[發明專利]插電式混合電動汽車充電系統、方法及應用

有效

• 申請號: 201811558863.5
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109672240B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王廣柱;銀澤一;程振興
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/14;B60L53/24;B60L58/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種插電式混合電動汽車充電系統、方法及應用，本公開保證每個橋臂始終處于功率吸收狀態，由于子模塊的半橋結構使得橋臂電壓始終為直流量，于是針對橋臂交流電流，本發明采用半波電壓充電來保證充電過程中電池不存在放電狀態；通過調節工作中上、下橋臂之間有功功率分配，實現上、下橋臂平均SOC的均衡控制；通過調節各相間有功功率的分配，實現相間平均SOC的均衡控制；通過調節兩側有功功率的分配，實現兩側平均SOC的均衡控制；通過微調同一橋臂上各子模塊之間的有功功率分配，實現同一橋臂上各子模塊之間的SOC均衡控制。

技術領域

本公開涉及一種插電式混合電動汽車充電系統、方法及應用。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

在全球環境危機和能源危機日益嚴重的大背景下，減少甚至消除燃油汽車成為各國可持續發展的必然選擇。在燃油汽車向電動汽車的轉變過程中，插電式混合電動汽車不失為一種很好的過渡選擇。傳統的插電式混合電動汽車需要配置額外的外接電源充電電路，使得整車的一體化、輕量化設計困難。同時，當前大量采用的充電電路拓撲為兩電平變換器，這或需要多種額外的濾波裝置來抑制大量的諧波，造成車輛體積和重量的增加，或將對電網的電能質量造成嚴重的影響。國內現在主流使用的恒壓恒流的直流充電方式也存在充電效率較低的缺點。除此之外，傳統的電動汽車都需要配置復雜的電池能量管理系統(Battery Management System，BMS)裝置來保證電池組的“荷電狀態”(State-of-Charge，SOC)均衡以及車輛的穩定運行，這在增加了車輛成本的同時，在一定程度上降低了裝置整體的可靠性。因此，一種既對電網友好，又可以滿足車輛一體化設計要求，同時能有效實現車輛動力電池SOC均衡的插電式混合電動汽車的高效充電系統和方法具有很大的研究價值和現實意義。

目前的文獻也在這方面做出了不同的嘗試，如在“IEEE Vehicle Power andPropulsion Conference”2009年召開的會議中“A Targeted Equalizer for Lithium IonBattery Packs”一文(作者Thomas A.Stuart等)提出一種利用動力電池組總能量給能量低的單體電池進行均衡充電的均衡充電控制策略，該方法需要先將總電池組電壓進行降壓處理，在對選中的單體電池進行均衡充電，較傳統的耗散型均衡策略具有較高的效率，但該文章并沒有解決兩電平變換器充電會給電網帶來諧波干擾的問題。

在《中國電機工程學報》2012年第32卷第三期43-48頁刊登的“一種延長電動汽車蓄電池壽命的均衡充電控制策略”一文(作者徐順剛等)對由多個單體電池串聯而成的動力電池組的均衡充電控制策略進行了研究，提出了一種在單體電池上通過開關并聯電阻，從而調節單體電池充電電流的耗散型均衡充電控制策略。該方法能夠消除單體電池不一致對電池組循環壽命的影響，并提高電池組的充電速度。但該方法不可避免的會導致電能的損耗以及發熱情況。

在“7^th IET International Conference on Power Electronics,Machines andDrives”2014年召開的會議中“Battery Charging for Electric Vehicles with ModularMultilevel Traction Drives”一文(作者S D’Arco等)提出了利用MMC(ModularMultilevel Converter)拓撲提供一種主動電池均衡充電的控制策略，該方法無需額外的電池SOC均衡電路，并且可以接受三相或單相的交流充電，由于采用多電平變換器，所以不會產生大量的諧波，保證了對電網電能質量的友好。但由于該方法利用的拓撲只有一個三相交流端口，因此只適用于具有單臺電機的純電動汽車或混合動力電動汽車，不能用于帶獨立發電機的插電式混合電動汽車，并且該拓撲在單相充電時功率較小，充電效率低。

發明內容