[發明專利]基于四重交錯并聯DC/DC的電動汽車牽引-雙向充電系統

有效

• 申請號: 202010733665.9
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111806267B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 張千帆;崔淑梅;曲建真;邵猛;徐國強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B60L53/24
• 分類號: B60L53/24;B60L55/00;H02J3/32;H02M3/158;H02M7/5387
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

基于四重交錯并聯DC/DC的電動汽車牽引?雙向充電系統，屬于電力電子技術領域，本發明為解決現有電動汽車存在的問題。本發明所述基于四重交錯并聯DC/DC的電動汽車牽引?雙向充電系統，包括高壓電池、四重交錯并聯DC/DC變換器、三相逆變器和復用控制單元；利用復用控制單元在汽車行駛模式、三相充電模式、單相充電模式、單相V2G模式、三相V2G模式幾種模式之間切換，復用控制單元包括開關K1～K8。兩套系統共用同一套DC/DC變換器。

技術領域

本發明涉及電動汽車的復用控制技術，屬于電力電子技術領域。

背景技術

電動汽車和插電式混合動力汽車將成為未來滿足嚴格油耗和排放法規的主流車型。而電動汽車充電設備的成本和性能是限制電動汽車發展的一個主要因素。研究適用于電動汽車的車載高功率集成充電系統并實施應用非常迫切。現有電動汽車的電驅動系統和充電系統是獨立的兩套系統，大幅度的占用了電動汽車有限的空間體積，增加了汽車自重，成本也高。

發明內容

本發明目的是為了解決現有電動汽車存在的問題，提供了一種基于四重交錯并聯DC/DC的電動汽車牽引-雙向充電系統。將車載電池充電器與電驅動系統集成在一起，該復用一體化系統減輕汽車重量，節省空間，并降低了成本。

本發明所述基于四重交錯并聯DC/DC的電動汽車牽引-雙向充電系統，包括高壓電池、四重交錯并聯DC/DC變換器、三相逆變器和復用控制單元；

利用復用控制單元切換以下幾種汽車工作模式：

汽車行駛模式，四重交錯并聯DC/DC變換器工作于升降壓模式，與三相逆變器配合實現對負載電機的驅動或制動；

三相充電模式，四重交錯并聯DC/DC變換器工作于三相可控整流模式，用于將電網的380V交流電整流輸出高壓直流電；四重交錯并聯DC/DC變換器的第四橋臂組成的降壓變換器對所述高壓直流電降壓調節給高壓電池充電；負載電機繞組復用為高壓電池側濾波電感，并與三相逆變器的三個橋臂重構成的三重并聯DC/DC配合對所述高壓直流電降壓調節給高壓電池充電；

單相充電模式，四重交錯并聯DC/DC變換器的前兩個橋臂工作于單相可控整流模式，用于將來自電網的單相220V交流電輸出高壓直流電；四重交錯并聯DC/DC變換器的后兩個橋臂組成Buck降壓調節電路，用于將所述高壓直流電降壓調節給高壓電池充電。

單相V2G模式(Vehicle-to-grid的縮寫，車輛到電網)，四重交錯并聯DC/DC變換器的后兩個橋臂組成Boost升壓調節電路，將高壓電池電壓升壓至高壓直流母線電壓；四重交錯并聯DC/DC變換器的前兩個橋臂工作于單相逆變并網模式，用于將高壓直流電向單相220V電網饋電。

三相V2G模式，四重交錯并聯DC/DC變換器的第四橋臂組成的升壓變換器對將高壓電池電壓調節至高壓直流母線電壓；負載電機繞組復用為高壓電池升壓濾波電感，此時三相逆變器工作于三相交錯并聯升壓變換器，將高壓電池電壓升壓至高壓直流母線電壓；四重交錯并聯DC/DC變換器的另外三個橋臂工作于三相逆變并網模式，用于將所述高壓直流母線電壓向三相電網饋電。

優選地，復用控制單元包括開關K1～K8，高壓電池正極與四重交錯并聯DC/DC變換器的電感器之間分別串聯開關K1～K4，電網的三相輸出端與四重交錯并聯DC/DC變換器的前三個電感器之間分別串聯開關K5～K7，高壓電池正極與負載電機繞組中性點之間串聯開關K8。

優選地，復用控制單元按以下方式切換汽車工作模式：

開關K1～K4閉合、開關K5～K8斷開，切換至汽車行駛模式；

開關K1、K5、K6、K7和K8閉合，開關K2、K3和K4斷開，切換至三相充電模式和三相V2G模式；

開關K1、K2、K6和K7閉合，開關K3、K4、K5和K8斷開，切換至單相充電模式和單相V2G模式。