專利名稱：一種基于模塊化控制的電動汽車充電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子控制領域，尤其是涉及一種電動汽車充電器的模塊化控 制系統(tǒng)。
背景技術：
電動汽車充電器的控制系統(tǒng)在充電過程中發(fā)揮著非常關鍵的作用，傳統(tǒng)的AC-DC 鏈路都包含IGBT橋式逆變電路，該電路往往需要設置IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路，對 于多條AC-DC鏈路并聯(lián)接入電網(wǎng)且串聯(lián)輸出的情況，如果將IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電 路設于母板上，則擴展性非常受限，如果需要改變AC-DC鏈路的數(shù)量，則需要更換母板，且 非常不便于故障的排除和維修。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種擴展性較好，且便于排除故障和維護的電動汽 車控制系統(tǒng)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，該充電器包括至少一條AC-DC鏈路和控 制系統(tǒng)，該AC-DC鏈路包括順序連接的輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路、IGBT橋式逆變電 路、高頻隔離變壓器和輸出整流電路，所述的IGBT橋式逆變電路連接有IGBT保護電路和 IGBT驅(qū)動電路，所述的IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路設于獨立的PCB板上。由于IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路設于獨立的PCB板上，每個IGBT橋式逆變電 路配置單獨的設置IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路的PCB板，因此，如果增加或減少IGBT 橋式逆變電路的數(shù)量，或者切換全橋和半橋的逆變模式，則只需要增減相應的設置IGBT保 護電路和IGBT驅(qū)動電路的PCB板，而不需要更換母板，且更加便于排查故障和維護。作為上述技術方案的改良，本實用新型的進一步技術方案如下上述的控制系統(tǒng)包括主控單元、IGBT驅(qū)動電路和MCU控制單元，該主控單元連接 到所述的AC-DC鏈路，該MCU控制單元連接到所述的主控單元和IGBT驅(qū)動電路，該IGBT驅(qū) 動電路連接到所述的AC-DC鏈路，所述的主控單元采集該AC-DC鏈路的工作數(shù)據(jù)，并傳送到 所述的MCU控制單元，該MCU控制單元根據(jù)接收到的工作數(shù)據(jù)發(fā)送控制指令到IGBT驅(qū)動電 路，該IGBT驅(qū)動電路根據(jù)接收到的控制指令控制該AC-DC鏈路的工作狀態(tài)。主控單元用于采集AC-DC鏈路的工作數(shù)據(jù)，通過MCU控制單元的分析，并發(fā)送控制 指令，然后傳送到IGBT驅(qū)動電路，該IGBT驅(qū)動電路根據(jù)接收到的控制指令控制AC-DC鏈 路的工作狀態(tài)，通過上述電路結構，使得AC-DC鏈路的工作狀態(tài)處于MCU控制單元的監(jiān)控之 下，MCU控制單元根據(jù)AC-DC鏈路的實時工作狀態(tài)，發(fā)送相應控制指令到IGBT驅(qū)動電路，由 該IGBT驅(qū)動電路控制AC-DC鏈路的工作狀態(tài)，這樣，便實現(xiàn)了汽車充電器的智能化控制。上述的AC-DC鏈路進一步包括順序連接的輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路、 IGBT橋式逆變電路、高頻隔離變壓器和輸出整流電路，所述的IGBT驅(qū)動電路連接到所述的
3IGBT橋式逆變電路。交流市電經(jīng)過輸入整流電路和功率因數(shù)校正電路后變成直流，再經(jīng)過IGBT橋式 逆變電路后變成高頻交流，然后經(jīng)過高頻隔離變壓器和輸出整流電路變成直流。IGBT驅(qū)動 電路連接到IGBT橋式逆變電路，并控制該IGBT橋式逆變電路的逆變參數(shù)。上述的主控單元進一步包括輸入保護電路、保護電路、PWM控制電路、PID調(diào)節(jié)電 路、輸出采樣放大電路、和輸出保護電路，所述的輸出濾波電路和IGBT橋式逆變電路之間 順次連接輸出采樣放大電路、PID調(diào)節(jié)電路、PWM控制電路和IGBT驅(qū)動電路，形成采樣控制 回路，所述的MCU控制單元接收所述輸出采樣放大電路的采樣數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令到PID調(diào)節(jié) 電路，經(jīng)由PID調(diào)節(jié)電路、PWM控制電路和IGBT驅(qū)動電路控制所述的IGBT橋式逆變電路。采樣控制回路的工作方式是輸出采樣放大電路采集輸出電壓值和電流值以及 蓄電池的電壓，并將采集的數(shù)據(jù)同時傳送到MCU控制單元和閉環(huán)調(diào)節(jié)電路，同時，MCU控制 單元將設定的輸出電壓值和電流值傳送到閉環(huán)調(diào)節(jié)電路，閉環(huán)調(diào)節(jié)電路將實際的輸出電壓 值和電流值跟設定的輸出電壓值和電流值進行比對，根據(jù)比對結果作出微調(diào)并輸出信號到 PWM控制電路，PWM控制電路根據(jù)接收到的信號進行脈寬調(diào)制，形成方波串，并傳輸?shù)絀GBT 驅(qū)動電路，由IGBT驅(qū)動電路控制IGBT橋式逆變電路。這種方式實現(xiàn)了輸出電路的采樣，并根據(jù)采樣數(shù)據(jù)作出分析，并控制AC-DC鏈路 的輸出參數(shù)，實現(xiàn)了 AC-DC鏈路輸出狀態(tài)的實時控制。上述的AC-DC鏈路的輸入端并聯(lián)有輔助電源電路，市電經(jīng)由該輔助電源電路和輸 入保護電路連接到所述的保護電路；所述的AC-DC鏈路的輸出端經(jīng)輸出保護電路連接到所 述的保護電路；所述的IGBT橋式逆變電路經(jīng)IGBT保護電路連接到所述的保護電路，該保護 電路的輸出端連接到所述的MCU控制單元。保護電路一共有三路輸入第一路從交流市電經(jīng)輔助電源電路和輸入保護電路輸入；第二路從AC-DC鏈路的輸出端經(jīng)輸出保護電路輸入；第三路從IGBT橋式逆變電路經(jīng)IGBT保護電路輸入。保護電路的輸出端連接到MCU控制單元，這樣，MCU控制單元便能夠監(jiān)控輸入電 路，輸出電路及IGBT橋式逆變電路的狀態(tài)，實現(xiàn)對電路的實時保護。上述的MCU控制單元還連接有設置及顯示電路，該設置及顯示電路和所述的MCU 控制單元雙向通信，該設置及顯示電路接收用戶指令，并傳送到所述的MCU控制單元，該 MCU控制單元通過接收到的用戶指令控制所述AC-DC鏈路的工作狀態(tài)。設置電路連接到MCU控制單元的輸入端，用于接收用戶指令，顯示電路連接到MCU 控制單元的輸出端，用于輸出系統(tǒng)信息。上述的MCU控制單元設有CAN-BUS總線接口。CAN-BUS總線接口用于聯(lián)機通信以及與上級系統(tǒng)的通信。

圖1是本實用新型的AC-DC鏈路示意圖；圖2是本實用新型一個具體實施例的AC-DC鏈路串接示意圖；圖3是本實用新型的控制系統(tǒng)示意圖；[0028]圖4是本實用新型的防反接和防回流系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實 用新型的限定。如圖1所示，本實施例的AC-DC鏈路包括順序連接的輸入整流電路、功率因數(shù)校正 電路、IGBT橋式逆變電路、高頻隔離變壓器和輸出整流電路。如圖2所示，本實施例由三條AC-DC鏈路1串接而成，AC-DC鏈路1的輸出端還連 接有輸出濾波電路。采用多條AC-DC鏈路串聯(lián)輸出的方式，能夠有效的避免多條AC-DC鏈路并聯(lián)輸出 可能導致的輸出電流或電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象。三條AC-DC鏈路1串聯(lián)輸出能夠獲得較好的恒流和恒壓效果。如圖3所示，本實施例的控制系統(tǒng)包括主控單元2、IGBT驅(qū)動電路和MCU控制單 元，主控單元2連接到AC-DC鏈路1，MCU控制單元連接到主控單元2和IGBT驅(qū)動電路， IGBT驅(qū)動電路連接到AC-DC鏈路1，主控單元2采集該AC-DC鏈路1的工作數(shù)據(jù)，并傳送到 MCU控制單元，該MCU控制單元根據(jù)接收到的工作數(shù)據(jù)發(fā)送控制指令到IGBT驅(qū)動電路，該 IGBT驅(qū)動電路根據(jù)接收到的控制指令控制該AC-DC鏈路1的工作狀態(tài)。主控單元2用于采集AC-DC鏈路1的工作數(shù)據(jù)，通過MCU控制單元的分析，并發(fā)送 控制指令，然后傳送到IGBT驅(qū)動電路，該IGBT驅(qū)動電路根據(jù)接收到的控制指令控制AC-DC 鏈路1的工作狀態(tài)，通過上述電路結構，使得AC-DC鏈路1的工作狀態(tài)處于MCU控制單元的 監(jiān)控之下，MCU控制單元根據(jù)AC-DC鏈路1的實時工作狀態(tài)，發(fā)送相應控制指令到IGBT驅(qū) 動電路，由該IGBT驅(qū)動電路控制AC-DC鏈路1的工作狀態(tài)，這樣，便實現(xiàn)了汽車充電器的智 能化控制。交流市電經(jīng)過輸入整流電路和功率因數(shù)校正電路后變成直流，再經(jīng)過IGBT橋式 逆變電路后變成高頻交流，然后經(jīng)過高頻隔離變壓器和輸出整流電路變成直流。IGBT驅(qū)動 電路連接到IGBT橋式逆變電路，并控制該IGBT橋式逆變電路的逆變參數(shù)。本實施例的主控單元進一步包括輸入保護電路、保護電路、PWM控制電路、PID調(diào) 節(jié)電路、輸出采樣放大電路、和輸出保護電路，輸出濾波電路和IGBT橋式逆變電路之間順 次連接輸出采樣放大電路、PID調(diào)節(jié)電路、PWM控制電路和IGBT驅(qū)動電路，形成采樣控制回 路，MCU控制單元接收輸出采樣放大電路的采樣數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令到PID調(diào)節(jié)電路，經(jīng)由 PID調(diào)節(jié)電路、PWM控制電路和IGBT驅(qū)動電路控制所述的IGBT橋式逆變電路。這種方式實現(xiàn)了輸出電路的采樣，并根據(jù)采樣數(shù)據(jù)作出分析，并控制AC-DC鏈路 的輸出參數(shù)，實現(xiàn)了 AC-DC鏈路輸出狀態(tài)的實時控制。本實施例的IGBT橋式逆變電路的輸出端連接有IGBT保護電路，AC-DC鏈路的輸 入端并聯(lián)有輔助電源電路，市電經(jīng)由該輔助電源電路和輸入保護電路連接到所述的保護電 路；AC-DC鏈路的輸出端經(jīng)輸出保護電路連接到所述的保護電路；IGBT橋式逆變電路經(jīng) IGBT保護電路連接到所述的保護電路，該保護電路的輸出端連接到所述的MCU控制單元。保護電路一共有三路輸入 第一路從交流市電經(jīng)輔助電源電路和輸入保護電路輸入；
5[0042]第二路從AC-DC鏈路的輸出端經(jīng)輸出保護電路輸入；第三路從IGBT橋式逆變電路經(jīng)IGBT保護電路輸入。保護電路的輸出端連接到MCU控制單元，這樣，MCU控制單元便能夠監(jiān)控輸入電 路，輸出電路及IGBT橋式逆變電路的狀態(tài)，實現(xiàn)對電路的實時保護。本實施例的AC-DC鏈路的輸出端連接一二極管D和一可控開關S,該二極管D的正 極連接到輸出濾波電路輸出端的正極，該可控開關S受控于控制系統(tǒng)。由于二極管的電流不可逆特性，可以有效的防止電流回流，同時可控開關能夠控 制在電池極性正確的情況下才閉合，從而防止發(fā)生危險。本實施例的AC-DC鏈路的輸出端通過一輸出電壓檢測電路連接到MCU控制單元， 該MCU控制單元的輸出端通過一開關通斷控制電路連接到所述的可控開關，該MCU控制單 元接收所述輸出電壓檢測電路檢測到的輸出電壓信號，并根據(jù)該電壓信號發(fā)出指令到所述 的開關通斷控制電路，該開關通斷控制電路根據(jù)接收到的指令控制所述可控開關的開閉。輸出電壓檢測電路檢測連接的蓄電池的極性，同時將數(shù)據(jù)傳送到MCU控制單元， 當MCU控制單元判斷蓄電池極性正確的情況下便發(fā)出指令到可控開關，將可控開關閉合， 否則可控開關一直處于斷開狀態(tài)，無法完成充電過程。本實施例的MCU控制單元還連接有設置及顯示電路，該設置及顯示電路和所述的 MCU控制單元雙向通信，該設置及顯示電路接收用戶指令，并傳送到MCU控制單元，該MCU控 制單元通過接收到的用戶指令控制AC-DC鏈路的工作狀態(tài)。設置電路連接到MCU控制單元的輸入端，用于接收用戶指令，顯示電路連接到MCU 控制單元的輸出端，用于輸出系統(tǒng)信息。本實施例的MOT控制單元設有CAN-BUS總線接口。CAN-BUS總線接口用于聯(lián)機通信以及與上級系統(tǒng)的通信，構成一個由多級控制終 端和充電設備終端構成的拓撲網(wǎng)絡。需要特別說明的是如上所述是結合具體內(nèi)容提供的一種實施方式，并不能認定 本實用新型的具體實施只局限于這些說明。凡與本實用新型結構、裝置等近似、雷同，或是 對于本實用新型構思前提下做出若干技術推演或替換，都應當視為本實用新型的保護范 圍。
權利要求一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，該充電器包括至少一條AC DC鏈路和控制系統(tǒng)，該AC DC鏈路包括順序連接的輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路、IGBT橋式逆變電路、高頻隔離變壓器和輸出整流電路，所述的IGBT橋式逆變電路連接有IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路，其特征在于所述的IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路設于獨立的PCB板上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，其特征在于所述 的控制系統(tǒng)包括主控單元、IGBT驅(qū)動電路和MCU控制單元，該主控單元連接到所述的AC-DC 鏈路，該MCU控制單元連接到所述的主控單元和IGBT驅(qū)動電路，該IGBT驅(qū)動電路連接到所 述的AC-DC鏈路，所述的主控單元采集該AC-DC鏈路的工作數(shù)據(jù)，并傳送到所述的MCU控制 單元，該MCU控制單元根據(jù)接收到的工作數(shù)據(jù)發(fā)送控制指令到IGBT驅(qū)動電路，該IGBT驅(qū)動 電路根據(jù)接收到的控制指令控制該AC-DC鏈路的工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，其特征在于所述 的主控單元進一步包括輸入保護電路、保護電路、PWM控制電路、PID調(diào)節(jié)電路、輸出采樣 放大電路、和輸出保護電路，所述的輸出濾波電路和IGBT橋式逆變電路之間順次連接輸出 采樣放大電路、PID調(diào)節(jié)電路、PWM控制電路和IGBT驅(qū)動電路，形成采樣控制回路，所述的 MCU控制單元接收所述輸出采樣放大電路的采樣數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令到PID調(diào)節(jié)電路，經(jīng)由 PID調(diào)節(jié)電路、PWM控制電路和IGBT驅(qū)動電路控制所述的IGBT橋式逆變電路。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，其特征在于所述 的AC-DC鏈路的輸入端并聯(lián)有輔助電源電路，市電經(jīng)由該輔助電源電路和輸入保護電路連 接到所述的保護電路；所述的AC-DC鏈路的輸出端經(jīng)輸出保護電路連接到所述的保護電 路；所述的IGBT橋式逆變電路經(jīng)IGBT保護電路連接到所述的保護電路，該保護電路的輸出 端連接到所述的MCU控制單元。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，其特征在 于所述的MCU控制單元還連接有設置及顯示電路，該設置及顯示電路和所述的MCU控制單 元雙向通信該設置及顯示電路接收用戶指令，并傳送到所述的MCU控制單元，該MCU控制單 元通過接收到的用戶指令控制所述AC-DC鏈路的工作狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，其特征在 于所述的MCU控制單元設有CAN-BUS總線接口。
專利摘要本實用新型公開了一種基于模塊化控制的電動汽車充電器，該充電器包括至少一條AC-DC鏈路和控制系統(tǒng)，該AC-DC鏈路包括順序連接的輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路、IGBT橋式逆變電路、高頻隔離變壓器和輸出整流電路，所述的IGBT橋式逆變電路連接有IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路，所述的IGBT保護電路和IGBT驅(qū)動電路設于獨立的PCB板上，本實用新型具有擴展性強，且便于故障排除和維護等優(yōu)點。
文檔編號H02J7/02GK201708573SQ201020174908
公開日2011年1月12日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者張福成 申請人:中山市浩成自動化設備有限公司