[發明專利]模塊化車用電池系統的正交充電裝置及方法

在審

• 申請號: 201811643079.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109703390A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 杜仲
• 申請（專利權）人: 蘇州唯控汽車科技有限公司
• 主分類號: B60L53/10
• 分類號: B60L53/10
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

本發明提出的是模塊化車用電池系統的正交充電裝置及方法，其裝置結構包括3個電池單元和單相電網，其中單相電網包括火線和零線，3個電池單元的輸出端分別與單相電網的火線連接，輸入端同時與單相電網的零線連接；所述的電池單元包括若干個逆變器單元。逆變器單元包括1個模塊化逆變器和1個電池包，模塊化逆變器由4個功率管以“H”形線路相互連接組成，兩端與電池包相連。本發明和有虛功的充電方法相比較，可以極大的提高充電動車電池的充電效率，防止虛功電流對電池性能的損壞。

技術領域

本發明涉及的是一種模塊化車用電池系統的正交充電裝置及方法，屬于電動汽車充電控制技術領域。

背景技術

目前，在電動車使用電網對電池直接進行充電的一體化設備里，通常是把多個電池模塊化組合，并連接到模塊化串級式逆變器上，組成車用三相電池系統結構；當電動車處于行駛狀態時，三相電池系統中各相電池單元分別與電動汽車的三相電機連接，逆變輸出三相變頻調壓信號驅動電機，即逆變驅動模式；當電動車電池使用單相電網對車載電池進行直接充電時，將各相電池組輸出端分別接火線，輸入端匯總接零線，即可使用單相電源進行充電，即單相充電模式。

當該一體化設備運行在電網充電的時候，逆變器的逆變頻率和電網運行的頻率一致，逆變器的輸出電壓相位角滯后電網一個角度α，這樣物理上逆變器是一個小電網，逆變器這個小電網通過電感和市電網互連，在兩個電網同步并存在相位差的情況下，電能會在兩個電網之間傳輸：

該公式里V1，V2分別是電網電壓和逆變器輸出電壓，α為電網和逆變器輸出電壓兩個系統之間的相位差，Z為每一相的阻抗，P為在每一相之間傳輸的功率。這個公式確定了電網對逆變器電池的充電功率，電網在對逆變器電池充電的時候，由于逆變器運行在一個對等的小電網狀態，市電網對逆變器電網有實功的傳輸，也有虛功的傳輸。實功能量被電池吸收，虛功在整個系統里會導致電池在一個周期里既充電，又放電，也就是在交流市電網一個運行周期里，一部分時間充電，一部分時間放電，平均充放電功率和能量都為0，也就是虛功對電池的充電沒有效果；另外，虛功對電池頻繁的充放電有可能導致電池的老化和性能降低，因此在電網對電動車電池充電的時候，應該盡量避免虛功的傳輸。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有模塊化車用電池在電網充電時只傳輸實功，不傳輸虛功的問題，提出一種模塊化車用電池系統的正交充電裝置及方法。

本發明的技術解決方案：模塊化車用電池系統的正交充電裝置，其結構包括3個電池單元和單相電網，其中單相電網包括火線和零線，3個電池單元的輸出端分別與單相電網的火線連接，3個電池單元的輸入端同時相接于1個公共端點，公共端點與單相電網的零線連接；

所述的電池單元包括若干個逆變器單元。

所述的逆變器單元包括1個模塊化逆變器和1個電池包。

所述的模塊化逆變器由4個功率管以“H”形線路相互連接組成，模塊化逆變器的兩端與電池包相連。

其控制方法包括如下步驟：

1）測量出電網電壓V_grid和電網頻率f；

2）選定總體電池的充電電流I；

3）計算電感電壓：V_L=2πfL，其中f是電網頻率，L是電感量；

4）計算電網提前角度：α=a·sin（V_L/ V_grid）；

5）計算逆變器輸出電壓：V_inverter= V_grid·cos（α）。

本發明的優點：