一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置及控制方法与流程

本发明涉及充电机，具体是一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置及控制方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车发展，直流充电机也随其不断发展，考虑到直流充电机的安全要求，其输出电压需要在1s内泄放到60v以下，针对该要求目前厂家都会采用主动泄放功能，充电机功率模块进行泄放处理，当充电机功率模块关机后对输出端口的电压进行泄放处理，而防止在泄放时对电池电压进行泄放，特别在充电机进行高低压切换时需要考虑泄放电阻保护，因此目前都会在电路输出端加入二极管。

2、该方案虽然保护泄放电阻不对电池电压进行泄放，但充电时存在二极管的压降会导致充电机效率下降，特别在大电流情况下损耗很大，带来能源浪费；当二极管损坏，极易造成短路，此时就没有二极管特性，无法在泄放时起到保护泄放电阻作用，而且充电机无法检测到二极管可能损坏短路，就容易造成泄放电阻损耗，存在安全问题；同时也会增加充电桩的售后维护成本；基于以上不足，本发明提出一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置及控制方法。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置及控制方法，通过装置内的保护开关的体二极管可以实现泄放电阻保护作用；同时在正常充电时可以通过控制保护开关导通从而降低导通压降，其发热更容易实现壳体的热管理设计，同时也可以提高充电机正常充电时的效率，另外装置内可以检测到输出端电流情况，可及时了解装置内保护开关情况，防止因其损坏而导致泄放电阻烧毁；另一方面，本发明涉及的保护装置还可以在充电机进行放电工作时提供预充功能，减少额外的预充电路的设计。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，包括充电机和电池系统；其中，充电机输入为交流电vac，充电机输出为直流电；充电机通过vout+/vout-与电池系统连接，充电机与电池系统之间的数据信息交换通过can通信线连接；

3、充电机包括主控模块和功率模块；所述主控模块用于与车辆通信交互，实现车辆充电控制功能；所述功率模块用于控制电力转换，将交流电转换为可控制的直流电，以给电池系统充电；

4、所述功率模块包括功率单元、泄放装置、泄放电阻保护装置以及功率控制单元；其中，泄放装置内部有泄放电阻和泄放开关s3，当泄放开关s3闭合时，输出电路中电容残留的电量会通过泄放电阻释放掉；

5、所述泄放电阻保护装置内部包括保护开关、驱动电路、电流传感器、采样电路以及控制单元；其中，保护开关串联在直流充电机的输出端，电流传感器用于采集输出端电流；驱动电路与保护开关连接，用于驱动保护开关的开通和关闭；采样电路与电流传感器连接，用于对电流传感器的信号进行处理；

6、控制单元用于对驱动电路的驱动电压进行控制，以及让保护开关进入放大区，通过改变其导通阻抗实现对内部电容的预充；

7、控制单元与驱动电路和采样电路分别连接，用于通过采集电路得到的电流信号进行判断处理，以及时提供信号给驱动电路，实现保护开关的开通和关闭。

8、进一步地，所述功率单元用于通过电力电子器件组成的拓扑结构实现电力转换；所述泄放装置用于实现对输出电压在关机时的电容能量释放功能，所述泄放电阻保护装置用于防止在泄放电路工作时泄放电阻损坏；

9、所述功率控制单元作为充电模块的主控单元，用于控制功率单元，泄放装置以及泄放电阻保护装置，并通过合理分配时序与逻辑控制保证正常充电功能以及泄放功能。

10、进一步地，充电机在关机后需要进行泄放，闭合泄放开关s3，此时会将dc+/dc-两端的电容残留的电量通过泄放电阻释放掉；所述保护开关包括体二极管和开关s1，当泄放开关s3闭合时，则开关s1断开。

11、进一步地，若开关s1出现短路情况，当检测到有反方向的电流时，通过控制单元发送相关的故障信息或者通过比较器实现输出信号，所述功率控制单元接收到信号后不再进行泄放处理。

12、进一步地，所述电流传感器用于采样输出电流，当输出电流大于某一定值时，闭合开关s1，以降低保护开关的损耗；当输出电流小于某一定值时，断开开关s1，以阻止泄放电阻泄放电池电压。

13、进一步地，所述控制单元为mcu组成的数字控制单元、比较电路组成的硬件模拟控制单元中的一种。

14、进一步地，所述功率控制单元通过can通信将故障信息发送给主控单元；所述主控单元获取故障信息后，通过远程4g或者本地led灯告知用户充电机存在故障需要维修。

15、进一步地，一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置的控制方法，包括：

16、v1：检测电流传感器采样到电流信号，并进行滤波处理，计算得到电流值icheck；

17、v2：获取当前泄放开发s3的状态status1，以及功率单元状态status2；

18、v3：当检测到的输出电流值icheck大于电流设定值iset1时，控制单元通过驱动电路闭合开关s1；

19、v4：当检测到的输出电流icheck小于电流设定值iset2(iset2<iset1)时，控制单元通过驱动电路断开开关s1；

20、v5：当检测到的输出电流icheck小于电流设定值0时且当前s3的状态status1为闭合，控制单元通过驱动电路断开开关s1，上报开关s1故障警告；

21、v6：当检测到的输出电流icheck小于电流设定值0时且当前s3的状态status1为断开，且功率单元放电状态status2为放电预充状态，控制驱动电路的驱动电压来限制预充电流大小；

22、v7：当检测到的输出电流icheck不在上述范围内，控制单元不对开关s1进行相关动作，保持上一次状态不变。

23、进一步地，该方法通过软件代码实现后，运行于芯片任务函数中，要求该任务函数周期运行频率大于50khz；所述芯片任务函数运行于充电机的功率模块主控单元或者泄放电阻保护装置控制单元内。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、本发明通过装置内的保护开关的体二极管可以实现泄放电阻保护作用；同时在正常充电时可以通过控制保护开关导通从而降低导通压降，其发热更容易实现壳体的热管理设计，同时也可以提高充电机正常充电时的效率，另外装置内可以检测到输出端电流情况，可及时了解装置内保护开关情况，防止因其损坏而导致泄放电阻烧毁；另一方面，本发明涉及的保护装置还可以在充电机进行放电工作时提供预充功能，减少额外的预充电路的设计。

技术特征：

1.一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，包括充电机和电池系统；其中，充电机输入为交流电vac，充电机输出为直流电；

2.根据权利要求1所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，所述功率单元用于通过电力电子器件组成的拓扑结构实现电力转换；所述泄放装置用于实现对输出电压在关机时的电容能量释放功能，所述泄放电阻保护装置用于防止在泄放电路工作时泄放电阻损坏；

3.根据权利要求1所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，充电机在关机后需要进行泄放，闭合泄放开关s3，此时会将dc+/dc-两端的电容残留的电量通过泄放电阻释放掉；所述保护开关包括体二极管和开关s1，当泄放开关s3闭合时，则开关s1断开。

4.根据权利要求3所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，若开关s1出现短路情况，当检测到有反方向的电流时，通过控制单元发送相关的故障信息或者通过比较器实现输出信号，所述功率控制单元接收到信号后不再进行泄放处理。

5.根据权利要求3所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，所述电流传感器用于采样输出电流，当输出电流大于某一定值时，闭合开关s1，以降低保护开关的损耗；当输出电流小于某一定值时，断开开关s1，以阻止泄放电阻泄放电池电压。

6.根据权利要求1所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，所述控制单元为mcu组成的数字控制单元、比较电路组成的硬件模拟控制单元中的一种。

7.根据权利要求4所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，所述功率控制单元通过can通信将故障信息发送给主控单元；所述主控单元获取故障信息后，通过远程4g或者本地led灯告知用户充电机存在故障需要维修。

8.一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置的控制方法，应用于如权利要求1-7任一所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置的控制方法，其特征在于，该方法通过软件代码实现后，运行于芯片任务函数中，要求该任务函数周期运行频率大于50khz；所述芯片任务函数运行于充电机的功率模块主控单元或者泄放电阻保护装置控制单元内。

技术总结本发明公开了一种直流充电机功率模块泄放电阻保护装置及控制方法，涉及充电机技术领域，解决了充电机功率模块在泄放电阻工作时防止对电池电压进行泄放，从而导致泄放电阻损坏的技术问题；同时相比较正常充电二极管，不会导致充电机效率下降；包括：泄放装置内部有泄放电阻和泄放开关S3，当泄放开关S3闭合时，输出电路中电容残留的电量会通过泄放电阻释放；泄放电阻保护装置包括保护开关，通过保护开关的体二极管可以实现泄放电阻保护作用；在正常充电时可以通过控制保护开关导通从而降低导通压降，同时也可以提高充电机正常充电时的效率；通过检测输出端电流情况，可及时了解装置内保护开关情况，防止因其损坏而导致泄放电阻烧毁。技术研发人员：杨正东,金挺,王帅,何刚受保护的技术使用者：安徽念业电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25