[實用新型]一種電動汽車動力電池快速充電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420570069.3
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN204103556U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔納新;史永超;張承慧;孫波
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;H01M10/44
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種動力電池的快速充電技術(shù)，尤其涉及一種動力電池快速充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電動汽車擁有著節(jié)能環(huán)保、低排放等方面的優(yōu)勢，已成為現(xiàn)代汽車行業(yè)中最有發(fā)展前景的一個領(lǐng)域。電動汽車的快速發(fā)展，也給電動汽車動力電池充電裝置帶來了更高要求，具體為：充電快速性，電池?zé)o損傷性，充電安全可靠性。如今電動汽車充電市場上充電系統(tǒng)缺點可以歸納為以下幾類：1、充電方法采用恒流恒壓三階段充電方法或正負(fù)脈沖充電。在充電前期，電池可接受大電流充電，而充電后期，電池極化現(xiàn)象嚴(yán)重，充電緩慢，三階段充電方式不能解決充電后期電池極化現(xiàn)象，而脈沖充電在前期存在停充浪費了充電時間。2、去極化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，一般在電池兩端串聯(lián)電阻，利用電阻放電來消除電池極化現(xiàn)象，不僅浪費能量同時也對整個充電系統(tǒng)的散熱提出了更高的要求，增加了成本也影響了安全性。3、充電結(jié)束判斷一般采用定時或者電流零增量等綜合方法，這些方法都是在采樣電壓后才做出停充判斷，這實際上已經(jīng)對電池造成了損害，降低了電池壽命。

中國實用新型專利申請(200610028591.9)公開了一種蓄電池充電控制方法，即三元控制方法，引入充電電量、充電電壓和充電電流三階段進行全程監(jiān)控，以蓄電池三個階段的充電量是否達到預(yù)定值作為是否結(jié)束充電的唯一標(biāo)準(zhǔn)。但其并未考慮到電池的時滯性以及采樣的延遲性，判斷結(jié)束充電時已經(jīng)存在了過充現(xiàn)象。

中國實用新型專利申請(201320540206.4)公開了一種電動汽車正負(fù)脈沖組合快速充電數(shù)字化電源系統(tǒng)，其組成包括工頻交流電網(wǎng)、主電路、控制電路及電動汽車電池負(fù)載。該實用新型采用正負(fù)脈沖充電，消除電池充電中的極化現(xiàn)象，但沒注意到充電初期電池極化現(xiàn)象不嚴(yán)重，同時其負(fù)脈沖電路采用電阻放電，極大的浪費了能量，降低充電效率。

實用新型內(nèi)容

為解決現(xiàn)有快速充電技術(shù)存在的不足，本實用新型公開了一種電動汽車動力電池快速充電系統(tǒng)，本實用新型采用的涓流充電-大電流充電-去極化充電-浮充充電四階段充電方法，符合充電過程中電池的物理和化學(xué)特性，可達快速充電的目的；快速充電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用隔離式半橋DC/DC電路和去極化電路結(jié)合的新型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有效地降低了整個充電機的體積同時可回收去極化放出的能量，極大地提高了整個充電系統(tǒng)的效率，同時也提高了充電系統(tǒng)的安全性。本實用新型采用的基于灰色模型預(yù)測理論的電壓終止判斷，可提前預(yù)測電池下一時刻電壓，可有效避免因電池時滯性或電壓采樣延遲導(dǎo)致的電池過充現(xiàn)象，從而提高電池壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下：

一種電動汽車動力電池快速充電系統(tǒng)，包括故障保護模塊，所述故障保護模塊的輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)及數(shù)字信號處理器的輸出端相連，故障保護模塊的輸出端與輸入整流濾波模塊相連，輸入整流濾波模塊將工頻交流整流濾波變成平滑的直流電信號，直流電信號再經(jīng)過半橋逆變電路將儲存的能量通過開關(guān)管的開通傳輸?shù)礁哳l變壓器，高頻變壓器輸出端接到全波整流電路，全波整流電路將高頻變壓器傳輸出的脈沖電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓傳送至輸出直流濾波電路，輸出直流濾波電路將其濾成平滑直流電流入電動汽車電池負(fù)載，電動汽車電池負(fù)載與去極化模塊的輸入端相連，去極化模塊的輸出端與半橋逆變模塊的輸入端相連，電動汽車電池負(fù)載經(jīng)過電流電壓采樣模塊與數(shù)字信號處理器的輸入端相連，數(shù)字信號處理器的輸出端通過IGBT驅(qū)動模塊與輸入整流濾波模塊及去極化模塊的輸入端相連。

所述輸入整流濾波模塊包括整流橋D0，整流橋D0輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)相連，輸出端與由電感L1和電容C1組成的LC濾波電路相連。

所述半橋逆變電路由電容C2、電容C3和開關(guān)管S1、開關(guān)管S2組成，所述開關(guān)管S1、開關(guān)管S2的兩端均并聯(lián)有單向二極管。

所述全波整流電路由快恢復(fù)二極管D2和D3組成。

所述輸出直流濾波電路由互耦電感原邊L2和濾波電容C4組成。

所述去極化模塊包括耦合電感原邊L2及耦合電感副邊L3，耦合電感原邊L2、開關(guān)管S3及電動汽車電池負(fù)載相串聯(lián)，耦合電感原邊L2并聯(lián)有由齊納穩(wěn)壓管ZD和二極管DZ組成的嵌位電路，耦合電感副端L3接入二極管D1及半橋逆變電路中的電容C2、電容C3。

一種電動汽車動力電池快速充電方法，包括以下步驟：