[技术领域]
[0001] 本实用新型涉及电动汽车直流充电装置，尤其涉及一种便携式电动汽车的直流充电装置。[背景技术]
[0002] 随着近几年新
能源电动汽车这一新兴产业的快速发展，传统燃油车向新能源电动汽车转型已成为全球化的大趋势，各国政府正在为电动汽车发展部署制定目标，并为车企和其他行业利益相关者提供越来越多的便利和压
力，中国在这汽车电动化过程中扮演重要
角色，无论是电动汽车增量市场还是其存量市场均位于前列。
[0003] 目前市场上为电动汽车提供充电服务的主要是固定式的交流充电桩和大型的直流充电桩这两类。尽管固定式充电桩正在快速普及，但由于其充电地点固定，无法实现车辆的应急充电问题，并且很多车主并没有固定的
停车位，无法安装目前市场上功率较大的壁挂式的充电桩，同时市场上已开始出现去掉了车载充
电机与交流充电口的电动汽车，此类车型是无法使用交流充电桩充电的。
[0004] 2018年10月12日，中国电力企业联合会标准会管理中心在深圳组织召开了“电动汽车小功率直流充电技术及标准研讨会”。27家车企及充电相关单位参加了会议，重点讨论了采用了充电模式二方式(插座上直接取电方式)的小功率直流充电机这个产品的技术解决方案，为电动汽车小功率直流充电技术标准的制定奠定了
基础。
[0005]
申请号为201820687042.0的实用新型公开了一种可携带电动汽车直流充电装置，涉及电动汽车的充电装置。设有交流电源输入
接口、控制
开关、工作指示灯、辅助电源、充电模
块、控制
主板、启动按键、直流充电枪、
散热风扇；所述交流电源输入接口的输出分别与控制开关、工作指示灯、辅助电源连接；控制开关与充电模块的输入端连接，辅助电源的输出端与控制主板的输入端连接，控制主板的输出端分别与充电模块输入端和散热风扇连接，充电模块的输出端连接直流充电枪；控制主板与启动按键连接。
[0006] 该实用新型不能对
电路中的功率元器件进行有效地冷却，产品结构不够紧凑，便携性能较差。[
发明内容]
[0007] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够对电路中的功率元器件进行有效地冷却，产品结构紧凑，便携性能较好的便携式电动汽车的直流充电装置。
[0008] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种便携式电动汽车的直流充电装置，包括交流电输入线缆、充电
电路板、控制电路板、散热风扇、直流输出线缆、
散热器、壳体和直流充电枪，交流电输入线缆接充电电路板的输入端，充电电路板的输出端通过直流输出线缆接直流充电枪；壳体包括扣合的上壳和下壳；下壳包括进风口和出风口，散热风扇和散热器的散热肋片布置在下壳进风口与出风口之间的风道中。充电电路板和控制电路板布置在上壳中，充电电路板的功率元器件固定在散热器上。
[0009] 以上所述的直流充电装置，包括
密封胶圈和两个防
水接头；散热器的顶面的周边包括环槽，所述的密封胶圈嵌在环槽中；散热器的周边与上壳的周边通过多个螺钉固定，上壳的周边的底面压在密封胶圈的顶面上；交流电输入线缆通过第一防水接头接充电电路板的输入端，直流输出线缆通过第二防水接头接充电电路板的输出端；第一防水接头安装在上壳的进缆孔中，第二防水接头安装在上壳的出缆孔中。
[0010] 以上所述的直流充电装置，散热器的顶面包括复数块
立板，充电电路板固定在散热器顶面的上方；充电电路板的功率元器件分别安装在立板的立面上，控制电路板固定在立板的顶面上。
[0011] 以上所述的直流充电装置，所述的功率元器件包括半桥LLC变换器的功率管、输入整流电路的桥式
整流器、输出整流电路的
二极管、两相交错PFC电路的功率管、辅助电源的功率管和防反接二极管。
[0012] 以上所述的直流充电装置，散热器的顶面包括下沉的用于灌胶的安装LLC
磁性器件的凹槽，下沉的用于灌胶的安装PFC电感的凹槽和下沉的用于安装输出
接触器凹槽；散热器的底面包括所述的散热肋片和风扇固
定位，风扇固定位位于散热器底面靠近下壳进风口的一端。
[0013] 以上所述的直流充电装置，充电电路板包括输入熔断器、EM I
滤波器及整流器、两相交错PFC电路、半桥LLC变换器、全桥整流电路、防反接单元、输出熔断器和直流接触器，输入熔断器、EMI滤波器及整流器、两相交错PFC电路、半桥LLC变换器、全桥整流电路、防反接单元、输出熔断器和直流接触器依次串接；控制电路板包括DSP数字控制单元、直流充电控制单元和辅助电源，两相交错PFC电路的控制端和半桥LLC变换器的控制端分别接DSP数字控制单元的控制
信号输出端；直流接触器的控制端接直流充电控制单元的
控制信号输出端，DSP数字控制单元与直流充电控制单元通信连接。
[0014] 以上所述的直流充电装置，控制电路板包括泄放单元和绝缘阻抗检测单元，泄放单元和绝缘阻抗检测单元并接在防反接单元之后，泄放单元的控制端接DSP数字控制单元的控制信号输出端；绝缘阻抗检测单元的输出端接直流充电控制单元。
[0015] 以上所述的直流充电装置，控制电路板包括CAN通信模块，直流充电
控制器通过CAN通信模块与直流充电枪的充电通信线连接；直流充电枪的通过充电连接确认信号线与直流充电控制器的充电连接确认信号监测端连接。
[0016] 以上所述的直流充电装置，包括充电指示灯和电源按键，充电指示灯和电源按键布置在上壳的顶面，与直流充电控制器连接。
[0017] 以上所述的直流充电装置，散热风扇的电源输入端接辅助电源，控制端接DSP数字控制单元的控制信号输出端。
[0018] 本实用新型的直流充电装置通过散热器对电路中的功率元器件进行有效地冷却，产品结构紧凑，便携性能较好。[
附图说明]
[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0020] 图1是本实用新型
实施例直流充电装置的外形图。
[0021] 图2是本实用新型实施例直流充电装置的分解图。
[0022] 图3是本实用新型实施例散热器的立体图。
[0023] 图4是本实用新型实施例散热器另一视角的立体图。
[0024] 图5是本实用新型实施例直流充电装置主体部分的剖视图。
[0025] 图6是本实用新型实施例直流充电装置的电路
框图。[具体实施方式]
[0026] 本实用新型实施例便携式电动汽车的直流充电装置的结构如图1至图6所示，包括安装主体电路的塑胶壳体10、交流电输入线缆1、充电电路板2、控制电路板3、散热风扇4、直流输出线缆5、
铝合金压铸的散热器20、和直流充电枪6，交流电输入线缆1接充电电路板2的输入端，充电电路板2的输出端通过直流输出线缆5接直流充电枪6。
[0027] 壳体10包括相互扣合的上壳11和下壳12，散热器20布置在上壳11和下壳12之间。壳体10的外廓尺寸为330×164×110mm。
[0028] 下壳12包括进风口13和出风口14，散热风扇4和散热器20的散热肋片28布置在下壳12进风口13与出风口14之间的风道中。充电电路板2和控制电路板3布置在上壳11中，充电电路板2的功率元器件固定在散热器20上。
[0029] 散热器20的顶面的周边有一圈环槽21，密封胶圈7嵌在环槽21中。散热器20的周边与上壳11的周边通过多个螺钉15固定，上壳11的周边的底面压在密封胶圈7的顶面上，形成密封，实现上壳11内部I P67等级防护。
[0030] 充电指示灯31和电源按键32布置在上壳11的顶面，与充电电路板2中的直流充电控制器连接。
[0031] 交流电输入线缆1通过输入线缆防水接头8接充电电路板2的输入端，直流输出线缆5通过输出线缆防水接头9接充电电路板2的输出端。输入线缆防水接头8安装在上壳11的进缆孔中，输出线缆防水接头9安装在上壳11的出缆孔中。
[0032] 如图3至图5所示，
铝合金压铸的散热器20的顶面有三块立板，充电电路板2固定在散热器20顶面的上方。充电电路板2的功率元器件包括输入桥式整流器、半桥LLC变换器的功率管、全桥(输出)整流电路的二极管、两相交错PFC电路的功率管、辅助电源的功率管和防反接二极管。半桥LLC变换器的功率管固定在立板22的内侧，全桥(输出)整流电路的二极管固定在立板23的内侧，输入桥式整流器、两相交错PFC电路的功率管、辅助电源的功率管和防反接二极管固定在立板24的内侧。
[0033] 散热器20的顶面还包括下沉的用于灌胶的安装LLC磁性器件的凹槽25，下沉的用于灌胶的安装PFC电感的凹槽26和下沉的用于安装输出接触器的凹槽27。散热器20的底面包括散热肋片28和风扇固定位29，风扇固定位29位于散热器20底面靠近下壳12进风口13的一端。
[0034] 本实用新型实施例的散热器能够对充电电路板上的功率元器件进行有效地冷却，产品结构紧凑，提高了产品的便携性能。
[0035] 如图6所示，充电电路板包括交流电源输入接口、输入熔断器、EM I滤波器及整流器、两相交错PFC电路、半桥LLC变换器、全桥整流电路、防反接单元、输出熔断器、直流接触器和直流输出接口。
[0036] 控制电路板包括DSP数字控制单元、直流充电控制单元、泄放单元、绝缘阻抗检测单元、辅助电源和CAN通信模块。
[0037] 散热风扇4的电源输入端接辅助电源，控制端接DSP数字控制单元的控制信号输出端。
[0038] 两相交错PFC电路的控制端和半桥LLC变换器的控制端分别接DSP数字控制单元的控制信号输出端。直流接触器的控制端接直流充电控制单元的控制信号输出端，DSP数字控制单元与直流充电控制单元通信连接。
[0039] 本实用新型装置的输出直流直流充电枪插入电动汽车的直流充电口，交流输入线插头插入市电220V的250V/16A插座后，220V交流电通过交流电输入线缆流经输入熔断器、EM I滤波器及整流器得到整流后脉动直流电；该脉动直流电通过两相交错PFC电路时，DSP数字控制单元为两相交错PFC电路提供驱动信号，并实现对两相交错PFC电路的电路参数采集和闭环控制，得到符合要求的PF(功率因素)值和THD(总谐波失真)，使得两相交错PFC电路输出一个可依据电动汽车BMS要求本装置
输出电压值来稳定调节的直流电压，范围在380V至480V。PFC电路的直流输出电压作为半桥LLC变换器的输入，由DSP数字控制单元为半桥LLC变换器提供驱动信号及电路参数采集和闭环控制，结合全桥整流电路得到电气隔离的符合电动汽车BMS要求本装置输出电压值的电压，该电压范围为250V至500V。随后依次经过防反接单元、输出熔断器、直流接触器、直流输出线缆、直流直流充电枪，最后抵达电动汽车的直流充电口，开始为电动汽车充电。DSP数字控制单元与直流充电控制单元之间通过UART串口进行通信；直流充电控制单元与电动汽车的BMS系统通过CAN通信模块并依据GBT-
27930 2015版电动汽车非车载传导式充电机与
电池管理系统之间通信协议进行通信。
[0040] 防反接单元设有一只功率二极管，依据二极管的单向导电特性为提供反接保护。
[0041] 输出熔断器设有一只20A陶瓷型高压熔断器，在异常工况下为装置提供保护。
[0042] 直流接触器是一只30A陶瓷封装的高压直流接触器。由直流充电控制单元依据GBT-27930 2015版电动汽车非车载传导式充电机与
电池管理系统之间通信协议规定的充电时序流程为直流接触器提供驱动信号。
[0043] 泄放单元并接在防反接单元之后，泄放单元的控制端接DSP数字控制单元的控制信号输出端。由直流充电控制单元依据GBT-27930 2015版电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间通信协议规定的充电时序流程，通过直流充电控制单元与DSP数字控制单元之间的UART串口
通信接口为DSP数字控制单元提供指令信息，最终泄放单元在DSP数字控制单元控制下完成电压泄放功能。
[0044] 绝缘阻抗检测单元并接在防反接单元之后，输出端接直流充电控制单元。由直流充电控制单元依据GBT-27930 2015版电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间通信协议规定的充电时序流程直接控制，完成对装置的输出DC+对地PE及输出DC-对地PE的绝缘监测。
[0045] DSP数字控制单元为TMS320F28035集成电路芯片，分别与两相交错PFC、半桥LLC连接和泄放单元分别相连，并采集相应单元的电路参数并给出控制信号使相连的单元完成设定的功能；DSP数字控制单元与直流充电控制器通过UART串口通信相连，直流充电控制单元依据GBT-27930 2015版电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间通信协议，通过UART串口通信接口为DSP数字控制单元提供指令信息，完成两相交错PFC电路输出在380V至480V范围稳定调节，半桥LLC变换器输出在250V至500V范围调节以符合电动汽车BMS要求充电的电压。
[0046] 直流充电控制器主要包括STM32F10集成电路芯片，直流充电控制器主与电源按键32、充电指示LED 31、绝缘阻抗检测单元、直流接触器相连，与DSP数字控制单元通过UART串口通信相连，通过CAN通信模块与直流充电枪6通信连接。直流直流充电枪6的充电连接确认(CC1)信号线与直流充电控制器的充电连接确认信号监测端连接。依据GBT-27930 2015版电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间通信协议同
电动汽车电池管理系统(BMS)进行通信，并根据充电的状态直接对充电指示LED、绝缘阻抗检测单元、直流接触器相连进行控制，通过UART串口与DSP数字控制单元通信，能够对电源按键动作给出响应。
[0047] CAN通信模块设置在直流充电控制器与直流直流充电枪之间，完成电动汽车电池管理系统(BMS)与直流充电控制器两者间信息交互。
[0048] 充电指示LED设有5只贴片型LED指示灯，其中4只为绿色LED，1只为红色LED。刚上电初始化时，5只LED全部点亮5s；等待插枪准备阶段，绿灯全亮；充电阶段，根据SOC充电量的多少决定点亮绿色LED的个数并且持续循环闪烁；故障时，红灯闪烁。
[0049] 电源按键为轻触按键。插上交流电插头和直流充电枪后，即可对汽车充电。充电中短按(0.3-2S)下电源按键就可以结束充电，直流充电枪解
锁，可以拔枪。需要重新充电，则长按电源按键3到7S。在直流充电枪未插入时可进行输入
电流10A/16A切换，对于交流供电条件只能在10A的情况下，可以通过连续短按三次按键，即可将充电机输入电流限制在10A内；上电时默认为16A充电模式，如果已经切换为10A模式，只需要再重新切换一次电源按键即可切换为16A充电模式。
