專利名稱：一種混合動(dòng)力汽車充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及對蓄電池充電領(lǐng)域，特別涉及一種在混合動(dòng)力汽車中既為 高壓蓄電池充電又為低壓電池充電的充電器，該充電器還可以利用高壓電池為 低壓電池充電。
背景技術(shù)：
在油電混合動(dòng)力汽車中有兩種電池，一種是高壓電池，又稱動(dòng)力電池，該
電池為混合動(dòng)力中的電動(dòng)機(jī)(ISG)提供電力， 一般為330V蓄電池，通過逆變
器與電動(dòng)機(jī)連接，為電動(dòng)機(jī)提供電力。另一種是低壓電池，該電池為目前普通
內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車上的蓄電池，電壓一般為24V或者12V。目前混合動(dòng)力汽
車中對這兩種蓄電池充電普遍采用的分別充電的辦法進(jìn)行充電，對高壓電池充
電原理框圖如圖1所示，作為充電電源有兩種，一種是市電，這是混合動(dòng)力汽
車的能源的主要來源，另外，當(dāng)混合動(dòng)力汽車的運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)在保證運(yùn) 行在其最環(huán)保經(jīng)濟(jì)的工況下還有多余的扭矩可以通過電機(jī)回收，也可以在進(jìn)行
制動(dòng)回收能量時(shí)，由電機(jī)發(fā)電回收剩余的能量給蓄電池充電，該充電器的電路 包括整流電路和穩(wěn)壓電路，整流電路將市電或者發(fā)電機(jī)的再生電整流成直流， 通過穩(wěn)壓電路平穩(wěn)地為高壓電池充電。當(dāng)汽車在使用市電充電時(shí)，現(xiàn)在一般采 用主動(dòng)式PFC(Power Factor Correction)，在提高電源的功率因子的同時(shí)還得 到直流電壓波紋很小的直流電壓，該電壓為400V。然后利用脈寬調(diào)制電路進(jìn) 行穩(wěn)壓控制輸出穩(wěn)定的330V的直流電壓為高壓電池充電。當(dāng)汽車在行駛中使 用電機(jī)發(fā)電充電時(shí)，通過整流電路對發(fā)電機(jī)的電壓進(jìn)行整流輸出，然后用脈寬 調(diào)制電路進(jìn)行穩(wěn)壓控制后經(jīng)過濾波濾去波紋以后，輸出穩(wěn)定330V直流電為高 壓電池充電。對低壓電池充電根普通的發(fā)動(dòng)機(jī)單動(dòng)力汽車一樣也采用兩種方法，第一種是將電池取下來，送到專門的充電室進(jìn)行充電，另一種是在汽車行 駛過程中，通過動(dòng)力電機(jī)或者發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)專門用來發(fā)電的發(fā)電機(jī)為低壓電
池充電如圖2所示。目前這種充電方式和充電器由于技術(shù)比較成熟，整流電路 和穩(wěn)壓電路經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)能夠滿足油電混合動(dòng)力汽車的基本需要，但 是，目前這種充電方式和充電器具有以下不足
1、 當(dāng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)都停機(jī)時(shí)，對低壓電池充電需要將電池取下來， 送到專門的充電室進(jìn)行充電，麻煩不說也是很多車主不能具備的。
2、 當(dāng)在汽車運(yùn)行時(shí)，對低壓電池充電需要利用一個(gè)專門的發(fā)電機(jī)來為低 壓電池充電，增加了成本的同時(shí)，也使能量損耗增加。
另外現(xiàn)有技術(shù)中的穩(wěn)壓控制環(huán)路為模擬式PWM方式，控制精度差，特 別是恒流模式效果不好，容易損傷被布電電池，在充電時(shí)不能對充電電壓和電 流以及電池容量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對電池充電是否滿容不清楚。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種混合動(dòng)力汽車充電器。解決現(xiàn)有技術(shù)中混 合動(dòng)力汽車充電器的上述不足。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的方案為 一種混合動(dòng)力汽車充電器，包括為 高壓電池充電的整流電路和第一穩(wěn)壓電路，所述的整流電路的交流輸入端接充 電電源，其直流輸出端接所述的第一穩(wěn)壓電路，所述的第一穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸 出端接被充電的高壓電池；另外，還包括為低壓電池充電的第二穩(wěn)壓電路，所 述的第二穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸入端與所述的高壓電池和第一穩(wěn)壓電路的連接處 電連接，其輸出端接被充電的低壓電池。
進(jìn)一步的在上述充電器的方案中，還包括第一濾波電路和第二濾波電路， 所述的第一濾波電路串接在所述的高壓電池與第一穩(wěn)壓電路之間，所述的第二 濾波電路串接在所述的低壓電池與所述的第二穩(wěn)壓電路之間。
更進(jìn)一步的，還包括第一微控制器和第二微控制器，所述的第一微控制器 對所述的高壓電池的電流電壓進(jìn)行檢測，其控制輸出端接所述的第一穩(wěn)壓電路，所述的第二微控制器對所述的低壓電池的電流電壓進(jìn)行檢測，其控制輸出 端接所述的第二穩(wěn)壓電路。
本方案由于采用了第二穩(wěn)壓電路，將高壓電池的電通過第二穩(wěn)壓電路對低 壓電池充電，使低壓電池充電電源可選擇高壓電池，也可選擇市充電。當(dāng)?shù)蛪?電池沒電的時(shí)候直接可以通過市電進(jìn)行充電，無需拆卸電池?？墒〉粢粋€(gè)發(fā)電 機(jī)，可減少汽車的機(jī)械故障，從而提高可靠性。同時(shí)不用啟動(dòng)汽車就可以對低 壓電池充電。避免了沒有低壓電池不能啟動(dòng)汽車的問題。本方案的優(yōu)選方式分 別可以提高電池充電質(zhì)量和有效的保護(hù)電池壽命。
以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中對混合動(dòng)力汽車的高壓電池充電的充電電路連接方框圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中利用單獨(dú)的發(fā)電機(jī)對混合動(dòng)力汽車中的低壓電池充電器
的電路連接方框圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1混合動(dòng)力汽車充電器方框圖。 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2混合動(dòng)力汽車充電器方框圖。 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例3混合動(dòng)力汽車充電器方框圖。 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例4混合動(dòng)力汽車充電器方框圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 ,如圖3所示， 一種混合動(dòng)力汽車充電器，包括由整流電路和第 一穩(wěn)壓電路組成的高壓電池充電電路，所述的整流電路的交流輸入端接充電電 源，其直流輸出端接所述的第一穩(wěn)壓電路，所述的第一穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸出端 接被充電的高壓電池；另外還包括一個(gè)為低壓電池充電的充電電路，該電路包 括第二穩(wěn)壓電路，所述的第二穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸入端與所述的高壓電池和第一 穩(wěn)壓電路的連接處電連接，其輸出端接被充電的低壓電池。本實(shí)施例中，混合 動(dòng)力汽車采用油電混合動(dòng)力，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)都能為汽車行駛提供動(dòng)力，高壓電池為ISG電機(jī)提供能源。其中充電電源可以是市電，當(dāng)汽車停車 時(shí)，充電電源可以是市電，在充電場所，220V交流巿電經(jīng)過整流后，利用穩(wěn) 壓器進(jìn)行控制可獲得400V左右的直流電，本實(shí)施例中，高壓電池為330V ， 穩(wěn)壓電路的輸出可對高壓電池進(jìn)行充電。當(dāng)汽車在行駛時(shí)，進(jìn)行能量回收，ISG 電機(jī)發(fā)電經(jīng)過整流和穩(wěn)壓可以產(chǎn)生高壓電池所需要的充電電壓，為高壓電池充 電。在高壓電池和第一穩(wěn)壓電路的連接處電連接處接第二穩(wěn)壓電路，當(dāng)汽車為 高壓電池充電時(shí)，第一穩(wěn)壓電路輸出的400V直流可以通過第二穩(wěn)壓電路降壓 后與低壓電池充電，當(dāng)汽車不為高壓電池充電但是要對低壓電池充電，可以由 高壓電池輸出的330V直流通過第二穩(wěn)壓電路降壓后為低壓電池充電。這樣不 論什么時(shí)候，只要高壓電池有電就可以對低壓電池進(jìn)行充電。
實(shí)施例2 ，如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，只是還包括第一 濾波電路和第二濾波電路，所述的第一濾波電路串接在所述的高壓電池與第一 穩(wěn)壓電路之間，所述的第二濾波電路串接在所述的低壓電池與所述的第二穩(wěn)壓 電路之間。通過濾波器可以濾除穩(wěn)壓電路輸出的直流電上的波紋。
實(shí)施例3 ，如圖5所示，本實(shí)施例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，增加了微控制器， 包括第一微控制器和第二微控制器，所述的第一微控制器對所述的高壓電池的 電流電壓進(jìn)行檢測，其控制輸出端接所述的第一穩(wěn)壓電路，所述的第二微控制 器對所述的低壓電池的電流電壓進(jìn)行檢測，其控制輸出端接所述的第二穩(wěn)壓電 路。在本實(shí)施例中還具有通信接口為EIARS-232標(biāo)準(zhǔn)接口 ，所述的通信接口 與第二微控制器聯(lián)接，所述的第一微控制器和第二微控制器相互聯(lián)接。由于增 加了智能的微控制器，可以利用微控制器收集充電時(shí)電池的有關(guān)狀態(tài)，如溫度、 電壓和輸入電流等，控制穩(wěn)壓電流對電池充電的電壓和電流等，也可以利用通 信接口與外部如，混合動(dòng)力汽車的HCU和ECU等電子控制器進(jìn)行控制，并 通過汽車上的顯示器顯示充電情況，使操作人員隨時(shí)了解充電情況。
實(shí)施例4 ,如圖6所示，本實(shí)施例中，當(dāng)利用巿電充電時(shí)，用PFC做整流 電路，此處PFC為主動(dòng)式PFC ，可以達(dá)到98%以上的功率因子，其輸出400V直流的波紋比較小。ISG電機(jī)內(nèi)置整流器，輸出330V直流電源。穩(wěn)壓電路由 PWM(脈寬調(diào)制)電路進(jìn)行控制驅(qū)動(dòng)電路輸出。本實(shí)施例中相對實(shí)施例3 ，第一、
第二微控制器分別指MCU1和MCU2。
本實(shí)施例的核心是采用兩個(gè)高性能微控制器(MCU)對作為穩(wěn)壓電路的兩個(gè) PWM(脈寬調(diào)制)電路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對混合動(dòng)力汽車高壓電池和低壓電池充 電，具有以下特點(diǎn)
1、 可以跟電腦實(shí)時(shí)通迅監(jiān)兩路電池情況。
2、 330V電池的充電可以做到100mA —個(gè)檔，12V充電可以做到1A —個(gè)檔。
3、 在汽車不行駛的時(shí)候也可以對12V電池充電。
4、 過熱降額及過熱保護(hù)。
5、 省去一個(gè)發(fā)電機(jī)。
上述功能模塊全部采用數(shù)字芯片實(shí)現(xiàn)，信號傳遞、采樣、處理、控制全部 采用數(shù)字信號傳輸，智能化控制處理，因此，是真正意義上的數(shù)字式控制的油 電混合動(dòng)力汽車充電器。下面描述本實(shí)施例的一些具體電路。
1、 PWM1方波產(chǎn)生由UC2846組成的PMW1產(chǎn)生脈沖信號經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路 控制全橋輸出100V左右的直流電壓。
2、 電壓啟動(dòng)MCU1檢測輸出電'壓及電池電壓、檢測環(huán)境溫度、并通過 MCU2跟客戶終端通迅后，將輸出電壓及充電電流緩慢上升至預(yù)定值。
3、 充電數(shù)字調(diào)節(jié)MCU1通過檢測充電電流確定PWM1的脈沖寬度來 實(shí)現(xiàn)充電電流的穩(wěn)定，也可根據(jù)終端的要求來人為確定充電電流的大小。具體 實(shí)現(xiàn)方法是通過單片機(jī)輸出可變占空比的脈沖經(jīng)過運(yùn)算放大器濾波后變成可 變的直流電壓給PWM1做基準(zhǔn)電平，從而控制輸出電壓的高低達(dá)到控制出電 流的目的。
4、 MCU1通迅啟動(dòng)過程完成后，PWM1按預(yù)定方式正常工作后。終端可實(shí)時(shí)監(jiān)控電池充電狀況，環(huán)境溫度等。并可隨時(shí)更改充電參數(shù)。因?yàn)镸CU1 和MCU2不能共地，所以必需通過數(shù)字光藕隔離通迅。
5、 12V電池充電12V充電電源可選擇330V高壓電池，也可選擇220V 交流電壓經(jīng)PWM1轉(zhuǎn)變后進(jìn)行充電。這樣就可以在汽車?yán)锩媸∫粋€(gè)發(fā)電機(jī)。 而且在12V電池沒電的時(shí)候直接可以通過市電進(jìn)行充電，無需拆卸電池。
6、 PWM2的工作模式PWM2采用的是目前最新的全橋移相ICLS6752 ， 并且?guī)Ц边呁秸?。此IC與12V電池共地，在12V電池接上后就可以啟動(dòng) 此電源。PWM2可提供90A的充電電池，因此能滿足12V 100A時(shí)的電池 只需1個(gè)時(shí)左右就能充滿。
7、 MCU2的通迅功能MCU2的通迅功能基本與MCU1相同，可以檢測 12V電池充電情況，并實(shí)時(shí)監(jiān)控。可以與MCU1相互通迅。如果MPW1有異 常故障可以告知MCU1并做出相應(yīng)的動(dòng)作。
權(quán)利要求1、一種混合動(dòng)力汽車充電器，包括為高壓電池充電的整流電路和第一穩(wěn)壓電路，所述的整流電路的交流輸入端接充電電源，其直流輸出端接所述的第一穩(wěn)壓電路，所述的第一穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸出端接被充電的高壓電池；其特征在于還包括為低壓電池充電的第二穩(wěn)壓電路，所述的第二穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸入端與所述的高壓電池和第一穩(wěn)壓電路的連接處電連接，其輸出端接被充電的低壓電池。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車充電器，其特征在于所述的充 電電源為巿電或者混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電機(jī)發(fā)電。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力汽車充電器，其特征在于還包括第 —濾波電路和第二濾波電路，所述的第一濾波電路串接在所述的高壓電池與第 一穩(wěn)壓電路之間，所述的第二濾波電路.串接在所述的低壓電池與所述的第二穩(wěn) 壓電路之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的混合動(dòng)力汽車充電器，其特征在于 還包括第一微控制器和第二微控制器，所述的第一微控制器對所述的高壓電池 的電流電壓進(jìn)行檢測，其控制輸出端接所述的第一穩(wěn)壓電路，所述的第二微控 制器對所述的低壓電池的電流電壓進(jìn)行檢測，其控制輸出端接所述的第二穩(wěn)壓 電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力汽車充電器，其特征在于還具有通 信接口 ，所述的通信接口與第二微控制器聯(lián)接，所述的第一微控制器和第二微 控制器相互聯(lián)接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合動(dòng)力汽車充電器，其特征在于所述的通 信接口為EIARS-232標(biāo)準(zhǔn)接口 。
專利摘要一種混合動(dòng)力汽車充電器，包括高壓電池充電電路，該電路包括整流電路和第一穩(wěn)壓電路，所述的整流電路的交流輸入端接充電電源，其直流輸出端接所述的第一穩(wěn)壓電路，所述的第一穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸出端接被充電的高壓電池；還包括低壓電池充電電路，該電路包括第二穩(wěn)壓電路，所述的第二穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸入端與所述的高壓電池和第一穩(wěn)壓電路的連接處電連接，其輸出端接被充電的低壓電池。本方案由于采用了第二穩(wěn)壓電路，將高壓電池的電通過第二穩(wěn)壓電路對低壓電池充電，使低壓電池充電電源可選擇高壓電池，也可選擇市電充電。當(dāng)?shù)蛪弘姵貨]電的時(shí)候直接可以通過市電進(jìn)行充電，無需拆卸電池。可省掉一個(gè)發(fā)電機(jī)，減少汽車的機(jī)械故障，從而提高可靠性。
文檔編號H02J1/02GK201388079SQ20092013597
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者馬新國 申請人:深圳市金威源科技有限公司