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原文传递充电机模块及电路

专利名称：	充电机模块及电路
摘要：	本发明涉及一种充电机模块及电路，充电机模块自上而下依次集成有用于提供对外控制接口、传感器低压电源供电以及充电机控制器采集控制的充电机控制层，用于提供高频整流输出滤波、EMI电磁兼容的充电机低压层，以及用于提供高压输入滤波、高频软开关DC/DC变换的充电机高压层，各层之间通过隔离板进行隔离。本发明将充电机模块基于功能和电压等级划分为充电机控制层、充电机低压层以及充电机高压层，空间布局合理；同时，采用高压厚铜PCB集成设计，整合了散乱的电气分离元件，多层板设计省去了低感母排，节省了模块的空间尺寸和重量，提高了充电机的集成度、可靠性与可维护性；使用热管型材散热器，提高了散热器的使用效率，减小了模块的尺寸和重量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中车青岛四方车辆研究所有限公司
发明人：	周双雷;杨绍坤;曾凡飞;徐超炜;王成龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910791756.5
公开号：	CN110481363A
代理机构：	青岛清泰联信知识产权代理有限公司
代理人：	张媛媛
分类号：	B60L53/22(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	266031 山东省青岛市市北区瑞昌路231号
主权项：	1.一种充电机电路，其特征在于，由输入端至输出端包括依次连接的预充电电路、输入滤波电路、LLC谐振回路以及不控整流输出滤波电路；输入初级高压直流电经过预充电电路与输入滤波电路预充电、滤波，再经过LLC谐振回路变换为交流方波电压，通过不控整流输出滤波电路将交流方波电压整流滤波输出为可调直流电压；预充电电阻R1、预充电接触器KM2以及主接触器KM1组成预充电电路，预充电电阻R1与预充电接触器KM2串联后，与主接触器KM1并联；输入滤波电抗器L1、放电电阻R2以及支撑电容FC1组成输入滤波电路，实现输入滤波；输入滤波电抗器L1与主接触器KM1连接后串接入直流输入端“+”极端，放电电阻R2与支撑电容FC1并联至直流输入端“+”“-”极端； H逆变桥、隔直电容C4、谐振电容C6、C7，以及高频变压器TR1组成LLC谐振回路，H逆变桥并联至输入滤波电路输出侧；H逆变桥超前臂Q0的上、下管分别并联谐振电容C6、C7；隔直电容C4串联高频变压器TR1原边绕组后分别连接至H逆变桥超前臂Q0的中性点与滞后臂Q1的中性点；所述不控整流输出滤波电路包括全桥整流电路、谐振钳位电路、RLC输出滤波电路、电源输出EMI、以及输出防反电路；整流桥D1、D2组成全桥整流电路，整流桥D1的中性点与整流桥D2的中性点分别连接至高频变压器TR1的副边绕组的两相对端；钳位二极管D3、D3’与谐振电容C5组成谐振钳位电路；高频输出滤波电抗器L2、滤波电容C2、C3，以及放电电阻R3组成RLC输出滤波电路；钳位二极管D3、D3’以及谐振电容C5为T型连接，高频输出滤波电抗器L2、谐振电容C5以及钳位二极管D3为三角形连接，滤波电容C2正极与钳位二极管D3的阴极以及高频输出滤波电抗器L2输出端连接；滤波电容C2、C3以及放电电阻R3并联至电源输出EMI输入端；二极管D4、D5并联组成输出防反电路，连接至电源输出EMI输出端“+”极。 2.一种充电机模块，主电路采用权利要求1所述的充电机电路，其特征在于，充电机模块自上而下依次集成有用于提供对外控制接口、传感器低压电源供电以及充电机控制器采集控制的充电机控制层，用于提供高频整流输出滤波、EMI电磁兼容的充电机低压层，以及用于提供高压输入滤波、高频软开关DC/DC变换的充电机高压层。 3.根据权利要求2所述的充电机模块，其特征在于，所述充电机高压层包括高压驱动板，所述高压驱动板采用PCB多层板设计，集成有支撑电容FC1、隔直电容C4、谐振电容C6、谐振C7、输入网压传感器、FC电压传感器、输入网流传感器、高频变压器原边电流传感器、以及H逆变桥超前臂驱动单元、滞后臂驱动单元；所述支撑电容FC1采用多层小电容并联设计，支撑电容FC1与H逆变桥超前臂Q0、滞后臂Q1采用多层大面积覆铜连接，其连接部分采用“+”“-”叠层设计；隔直电容C4与高频变压器TR1采用多层大面积覆铜连接。 4.根据权利要求3所述的充电机模块，其特征在于，隔直电容C4与谐振电容C6、C7远离H逆变桥超前臂驱动单元、滞后臂驱动单元布置；支撑电容FC1置于隔直电容C4、谐振电容C6、谐振电容C7布置的区域与H逆变桥超前臂驱动单元、滞后臂驱动单元布置的区域之间；H逆变桥超前臂驱动单元、滞后臂驱动单元布置的区域采用大面积覆铜，H逆变桥超前臂驱动单元、滞后臂驱动单元的输入端、输出端通过PCB直插端子与高压驱动板连接。 5.根据权利要求4所述的充电机模块，其特征在于，大面积覆铜区域层层间设有多组组合孔，覆铜层表面采用沉金处理。 6.根据权利要求3-5任一项所述的充电机模块，所述充电机高压层还包括自冷散热器，所述自冷散热器的基板上集成有预充电电阻R1、放电电阻R2、输入滤波电抗器L1、H逆变桥超前臂Q0、滞后臂Q1、高频变压器TR1、以及整流桥D1、D2、高频输出滤波电抗器L2、钳位二极管D3、D3’与谐振电容C5、以及防反二极管D4、D5；高频变压器TR1与高频输出滤波电抗器L2置于基板同侧，H逆变桥超前臂Q0、滞后臂Q1远离高频变压器TR1与高频输出滤波电抗器L2的安装区域设置，置于基板的相对另一侧；所述高压驱动板置于H逆变桥超前臂Q0、滞后臂Q1安装区域正上方，与自冷散热器通过立柱连接。 7.根据权利要求6所述的充电机模块，其特征在于，所述自冷散热器内嵌有热管，所述热管置于H逆变桥超前臂Q0、滞后臂Q1的正下端；所述热管采用重力热管或U型循环热管，所述热管的冷端向上、热端向下，冷端靠近H逆变桥超前臂Q0、滞后臂Q1。 8.根据权利要求2-5任一项所述的充电机模块，其特征在于，所述充电机低压层包括输出滤波板、电源输出EMI、以及主接触器KM1与预充电接触器KM2；所述输出滤波板采用PCB双面板设计，集成有滤波电容C2、C3，输出电流传感器、输出电压传感器，以及放电电阻R3；滤波电容C2采用多个小容值薄膜电容管脚焊接并联设计，用于高频交流滤波；滤波电容C3采用多个大容值电解电容管脚焊接并联设计，用于低频滤波；所述滤波电容C2置于输出滤波板上靠近高压驱动板一侧。 9.根据权利要求2-5任一项所述的充电机模块，其特征在于，所述充电机控制层包括分区布置的充电机控制器、电源转换板、信号调理板、控制保护开关、对外接口连接器。 10.根据权利要求2-5任一项所述的充电机模块，其特征在于，所述充电机控制层、充电机低压层以及充电机高压层之间通过隔离板隔离，所述隔离板安装于箱体框架上，所述隔离板上设置有穿线孔，用于导线穿过使各层之间连接。
所属类别：	发明专利