[發(fā)明專利]新型車載電動(dòng)汽車充電機(jī)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810536245.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN108736552A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳武;宋展飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/02
• 分類號(hào): H02J7/02;H02J3/32;B60L1/00;B60L11/18
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

本發(fā)明公開了一種新型電動(dòng)汽車充電電路及其控制方法，電路包括控制單元和主電路，主電路包括高頻電路和工頻電路，工頻電路包括依次連接的充電輸入端、半橋PWM整流器、儲(chǔ)能電容，半橋PWM整流器輸入端連接諧振電路、高頻隔離變壓器、高壓整流濾波電路、低壓整流濾波電路、低壓輸出端和充電輸出端構(gòu)成高頻電路，控制單元根據(jù)獲取的電壓電流信息控制半橋PWM整流器和整流濾波電路的工作。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正和高壓整流橋的軟開關(guān)技術(shù)，能有效減少充電機(jī)所需開關(guān)器件數(shù)量，減小變壓器體積，三繞組變壓器的使用可以減少變壓器的數(shù)量，提高功率傳輸?shù)男剩档土讼到y(tǒng)的體積和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型車載雙向電動(dòng)汽車充電機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)今世界環(huán)境、能源兩大難題的日益突出，電動(dòng)汽車以優(yōu)越的環(huán)保特性，成為汽車行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。而隨著國(guó)家對(duì)新能源汽車的多項(xiàng)扶植政策的出臺(tái)，新能源汽車的發(fā)展步伐正在加快，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐也在加快。而目前一些充電機(jī)仍采用較為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將充電接口、雙向AC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和動(dòng)力電池簡(jiǎn)單串聯(lián)，具有效率低下、功率因數(shù)不足、能量密度較低等缺點(diǎn)。專利CN106647332A提供了一種汽車雙向充放電設(shè)計(jì)方法，可以實(shí)現(xiàn)雙向電能傳輸，同時(shí)可以有效抑制諧波保證功率因數(shù)，但是缺乏電氣隔離模塊，難以保證用戶及設(shè)備的安全。專利CN102222958A提供了一種電動(dòng)汽車車載雙向充電機(jī)，采用了隔離的雙有源半橋雙向DC/DC變換器，使得變換性能更加高效穩(wěn)定，但是充電攻率較低，無法滿足日益增長(zhǎng)的充電速度需求。專利CN102983606A公開了一種用于電動(dòng)車充電的雙向充電系統(tǒng)，由多個(gè)雙向AC/DC和DC/DC模塊構(gòu)成，提高了充電和放電功率的可調(diào)節(jié)，可以大功率地實(shí)現(xiàn)電能的雙向傳輸，但是由于使用變換器模塊較多，體積較大，功率密度較小，且成本較高。因此，目前急需研制一種大功率、高效率、低成本以及高功率密度的雙向充電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種新型電動(dòng)汽車充電電路，其中半橋PWM整流器采用開關(guān)管半橋結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正、工頻整流、高頻逆變等功能，大大減少開關(guān)管的使用數(shù)量；串聯(lián)諧振電路將工頻電流隔斷，通過半橋PWM整流器產(chǎn)生高頻電流為高頻變壓器提供能量，可以有效減小變壓器體積。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種新型電動(dòng)汽車充電電路，所述充電電路包括控制單元和主電路，所述主電路包括高頻電路和工頻電路，所述工頻電路包括依次連接的充電輸入端、半橋PWM整流器、儲(chǔ)能電容，半橋PWM整流器輸入端連接諧振電路、高頻隔離變壓器、高壓整流濾波電路、低壓整流濾波電路、低壓輸出端和充電輸出端構(gòu)成高頻電路，所述控制單元獲取充電輸入端、充電輸出端、儲(chǔ)能電容、低壓輸出端的信息，并根據(jù)該信息控制半橋PWM整流器和整流濾波電路的工作。該技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正和高壓整流橋的軟開關(guān)技術(shù)，能有效減少充電機(jī)所需開關(guān)器件數(shù)量，減小變壓器體積，三繞組變壓器的使用可以減少變壓器的數(shù)量，提高功率傳輸?shù)男剩档土讼到y(tǒng)的體積和成本。同時(shí)，經(jīng)過控制單元控制方式的變換，可以實(shí)現(xiàn)逆向充電功能，從而對(duì)外輸出功率。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述控制單元包括電壓電流采集模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，中央處理單元，開關(guān)管驅(qū)動(dòng)單元；電壓電流采集模塊用于測(cè)量得到輸入端工頻電壓、工頻電流、儲(chǔ)能電容電壓和輸出端直流電壓的模擬信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳入中央處理器中，中央處理單元對(duì)信號(hào)處理分析發(fā)出指令使驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)整流器開關(guān)半橋的開關(guān)。電壓電流采集模塊能夠進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述半橋PWM整流器包括兩個(gè)開關(guān)管半橋和兩個(gè)儲(chǔ)能電容半橋，PWM整流器輸入端與充電輸入端相連，且與諧振電路并聯(lián)；整流器輸出端連接儲(chǔ)能電容向其充電，所述儲(chǔ)能電容端口設(shè)有電壓采集電路，由控制單元控制儲(chǔ)能電容電壓穩(wěn)定。