CN206697991U - 一种新型电动汽车充电系统 - Google Patents

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左涛
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Abstract

本实用新型涉及一种新型电动汽车充电系统，涉及电动汽车充电技术领域，包括DSP控制系统和功率调节系统、继电器驱动系统、参数采样系统、人机交互系统和辅助电源系统，DPS控制系统包括保护单元、PWM单元，SOC估算单元，AD采样单元，电池组均衡单元，开关控制单元，电池组包括储能电池组和电动汽车电池组，功率调节系统采用直流母线式结构，交流电网与直流母线之间设有PWM整流器，交流电网与直流母线之间采用单相不可控整流电路，直流母线与储能电池组之间采用双向Buck‑Boost变换器，实现储能电池组的充放电功能，实现能量的双向流动；直流母线与电动汽车电池组之间采用Buck变换器。

Description

一种新型电动汽车充电系统
技术领域
本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种新型电动汽车充电系统。
背景技术
随着环境和能源问题的日益严峻，电动汽车和新能源发电应运而生。电动汽车也以其绿色环保、高效率等优点成为现代汽车工业的重要发展方向。
目前，我国智能配电网和智能配电居民小区建设还很不普及和完善，已有居民小区的供电容量不能满足较多电动汽车的充电需要。增加配电设备容量，将会涉及投资、多部门协调及复杂的施工改造等问题，而且还会导致负荷峰谷差变大，降低设备利用率，从而限制私家电动汽车的进一步推广。
针对上述问题，苏海锋，梁志瑞在2015年06月发表的“基于峰谷电价的家用电动汽车居民小区有序充电控制方法”基于峰谷分时电价的方法，最大限度利用谷时段进行充电的双序谷有序充电控制方法；该方法虽能在不改变原配电容量的前提下，实现对多辆电动汽车的同时充电，但其只能实现慢速充电的需求，对于快速充电仍无法满足。周念成,蒲松林,王强钢等人在2013年发表的文章“电动汽车快速充电站的储能缓冲系统控制策略”中，根据配电网调度对快速充电站功率变化率的限制需求，提出了含储能缓冲系统的快速充电站拓扑结构和控制策略，但此方法需要对配电网进行调度，增加了系统的复杂程度，推广率并不高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：解决传统的充电系统无法给充电桩快速充电的问题，从而提供一种新型电动汽车充电系统。
本实用新型的技术方案如下：
一种新型电动汽车充电系统，包括DSP控制系统和功率调节系统、继电器驱动系统、参数采样系统、人机交互系统和辅助电源系统，DPS控制系统包括保护单元、PWM单元，SOC估算单元，AD采样单元，电池组均衡单元，开关控制单元，电池组包括储能电池组和电动汽车电池组，功率调节系统采用直流母线式结构，交流电网与直流母线之间设有PWM整流器，交流电网与直流母线之间采用单相不可控整流电路，直流母线与储能电池组之间采用双向Buck-Boost变换器，实现储能电池组的充放电功能，实现能量的双向流动；直流母线与电动汽车电池组之间采用Buck变换器。
具体地，所述单相不可控整流电路中，电流电网上设有开关K1，交流电网通过整流桥VD后，再连接开关K2和两个串联的极性电容C1和C2，开关K2与电阻R1并联，极性电容C1和C2分别与电阻R2和R3并联，直流母线与串联后的极性电容C1和C2并联。单相220V交流电通过整流滤波后转变为311V直流电，为了防止电容充电电流过大，通过限流电阻R1给电容充电，当电容充满电后吸合开关K2，使R1短路，减少电路损耗，滤波电容由两个400V、680μF电解电容串联组成，由于每个电容器的漏电流存在差别，所以在每个电容两端并联一个均压电阻，提高电容的实用寿命。
具体地，所述Buck-Boost变换器的具体结构为，直流母线连接并联的极性电容C3和二极管VD2，然后再通过LC滤波后连接储能电池组，二极管VD2两端并联功率管V2，极性电容C1和二极管VD2之间串联功率管V1，功率管V1与二极管VD1并联。当对储能电池充电时，V1、VD2导通，电路工作于降压斩波模式；当储能电池放电时，V2、VD1导通，电路工作于升压斩波模式；通过电压或电流闭环，二者均可实现恒压或恒流充放电功能；该变换器结构简单、具有双向功率输送能力。功率管V1、V2均采用FF100R12KS4型号的IGBT；电池侧采用LC滤波.
具体地，所述Buck变换器的具体结构为，直流母线连接并联的极性电容C5和二极管VD4，然后再通过LC滤波后连接电动汽车电池组，其中，极性电容C5和二极管VD4之间串联功率管V3，功率管V3与二极管VD3并联。通过电压闭环或电流闭环来调节V3的占空比，可实现对电池的恒压或恒流充电；该电路结构简单，实现容易。功率管V3采用FF100R12KS4型号的IGBT，其最高耐压达1200V，最大电流达200A，内部集成续流二极管，续流二极管采用MURP20040CT，其内部两个400V/200A的二极管阴极相连，电池侧采用LC滤波。实现能量的双向流动，功率调节系统中还包括是电网与存储电池组和电动汽车电池组、储能电池组与汽车电池组之间的能量传输的纽带。
优选地，所述DPS控制系统中采用的控制处理器为DPS控制器。
优选地，所述功率管V1、功率管V2、功率管V3均采用FF100R12KS4型号的IGBT。
采用上述方案后，本实用新型的有益效果在于：本文提出在传统的充电桩内，增加大容量蓄电池组和附加的能量转换系统，设计了一种基于DSP的储能式电动汽车充电桩模拟装置，可以在不改变配电网的前提下，实现对电动汽车电池组的快速充电。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构图款图；
图2为本实用新型的单相整流电路；
图3为本实用新型的Buck-Boost变换器结构图；
图4为本实用新型的Buck变换器结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的方案进行进一步地详细说明。
一种新型电动汽车充电系统，包括DSP控制系统和功率调节系统、继电器驱动系统、参数采样系统、人机交互系统和辅助电源系统，DPS控制系统包括保护单元、PWM单元，SOC估算单元，AD采样单元，电池组均衡单元，开关控制单元，电池组包括储能电池组和电动汽车电池组，功率调节系统采用直流母线式结构，交流电网与直流母线之间设有PWM整流器，交流电网与直流母线之间采用单相不可控整流电路，直流母线与储能电池组之间采用双向Buck-Boost变换器，实现储能电池组的充放电功能，实现能量的双向流动；直流母线与电动汽车电池组之间采用Buck变换器。DPS控制系统中采用的控制处理器为DPS控制器。
单相不可控整流电路中，电流电网上设有开关K1，交流电网通过整流桥VD后，再连接开关K2和两个串联的极性电容C1和C2，开关K2与电阻R1并联，极性电容C1和C2分别与电阻R2和R3并联，直流母线与串联后的极性电容C1和C2并联。单相220V交流电通过整流滤波后转变为311V直流电，为了防止电容充电电流过大，通过限流电阻R1给电容充电，当电容充满电后吸合开关K2，使R1短路，减少电路损耗，滤波电容由两个400V、680μF电解电容串联组成，由于每个电容器的漏电流存在差别，所以在每个电容两端并联一个均压电阻，提高电容的实用寿命。
Buck-Boost变换器的具体结构为，直流母线连接并联的极性电容C3和二极管VD2，然后再通过LC滤波后连接储能电池组，二极管VD2两端并联功率管V2，极性电容C3和二极管VD2之间串联功率管V1，功率管V1与二极管VD1并联。当对储能电池充电时，V1、VD2导通，电路工作于降压斩波模式；当储能电池放电时，V2、VD1导通，电路工作于升压斩波模式；通过电压或电流闭环，二者均可实现恒压或恒流充放电功能；该变换器结构简单、具有双向功率输送能力。功率管V1、V2均采用FF100R12KS4型号的IGBT；电池侧采用LC滤波。
Buck变换器的具体结构为，直流母线连接并联的极性电容C5和二极管VD4，然后再通过LC滤波后连接电动汽车电池组，其中，极性电容C5和二极管VD4之间串联功率管V3，功率管V3与二极管VD3并联。通过电压闭环或电流闭环来调节V3的占空比，可实现对电池的恒压或恒流充电；该电路结构简单，实现容易。功率管V3采用FF100R12KS4型号的IGBT，其最高耐压达1200V，最大电流达200A，内部集成续流二极管，续流二极管采用MURP20040CT，其内部两个400V/200A的二极管阴极相连，电池侧采用LC滤波。
实现能量的双向流动，功率调节系统中还包括是电网与存储电池组和电动汽车电池组、储能电池组与汽车电池组之间的能量传输的纽带。
所述功率管V1、功率管V2、功率管V3均采用FF100R12KS4型号的IGBT。
本实用新型不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型电动汽车充电系统，包括DSP控制系统和功率调节系统、继电器驱动系统、参数采样系统、人机交互系统和辅助电源系统，DPS控制系统包括保护单元、PWM单元，SOC估算单元，AD采样单元，电池组均衡单元，开关控制单元，其特征在于，电池组包括储能电池组和电动汽车电池组，功率调节系统采用直流母线式结构，交流电网与直流母线之间设有PWM整流器，交流电网与直流母线之间采用单相不可控整流电路，直流母线与储能电池组之间采用双向Buck-Boost变换器，实现储能电池组的充放电功能，实现能量的双向流动；直流母线与电动汽车电池组之间采用Buck变换器。
2.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车充电系统，其特征在于，所述单相不可控整流电路中，电流电网上设有开关K1，交流电网通过整流桥VD后，再连接开关K2和两个串联的极性电容C1和C2，开关K2与电阻R1并联，极性电容C1和C2分别与电阻R2和R3并联，直流母线与串联后的极性电容C1和C2并联。
3.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车充电系统，其特征在于，所述Buck-Boost变换器的具体结构为，直流母线连接并联的极性电容C3和二极管VD2，然后再通过LC滤波后连接储能电池组，二极管VD2两端并联功率管V2，极性电容C1和二极管VD2之间串联功率管V1，功率管V1与二极管VD1并联。
4.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车充电系统，其特征在于，所述Buck变换器的具体结构为，直流母线连接并联的极性电容C5和二极管VD4，然后再通过LC滤波后连接电动汽车电池组，其中，极性电容C5和二极管VD4之间串联功率管V3，功率管V3与二极管VD3并联。
5.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车充电系统，其特征在于，所述DPS控制系统中采用的控制处理器为DPS控制器。
6.根据权利要求3所述的一种新型电动汽车充电系统，其特征在于，所述功率管V1、功率管V2、功率管V3均采用FF100R12KS4型号的IGBT。
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