[發(fā)明專利]一種基于級(jí)聯(lián)磁耦合技術(shù)的車載多合一控制裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710780168.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN107499165A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵長(zhǎng)宏;許烈;曾慶臣;高志剛;陳陽(yáng);李萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京友信宏科電子科技股份有限公司;友信宏科新能源（徐州）有限公司
• 主分類號(hào): B60L11/18
• 分類號(hào): B60L11/18;B60L1/00;H02J7/00
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11619
• 代理人: 陳亞琴

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可車載的電動(dòng)車充電、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、以及電能并網(wǎng)一體化控制裝置及級(jí)聯(lián)磁耦合系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著近幾年國(guó)家對(duì)新能源汽車的政策鼓勵(lì)和財(cái)政支持，新能源汽車也呈現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展，隨著新能源電動(dòng)車技術(shù)的發(fā)展，充電模塊和電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊是電動(dòng)汽車的兩個(gè)重要組成部分，其技術(shù)水平對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展起著舉足輕重的作用。目前大量車載充電機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是兩個(gè)獨(dú)立的模塊，系統(tǒng)集成化程度不高。而且目前車載充電機(jī)的功率很低，多采用boost電路，電源側(cè)和電池側(cè)無(wú)隔離。

此外，隨著電網(wǎng)負(fù)荷的快速發(fā)展，電網(wǎng)峰谷差逐年增大，電網(wǎng)調(diào)峰壓力越來越大。如今大力開發(fā)和利用新能源的發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)一步加大了電網(wǎng)調(diào)峰和調(diào)頻的難度，電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)(Vehicle to Grid，V2G)技術(shù)給未來電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻問題開辟了新思路。V2G技術(shù)是指電動(dòng)汽車作為分布式儲(chǔ)能單元，以充電和放電的形式參與電網(wǎng)的調(diào)控。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)車輛一天當(dāng)中只有5％左右的時(shí)間行駛在路上，即幾乎95％的時(shí)間處于空閑狀態(tài)，故可以控制電動(dòng)汽車在負(fù)荷低谷期充電，而且電動(dòng)汽車電池的容量一般來說遠(yuǎn)大于正常上下班行駛的電能消耗容量，電動(dòng)汽車在不影響自身續(xù)駛里程要求的前提下，在負(fù)荷高峰時(shí)段還可以將部分能量回饋給電網(wǎng)，給車主也能帶來一定的經(jīng)濟(jì)利益。因此，V2G技術(shù)的研究在環(huán)保、電力系統(tǒng)穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)利益等多方面都具有重要意義。

除了V2G，還存在V2H(“車輛到家庭”)，其中該電池可以在網(wǎng)絡(luò)電力故障期間從房屋的電力供應(yīng)面板來提供或接收電力。或者，該電池可以放電到連接至車輛上的另一個(gè)負(fù)載(例如，另一個(gè)電池)中，即V2L(“車輛到負(fù)載”)。電動(dòng)車輛在這些構(gòu)型中的一些構(gòu)型中需要具有雙向充電器而不是單向充電器。

隨著汽車技術(shù)和能源互聯(lián)技術(shù)的不斷發(fā)展，V2G和V2L的功能也在不斷完善，傳統(tǒng)非集成和非公共主回路的形式體積較大，不適合車載使用。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201710215944.4(“一種電動(dòng)車充電與驅(qū)動(dòng)一體化設(shè)備”)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種電動(dòng)車充電與驅(qū)動(dòng)一體化設(shè)備，包括動(dòng)力電池、PFC電流控制板、IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)電路和電動(dòng)機(jī)，動(dòng)力電池連接于DC/DC電路模塊，DC/DC電路模塊通過導(dǎo)線連接于IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)電路，所述的IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)電路連接于PFC電流控制板；所述的IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)電路連接有電動(dòng)機(jī)。能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)車的充電、驅(qū)動(dòng)、儲(chǔ)能模塊一體化，降低了硬件成本，減少了體積；也可對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行充放電，在用電低谷時(shí)將電存儲(chǔ)起來，用電高峰時(shí)再將電送出去，平衡電力負(fù)荷的目的。但該技術(shù)存在功能相對(duì)單一，兼容性不足等缺點(diǎn)，不能兼容單相、三相充放電，帶負(fù)載類型受限，無(wú)法自動(dòng)識(shí)別充放電模式；也不具有換電模式，更不能解決相同電壓、不同容量、不同類型的電池模組的兼容問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于級(jí)聯(lián)磁耦合技術(shù)的車載多合一控制裝置。

所述控制裝置包括：

主控制器、檢測(cè)控制模塊、主切換開關(guān)、充放電單元矩陣以及對(duì)外接口模塊；其中，主控制器與充放電單元矩陣和主切換開關(guān)相連；主切換開關(guān)與充放電單元矩陣和對(duì)外接口模塊相連，充放電單元矩陣包括三相充放電單元序列，每相充放電單元序列連接主切換開關(guān)的一個(gè)I/O接口，每相充放電單元序列包含至少一個(gè)充放電單元序列，每個(gè)充放電單元序列包含至少兩個(gè)雙向功率模塊，每個(gè)雙向功率模塊均包括雙橋DC/DC磁耦合變換器和H橋模塊，同一個(gè)充放電單元序列內(nèi)的各雙向功率模塊通過H橋模塊級(jí)聯(lián)。

可選地，主控制器與檢測(cè)控制模塊相連，檢測(cè)控制模塊連接主切換開關(guān)，檢測(cè)控制模塊包括具有檢測(cè)主切換開關(guān)狀態(tài)和主切換開關(guān)前后電壓的傳感器或檢測(cè)電路，主控制器根據(jù)檢測(cè)控制模塊反饋信號(hào)，控制主切換開關(guān)動(dòng)作。

可選地，所述綜合控制器與整車控制器雙向通訊連接，主切換開關(guān)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。

可選地，所述主控制器、檢測(cè)控制模塊、主切換開關(guān)三者中的至少二者集成在一起。

可選地，所述雙橋DC/DC磁耦合變換器和級(jí)聯(lián)的H橋模塊為雙橋功率變換DC/DC結(jié)構(gòu)和級(jí)聯(lián)DC/AC變換器。

可選地，所述雙向功率模塊部分或全部具有可控旁路結(jié)構(gòu)。

可選地，檢測(cè)控制模塊還包括單相/三相交流檢測(cè)器。

可選地，對(duì)外接口模塊的結(jié)構(gòu)能夠滿足與電網(wǎng)、用電設(shè)備和其他車輛的電氣連接；與電網(wǎng)、用電設(shè)備和其他車輛的連接為分時(shí)連接，能夠進(jìn)行雙向能量流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛與電網(wǎng)的互連、作為電源負(fù)載向用電設(shè)備供電、以及實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間的相互充電連接。