CN206202006U - 一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,包括三相交流输入电网、大功率并联移相全桥主电路、正负脉冲生成电路、控制电路和电池负载;大功率并联移相全桥主电路由两套以上的移相全桥逆变器并联构成,所述控制电路包括第一控制电路及第二控制电路,所述第一控制电路有两套以上,且与移相全桥逆变器一一对应,所述第一控制电路包括电压电流检测模块、故障保护模块、第一DSP数字化控制模块及MOSFET驱动模块,所述第二控制电路包括第二DSP数字化控制模块、IGBT驱动模块、STM32人机界面模块及电池状态判断模块。本实用新型具有输出功率大、充电效率高、充电速度快和可靠性高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车快速充电领域,具体涉及一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统。
背景技术
电动汽车作为清洁新能源交通工具正受到人们越来越多的关注和响应。国家对新能源汽车先后推出了免征车购税、充电设施建设奖励、推广情况公示、党政机关采购等一系列政策措施,提振了汽车行业发展新能源汽车的信心。据工信部统计数字显示,仅2014年我国就有300多款新能源新车型上市,全年生产8.39万辆,同比增长近4倍,其中12月生产2.72万辆,创造了全球新能源汽车单月产量最高纪录。2015年5月,财政部、科技部、工业和信息化部和国家发展改革委等四部委发布了《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,明确了“十三五”期间电动汽车补贴政策。国家政策的推行有利于纯电动汽车的发展。
目前,电动汽车两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动汽车的要求,已成为影响电动汽车发展的瓶颈。电动汽车快速充电技术是电动汽车发展的必备技术之一,其对电动汽车的蓄电池的工作效率、使用寿命产生直接的影响,同时也是制约电动汽车快速发展及普及的一个重要因素。
电动汽车续航能力弱以及充电不方便等缺点也成为限制其大范围使用的障碍。目前,我国的电动汽车所用蓄电池大多为铅酸蓄电池,而作为蓄电池能量再次补充的充电器的发展非常缓慢,所采用的充电方法大多未能有效遵从电池内部的物理化学规律,在常规充电过程中充电效率低,所消耗的时间过长,使整个充电过程电压过高,存在着严重的极化、过充电和析气等现象。
因受到半导体功率器件容量的限制和高频变压器磁性材料的制约,单个逆变单元模块输出功率往往不能满足大功率充电的要求,且一旦该模块失效则电源无法正常工作,大大增加了电源损坏的风险。
传统的铅酸蓄电池充电方法主要有恒流充电、恒压充电和先恒流后恒压充电等。这些充电方法,一方面控制电路简单,实现起来比较容易;另一方面充电时间比较长,充电方法过于单一,控制不当会对蓄电池本身造成损害,以至 影响蓄电池本身的使用寿命。而相比于传统蓄电池充电方式,四阶段智能化快速充电方式更能有效减少对电池的损害,提高充电效率。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足,本实用新型提供一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统。
本实用新型采用如下技术方案:
一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,包括三相交流输入电网、大功率并联移相全桥主电路、正负脉冲生成电路、控制电路和电池负载;
所述大功率并联移相全桥主电路由两套以上的移相全桥逆变器并联构成,所述移相全桥逆变器由依次电气连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压器模块和输出整流滤波模块构成;
所述输入整流滤波模块一端与三相交流输入电网连接,所述输出整流滤波模块一端与正负脉冲生成电路一端连接,所述正负脉冲生成电路另一端与电池负载连接;
所述控制电路包括第一控制电路及第二控制电路,所述第一控制电路有两套以上,且与移相全桥逆变器一一对应,所述第一控制电路包括电压电流检测模块、故障保护模块、第一DSP数字化控制模块及MOSFET驱动模块,所述故障保护模块一端与三相交流输入电网连接,其另一端与第一DSP数字化控制模块连接,所述MOSFET驱动模块的一端与高频逆变模块相连,其另一端与第一DSP数字化控制模块的PWM输出端连接,所述电压电流检测模块一端与第一DSP数字化控制模块的A/D输入端连接,其另一端与输出整流滤波模块连接;
所述第二控制电路包括第二DSP数字化控制模块、IGBT驱动模块、STM32人机界面模块及电池状态判断模块,所述IGBT驱动模块的一端与正负脉冲生成电路相连,其另一端与第二DSP数字化控制模块的I/O输出端相连,所述电池状态判断模块的一端与电池负载相连,其另一端与第二DSP数字化控制模块的I/O输出端相连,所述STM32人机界面模块与第一和第二DSP数字化控制模块连接。
两套以上的第一控制电路中的第一DSP数字化控制模块及第二DSP数字化控制模块通过CAN总线连接。
所述正负脉冲生成电路包括正脉冲输出电路和负脉冲输出电路。
所述IGBT驱动模块由2个TLP250光耦芯片构成,将第二DSP数字化控 制模块2个I/O端口的输出信号进行加强后连接到正负脉冲生成电路,作为正负脉冲生成电路开关管的开关信号。
所述第一及第二控制电路均包括数字信号处理器,所述数字信号处理器采用TMS320F28335。
所述MOSFET驱动模块由相互连接的脉冲驱动变压器和MOSFET式图腾柱推动结构构成,用于将第一DSP数字化控制模块输出的全软件产生的4路移相PWM信号进行功率驱动放大后输入相应的高频逆变模块,作为高频逆变模块的开关信号。
一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统的控制方法,采用四阶段智能化快速充电方式,包括小电流激活、正负脉冲、恒压减流和涓流浮充四个阶段,具体为:
对电池采用稳定小电流激活预充电,使电池电压逐步上升到可接受大电流充电的阈值时进入正负脉冲快速充电;采用大电流正向脉冲和负向脉冲进行正负脉冲快速充电,当电池两端电压上升到某一阈值时控制切换到恒压减流充电阶段,充电电流逐渐减小,当电流下降到某一阈值时,转到涓流浮充阶段,直到电流下降到某一阈值时认为充满关闭电源。
第二DSP数字化控制模块通过电池状态判断模块检测电池正接、电池反接和电池未接3种电池状态,具体为:
当电池与充电电源正接时,电池状态判断模块的输出端口IO3、输出端口IO4分别对应输出低电平及高电平,第二DSP数字化控制模块判断电池正接;
当电池与充电电源反接时,电池状态判断模块的输出端口IO3、输出端口IO4分别对应输出高电平及低电平,第二DSP数字化控制模块判断电池反接;
当电池与充电电源未接时,电池状态判断模块的输出端口IO3、输出端口IO4分别对应输出高电平,第二DSP数字化控制模块判断电池未接。
正负脉冲生成电路对正负脉冲信号进行实时调节,通过第二DSP数字化控制模块产生定时器中断,并根据程序规定的时序实现正负脉冲控制I/O端口的输出高低电平转换,经过IGBT驱动模块的放大后,实现IGBT开关管在小电流状态下开通和关断,从而实现对正负脉冲的控制。
本实用新型的有益效果:
(1)输出功率大;大功率并联移相全桥主电路之间通过CAN总线相连,可实现两套以上的移相全桥逆变器并联。运用基于DSP的软件均流技术解决充电电源模块间的并联均流问题,从而增大充电电源输出功率和提高充电电源可 靠性;
(2)充电效率高、充电速度快;采用稳定可靠的移相全桥PWM软开关技术极大提高电能转换效率,充电效率高;采用四阶段智能化快速充电方式,包括小电流激活、正负脉冲、恒压减流和涓流浮充,在不损伤电池的前提下,大大提高充电速度;
(3)系统稳定性好、响应速度快、控制精度高和可靠性高;该系统以数字信号处理器DSP为核心,通过软件编程,使系统实现稳定、可靠的大功率输出,本实用新型采用全软件生成的数字化PWM和电压电流反馈的数字化控制技术,采用了DSP数字化控制技术,同时采用STM32人机界面实现充电参数的给定和LCD显示,使系统的动态特性优良、控制精度高,系统稳定,充电时安全性高,可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型所述电动汽车大功率智能化快速充电电源系统结构框图;
图2为本实用新型所述大功率并联移相全桥主电路的电路原理图;
图3为本实用新型所述正负脉冲生成电路的电路原理图;
图4a为本实用新型所述电压电流检测模块的电压检测电路原理图;
图4b为本实用新型所述电压电流检测模块的电流检测电路原理图;
图5为本实用新型所述故障保护模块的电路原理图;
图6为本实用新型所述DSP数字化控制模块的电路原理图;
图7为本实用新型所述MOSFET驱动模块的电路原理图;
图8为本实用新型所述IGBT驱动模块的电路原理图;
图9为本实用新型所述电池状态判断电路的电路原理图;
图10为本实用新型所述四阶段智能化快速充电各阶段电压电流波形示意图;
图11为本实用新型所述电动汽车大功率智能化快速充电电源系统的程序流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,对本实用新型作进一步地详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示,一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,包括三相交流输入电网、大功率并联移相全桥主电路、正负脉冲生成电路、控制电路和电池负载;
所述大功率并联移相全桥主电路由两套以上的移相全桥逆变器并联构成,逆变器之间通过CAN总线相连,所述移相全桥逆变器由依次电气连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压器模块和输出整流滤波模块构成;
所述输入整流滤波模块与三相交流输入电网连接,所述输出整流滤波模块与正负脉冲生成电路连接,所述正负脉冲生成电路与电池负载连接;
所述控制电路包括第一控制电路及第二控制电路,所述第一控制电路有两套以上,且与移相全桥逆变器一一对应,所述第一控制电路包括电压电流检测模块、故障保护模块、第一DSP数字化控制模块及MOSFET驱动模块,所述故障保护模块一端与三相交流输入电网连接,其另一端与第一DSP数字化控制模块连接,所述MOSFET驱动模块的一端与高频逆变模块相连,其另一端与第一DSP数字化控制模块的PWM输出端连接,所述电压电流检测模块一端与第一DSP数字化控制模块的A/D输入端连接,其另一端与输出整流滤波模块连接;
所述第二控制电路包括第二DSP数字化控制模块、IGBT驱动模块、STM32人机界面模块及电池状态判断模块,所述IGBT驱动模块的一端与正负脉冲生成电路相连,其另一端与第二DSP数字化控制模块的I/O输出端相连,所述电池状态判断模块的一端与电池负载相连,其另一端与第二DSP数字化控制模块的I/O输出端相连,所述STM32人机界面模块与第一和第二DSP数字化控制模块连接。
两套以上的第一控制电路中的第一DSP数字化控制模块及第二控制电路中的第二DSP数字化控制模块通过CAN总线连接。
所述第一及第二控制电路均包括数字信号处理器,所述数字信号处理器采用TMS320F28335。
第一及第二DSP数字化控制模块由数字信号处理器及其外围电路组成,所述数字信号处理器采用TMS320F28335芯片。所述故障保护模块分别为检测工频交流输入电压,是电压检测装置;检测过温信号,是温度继电器;检测初级电流信号,是霍尔电流传感器。所述电压电流检测模块为电压电流传感器,与输出整流滤波模块相连接。所述第一DSP数字化控制模块通过A/D转换,将采集到的电压和电流信号送到DSP中,DSP通过并联均流算法对电源主电路的电压和电流进行闭环控制,产生4路移相PWM信号,经MOSFET驱动模块控制 功率器件MOSFET开关管的导通和关断时间,以达到控制电压和电流的目的,实现数字化并联均流控制。所述故障保护模块通过检测充电电源系统的电压和电流,以及温度是否在正常范围内,反馈信号给第一DSP数字化控制模块。所述第二DSP数字化控制模块通过电池状态判断模块检测电池正接、电池反接和电池未接3种电池状态;所述第二DSP数字化控制模块产生定时器中断,并根据程序规定的时序实现正负脉冲控制I/O端口的输出高低电平转换,经过IGBT驱动模块的放大后,实现IGBT开关管在小电流状态下开通和关断,从而实现对正负脉冲的控制。
如图2所示为本实用新型的大功率并联移相全桥主电路原理图。主电路采用电压型移相全桥软开关变换器,其拓扑结构由输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压器模块和输出整流滤波模块组成。包括输入整流桥BR1,MOSFET开关管V1~V4,每个开关管上带有寄生二极管和寄生电容,MOSFET开关管V1和V3、V2和V4分别依次连接后再并联;输入整流桥BR1的正向输出经电感L1后加在电容C1正极;MOSFET开关管V1和V3之间的输出或输入经并联的隔直电容C3和C4后再经谐振电感L2最后至高频隔离变压器T1一输入端,MOSFET开关管V2和V4之间的输出或输入至高频隔离变压器T1的另一输入端,MOSFET开关管V1和V3组成的桥臂为超前桥臂,V2和V4组成的桥臂为滞后桥臂,每个桥臂的2个MOSFET开关管成180°互补导通,两个桥臂之间的导通相位相差一个相位角。
输出整流滤波电路:二极管V5和V6、V7和V8分别并联,并联的V5和V6的正极接高频隔离变压器T1的一输出端、并联的二极管V7和V8的正极接高频隔离变压器T1的另一输出端,并联的V5和V6上还并联有吸收电阻R5、R6和电容C5,同样,并联的二极管V7和V8上也并联有吸收电阻R7、R8和电容C6;输出整流二极管V5~V8的负极经电感L3为输出的一端、输出的另一端为高频隔离变压器T1的中间抽头。
如图3所示是本实用新型的正负脉冲生成电路,所述正负脉冲生成电路包括正脉冲输出电路和负脉冲输出电路。正脉冲输出电路由IGBT开关管和电池负载组成,负脉冲输出电路由IGBT开关管、放电排阻以及电池负载组成。V1和V2为绝缘栅双极型晶体管(IGBT),R1~R4为耗能电阻,为电池负载提供放电回路即产生负脉冲。正负脉冲生成电路对正负脉冲信号进行实时调节,通过第二DSP数字化控制模块产生定时器中断,并根据程序规定的时序实现正负脉冲控制I/O端口的输出高低电平转换,经过IGBT驱动模块的放大后,实现对正负脉冲的控制。在正脉冲产生阶段,第二DSP数字化控制模块控制I/O1输出高电平和I/O2输出低电平来控制开通V1和关断V2,实现正脉冲电流对电池的充电。进入死区阶段,V1及V2关断。在负脉冲产生阶段,第二DSP数字化控制模块控制I/O1输出低电平和I/O2输出高电平来控制关断V1和开通V2,电池通过V2向R1~R4放电并将电能消耗,瞬时释放电能,即形成负脉冲放电电流,从而消除电池的析气极化现象。
如图4a和图4b所示分别是本实用新型的电压电流检测模块的电压检测电路原理图和电流检测电路原理图。电压采样信号经过电感L1、L2与电容C47、C48滤波后,采用非隔离电阻R47、R48分压采样,之后经过运算放大器U16B进行信号调理,再经过线性光电耦合器芯片U18、电压跟随器U17B进行隔离和调整,成为与输出电压成线性关系的电压信号,得到的小于或等于3.3V的电压信号分别输入到第一DSP数字化控制模块的ADCIN0,再通过相应软件实现电压A/D转换。电流采样电路利用霍尔电流传感器对主电路的输出电流进行电流信号采样,霍尔电流传感器得到与输出电流成线性关系的微弱电压信号经过滤波后得到较为干净、平滑的信号,然后分别将电流反馈信号输入到第一DSP数字化控制模块的ADCIN1,再通过相应软件实现电流A/D转换。上述环节构成的电压电流反馈闭环控制电路,就可以实现电压和电流的控制。
所示图5是本实用新型的故障保护模块的电路原理图。输入过欠压保护检测电路将三相交流输入电网经工频变压器降压后,用桥式整流电路整流成直流电压信号后供给电阻分压电路,分别调节桥式电路电阻R39、R26和R38、R24的大小,就可以改变电网输入过欠压的阈值,即可起到输入过欠压保护作用。过温保护检测电路通过检测散热器上的温度继电器的断开来实现过温保护,得到CN1的①②断开信号给比较器U6A的反相输入端,U6A作为比较器进行电压比较。其同相端为给定参考电压,当散热器的温度低于温度继电器阈值温度时,温度继电器闭合,比较器U6A反相输入端为低电平,比较器U6A输出高电平;当散热器的温度高于温度继电器阈值温度时,温度继电器断开,比较器U6A反相输入端为高电平,比较器U6A输出低电平,此信号可引起第一DSP数字化控制模块的DSP数字信号处理器的故障保护中断。初级过流保护检测电路检测初级电流信号经滤波后给比较器U6B的反相输入端,U6B作为比较器其同相输入端为给定参考电流,当检测到的初级电流大于给定参考电流时,比较器U6B输出低电平,此信号可引起第一DSP数字化控制模块的DSP数字信号处理器的故障保护中断。图中与门U13的输出经光耦U14后与第一DSP数字化 控制模块的DSP数字信号处理器的故障保护检测引脚相连接,当出现输入过欠压、过温和输出过流故障时,与门U13输出端输出低电平,经U14光耦后输出低电平,作为第一DSP数字化控制模块的DSP的故障保护中断的触发信号给第一DSP数字化控制模块的DSP数字信号处理器的故障保护引脚,进入故障保护中断服务子程序,实现故障保护。
如图6所示,第一及第二DSP数字化控制模块包括数字信号处理器,所述数字信号处理器采用TMS320F28335,其基本结构包括PWM输出模块、RS232/485与eCAN通信模块、定时器、存储模块RAM与FLASH、数字I/O口、A/D模拟输入。A/D采样进来的模拟信号送到第一DSP数字化控制模块的A/D转换通道,第一DSP数字化控制模块通过软件算法实现A/D转换,输出4路移相PWM信号经过MOSFET驱动模块隔离放大后对主电路进行移相调制。此处采用了定时器周期中断和下溢中断,在定时器周期中断触发后,周期中断服务程序里将原来的增计数的比较匹配值更改为减计数需要的匹配值,在下溢中断触发的时候,在下溢中断服务程序里将原来的减计数的比较匹配值更改为下一周期增计数需要的比较匹配值,实现移相全桥软开关控制。第二DSP数字化控制模块通过预置程序实现定时器控制时序,通过定时器周期中断实现2个I/O端口的高低电平转换,并经过IGBT驱动模块放大从而对正负脉冲生成电路进行正负脉冲的切换。此处采用了定时器周期中断,当定时器周期计数到给定值时,执行时序程序规定的操作,控制2个I/O端口输出相应的高低电平从而控制IGBT开关管的开通与关断,从而实现正负脉冲的产生与切换。同时第二DSP数字化控制模块通过另外2个I/O端口对由电池状态判断模块产生的2路电平信号进行高低电平识别,从而实现对电池正接、电池反接和电池未接3种电池状态的判断。
所示图7是本实用新型中的MOSFET驱动模块的电路原理图。驱动电路原边采用了高速MOSFET N1b~N4b组成的图腾柱式推动结构,能对第一DSP数字化控制模块发送过来的驱动脉冲PWM1~PWM4实现快速切换并加大驱动功率。驱动电路副边采用了稳压管D9b~D10b、D16b~D17b、D23b~D24b、D30b~D31b对驱动脉冲进行稳压钳位,以防止经过驱动变压器T1b和T2b转换得到的驱动脉冲幅值过高损坏变换器原边变换电路高压MOSFET开关管V1~V4;电容C7b~C10b对高压MOSFET开关管V1~V4进行加速驱动,以尽量消除开通时刻MOSFET米勒效应带来的开通延时不利影响;D13b与V1b、D20b与V2b、D27b与V3b、D34b与V4b组成的快速放电回路能在驱动脉冲关 断时间加速脉冲后沿关断,消除关断时刻MOSFET米勒效应引起的二次导通。
所示图8为本实用新型的IGBT驱动模块。所述IGBT驱动模块主要由TLP250光耦芯片构成,由于第二DSP数字化控制模块的I/O口输出的是3.3V的方波信号,不能满足驱动IGBT的功率要求,而且也无法实现控制电路与主电路的隔离,因此本实用新型采用日本东芝的TLP250高速光电耦合器组成IGBT驱动电路,能对第二DSP数字化控制模块发送过来的I/O驱动信号实现快速切换并加大驱动功率。第二DSP数字化控制模块的I/O两路驱动信号输出端分别与2个TLP250的2管脚相连,TLP250的输出分别与正负脉冲生成电路的2个IGBT开关管的G、E极相连。这样,由第二DSP数字化控制模块输出给TLP250的3.3V的I/O信号不需要经过电平转换,只需通过IGBT驱动模块就可以直接驱动正负脉冲生成电路中的IGBT;当第二DSP数字化控制模块的I/O输出信号为高电平时,通过IGBT驱动模块,IGBT的G、E极间得到一个+17V的驱动信号而开通;当第二DSP数字化控制模块的I/O输出为低电平时,通过IGBT驱动模块,IGBT的G、E极间得到一个-7V的驱动信号而关断,这样就能很好地满足快速开通和关断IGBT开关管的要求。
所示图9为本实用新型的电池状态判断电路原理图。电池状态分为3种情况。当电池与充电电源正接时,+BT为正,此时V16开通,V19关断,因此I/O3为低电平,I/O4为高电平,第二DSP数字化控制模块可以判断出电池正接;当电池与充电电源反接时,+BT为负,此时V16关断,V19开通,因此I/O3为高电平,I/O4为低电平,此时第二DSP数字化控制模块可以判断出电池反接;当电池与充电电源未接时,此时V16和V19都关断,因此I/O3和I/O4都为高电平,此时第二DSP数字化控制模块可以判断出电池未接。
所示图10为本实用新型的四阶段智能化快速充电各阶段电压电流波形示意图:
(1)小电流激活(0-t0):对长期不用的电池或新电池一开始就采用快速充电会影响电池的寿命。为了避免这一问题需要先对蓄电池实行小电流激活,定时3分钟,再转入下一级正负脉冲充电。
(2)正负脉冲(t0-t1):正脉冲大电流充电后,电池的容量增加,电压上升,极化效果明显。在脉冲的前停歇阶段,随着充电电流的消失,欧姆极化消失,浓差极化也因扩散作用而部分消失。接着再放电,使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流,可以消除极板孔隙中形成的气体,帮助浓差极化进一步消失。脉冲阶段的加入,起到了去除极化的作用,达到了快速充电的目的。在脉 冲快速充电后期,电压上升较快,则适时地转入第三级恒压减流阶段。
(3)恒压减流(t1-t2):脉冲快速充电终止后,电池并不一定充足电,为了保证电池充入100%的电量,对电池还要进行补足充电。此阶段充电采用恒压减流,可使电池容量快速恢复。此时充电电流逐渐减小,当电流下降至某一阈值时,转入涓流浮充阶段。
(4)涓流浮充(t2-t3):此阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量,只要在电池接在充电器上并且充电器接通电源,充电器就会给电池不断补充电荷,可使电池总处于充足电状态,也标志着充电过程已结束。
所示图11为本实用新型电动汽车大功率智能化快速充电电源系统的程序流程图。四阶段智能化快速充电程序为:第一阶段采用固定的5A直流电流先预充3分钟以激活电池,此阶段第二DSP数字化控制模块的I/O1维持高电平,I/O2输出低电平。第二阶段为正脉冲大电流快速充电以及负脉冲修复电池阶段,3分钟预充结束,电流开始从5A预充电流抬高到脉冲电流对应的电流值,此阶段I/O1维持高电平,I/O2输出低电平。当800ms正脉冲电流结束后,接着150ms(死区时间50ms+负脉冲50ms+死区时间50ms),在150ms区间内第10ms处I/O1变为低电平关闭正脉冲IGBT开关管,从而保证了小电流状态下关断以保证低关断功耗;第50ms处I/O2输出高电平开通负脉冲IGBT开关管维持50ms实现放电负脉冲,第100ms处I/O2变为低电平关闭负脉冲IGBT开关管,第140ms处I/O1再次高电平开通正脉冲IGBT开关管,然后脉冲电流给定第150ms处跳变为电流给定值,从而完成一个周期,当充电电压到达阈值后进行恒压减流。当检测到实际脉冲电流小于5A时可以认为电池已经基本充满,从而进入第四阶段涓流浮充,此阶段I/O1维持高电平,I/O2输出低电平,此阶段强制输出一个5A的电流进行涓流浮充到电流小于3A后表示电池充满关机。整个电池充电过程中,采样电路持续对充电电流进行实时检测,当电流小于3A后电源自动关机,第一DSP数字化控制模块提示电池已充满。
本实用新型采用两套以上相互并联的移相全桥逆变主电路,运用基于DSP的软件均流技术解决充电电源模块间的并联均流问题,从而增大充电电源输出功率和提高充电电源可靠性;同时采用四阶段智能化快速充电方式,包括小电流激活、正负脉冲、恒压减流和涓流浮充,在不损伤电池的前提下,大大提高充电速度。具有输出功率大、充电效率高、充电速度快、可靠性高、效率高和结构简单的特点。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式,但本实用新型的实施方式并不 受所述实施例的限制,其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,其特征在于,包括三相交流输入电网、大功率并联移相全桥主电路、正负脉冲生成电路、控制电路和电池负载;
所述大功率并联移相全桥主电路由两套以上的移相全桥逆变器并联构成,所述移相全桥逆变器由依次电气连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压器模块和输出整流滤波模块构成;
所述输入整流滤波模块一端与三相交流输入电网连接,所述输出整流滤波模块一端与正负脉冲生成电路一端连接,所述正负脉冲生成电路另一端与电池负载连接;
所述控制电路包括第一控制电路及第二控制电路,所述第一控制电路有两套以上,且与移相全桥逆变器一一对应,所述第一控制电路包括电压电流检测模块、故障保护模块、第一DSP数字化控制模块及MOSFET驱动模块,所述故障保护模块一端与三相交流输入电网连接,其另一端与第一DSP数字化控制模块连接,所述MOSFET驱动模块的一端与高频逆变模块相连,其另一端与第一DSP数字化控制模块的PWM输出端连接,所述电压电流检测模块一端与第一DSP数字化控制模块的A/D输入端连接,其另一端与输出整流滤波模块连接;
所述第二控制电路包括第二DSP数字化控制模块、IGBT驱动模块、STM32人机界面模块及电池状态判断模块,所述IGBT驱动模块的一端与正负脉冲生成电路相连,其另一端与第二DSP数字化控制模块的I/O输出端相连,所述电池状态判断模块的一端与电池负载相连,其另一端与第二DSP数字化控制模块的I/O输出端相连,所述STM32人机界面模块与第一和第二DSP数字化控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,其特征在于,两套以上的第一控制电路中的第一DSP数字化控制模块及第二DSP数字化控制模块通过CAN总线连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,其特征在于,所述正负脉冲生成电路包括正脉冲输出电路和负脉冲输出电路。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,其特征在于,所述IGBT驱动模块由2个TLP250光耦芯片构成,将第二DSP数字化控制模块输出的2个I/O端口输出信号进行加强后连接正负脉冲生成电路,作为正负脉冲生成电路开关管的开关信号。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,其特征在于,所述第一及第二控制电路均包括数字信号处理器,所述数字信号处理器采用TMS320F28335。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统,其特征在于,所述MOSFET驱动模块由相互连接的脉冲驱动变压器和MOSFET式图腾柱推动结构构成。
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