[發(fā)明專利]一種基于最小視在功率模塊的混合充電系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2020-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN112072765B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧其軍;程遠(yuǎn)峰;董帥良;周洪;胡文山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/02
• 分類號(hào): H02J7/02;H02J7/00;H02J50/12;B60L53/12;B60L53/14;G06F30/38;G06F30/15
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 楊曉燕

本發(fā)明提供了一種基于最小視在功率模塊的混合充電系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法，包括電源模塊、集中控制單元、有線式充電電路和無線式充電電路；本發(fā)明通過電動(dòng)汽車電池在恒流充電到恒壓充電時(shí)的等效電阻確定混合充電系統(tǒng)的無線式充電電路的線圈耦合系數(shù)，從而對(duì)線圈電感與補(bǔ)償電容進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得混合充電系統(tǒng)能以最小功率模塊滿足有線/無線充電需求。本發(fā)明相較已有的混合充電系統(tǒng)，降低了混合充電系統(tǒng)所需功率模塊輸出功率，從而降低了混合充電系統(tǒng)的制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車混合充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于最小視在功率模塊的混合充電系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車存在有線充電與無線充電兩種不同的充電方式，分別制造安裝不同充電方式的充電裝置造成了物力財(cái)力的浪費(fèi)。利用單一功率模塊分別進(jìn)行有線充電及無線充電的電動(dòng)汽車混合充電裝置能很好的解決這一問題。然而，混合充電系統(tǒng)的參數(shù)決定了功率模塊的功率需求，從而決定了混合充電系統(tǒng)的制造成本，因此需要盡量降低功率模塊的功率需求以降低制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于最小視在功率模塊的混合充電系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法，使得混合充電系統(tǒng)以不同的方式為電動(dòng)汽車充電，并且功率模塊的功率需求最小。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種基于最小視在功率模塊的混合充電系統(tǒng)，包括電源模塊、集中控制單元、有線式充電電路和無線式充電電路；電源模塊包括三相市電接口、功率模塊和單刀雙擲開關(guān)，三相市電接口連接功率模塊的能量輸入端，功率模塊的能量輸出端通過單刀雙擲開關(guān)分別連接有線式充電電路的能量輸入端和無線式充電電路的能量輸入端；功率模塊用于將三相市電整流為可控直流電，并將直流電傳輸給有線式充電電路的電池組或無線式充電電路的逆變器；集中控制單元包括UART模塊和直流穩(wěn)壓器；直流穩(wěn)壓器用于通過總線與功率模塊通信，并將產(chǎn)生的控制信號(hào)發(fā)送給功率模塊；UART模塊用于分別與有線式充電電路和無線式充電電路通信，并將產(chǎn)生的MOSFET控制信號(hào)發(fā)送給無線式充電電路；有線式充電電路包括有線電動(dòng)汽車電池組和有線電動(dòng)汽車BMS；有線電動(dòng)汽車BMS用于采集有線電動(dòng)汽車電池組的狀態(tài)并上報(bào)集中控制單元，同時(shí)接收集中控制單元下發(fā)的控制信號(hào)；無線式充電電路包括按能量流向依次連接的半橋逆變器、無線鏈路、全橋整流器和無線電動(dòng)汽車電池組，還包括無線電動(dòng)汽車BMS；無線電動(dòng)汽車BMS用于采集無線電動(dòng)汽車電池組的狀態(tài)并上報(bào)集中控制單元，同時(shí)接收集中控制單元下發(fā)的控制信號(hào)。

按上述方案，半橋逆變器包括兩個(gè)同型號(hào)的MOSFET管。

按上述方案，無線鏈路為包括線圈和諧振電容的S-S(series-series，串串)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

按上述方案，全橋整流器包括四個(gè)同型號(hào)的二極管。

一種基于最小視在功率模塊的混合充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

S1：建立混合充電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定本發(fā)明實(shí)施例的無線式充電電路的系統(tǒng)運(yùn)行頻率ω和接收端線圈與諧振電容的寄生電阻即整流器寄生電阻r₂；

S2：分析混合充電系統(tǒng)在充電過程中對(duì)功率模塊的輸出需求，計(jì)算電動(dòng)汽車電池在恒流-恒壓充電切換點(diǎn)的等效電阻R_BT；

S3：分析混合充電系統(tǒng)對(duì)功率模塊的最小功率需求，確定無線式充電電路的耦合線圈的最佳互感參數(shù)；

S4：根據(jù)最佳互感參數(shù)確定混合充電系統(tǒng)的諧振線圈及耦合電容。

進(jìn)一步的，所述的步驟S1中，具體步驟為：