一種充電樁裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種充電樁裝置，該裝置包括：電源單元、直流充電單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元；用于接收外部供電，對(duì)輸入電壓進(jìn)行處理后輸出穩(wěn)定的直流電的所述電源單元與用于接收所述電源單元輸出的直流電并為外接蓄電池充電的所述直流充電單元相連；用于采集所述電源單元和所述直流充電單元的狀態(tài)信息，并對(duì)所述直流充電單元的充電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)的所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元與所述電源單元和所述直流充電單元相連。
【專利說(shuō)明】一種充電粧裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種充電樁裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]為了緩解資源環(huán)境約束，應(yīng)對(duì)全球氣候變化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力，我國(guó)正在大力加強(qiáng)節(jié)能減排工作。LED路燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)路燈，以及電動(dòng)汽車的推廣都是節(jié)約能源的值得倡導(dǎo)的方式。但是，電動(dòng)汽車在全國(guó)范圍的推廣和普及十分有限，究其主要原因，基礎(chǔ)設(shè)施特別是充電樁的缺乏、以及充電站建設(shè)的嚴(yán)重滯后，致使充電十分不便并直接導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車的認(rèn)同度不高。而且，為了適應(yīng)交流供電的現(xiàn)狀，目前絕大部分的電動(dòng)汽車，特別是家用電動(dòng)汽車均帶有車載充電機(jī)，其充電模式如圖1所示。由于為電動(dòng)汽車的蓄電池充電需要車載充電機(jī)，這樣一方面車載充電機(jī)增加了電動(dòng)汽車的成本和負(fù)重，另一方面車載充電機(jī)屬于諧波源負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生諧波電流注入公用電網(wǎng)，影響電能質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中電動(dòng)汽車充電不方便的缺陷，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提出一種充電樁裝置。
[0004]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種充電樁裝置，包括:電源單元、直流充電單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元；
[0005]用于接收外部供電，對(duì)輸入電壓進(jìn)行處理后輸出穩(wěn)定的直流電的電源單元與用于接收電源單元輸出的直流電并為外接蓄電池充電的直流充電單元相連；
[0006]用于采集電源單元和直流充電單元的狀態(tài)信息，并對(duì)直流充電單元的充電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元與電源單元和直流充電單元相連。
[0007]在上述技術(shù)方案中，電源單元包括:整流電路、交流電壓檢測(cè)電路、直流電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電阻R6、場(chǎng)效應(yīng)管Q2、第一電感L2和濾波電容C2 ;狀態(tài)檢測(cè)單元包括:PFC控制芯片；
[0008]交流電壓檢測(cè)電路與外部交流輸入端口相連，交流電壓檢測(cè)電路的輸出端與PFC控制芯片的交流電壓檢測(cè)端相連；直流電壓檢測(cè)電路的一端與電壓輸出端相連，另一端接地，且直流電壓檢測(cè)電路的輸出端與PFC控制芯片的直流電壓檢測(cè)端相連；整流電路的輸入端與外部交流輸入端口相連；
[0009]場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與整流電路的正向輸出端相連，源極通過(guò)電流檢測(cè)電阻與整流電路的反向輸出端相連，且源極還接地；場(chǎng)效應(yīng)管的漏極還通過(guò)第一電感與電壓輸出端相連，柵極與PFC控制芯片的驅(qū)動(dòng)端相連；濾波電容一端與電壓輸出端相連，另一端接地；整流電路的反向輸出端還與PFC控制芯片的電流輸入端相連。
[0010]在上述技術(shù)方案中，直流充電單元包括:第一控制場(chǎng)效應(yīng)管、第二控制場(chǎng)效應(yīng)管、第一電容、第二電容、第二電感、第三電感、變壓器、第一二極管、第二二極管和電阻；
[0011]第一控制場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與電壓輸出端相連，第一控制場(chǎng)效應(yīng)管源極與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連，第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地；變壓器的初級(jí)線圈的同名端與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連，初級(jí)線圈的異名端通過(guò)第二電容與第一控制場(chǎng)效應(yīng)管源極相連；變壓器的第一次級(jí)線圈的同名端與第一二極管的陽(yáng)極相連，變壓器的第二次級(jí)線圈的同名端與第二二極管的陽(yáng)極相連；變壓器的第一次級(jí)線圈的異名端與第二次級(jí)線圈的異名端相連，連接節(jié)點(diǎn)為電流輸出端；第一二極管的陰極與第二二極管的陰極相連，并通過(guò)第二電感與正電源端相連，第一次級(jí)線圈的異名端通過(guò)電阻與負(fù)電源端相連，且第一電容一端與正電源端相連，另一端與負(fù)電源端相連。
[0012]在上述技術(shù)方案中，狀態(tài)檢測(cè)單元還包括:半橋控制電路和充電控制電路；
[0013]充電控制電路包括兩級(jí)放大器1、光耦合器以及可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器；直流充電單元的電流輸出端依次通過(guò)兩級(jí)放大器后與光耦合器的輸入端相連，且可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器與光耦合器的輸入端相連；光耦合器IC3的輸出端與半橋控制電路的反饋端相連；
[0014]半橋控制電路的第一控制端與第一控制場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，第二控制端與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，半橋控制電路的反饋端與充電控制電路的輸出端相連。
[0015]在上述技術(shù)方案中，電源單元包括整流電路、交流電壓檢測(cè)電路、直流電壓檢測(cè)電路、PFC電路、DC/DC升壓電路；狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元包括脈寬調(diào)制集成電路；
[0016]交流電壓檢測(cè)電路與外部交流輸入端口相連，輸出端與脈寬調(diào)制集成電路的交流電壓檢測(cè)端相連；直流電壓檢測(cè)電路與外部直流輸入端口相連，直流電壓檢測(cè)電路的輸出端與脈寬調(diào)制集成電路的直流電壓檢測(cè)端相連；整流電路的輸入端與外部交流輸入端口相連，輸出端分別與PFC電路的輸入端、DC/DC升壓電路的輸入端相連；外部直流輸入端口與整流電路的輸出端相連；PFC電路的輸出端和DC/DC升壓電路的輸出端與直流充電單元連接；脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端與PFC電路相連，脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端與DC/DC升壓電路相連。
[0017]在上述技術(shù)方案中，PFC電路包括:第一場(chǎng)效應(yīng)管、第一電感、第一二極管和第一濾波電容；
[0018]第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過(guò)第一電感與整流電路的正向輸出端相連，源極與整流電路的反向輸出端相連，且第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極還與第一二極管的陽(yáng)極相連，柵極與脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端相連；第一濾波電容一端與第一二極管的陰極相連，另一端與第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連；
[0019]DC/DC升壓電路包括:第二場(chǎng)效應(yīng)管、第二電感、第二二極管和第二濾波電容;第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過(guò)第二電感與整流電路的正向輸出端相連，源極接地，且第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極還與第二二極管的陽(yáng)極相連，柵極與脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端相連；第二濾波電容一端與第二二極管的陰極相連，另一端接地。
[0020]在上述技術(shù)方案中，狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元還包括MOSFET驅(qū)動(dòng)器；脈寬調(diào)制集成電路的第一PWM驅(qū)動(dòng)端通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第一驅(qū)動(dòng)電路與PFC電路相連；脈寬調(diào)制集成電路的第二PWM驅(qū)動(dòng)端通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第二驅(qū)動(dòng)電路與DC/DC升壓電路相連。
[0021]在上述技術(shù)方案中，該充電樁裝置還包括:照明單元；電源單元與照明單元相連，且狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元與照明單元相連。
[0022]在上述技術(shù)方案中，照明單元包括LED驅(qū)動(dòng)器和LED路燈；LED驅(qū)動(dòng)器的輸入端為PWM ON/OFF端，輸出端通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管與LED路燈相連。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例的充電樁裝置，通過(guò)直接為外接蓄電池提供直流電，可以直接對(duì)電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電，不需要經(jīng)過(guò)車載充電機(jī)，使得電動(dòng)汽車無(wú)需安裝車載充電機(jī)，從而節(jié)約了電動(dòng)汽車的生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的電動(dòng)汽車充電模式的示意圖；
[0025]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中充電樁裝置的第一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中充電樁裝置的第二結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為實(shí)施例一中充電樁裝置的部分結(jié)構(gòu)電路圖；
[0028]圖5為實(shí)施例一中半橋控制電路的電路圖；
[0029]圖6為實(shí)施例一中充電控制電路的電路圖；
[0030]圖7為實(shí)施例一中照明單元的電路圖
[0031]圖8為實(shí)施例二中充電樁裝置的部分結(jié)構(gòu)電路圖；
[0032]圖9為實(shí)施例二中電源單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元的部分結(jié)構(gòu)電路圖；
[0033]圖10為實(shí)施例二中單片機(jī)STM32R)51的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0035]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種充電樁裝置，圖2為充電樁裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:電源單元101、直流充電單元102和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103，其中:
[0036]電源單元101，用于接收外部供電，對(duì)輸入電壓進(jìn)行處理后輸出穩(wěn)定的直流電，并與直流充電單元102相連為直流充電單元102提供直流電。上述外部供電的輸入電壓可以是220V交流電，也可以是300V直流電，無(wú)論輸入電壓為交流電還是為直流電，電源單元101輸出穩(wěn)定的直流電。電源單兀101輸出的穩(wěn)定直流電主要用于為直流充電單兀102供電，同時(shí)電源單元101還可以設(shè)有多種工作電壓的接口，用于為L(zhǎng)ED路燈等其他需要直流供電的設(shè)備供電。
[0037]直流充電單元102，用于接收電源單元101輸出的直流電并為外接蓄電池充電。其中外接蓄電池包括電動(dòng)汽車蓄電池、電動(dòng)摩托車蓄電池和電動(dòng)自行車蓄電池等，當(dāng)電動(dòng)汽車或電動(dòng)自行車的蓄電池需要充電時(shí)，蓄電池直接與直流充電單元102連接，這樣不需要電動(dòng)汽車自帶車載充電機(jī)即可對(duì)電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電。
[0038]狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103，與電源單元101和直流充電單元102相連，用于采集電源單元101和直流充電單元102的狀態(tài)信息，并對(duì)直流充電單元102的充電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源單元101的輸入電壓和輸出電壓，以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流充電單元102的狀態(tài)信息；特別當(dāng)直流充電單元102用于為外接蓄電池充電時(shí)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電電壓、充電電流，進(jìn)而可以判斷出是否繼續(xù)為蓄電池充電。
[0039]本實(shí)用新型實(shí)施例中，充電樁輸出穩(wěn)定的直流電壓為外部設(shè)備供電，這樣外部設(shè)備不需要額外的整流和濾波模塊，從而減少交直流轉(zhuǎn)換次數(shù)，能夠提高能源利用率；同時(shí)，在對(duì)外接電動(dòng)汽車進(jìn)行充電時(shí)，可以直接對(duì)電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電，不需要經(jīng)過(guò)車載充電機(jī)，使得電動(dòng)汽車無(wú)需安裝車載充電機(jī)，從而節(jié)約了電動(dòng)汽車的生產(chǎn)成本；而且電動(dòng)汽車重量減輕，耗能減少。
[0040]優(yōu)選的，上述裝置還包括:照明單元104。電源單元101為照明單元104提供直流電。該照明單元104具體可以為L(zhǎng)ED路燈，由于電源單元101直接為L(zhǎng)ED路燈提供直流電，因此根據(jù)本實(shí)施例提供的充電樁裝置，LED路燈不需要整流和濾波模塊，一方面簡(jiǎn)化了 LED路燈的結(jié)構(gòu)并節(jié)省了成本，另一方面還避免了在LED路燈內(nèi)部整流過(guò)程中的能量損耗。通過(guò)增加照明單元可以實(shí)現(xiàn)LED路燈充電樁的一體化。
[0041]下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例詳細(xì)介紹充電樁裝置的結(jié)構(gòu)及充電樁裝置的充電過(guò)程。
[0042]實(shí)施例一
[0043]在實(shí)施例一中，照明單元104為L(zhǎng)ED路燈，實(shí)施例一提供的裝置為L(zhǎng)ED路燈充電樁一體化裝置。
[0044]如圖4所示，電源單元101包括整流電路、交流電壓檢測(cè)電路、直流電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電阻R6、場(chǎng)效應(yīng)管Q2、第一電感L2和濾波電容C2。直流充電單元102包括第一控制場(chǎng)效應(yīng)管Q1、第二控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3、第一電容Cl、第二電容C3、第二電感L1、第三電感L3、變壓器Tl、第一二極管D3、第二二極管D6和電阻R3 ;狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103主要包括PFC控制芯片，該控制芯片具體可以為UCC28019或UCC28070。
[0045]具體的，如圖4所示，交流電壓檢測(cè)電路與外部交流輸入端口 L和N相連(L為交流電源，N為中性線)，交流電壓檢測(cè)電路的輸出端與PFC控制芯片的交流電壓檢測(cè)端Vac相連；直流電壓檢測(cè)電路的一端與電壓輸出端Vout相連，另一端接地，且直流電壓檢測(cè)電路的輸出端與PFC控制芯片的直流電壓檢測(cè)端Vdc相連；整流電路的輸入端與外部交流輸入端口 L和N相連。
[0046]其中，如圖4所示，交流電壓檢測(cè)電路包括串聯(lián)的電阻Rl和R4，電阻Rl和R4的中間連接節(jié)點(diǎn)即為交流電壓檢測(cè)電路的輸出端，其與PFC控制芯片的交流電壓檢測(cè)端Vac相連。直流電壓檢測(cè)電路包括串聯(lián)的電阻R2和R5，電阻R2和R5的中間連接節(jié)點(diǎn)即為直流電壓檢測(cè)電路的輸出端，其與PFC控制芯片的直流電壓檢測(cè)端Vdc相連。
[0047]在實(shí)施例一中，整流電路具體為全波整流電路(如圖4所示，全波整流電路由D1、D2、D4和D5組成)。場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極與全波整流電路的正向輸出端(即D2與D5的公共端)相連，源極通過(guò)電流檢測(cè)電阻R6與全波整流電路的反向輸出端(即Dl與D4的公共端)相連，且源極還接地；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極還通過(guò)第一電感L2與電壓輸出端Vout相連，柵極與PFC控制芯片的驅(qū)動(dòng)端相連。濾波電容C2 —端與電壓輸出端Vout相連，另一端接地。此外，全波整流電路的反向輸出端還與PFC控制芯片的電流輸入端相連。
[0048]在直流充電單元102中，如圖4所示，第一控制場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極與電壓輸出端Vout相連，第一控制場(chǎng)效應(yīng)管Ql源極與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極相連，第二控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極接地。變壓器Tl的初級(jí)線圈的同名端(即圖4中的端I)與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極相連，初級(jí)線圈的異名端(即圖4中的端2)通過(guò)第二電容C3與第一控制場(chǎng)效應(yīng)管Ql源極相連。變壓器Tl的第一次級(jí)線圈的同名端與第一二極管D3的陽(yáng)極相連，變壓器Tl的第二次級(jí)線圈的同名端與第二二極管D6的陽(yáng)極相連；變壓器Tl的第一次級(jí)線圈的異名端與第二次級(jí)線圈的異名端相連，該連接節(jié)點(diǎn)為電流輸出端CURRTNT ;第一二極管D3的陰極與第二二極管D6的陰極相連，并通過(guò)第二電感LI與正電源端VBAT+相連，第一次級(jí)線圈的異名端通過(guò)電阻R3與負(fù)電源端VBAT-相連，且第一電容Cl 一端與正電源端VBAT+相連，另一端與負(fù)電源端VBAT-相連。
[0049]在實(shí)施例一中，狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103還包括半橋控制電路和充電控制電路。如圖5所示，在實(shí)施例一中，半橋控制電路的第一控制端與第一控制場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極相連，第二控制端與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極相連，半橋控制電路的反饋端與充電控制電路的輸出端相連。半橋控制電路具體由半橋控制芯片IR21531組成，其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖5所示。
[0050]如圖6所示，該充電控制電路具體包括兩級(jí)放大器ICIA和ICIB、光耦合器IC3以及可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器IC4。其中，電流輸出端⑶RRTNT依次通過(guò)兩級(jí)放大器ICIA和ICIB后與光耦合器IC3的輸入端相連，且可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器IC4與光耦合器IC3的輸入端相連，用于穩(wěn)壓。該可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器IC4具體可采用TL431AQD芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。光耦合器IC3的輸出端即為充電控制電路的輸出端，其與半橋控制電路的反饋端相連。
[0051]實(shí)施例一提供的電源單元101可接收外部供電，例如300V直流電或220V交流電，交流電源通過(guò)控制芯片UCC28019或者UCC28070控制的功率因數(shù)校正電路輸出穩(wěn)定直流電源，R6采樣回路電流，使回路電流波形跟隨電壓波形變化，PFC控制芯片可以提高電源的功率因數(shù)；R2、R5采樣直流輸出電壓，穩(wěn)定VO+電壓輸出。直流電源300V可以直接接入V0+。Ql、Q3、C3、L3、Tl、D3、D6、L1、Cl、R3構(gòu)成LLC諧振半橋拓?fù)?，轉(zhuǎn)換為汽車充電所需的電壓和電流。
[0052]半橋控制電路作為L(zhǎng)LC諧振半橋拓?fù)涞目刂菩酒?，控制VGl和VG2輸出占空比互補(bǔ)的約為45%的占空比的方波，驅(qū)動(dòng)Ql、Q3。充電控制電路中⑶RRENT SET端電壓值的不同可以控制不同的輸出電流，IC4和外圍電路作為輸出電壓過(guò)高保護(hù)使用。
[0053]在實(shí)施例一中，照明單元104具體包括LED驅(qū)動(dòng)器UCC28811，該LED驅(qū)動(dòng)器的輸入端VIN為PWM 0N/0FF端，其輸出端DR通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管Q4控制LED路燈的開(kāi)關(guān)，具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖7所示。
[0054]該P(yáng)WM 0N/0FF端根據(jù)開(kāi)關(guān)量的占空比不同可以調(diào)節(jié)路燈的亮度，拉低后路燈熄滅，可以根據(jù)不同的季節(jié)采用不同的開(kāi)關(guān)時(shí)間，相同的季節(jié)因?yàn)椴煌奶鞖馇闆r進(jìn)行機(jī)動(dòng)調(diào)整路燈亮度，另外，北京、上海等大城市的霧霾情況十分嚴(yán)重，也能明顯的對(duì)能見(jiàn)度產(chǎn)生影響，也可以因此機(jī)動(dòng)的進(jìn)行管理。
[0055]實(shí)施例一中的LED路燈不需要整流和濾波模塊，一方面簡(jiǎn)化了 LED路燈的結(jié)構(gòu)并節(jié)省了成本，另一方面還避免了在LED路燈內(nèi)部整流過(guò)程中的能量損耗，大大提高產(chǎn)品的可靠性。
[0056]實(shí)施例一中，充電樁裝置和LED路燈實(shí)現(xiàn)一體化，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)充電樁為電動(dòng)汽車充電的功能以及路燈照明的功能，充電樁裝置的資源得到有效利用，同時(shí)減少LED路燈線路的鋪設(shè)。電源單元101直接輸出直流電為L(zhǎng)ED路燈供電，因此LED路燈不需要整流和濾波電路模塊，這樣不僅減少了 LED路燈的結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以解決傳統(tǒng)LED路燈整流器易壞的問(wèn)題。
[0057]實(shí)施例二
[0058]在實(shí)施例二中，如圖8所示，電源單元101包括整流電路、交流電壓檢測(cè)電路、直流電壓檢測(cè)電路、PFC (Power Factor Correct1n，功率因數(shù)校正)電路、DC/DC升壓電路。狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103包括脈寬調(diào)制集成電路。
[0059]其中，交流電壓檢測(cè)電路與外部交流輸入端口 L和N相連(L為交流電源，N為中性線)，輸出端與脈寬調(diào)制集成電路的交流電壓檢測(cè)端Vac相連；直流電壓檢測(cè)電路與外部直流輸入端口 NCl和NC2相連，其中，NCl為正輸入端、NC2為負(fù)輸入端，且NC2接地，直流電壓檢測(cè)電路的輸出端與脈寬調(diào)制集成電路的直流電壓檢測(cè)端Vdc相連；整流電路10的輸入端與外部交流輸入端口相連，輸出端分別與PFC電路的輸入端、DC/DC升壓電路的輸入端相連；外部直流輸入端口與整流電路10的輸出端相連。
[0060]同時(shí)，PFC電路的輸出端和DC/DC升壓電路的輸出端與直流充電單元連接；脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動(dòng)端DPWMl與PFC電路相連，脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端DPWM2與DC/DC升壓電路相連。其中，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的基底都為內(nèi)部連接形式，即襯底和源極相連。
[0061]在實(shí)施例二中，狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元103還包括MOSFET驅(qū)動(dòng)器。具體的，脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端DPWMl通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第一驅(qū)動(dòng)電路與PFC電路相連；脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端DPWM2通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第二驅(qū)動(dòng)電路與DC/DC升壓電路相連。
[0062]通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)PFC電路和DC/DC升壓電路，可以高效地驅(qū)動(dòng)MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半場(chǎng)效晶體管)和IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)電源開(kāi)關(guān)。
[0063]具體的，如圖9所示，DC/DC升壓電路具體為BOOST升壓電路，且BOOST升壓電路與PFC電路單獨(dú)工作。
[0064]整流電路10采用全波整流電路D2 ;PFC電路包括:第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1、第一電感L1、第一二極管D3和第一濾波電容Cl ;其中，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極通過(guò)第一電感LI與全波整流電路D2的正向輸出端(即全波整流電路D2的A端)相連，源極與全波整流電路D2的反向輸出端(即全波整流電路D2的B端)相連，且第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極還與第一二極管D3的陽(yáng)極相連，柵極通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器與脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端DPWMl相連；第一濾波電容Cl 一端與第一二極管D3的陰極相連，另一端與第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極相連。
[0065]其中，全波整流電路D2的反向輸出端通過(guò)電流檢測(cè)電阻Rl與第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極相連，并與脈寬調(diào)制集成電路的第一電流輸入端相連。
[0066]BOOST升壓電路包括:第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2、第二電感L1、第二二極管D3、第二濾波電容Cl和電流采樣電阻R2 ;第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極通過(guò)第二電感LI與全波整流電路D2的正向輸出端相連，源極通過(guò)電流采樣電阻R2接地，且第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極還與第二二極管D3的陽(yáng)極相連，柵極通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器與脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端相連；第二濾波電容Cl 一端與第二二極管D3的陰極相連，另一端接地。
[0067]需要說(shuō)明的是，由于在PFC電路和BOOST升壓電路中，電感、二極管和濾波電容的作用相似，故如上所述，第一電感與第二電感采用同一個(gè)電感，即LI ;第一二極管與第二二極管采用同一個(gè)二極管，即D3 ;第一濾波電容與第二濾波電容采用同一個(gè)電容，即Cl。
[0068]在實(shí)施例二中，交流電壓檢測(cè)電路為電壓互感器PT1，電壓互感器PTl的一次側(cè)與外部交流輸入端口 L和N相連，二次側(cè)的Vac端與脈寬調(diào)制集成電路的交流電壓檢測(cè)端(具體為圖10中單片機(jī)STM32R)51的14腳)相連。其中，電壓互感器PTl的二次側(cè)接地。
[0069]直流電壓檢測(cè)電路包括串聯(lián)的電阻R6和R7，電阻R6和R7的中間連接節(jié)點(diǎn)與脈寬調(diào)制集成電路的直流電壓檢測(cè)端(具體為圖10中單片機(jī)STM32R)51的15腳)相連。
[0070]該交直流兼容型車載充電機(jī)前級(jí)電路還包括第一電壓采樣電路、第二電壓采樣電路、反相放大器和正向放大器。
[0071]其中，第一電壓采樣電路包括串聯(lián)的電阻R8和R9，電阻R8的一端與全波整流電路D2的正向輸出端(即A)相連，另一端與電阻R9相連并將采集的電壓Vl發(fā)送至脈寬調(diào)制集成電路的電壓比較端；電阻R9的另一端與全波整流電路D2的反向輸出端(即B)相連。第二電壓采樣電路包括串聯(lián)的電阻RlO和Rl I，電阻RlO和Rl I與濾波電容Cl并聯(lián)連接，第二電壓采樣電路的輸出端(即電阻RlO和Rll的中間連接節(jié)點(diǎn))與脈寬調(diào)制集成電路的電壓反饋端(即U⑶3138的AD05端)相連，具體連接關(guān)系參見(jiàn)圖6所示。
[0072]與全波整流電路D2的反向輸出端相連的節(jié)點(diǎn)1-PFC通過(guò)反相放大器IClA與脈寬調(diào)制集成電路的第一電流輸入端(即U⑶3138的ADOl端)相連；第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極通過(guò)正向放大器IClB與脈寬調(diào)制集成電路的第二電流輸入端(即U⑶3138的AD02端)相連，具體連接關(guān)系參見(jiàn)圖6所示。
[0073]同時(shí)，在實(shí)施例二中，MOSFET驅(qū)動(dòng)器具體為UCC27324高速低側(cè)柵極MOSFET驅(qū)動(dòng)器；通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器可以高效地驅(qū)動(dòng)第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2。脈寬調(diào)制集成電路由數(shù)字電源控制器UCD3138和單片機(jī)STM32R)51組成，其中，單片機(jī)STM32R)51的詳細(xì)電路圖參見(jiàn)圖7所示。單片機(jī)STM32R)51主要用于完成選擇性驅(qū)動(dòng)脈寬調(diào)制集成電路的作用，該單片機(jī)完全可以由數(shù)據(jù)選擇器及其外圍電路(如與非門電路等)來(lái)代替。
[0074]具體的，數(shù)字電源控制器U⑶3138的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端DPWMl通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第一驅(qū)動(dòng)電路與第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極相連；數(shù)字電源控制器U⑶3138的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端DPWM2通過(guò)MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第二驅(qū)動(dòng)電路與第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極相連。
[0075]數(shù)字電源控制器U⑶3138的ADOl端子即為上述的第一電流輸入端，AD02端子即為上述的第二電流輸入端，AD05端子即為電壓反饋端。
[0076]同時(shí)，數(shù)字電源控制器UCD3138的AD03端子與單片機(jī)STM32R)51的35腳相連，AD04端子與單片機(jī)STM32R)51的32腳相連。單片機(jī)STM32R)51的14腳為上述脈寬調(diào)制集成電路的交流電壓檢測(cè)端，15腳為上述脈寬調(diào)制集成電路的直流電壓檢測(cè)端。
[0077]在實(shí)施例二中，電源單元101的輸出端Vout進(jìn)而與直流充電單元102相連，并為其提供穩(wěn)定的直流電。由于直流充電單元102與照明單元104的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中描述的結(jié)構(gòu)完全相同，此處不做詳述。
[0078]本實(shí)用新型實(shí)施例的充電樁裝置，通過(guò)直接為外接蓄電池提供直流電，可以直接對(duì)電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電，不需要經(jīng)過(guò)車載充電機(jī)，使得電動(dòng)汽車無(wú)需安裝車載充電機(jī)，從而節(jié)約了電動(dòng)汽車的生產(chǎn)成本。
[0079]以上公開(kāi)的僅為本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種充電樁裝置，其特征在于，包括:電源單元、直流充電單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元； 用于接收外部供電、對(duì)輸入電壓進(jìn)行處理后輸出穩(wěn)定的直流電的所述電源單元與用于接收所述電源單元輸出的直流電并為外接蓄電池充電的所述直流充電單元相連； 用于采集所述電源單元和所述直流充電單元的狀態(tài)信息，并對(duì)所述直流充電單元的充電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)的所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元與所述電源單元和所述直流充電單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電源單元包括:整流電路、交流電壓檢測(cè)電路、直流電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電阻R6、場(chǎng)效應(yīng)管Q2、第一電感L2和濾波電容C2 ；所述狀態(tài)檢測(cè)單元包括=PFC控制芯片； 交流電壓檢測(cè)電路與外部交流輸入端口相連，交流電壓檢測(cè)電路的輸出端與PFC控制芯片的交流電壓檢測(cè)端相連；直流電壓檢測(cè)電路的一端與電壓輸出端相連，另一端接地，且直流電壓檢測(cè)電路的輸出端與PFC控制芯片的直流電壓檢測(cè)端相連；整流電路的輸入端與外部交流輸入端口相連； 場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與整流電路的正向輸出端相連，源極通過(guò)電流檢測(cè)電阻與整流電路的反向輸出端相連，且源極還接地；場(chǎng)效應(yīng)管的漏極還通過(guò)第一電感與電壓輸出端相連，柵極與PFC控制芯片的驅(qū)動(dòng)端相連；濾波電容一端與電壓輸出端相連，另一端接地；整流電路的反向輸出端還與PFC控制芯片的電流輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述直流充電單元包括:第一控制場(chǎng)效應(yīng)管、第二控制場(chǎng)效應(yīng)管、第一電容、第二電容、第二電感、第三電感、變壓器、第一二極管、第二二極管和電阻； 第一控制場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與電壓輸出端相連，第一控制場(chǎng)效應(yīng)管源極與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連，第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地；變壓器的初級(jí)線圈的同名端與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連，初級(jí)線圈的異名端通過(guò)第二電容與第一控制場(chǎng)效應(yīng)管源極相連；變壓器的第一次級(jí)線圈的同名端與第一二極管的陽(yáng)極相連，變壓器的第二次級(jí)線圈的同名端與第二二極管的陽(yáng)極相連；變壓器的第一次級(jí)線圈的異名端與第二次級(jí)線圈的異名端相連，連接節(jié)點(diǎn)為電流輸出端；第一二極管的陰極與第二二極管的陰極相連，并通過(guò)第二電感與正電源端相連，第一次級(jí)線圈的異名端通過(guò)電阻與負(fù)電源端相連，且第一電容一端與正電源端相連，另一端與負(fù)電源端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述狀態(tài)檢測(cè)單元還包括:半橋控制電路和充電控制電路； 充電控制電路包括兩級(jí)放大器1、光耦合器以及可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器；直流充電單元的電流輸出端依次通過(guò)兩級(jí)放大器后與光耦合器的輸入端相連，且可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器與光耦合器的輸入端相連；光耦合器IC3的輸出端與半橋控制電路的反饋端相連； 半橋控制電路的第一控制端與第一控制場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，第二控制端與第二控制場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，半橋控制電路的反饋端與充電控制電路的輸出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電源單元包括整流電路、交流電壓檢測(cè)電路、直流電壓檢測(cè)電路、PFC電路、DC/DC升壓電路；所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元包括脈寬調(diào)制集成電路； 所述交流電壓檢測(cè)電路與外部交流輸入端口相連，輸出端與所述脈寬調(diào)制集成電路的交流電壓檢測(cè)端相連； 所述直流電壓檢測(cè)電路與外部直流輸入端口相連，所述直流電壓檢測(cè)電路的輸出端與所述脈寬調(diào)制集成電路的直流電壓檢測(cè)端相連； 所述整流電路的輸入端與外部交流輸入端口相連，輸出端分別與所述PFC電路的輸入端、所述DC/DC升壓電路的輸入端相連； 外部直流輸入端口與所述整流電路的輸出端相連； 所述PFC電路的輸出端和所述DC/DC升壓電路的輸出端與所述直流充電單元連接； 所述脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端與所述PFC電路相連，所述脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端與所述DC/DC升壓電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述PFC電路包括:第一場(chǎng)效應(yīng)管、第一電感、第一二極管和第一濾波電容； 所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過(guò)所述第一電感與所述整流電路的正向輸出端相連，源極與所述整流電路的反向輸出端相連，且所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極還與所述第一二極管的陽(yáng)極相連，柵極與所述脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端相連；所述第一濾波電容一端與所述第一二極管的陰極相連，另一端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連； 所述DC/DC升壓電路包括:第二場(chǎng)效應(yīng)管、第二電感、第二二極管和第二濾波電容； 所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過(guò)所述第二電感與所述整流電路的正向輸出端相連，源極接地，且所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極還與所述第二二極管的陽(yáng)極相連，柵極與所述脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端相連； 所述第二濾波電容一端與所述第二二極管的陰極相連，另一端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元還包括MOSFET驅(qū)動(dòng)器； 所述脈寬調(diào)制集成電路的第一 PWM驅(qū)動(dòng)端通過(guò)所述MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第一驅(qū)動(dòng)電路與所述PFC電路相連； 所述脈寬調(diào)制集成電路的第二 PWM驅(qū)動(dòng)端通過(guò)所述MOSFET驅(qū)動(dòng)器的第二驅(qū)動(dòng)電路與所述DC/DC升壓電路相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的裝置，其特征在于，還包括:照明單元； 所述電源單元與所述照明單元相連，且所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元與所述照明單元相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述照明單元包括LED驅(qū)動(dòng)器和LED路燈； 所述LED驅(qū)動(dòng)器的輸入端為PWM 0N/0FF端，輸出端通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管與LED路燈相連。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK204103555SQ201420569170
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】趙羨龍, 殷樹剛, 郭正雄, 龔桃榮, 梁小斌, 劉曉巍 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司