[发明专利]一种三端口车载充电机

说明书

本发明公开了一种三端口车载充电机，包括连接变压器原边绕组的原边变换器、连接变压器第二绕组的副边第一变换器、连接变压器第三绕组的副边第二变换器，以及对原边变换器、副边第一第二变换器开关进行控制的中央控制器，其中副边第二变换器包含倍流整流电路，原边变换器连接外部电源，副边第一变换器连接高压电池，副边第二变换器连接低压电池；该车载充电机可控制切换四种工作模式：充电模式，反向供电模式，行驶模式和预充电模式。本发明通过三端口变压器将车载充电机和车载DCDC变换器进行了电气集成，且通过控制实现了不同工作模式的切换，减少了功率器件数量，缩小了装置体积，降低了成本。

技术领域

本发明属于电工、电力电子、新能源发电、直流变换技术领域，涉及一种三端口车载充电设备，尤其是一种可实现四种充电模式的三端口功率集成变换器。

背景技术

当前，人们对环境，对清洁可再生能源极其重视，因此燃油汽车在未来极有可能会被取代，电动汽车应运而生，电机和电池取代了发动机和油箱，随之而来的则是增加了OBC(车载充电机)为电池充电，然而传统的电动汽车车载充电机和车载DC/DC直流变换器都是单独的一个模块，独立工作，成本较高，车载功率变换部分的体积和重量比较大，占用大量空间。所以针对车载充电机和车载DC/DC直流变换器的集成方案，成为如今一个重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提出一种三端口车载充电机，该充电机是一种可以使车载充电机和车载DC/DC直流变换器实现功率集成的方案，DC/DC与车载充电机的高压器件共用，减少了体积，降低了成本，三个端口之间可以实现双向升降压，磁性元器件少，且低压侧采用倍流整流的结构，适用于低压大电流的情况，比桥式整流开关器件少，变压器不需要中心抽头比全波整流的结构简单。

本发明的三端口车载充电机包括连接变压器原边绕组的原边变换器、连接变压器第二绕组的副边第一变换器、连接变压器第三绕组的副边第二变换器，以及对原边变换器、副边第一变换器、副边第二变换器中的开关管进行控制的中央控制器，其中原边变换器连接外部电源，副边第一变换器连接高压电池，副边第二变换器连接低压电池，所述副边第二变换器还包含有倍流整流电路。所述充电机设有充电模式，逆变模式(即反向供电模式)，行驶模式，预充电模式四种工作模式，在充电模式时控制外部电源侧电路内开关的通断频率，调节绕组电压，控制高压侧电路工作在整流方式，向所述高压侧电池充电，控制低压电池侧电路工作在倍流整流模式，通过控制双向开关的占空比来调节低压输出；在逆变模式时，控制高压侧电池所在电路与外部电源所在电路开关固定相位角，通过控制开关的通断频率，调节绕组电压，同时控制低压电池侧电路工作在倍流整流模式，通过控制双向开关的占空比来调节低压输出；在行驶模式时，通过调节高压电池所在电路开关的通断频率，调节绕组电压，双向开关常开，控制低压电池所在电路工作在倍流整流方式；在预充电模式时，通过双向开关常开，通过调节开关占空比调节绕组电压，高压电池所在电路工作在整流模式，向所述高压电池预充电。

具体的，所述原边变换器包括第一滤波电容，开关一到四，第一电容，第一电感；开关一，开关二通过源极和漏极依次串联后连接所述外部电源，开关三、开关四通过源极和漏极依次串联后连接所述外部电源，第一滤波电容连接外部电源，第一电容，第一电感和变压器原边绕组串联在所述开关一开关二的连接线与开关三开关四的连接线之间，开关一到四分别与中央控制器相连接。

所述副边第一变换器包括第二滤波电容，开关五到八，第二电容，第二电感；开关七开关八通过源极和漏极依次串联后连接所述高压电池，开关五开关六通过源极和漏极依次串联后连接所述高压电池，第二电容，第二电感和变压器副边绕组串联在所述开关七开关八的连接线与开关五开关六的连接线之间，开关五到八分别与中央控制器相连接。