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      磁熔電加熱控制電路的制作方法

      文檔序號:8092156閱讀:483來源:國知局
      磁熔電加熱控制電路的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開一種磁熔電加熱控制電路,涉及新能源汽車【技術(shù)領(lǐng)域】,能夠解決在新能源汽車上應(yīng)用磁熔電加熱技術(shù)時成本較高的問題。磁熔電加熱控制電路包括依次串聯(lián)的電磁干擾EMI濾波電路、預(yù)充及全橋整流電路、功率因數(shù)校正PFC校正電路、充電電路和高頻隔離變及整流濾波電路,充電電路與轉(zhuǎn)換開關(guān)電路連接,轉(zhuǎn)換開關(guān)電路分別與加熱感應(yīng)線圈和高頻隔離變及整流濾波電路連接。本發(fā)明用于新能源汽車。
      【專利說明】磁熔電加熱控制電路
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及新能源汽車【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種磁熔電加熱控制電路。
      【背景技術(shù)】
      [0002]目前汽車用電加熱技術(shù)主要有兩種:一種是PTC (Positive TemperatureCoefficient,正溫度系數(shù))電加熱技術(shù),一種是磁熔電加熱技術(shù),目前新能源汽車應(yīng)用PTC電加熱技術(shù)較為廣泛,但效率較低,價格也較貴;磁熔電加熱技術(shù)加熱效率高,加熱速度快,電磁輻射非常低。磁熔電加熱器一般由加熱線圈、控制及電流轉(zhuǎn)換裝置兩部分組成,兩者為串聯(lián)關(guān)系,控制及電流轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生高頻電流,高頻電流流過線圈使線圈產(chǎn)生高頻磁場,產(chǎn)生的高頻磁場通過金屬導(dǎo)體使其感應(yīng)生熱,從而實(shí)現(xiàn)加熱的目的。
      [0003]現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題:磁熔電加熱技術(shù)在工業(yè)上有應(yīng)用,但在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用很少,在應(yīng)用時需要以加熱線圈作為載體額外增加控制部分及電流轉(zhuǎn)換裝置來實(shí)現(xiàn)磁熔電加熱器正常工作,因此要為加熱線圈專門設(shè)計開發(fā)一套控制及電流轉(zhuǎn)換裝置,成本較高。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種磁熔電加熱控制電路,能夠解決在新能源汽車上應(yīng)用磁熔電加熱技術(shù)時成本較高的問題。
      [0005]為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
      [0006]一種磁熔電加熱控制電路,包括:
      [0007]包括依次串聯(lián)的電磁干擾EMI濾波電路、預(yù)充及全橋整流電路、功率因數(shù)校正PFC校正電路、充電電路和高頻隔離變及整流濾波電路,所述充電電路與轉(zhuǎn)換開關(guān)電路連接,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路分別與加熱感應(yīng)線圈和所述高頻隔離變及整流濾波電路連接;
      [0008]所述充電電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管以及控制開關(guān)管導(dǎo)通的控制信號源,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路包括第五開關(guān)管,所述第五開關(guān)管的S極與加熱感應(yīng)線圈的第一管腳相連、D極與所述第一開關(guān)管的S極和所述第三開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連,所述第二開關(guān)管的S極和所述第四開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)與所述加熱感應(yīng)線圈的第二管腳相連。
      [0009]優(yōu)選的,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路還包括第六開關(guān)管,所述第六開關(guān)管的D極與所述第一開關(guān)管的S極和所述第三開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連、S極與所述高頻隔離變及整流濾波電路中的高頻隔離變壓器的第一管腳相連,所述高頻隔離變壓器的第二管腳相連與所述第二開關(guān)管的S極和所述第四開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連。
      [0010]優(yōu)選的,所述高頻隔離變壓器的第三管腳與電池的正極相連,所述高頻隔離變壓器的第四管腳與電池的負(fù)極相連。
      [0011]其中,所述高頻隔離變壓器的第三管腳同時與第一電容的一端、第一電阻的一端和第一二極管的正極相連,所述第一電容的另一端與第二電阻的一端相連,所述第一電阻的另一端與第二電容的一端相連,所述第二電阻的另一端與所述高頻隔離變壓器的第五管腳相連,所述第二電容的另一端與第一二極管的負(fù)極相連后與第一電流傳感器的第一部分管腳相連,所述第一電流傳感器的第二部分管腳與濾波電感的一端相連,所述濾波電感的另一端同時與加熱繼電器的第一管腳和濾波儲能電容的一端相連,所述濾波儲能電容的另一端與第二電流傳感器的第一部分管腳相連,所述第二電流傳感器的第二部分管腳與電池的正極相連。
      [0012]其中,所述高頻隔離變壓器的第四管腳同時與濾波儲能電容的一端、電池的負(fù)極和加熱繼電器的第二管腳相連。
      [0013]其中,所述高頻隔離變壓器的第五管腳同時與所述第二電阻的一端、第三電阻的一端和第二二極管的正極相連,所述第三電阻的另一端與第三電容的一端相連,所述第三電容的另一端同時與第二二極管的負(fù)極以及第一二極管的負(fù)極相連。
      [0014]優(yōu)選的,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路還包括續(xù)流二極管和加熱繼電器,所述控制信號源分別與所述續(xù)流二極管和所述加熱繼電器串聯(lián)后與外接電源連接,所述續(xù)流二極管與所述加熱繼電器并聯(lián),所述加熱繼電器的第一管腳依次通過所述高頻隔離變及整流濾波電路中的濾波儲能電容及第二電流傳感器與電池的正極相連、第二管腳通過所述濾波儲能電容與電池的負(fù)極相連、第三管腳與所述充電電路的接地供電管腳相連、第四管腳與所述充電電路的正極供電管腳相連;所述加熱繼電器的第一管腳和所述加熱繼電器的第四管腳通過開關(guān)連接,所述加熱繼電器的第二管腳和所述加熱繼電器的第三管腳通過開關(guān)連接。
      [0015]其中,所述電磁干擾EMI濾波電路的電源接入端分別與火線和零線連接。
      [0016]本發(fā)明實(shí)施例提供的磁熔電加熱控制電路,在原有的充電電路中加入轉(zhuǎn)換開關(guān)電路,并將轉(zhuǎn)換開關(guān)電路分別與加熱感應(yīng)線圈和原有的高頻隔離變及整流濾波電路連接,從而將充電電路產(chǎn)生的原本為電池充電的高頻交流電通過轉(zhuǎn)換開關(guān)電路接入到加熱感應(yīng)線圈兩端,通過轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制,實(shí)現(xiàn)磁熔電加熱技術(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)中需要額外為加熱感應(yīng)線圈設(shè)計開發(fā)一套控制及電流轉(zhuǎn)換裝置相比,本發(fā)明實(shí)施例提供的磁熔電加熱控制電路只需在原有充電電路基礎(chǔ)上提供一個轉(zhuǎn)換開關(guān)和控制信號,降低了額外設(shè)計開發(fā)一套控制及電流轉(zhuǎn)換裝置的成本。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的磁熔電加熱控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的磁熔電加熱控制電路的電路圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例提供的磁熔電加熱控制電路進(jìn)行詳細(xì)描述。
      [0020]本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁熔電加熱控制電路,如圖1所示,包括依次串聯(lián)的EMI(Electro Magnetic Interference,電磁干擾)濾波電路、預(yù)充及全橋整流電路、PFC (PowerFactor Correction,功率因數(shù)校正)校正電路、充電電路和高頻隔離變及整流濾波電路,在充電電路與高頻隔離變及整流濾波電路之間通過轉(zhuǎn)換開關(guān)電路進(jìn)行連接,轉(zhuǎn)換開關(guān)電路還與加熱感應(yīng)線圈(L5)連接。其中,如圖2所示,所述充電電路包括第一開關(guān)管(Q3)、第二開關(guān)管(Q4)、第三開關(guān)管(Q5)、第四開關(guān)管(Q6)以及控制開關(guān)管導(dǎo)通的控制信號源CS,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路包括第五開關(guān)管(Q8),所述第五開關(guān)管的S極與加熱感應(yīng)線圈的第一管腳相連、D極與所述第一開關(guān)管的S極和所述第三開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連,所述第二開關(guān)管的S極和所述第四開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)與所述加熱感應(yīng)線圈的第二管腳相連。
      [0021]基于上述的磁熔電加熱控制電路,在使用時,通過依次串聯(lián)的EMI濾波電路、預(yù)充及全橋整流電路和PFC校正電路為充電電路提供直流電壓,充電電路通過控制信號源先控制Q3和Q6導(dǎo)通,然后關(guān)閉Q3和Q6,再控制Q4和Q5導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)交替循環(huán)導(dǎo)通,從而利用提供的直流電壓產(chǎn)生高頻交變電流;當(dāng)需要進(jìn)行磁熔電加熱時,控制信號源將Q8導(dǎo)通,電流的流向包括兩條路徑:一條是由+400V處經(jīng)過Q3的D極和S極到達(dá)A點(diǎn),從A點(diǎn)經(jīng)過Q8的D極和S極后達(dá)到線圈L5,經(jīng)過L5后到B點(diǎn),從B點(diǎn)經(jīng)過Q6的D極和S極后到達(dá)PGND,另一條是由+400V處經(jīng)過Q4的D極和S極到達(dá)B點(diǎn),從B點(diǎn)經(jīng)過L5再經(jīng)過Q8的S極和D極后到達(dá)A點(diǎn),從A點(diǎn)經(jīng)過Q5的D極和S極后到達(dá)PGND,高頻電流流過L5使L5產(chǎn)生高頻磁場,產(chǎn)生的高頻磁場通過金屬導(dǎo)體使其感應(yīng)生熱。因此,通過上述流程可以在原有充電電路的基礎(chǔ)上通過控制信號源的控制將用于給電池充電的直流電轉(zhuǎn)化為高頻交流電,并且增加轉(zhuǎn)換開關(guān)電路,可以將高頻交流電傳送至加熱感應(yīng)線圈,實(shí)現(xiàn)磁熔電加熱技術(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)中需要額外為加熱感應(yīng)線圈設(shè)計開發(fā)一套控制及電流轉(zhuǎn)換裝置相比,本發(fā)明實(shí)施例提供的磁熔電加熱控制電路只需在原有充電電路基礎(chǔ)上提供一個轉(zhuǎn)換開關(guān)和控制信號,降低了額外設(shè)計開發(fā)一套控制及電流轉(zhuǎn)換裝置的成本。
      [0022]優(yōu)選的,如圖2所示,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路還包括第六開關(guān)管(Q7 ),所述第六開關(guān)管的D極與所述第一開關(guān)管的S極和所述第三開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連、S極與所述高頻隔離變及整流濾波電路中的高頻隔離變壓器(Tl)的第一管腳相連,所述高頻隔離變壓器的第二管腳相連與所述第二開關(guān)管的S極和所述第四開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連。當(dāng)不需要進(jìn)行磁熔電加熱而需要為電池充電時,控制信號源將Q7導(dǎo)通,電流的流向包括兩條路徑:一條是由+400V處經(jīng)過Q3的D極和S極到達(dá)A點(diǎn),從A點(diǎn)經(jīng)過Q7的D極和S極后達(dá)到Tl的第一管腳,依次經(jīng)過Tl的第一管腳和第二管腳后到B點(diǎn),從B點(diǎn)經(jīng)過Q6的D極和S極后到達(dá)PGND,另一條是由+400V處經(jīng)過Q4的D極和S極到達(dá)B點(diǎn),從B點(diǎn)依次經(jīng)過Tl的第二管腳和第一管腳再經(jīng)過Q7的S極和D極后到達(dá)A點(diǎn),從A點(diǎn)經(jīng)過Q5的D極和S極后到達(dá)PGND。高頻隔離變壓器Tl將高頻交流電進(jìn)行整流濾波后經(jīng)過其另外三個管腳分別輸送至電池的正負(fù)極,對電池進(jìn)行充電。此處高頻隔離變及整流濾波電路的主要作用有兩個:一是,隔離高低壓電氣并降低電壓;二是,對充電電路產(chǎn)生的高頻交流電進(jìn)行整流濾波,得到能夠?yàn)殡姵爻潆姷闹绷鞒潆婋妷汉统潆婋娏鳌?br> [0023]其中,如圖2所示,所述高頻隔離變壓器的第三管腳與電池的正極相連,所述高頻隔離變壓器的第四管腳與電池的負(fù)極相連。所述高頻隔離變壓器的第三管腳同時與第一電容(C17)的一端、第一電阻(R2)的一端和第一二極管(D6)的正極相連,所述第一電容的另一端與第二電阻(R4)的一端相連,所述第一電阻的另一端與第二電容(C12)的一端相連,所述第二電阻的另一端與所述高頻隔離變壓器的第五管腳相連,所述第二電容的另一端與第一二極管的負(fù)極相連后與第一電流傳感器(U3)的第一部分管腳(1-3管腳)相連,所述第一電流傳感器的第二部分管腳(4-6管腳)與濾波電感(L4)的一端相連,所述濾波電感的另一端同時與加熱繼電器(RL2)的第一管腳和濾波儲能電容(C13、C14、C15和C16)的一端相連,所述濾波儲能電容的另一端與第二電流傳感器(U4)的第一部分管腳(1-3管腳)相連,所述第二電流傳感器的第二部分管腳(4-6管腳)與電池的正極相連。
      [0024]其中,如圖2所示,所述高頻隔離變壓器的第四管腳同時與濾波儲能電容(C13、C14、C15和C16)的一端、電池的負(fù)極和加熱繼電器的第二管腳相連。
      [0025]其中,如圖2所示,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路還包括續(xù)流二極管(D8)和加熱繼電器(RL2),所述控制信號源(Heating RL)分別與所述續(xù)流二極管和所述加熱繼電器串聯(lián)后與外接電源(+12V)連接,所述續(xù)流二極管與所述加熱繼電器并聯(lián),所述加熱繼電器的第一管腳依次通過所述高頻隔離變及整流濾波電路中的濾波儲能電容及第二電流傳感器與電池的正極相連、第二管腳通過所述濾波儲能電容與電池的負(fù)極相連、第三管腳與所述充電電路的接地供電管腳相連、第四管腳與所述充電電路的正極供電管腳相連;所述加熱繼電器的第一管腳和所述加熱繼電器的第四管腳通過開關(guān)連接,所述加熱繼電器的第二管腳和所述加熱繼電器的第三管腳通過開關(guān)連接。在使用時,如果控制信號源檢測到為汽車的充電槍為插入狀態(tài)且電池電量未充滿,則通過導(dǎo)通Q7為的汽車電池充電;如果電池電量已充滿且需要進(jìn)行磁熔電加熱,則導(dǎo)通Q8。如果控制信號源檢測到充電槍為斷開狀態(tài)且需要進(jìn)行磁熔電加熱,則向RL2輸出低電平信號并導(dǎo)通Q8,使RL2將第一管腳和第四管腳之間的開關(guān)閉合,以及將第二管腳和第三管腳之間的開關(guān)閉合,將電池的負(fù)極連接到充電電路的正極供電管腳(+400V處),將電池的正極連接到充電電路的接地供電管腳(PGND處),通過電池為充電電路供電,為L5提供高頻交變電流,實(shí)現(xiàn)磁熔電加熱。
      [0026]其中,HMI濾波電路的主要作用時印制充電電路工作時高頻電流產(chǎn)生的干擾信號對電網(wǎng)的影響;預(yù)充及全橋整流電路的主要作用是減小啟動電流并將電網(wǎng)輸入的220V交流電壓變換為脈動直流電壓;PFC校正電路的主要作用是將全橋整流電路輸出的脈動直流電壓變換為穩(wěn)定的直流電壓供充電電路使用,并校正輸入功率因數(shù)。
      [0027]其中,整個磁熔電加熱控制電路的供電通過零線和火線的220V電壓供應(yīng),EMI濾波電路的電源接入端分別與火線和零線連接。
      [0028]需要說明的是,本發(fā)明實(shí)施例中的控制信號源既可以通過單片機(jī)編寫軟件實(shí)現(xiàn),也可以利用專用控制芯片實(shí)現(xiàn),此處不對具體的控制信號源進(jìn)行限定。
      [0029]需要說明的是,本發(fā)明實(shí)施例中的第五開關(guān)管(Q8)和第六開關(guān)管(Q7)還可以通過繼電器或其他類型的開關(guān)進(jìn)行替代,此處不對開關(guān)的具體類型進(jìn)行限定。
      [0030]在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機(jī)械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
      [0031]以上所述,僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
      【權(quán)利要求】
      1.一種磁熔電加熱控制電路,包括依次串聯(lián)的電磁干擾EMI濾波電路、預(yù)充及全橋整流電路、功率因數(shù)校正PFC校正電路、充電電路和高頻隔離變及整流濾波電路,其特征在于,所述充電電路與轉(zhuǎn)換開關(guān)電路連接,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路分別與加熱感應(yīng)線圈和所述高頻隔離變及整流濾波電路連接; 所述充電電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管以及控制開關(guān)管導(dǎo)通的控制信號源,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路包括第五開關(guān)管,所述第五開關(guān)管的S極與加熱感應(yīng)線圈的第一管腳相連、D極與所述第一開關(guān)管的S極和所述第三開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連,所述第二開關(guān)管的S極和所述第四開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)與所述加熱感應(yīng)線圈的第二管腳相連。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁熔電加熱控制電路,其特征在于,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路還包括第六開關(guān)管,所述第六開關(guān)管的D極與所述第一開關(guān)管的S極和所述第三開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連、S極與所述高頻隔離變及整流濾波電路中的高頻隔離變壓器的第一管腳相連,所述高頻隔離變壓器的第二管腳相連與所述第二開關(guān)管的S極和所述第四開關(guān)管的D極之間的交點(diǎn)相連。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁熔電加熱控制電路,其特征在于,所述高頻隔離變壓器的第三管腳與電池的正極相連,所述高頻隔離變壓器的第四管腳與電池的負(fù)極相連。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁熔電加熱控制電路,其特征在于,所述高頻隔離變壓器的第三管腳同時與第一電容的一端、第一電阻的一端和第一二極管的正極相連,所述第一電容的另一端與第二電阻的一端相連,所述第一電阻的另一端與第二電容的一端相連,所述第二電阻的另一端與所述高頻隔離變壓器的第五管腳相連,所述第二電容的另一端與第一二極管的負(fù)極相連 后與第一電流傳感器的第一部分管腳相連,所述第一電流傳感器的第二部分管腳與濾波電感的一端相連,所述濾波電感的另一端同時與加熱繼電器的第一管腳和濾波儲能電容的一端相連,所述濾波儲能電容的另一端與第二電流傳感器的第一部分管腳相連,所述第二電流傳感器的第二部分管腳與電池的正極相連。
      5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁熔電加熱控制電路,其特征在于,所述高頻隔離變壓器的第四管腳同時與濾波儲能電容的一端、電池的負(fù)極和加熱繼電器的第二管腳相連。
      6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁熔電加熱控制電路,其特征在于,所述高頻隔離變壓器的第五管腳同時與所述第二電阻的一端、第三電阻的一端和第二二極管的正極相連,所述第三電阻的另一端與第三電容的一端相連,所述第三電容的另一端同時與第二二極管的負(fù)極以及第一二極管的負(fù)極相連。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁熔電加熱控制電路,其特征在于,所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路還包括續(xù)流二極管和加熱繼電器,所述控制信號源分別與所述續(xù)流二極管和所述加熱繼電器串聯(lián)后與外接電源連接,所述續(xù)流二極管與所述加熱繼電器并聯(lián),所述加熱繼電器的第一管腳依次通過所述高頻隔離變及整流濾波電路中的濾波儲能電容及第二電流傳感器與電池的正極相連、第二管腳通過所述濾波儲能電容與電池的負(fù)極相連、第三管腳與所述充電電路的接地供電管腳相連、第四管腳與所述充電電路的正極供電管腳相連;所述加熱繼電器的第一管腳和所述加熱繼電器的第四管腳通過開關(guān)連接,所述加熱繼電器的第二管腳和所述加熱繼電器的第三管腳通過開關(guān)連接。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁熔電加熱控制電路,其特征在于,所述電磁干擾EMI濾波電路的電源接入端分 別與火線和零線連接。
      【文檔編號】H05B6/06GK103916996SQ201410127113
      【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
      【發(fā)明者】郭會聰, 秦曉魁, 劉雪濤, 張巧然 申請人:長城汽車股份有限公司
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