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
通过将车载充电机的市电整流单元的输出端，与直流充电接口的输出端连接，并在直流充电接口的输出端与动力电池之间设置第一开关单元，在直流充电接口的输出端与市电整流单元的输出端之间设置第二开关单元，从而在直流充电设备的输出电压，低于动力电池的电池电压时，只需断开第一开关单元，由可对外放电的车载充电机向外放电而对支撑电容进行充电，使支撑电容的电压达到直流充电接口预定输入电压，并闭合第二开关单元，便可通过高频逆变整流单元使直流充电设备的输出电压拉升至电池电压，从而构成直流充电设备到车载充电机的高频逆变整流单元再到动力电池的充电回路对动力电池进行充电，进而无需添加专用升压器，只需添加规格较小的开关单元，便能够对低于电池电压的直流充电设备输出电压进行升压，使直流充电设备为动力电池进行快速充电，减少成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中动力电池的直流充电电路；
图2是相关技术中车辆的交流慢充和直流快充电路；
图3是本申请实施例提供的动力电池的直流升压充电电路的结构示意图；
图4是本申请又一实施例提供的动力电池的直流升压充电电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面，将通过几个具体的实施例对本申请实施例提供的动力电池的直流升压充电电路进行详细介绍和说明。
电动车的动力电池的充电方式主要分为交流慢充和直流快充两种方式。交流慢充是通过将车载充电机接入市电，利用车载充电机形成的交流充电电路，将市电变换成匹配电池电压的直流电后给动力电池充电。直流快充是通过直流充电接口接入直流充电设备，由直流充电设备将市电变换从直流后，通过直流充电电路直接供给动力电池。通常，直流快充由于功率大，充电时间短，因此是重要的充电方式。但是，如果直流充电设备能输出的电压低于电动汽车电池电压，那么直流充电设备就无法给电池充电。比如，一般采用高压动力电池包的电动汽车，其电池电压一般在800V左右，而老旧的直流充电设备，其标称最大输出电压为500V，此时无法通过直流充电设备对动力电池进行快速充电。为此，相关技术中，是通过采用专用的升压变换器，如DC/DC升压器来抬升电压。如图1所示，在直流充电接口2与动力电池5之间接入专用的升压变换器100，这样当直流充电接口2与直流充电设备200连接时，可通过升压变换器100来对直流充电设备 200的输出电压进行升压，从而时直流充电设备200的输出电压达到动力电池的电池电压。然而，添加专用的升压变换器需增加电动车的整车成本，且在实际应用中，输出电压低于电池电压的直流充电设备数量很少，因此添加专用的升压变换器性价比较低。
而考虑到在实际应用中，车辆的交流慢充和直流快充电路通常如图2所示，包括车载充电机1、直流充电接口2和动力电池5，车载充电机1可通过交流充电接口300接入市电，并将市电转换为直流电为动力电池5进行充电，而直流充电接口2可直接接入直流充电设备为动力电池5进行充电，因此，在一实施例中，如图3所示，提供了一种动力电池的直流升压充电电路，包括：
车载充电机1、用于接入直流充电设备的直流充电接口2、第一开关单元3、第二开关单元4和动力电池5；
所述车载充电机1包括市电整流单元11、高频逆变整流单元和支撑电容COBC，所述市电整流单元11的输入端用于通过交流充电接口 300接入市电，所述市电整流单元11的输出端与所述高频逆变整流单元的输入端连接，所述支撑电容COBC连接于所述市电整流单元11 与所述高频逆变整流单元之间，所述高频逆变整流单元的输出端与所述动力电池5连接；
所述直流充电接口2的输出端与所述动力电池5连接，所述直流充电接口2的输出端与所述动力电池5之间设置有所述第一开关单元 3；
所述直流充电接口2的输出端接入所述市电整流单元11的输出端，所述第二开关单元4设置在所述直流充电接口2的输出端与所述市电整流单元11的输出端之间。
在一实施例中，市电整流单元11用于将从交流充电接口接收到的市电电压整流成直流电并进行功率因数补偿，其输出为500V左右的直流电。高频逆变整流单元用于实现隔离的直流到直流变换，用于把市电整流单元11输出的电压变换为匹配动力电池5的电压，并实现市电和动力电池5的电气隔离。市电整流单元11和高频逆变整流单元之间设置有一个支撑电容COBC。
为更好地实现市电和动力电池的电气隔离，在一实施例中，如图 3所示，所述高频逆变整流单元还包括高频逆变子单元21和高频整流子单元22；
所述高频逆变子单元21的输入端与所述市电整流单元11的输出端连接，所述高频逆变子单元21的输出端与所述高频整流子单元22 的输入端连接；
所述高频整流子单元22的输出端与所述动力电池5连接。
在一实施例中，市电整流单元11包括AC/DC转换器，高频逆变子单元21包括DC/AC转换器，高频整流子单元包括AC/DC转换器。而由于车载充电机1通常可以对外放电，即市电整流单元11、高频逆变子单元21和高频整流子单元22都是双向的，此时可通过转换市电整流单元11、高频逆变子单元21和高频整流子单元22来对支撑电容COBC进行充电。
在一实施例中，如图3所示，第一开关单元3包括开关KFastCharge，该开关KFastCharge可以为继电器。开关KFastCharge的一端与直流充电接口2 的正极连接，开关KFastCharge的另一端与动力电池5的正极连接；直流充电接口2的负极与动力电池5的负极连接。
在一实施例中，如图3所示，第二开关单元可以包括第一开关 K1和第二开关K2，第一开关K1的一端与直流充电接口2的正极连接，第一开关K1的另一端与市电整流单元11的输出端连接。第二开关K2的一端与直流充电接口2的负极连接，第二开关K2的另一端与市电整流单元11的输出端连接。其中，第一开关K1和第二开关K2可以是继电器。
当直流充电设备接入直流充电接口2时，若直流充电设备的输出电压，低于动力电池5的电池电压，此时可先断开第一开关单元3。而由于车载充电机1通常为可对外放电的车载充电机，因此可由动力电池通过车载充电机1对支撑电容COBC进行充电，使支撑电容COBC的电压达到直流充电接口的预定输入电压，使支撑电容的电压达到直流充电接口的预定输入电压，这样，第二开关组闭合的时候其两端的压差便不会过大，从而避免第二开关组闭合时由于其两端存在过大压差，导致第二开关存在很大的电流冲击而烧毁。在支撑电容COBC的电压达到直流充电接口的预定输入电压后，便可闭合第二开关单元4，这样就能够使直流充电设备的输出电压拉升至电池电压，从而构成直流充电设备到车载充电机1的高频逆变整流单元再到动力电池5的充电回路对动力电池5进行充电，以在直流充电设备输出电压低于电池电压时，实现直流充电设备为动力电池进行快速充电。
通过将车载充电机的市电整流单元的输出端，与直流充电接口的输出端连接，并在直流充电接口的输出端与动力电池之间设置第一开关单元，在直流充电接口的输出端与市电整流单元的输出端之间设置第二开关单元，从而在直流充电设备的输出电压，低于动力电池的电池电压时，只需断开第一开关单元，由可对外放电的车载充电机向外放电而对支撑电容进行充电，使支撑电容的电压达到直流充电接口预定的输入电压，并闭合第二开关单元，便可通过高频逆变整流单元使直流充电设备的输出电压拉升至电池电压，从而构成直流充电设备到车载充电机的高频逆变整流单元再到动力电池的充电回路对动力电池进行充电，进而无需添加专用升压器，只需添加规格较小的开关单元，便能够对低于电池电压的直流充电设备输出电压进行升压，使直流充电设备为动力电池进行快速充电，减少成本。
考虑到部分车载充电机可能不可对外放电，因此，在一实施例中，如图4所示，还包括：
用于对支撑电容COBC进行充电的预充单元6；
所述预充单元6的输出端接入所述第二开关单元4与所述市电整流单元11之间。
具体的，预充单元6的第一端与第一开关K1连接市电整流单元 11的输出端的一端连接，预充单元6的第二端与第二开关K2连接市电整流单元11的输出端的一端连接。这样，预充单元6便可为支撑电容COBC进行充电，使支撑电容COBC的电压达到动力电池的电池电压Uo。其中，预充单元6所需功率很小，如仅需要5W左右的功率，可以选择从铅酸蓄电池供电，因此预充单元6的成本不高。具体的，预充单元6可以为一个隔离形的DC/DC变换器。
通过接入预充单元为支撑电容进行预充电，使支撑电容的电压达到直流充电接口的预定输入电压，这样，第二开关组闭合的时候其两端的压差便不会过大，从而避免第二开关组闭合时由于其两端存在过大压差，导致第二开关存在很大的电流冲击而烧毁。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，包括：
车载充电机、用于接入直流充电设备的直流充电接口、第一开关单元、第二开关单元和动力电池；
所述车载充电机包括市电整流单元、高频逆变整流单元和支撑电容，所述市电整流单元的输入端用于通过交流充电接口接入市电，所述市电整流单元的输出端与所述高频逆变整流单元的输入端连接，所述支撑电容连接于所述市电整流单元与所述高频逆变整流单元之间，所述高频逆变整流单元的输出端与所述动力电池连接；
所述直流充电接口的输出端与所述动力电池连接，所述直流充电接口的输出端与所述动力电池之间设置有所述第一开关单元；
所述直流充电接口的输出端接入所述市电整流单元的输出端，所述第二开关单元设置在所述直流充电接口的输出端与所述市电整流单元的输出端之间。
2.根据权利要求1所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，所述高频逆变整流单元包括高频逆变子单元和高频整流子单元；
所述高频逆变子单元的输入端与所述市电整流单元的输出端连接，所述高频逆变子单元的输出端与所述高频整流子单元的输入端连接；
所述高频整流子单元的输出端与所述动力电池连接。
3.根据权利要求2所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，所述高频逆变子单元包括DC/AC转换器，所述高频整流子单元包括AC/DC转换器。
4.根据权利要求1所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第一开关和第二开关；
所述第一开关的一端与所述直流充电接口的正极连接，所述第一开关的另一端与所述市电整流单元的输出端连接；
所述第二开关的一端与所述直流充电接口的负极连接，所述第二开关的另一端与所述市电整流单元的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关中的至少一个为继电器。
6.根据权利要求1所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，还包括：
用于对支撑电容进行充电的预充单元；
所述预充单元的输出端接入所述第二开关单元与所述市电整流单元之间。
7.根据权利要求6所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，所述预充单元包括DC/DC变换器。
8.根据权利要求7所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，所述预充单元包括隔离形的DC/DC变换器。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的动力电池的直流升压充电电路，其特征在于，所述市电整流单元包括AC/DC转换器。
10.一种电动车，其特征在于，包括根据权利要求1-8任意一项所述的动力电池的直流升压充电电路。
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