專利名稱：一種充放電及儲能電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電動汽車的充放電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種充放電及儲 能電路。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，對節(jié)能減排的認識日益深入，電動汽車應(yīng)運而生，同時，如何對 電動汽車進行大功率快速充電被提上日程。目前，主要通過由整流電路、PFC電路、變壓器組成的充電電路對電池進行充電。如 圖1所示，是傳統(tǒng)的單相市電輸入對電池進行充電的電路圖。如圖2所示，是傳統(tǒng)的三相市 電輸入對電池進行充電的電路圖?？梢?，上述兩種充電電路均存在一些致命問題1)當(dāng)多輛電動汽車同時充電時，瞬時功率很大，對電網(wǎng)的沖擊很大，將導(dǎo)致局部電 網(wǎng)的電壓下降很多，對電網(wǎng)的安全造成隱患，對同一電網(wǎng)下的其它設(shè)備的使用構(gòu)成威脅；2)對于一些地區(qū)，由于最初鋪設(shè)電網(wǎng)時沒有考慮到多個電動汽車同時充電的需 要，所以對于這種瞬時大功率的需求在現(xiàn)有電網(wǎng)配置下無法實現(xiàn)，只能對電網(wǎng)進行大規(guī)模 的改造才可行。于是，迫切需求一種可利用現(xiàn)有電網(wǎng)配置對多輛電動汽車同時充電且不對電網(wǎng)帶 來沖擊從而造成安全隱患的充電電路。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述對多輛電動汽車同時充 電時將對電網(wǎng)帶來沖擊從而造成安全隱患的缺陷，提供一種充放電及儲能電路。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種充放電及儲能電路， 用于為電動汽車電池提供電能，其包括用于儲存電能的儲能模塊； 對所述儲能模塊進行充電以儲存電能、或者對所述儲能模塊存儲的電能進行逆變 以產(chǎn)生一高頻交流的充電及逆變模塊；通過變壓器及整流電路對所述高頻交流進行耦合及整形以產(chǎn)生一直流電壓從而 為電動汽車電池進行充電的高頻直流充電模塊；控制所述充電及逆變模塊與三相電的每個火線端分別導(dǎo)通或斷開、并控制所述充 電及逆變模塊與所述高頻直流充電模塊導(dǎo)通或斷開的開關(guān)模塊；所述儲能模塊、充電及逆變模塊相連、開關(guān)模塊、高頻直流充電模塊和電動汽車電 池依次電連接。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述開關(guān)模塊包括主開關(guān)組和輔助開關(guān) 組；所述主開關(guān)組包括分別設(shè)置在三相電的三個火線端的、在對所述儲能模塊進行充電時均導(dǎo)通的、在對所述儲能模塊存儲的電能進行逆變時均斷開的第一開關(guān)、第二開關(guān)和
第三開關(guān)；所述輔助開關(guān)組包括設(shè)置在所述充電及逆變模塊側(cè)且位于三相電的任兩條火線 之間的、在第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)均斷開時導(dǎo)通的、在第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三 開關(guān)均導(dǎo)通時關(guān)斷的、在第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)中的任兩個斷開且其余一個導(dǎo)通 時也同時導(dǎo)通的第四開關(guān)。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述儲能模塊包括一個或多個相并聯(lián)的儲 能組件，每個儲能組件包括兩個相串聯(lián)的儲能裝置。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述充電及逆變模塊包括第一 M0S管、第 二 M0S管、第三M0S管、第四M0S管、第五M0S管、第六M0S管、第一電感、第二電感、第三電 感、第一電容和第二電容；第一 M0S管、第二 M0S管、第三M0S管、第四M0S管、第五M0S管和 第六M0S管，對每個M0S管，體二極管的正極連接到該M0S管的源極，體二極管的負極連接 到該M0S管的漏極；第一 M0S管、第三M0S管和第五M0S管的漏極相連并連接到第一電容的正極，第一 電容的正極連接到儲能模塊的正極，第一電容的負極連接到儲能模塊內(nèi)部兩個相串聯(lián)的儲 能裝置的節(jié)點上，且第一電容的負極連接到三相電的中線端；第二 M0S管、第四M0S管和第 六M0S管的源極相連并連接到第二電容的負極，第二電容的正極連接到第一電容的負極; 并且，第一 M0S管的源極連接到第二 M0S管的漏極并通過第三電感連接到第三開關(guān)；第三 M0S管的源極連接到第四M0S管的漏極并通過第二電感連接到第二開關(guān) ’第五M0S管的源 極連接到第六M0S管的漏極，并通過第一電感連接到第一開關(guān)；第四開關(guān)通過所述變壓器的初級線圈連接在第一電感與第一開關(guān)的節(jié)點、第二電 感與第二開關(guān)的節(jié)點或第三電感與第三開關(guān)的節(jié)點中的任兩個節(jié)點之間。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述充電及逆變模塊包括第一絕緣柵雙極 型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體 管、第五絕緣柵雙極型晶體管、第六絕緣柵雙極型晶體管、第一電感、第二電感、第三電感、 第一電容和第二電容；第一絕緣柵雙極型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙 極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體管、第五絕緣柵雙極型晶體管和第六絕緣柵雙極型晶 體管均設(shè)有反并二極管，并且反并二極管的正極連接到絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極，反 并二極管的負極連接到絕緣柵雙極型晶體管的集電極；第一絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管和第五絕緣柵雙極型晶體管 的集電極相連并連接到第一電容的正極，第一電容的正極連接到儲能模塊的正極，第一電 容的負極連接到儲能模塊內(nèi)部兩個相串聯(lián)的儲能裝置的節(jié)點上，且第一電容的負極連接到 三相電的中線端；第二絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體管和第六絕緣柵雙極 型晶體管的發(fā)射極相連并連接到第二電容的負極，第二電容的正極連接到第一電容的負 極；并且，第一絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接到第二絕緣柵雙極型晶體管的集電極并 通過第三電感連接到第三開關(guān)；第三絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接到第四絕緣柵雙極 型晶體管的集電極并通過第二電感連接到第二開關(guān)；第五絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連 接到第六絕緣柵雙極型晶體管的集電極，并通過第一電感連接到第一開關(guān)；第四開關(guān)通過所述變壓器的初級線圈連接在第一電感與第一開關(guān)的節(jié)點、第二電
5感與第二開關(guān)的節(jié)點或第三電感與第三開關(guān)的節(jié)點中的任兩個節(jié)點之間。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述高頻直流充電模塊包括所述變壓器、 整流電路和平滑濾波電感，所述變壓器的次級線圈的兩端連接到所述整流電路的輸入端， 所述整流電路的輸出正端通過所述平滑濾波電感連接到電動汽車電池的正極，所述整流電 路的輸出負端連接到電動汽車電池的負極。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述充放電及儲能電路還包括控制第一 M0S管、第二 M0S管、第三M0S管、第四M0S管、第五M0S管和第六M0S管或第一絕緣柵雙 極型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體 管、第五絕緣柵雙極型晶體管、第六絕緣柵雙極型晶體管快速導(dǎo)通或截止的控制模塊，所述 控制模塊與所述充電及逆變模塊電連接。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述第一電感與第一開關(guān)的節(jié)點、第二電 感與第二開關(guān)及第三電感與第三開關(guān)的節(jié)點與中線端之間均設(shè)有輸入濾波電容。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述輔助開關(guān)組還包括與第四開關(guān)相并聯(lián) 的多個開關(guān)，所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)均通過一相對應(yīng)的變壓器的初級線圈連接在與第 四開關(guān)相關(guān)聯(lián)的兩個節(jié)點之間，并且，所述相對應(yīng)的變壓器均對應(yīng)一高頻直流充電模塊以 形成多個高頻直流充電模塊的并聯(lián)結(jié)構(gòu)從而為多個電動汽車電池同時充電。本實用新型所述的充放電及儲能電路，所述充電及逆變模塊包括采用二極管箝位 的三電平的逆變拓撲結(jié)構(gòu)。實施本實用新型的充放電及儲能電路，具有以下有益效果1)在電網(wǎng)用電波谷時對儲能模塊充電，在電網(wǎng)用電波峰時儲能模塊放電對電動汽 車電池充電，并且，在向儲能模塊充電的同時，儲能模塊也可向電動汽車電池充電，于是當(dāng) 多個電動汽車同時充電時，可由儲能模塊通過充電及逆變模塊提供瞬時大功率，使電網(wǎng)需 要提供的瞬時功率較小，于是對電網(wǎng)的沖擊較小，不會導(dǎo)致局部電網(wǎng)的電壓下降很多，不會 對電網(wǎng)造成安全隱患；同時，對于一些最初鋪設(shè)電網(wǎng)時沒有考慮到多個電動汽車同時充電 需要的地區(qū)，這種瞬時大功率的需求在現(xiàn)有電網(wǎng)配置下也可實現(xiàn)，無需對電網(wǎng)進行大規(guī)模 的改造；2)通過控制充電及逆變模塊內(nèi)部的M0S管高速導(dǎo)通或截止來控制為電動汽車電 池充電的直流電壓的高低，將使變壓器小型化，從而使充放電及儲能電路及使用該電路的 充放電及儲能裝置小型化；3)通過在充電及逆變模塊上連接多個并聯(lián)的高頻直流充電模塊以對多輛電動汽 車同時充電。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是傳統(tǒng)的單相市電輸入對電池進行充電的電路圖；圖2是傳統(tǒng)的三相市電輸入對電池進行充電的電路圖；圖3是本實用新型充放電及儲能電路的第一實施例的電路圖；圖4是本實用新型充放電及儲能電路的第二實施例的電路圖；圖5是本實用新型充放電及儲能電路的第三實施例的電路6[0040]圖6是本實用新型充放電及儲能電路的第四實施例的電路圖。
具體實施方式
圖3是本實用新型充放電及儲能電路的第一實施例的電路圖。本充放電及儲能電 路用于為電動汽車電池提供電能，其包括儲能模塊Ml、充電及逆變模塊M2、高頻直流充電 模塊M3和開關(guān)模塊M4，儲能模塊Ml、充電及逆變模塊M2、開關(guān)模塊M4、高頻直流充電模塊 M3和電動汽車電池DC3依次電連接。其中，儲能模塊Ml用于儲存電能；充電及逆變模塊M2對儲能模塊Ml進行充電以 儲存電能、或者對儲能模塊Ml存儲的電能進行逆變以產(chǎn)生一高頻交流；高頻直流充電模塊 M3通過變壓器及整流電路對所述高頻交流進行耦合及整形以產(chǎn)生一直流電壓從而為電動 汽車電池DC3進行充電；開關(guān)模塊M4控制充電及逆變模塊M2與三相電的每個火線端分別 導(dǎo)通或斷開、并控制充電及逆變模塊M2與高頻直流充電模塊M3導(dǎo)通或斷開。開關(guān)模塊M4包括主開關(guān)組和輔助開關(guān)組；所述主開關(guān)組包括第一開關(guān)S1、第二開 關(guān)S2和第三開關(guān)S3，第一開關(guān)S1設(shè)置在三相電的第一火線端A，第二開關(guān)S2設(shè)置在三相 電的第二火線端B，第三開關(guān)S3設(shè)置在三相電的第三火線端C，在對儲能模塊Ml進行充電 時第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均導(dǎo)通，在對儲能模塊Ml存儲的電能進行逆變 時第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均斷開。所述輔助開關(guān)組包括設(shè)置在充電及逆變模塊M2側(cè)且位于三相電的任兩條火線之 間的第四開關(guān)，第四開關(guān)在第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均斷開時導(dǎo)通的，在第 一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均導(dǎo)通時關(guān)斷，在第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三 開關(guān)S3中的任兩個斷開且其余一個導(dǎo)通時也同時導(dǎo)通。本實施例中，儲能模塊Ml包括一個儲能組件，該儲能組件包括兩個相串聯(lián)的儲能 裝置BT1和儲能裝置BT2，上述儲能裝置可為一個電池組或大容量電容。本實施例中，以選用M0S管為例進行闡述。充電及逆變模塊M2包括第一 M0S管Q1、第二 M0S管Q2、第三M0S管Q3、第四M0S 管Q4、第五M0S管Q5、第六M0S管Q6、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第一電容DC1 和第二電容DC2 ；對上述每個M0S管，均包括體二極管，并且，體二極管的正極連接到M0S管 的源極，體二極管的負極連接到M0S管的漏極；第一 M0S管Q1、第三M0S管Q3和第五M0S管Q5的漏極相連并連接到第一電容DC1 的正極，第一電容DC1的正極連接到儲能模塊Ml的正極，第一電容DC1的負極連接到儲能 模塊Ml內(nèi)部的儲能裝置BT1和儲能裝置BT2的節(jié)點，且第一電容DC1的負極連接到三相電 的中線端N，第二 M0S管Q2、第四M0S管Q4和第六M0S管Q6的源極相連并連接到第二電容 DC2的負極，第二電容DC2的正極連接到第一電容DC1的負極；第一 M0S管Q1的源極連接 到第二 M0S管Q2的漏極并通過第三電感L3連接到第三開關(guān)S3 ；第三M0S管Q3的源極連 接到第四M0S管Q4的漏極并通過第二電感L2連接到第二開關(guān)S2 ’第五M0S管Q5的源極 連接到第六M0S管Q6的漏極，并通過第一電感L1連接到第一開關(guān)S1。第四開關(guān)S4通過所述變壓器T1的初級線圈連接在第一電感L1與第一開關(guān)S1的 節(jié)點、第二電感L2與第二開關(guān)S2的節(jié)點或第三電感L3與第三開關(guān)S3的節(jié)點中的任兩個 節(jié)點之間。[0050]高頻直流充電模塊M3包括所述變壓器T1、整流電路和平滑濾波電感L4，變壓器T1 的次級線圈的兩端連接到所述整流電路的輸入端，此處，所述整流電路為由二極管D1、二極 管D2、二極管D3和二極管D4構(gòu)成的整流橋，所述整流橋的輸出正端通過平滑濾波電感L4 連接電動汽車電池DC3的正極，所述整流橋的輸出負端連接電動汽車電池DC3的負極。本充放電及儲能電路還包括控制第一 M0S管Q1、第二 M0S管Q2、第三M0S管Q3、第 四M0S管Q4、第五M0S管Q5和第六M0S管Q6高速導(dǎo)通或截止的控制模塊，控制模塊通過控 制上述M0S管導(dǎo)通或截止的時間長短對所述高頻直流充電模塊M3最終產(chǎn)生的直流電壓的 大小進行調(diào)節(jié)，該直流電壓用于對電動汽車電池DC3進行充電。可見，通過控制充電及逆變 模塊內(nèi)部的M0S管高速導(dǎo)通或截止來控制為電動汽車電池充電的直流電壓的高低，將使變 壓器小型化，從而使充放電及儲能電路及使用該電路的充放電及儲能裝置小型化。本實施例的的充放電及儲能電路中，第四開關(guān)S4設(shè)置在充電及逆變模塊M2側(cè)，且 位于第四開關(guān)S4通過所述變壓器T1的初級線圈連接在第一電感L1與第一開關(guān)S1的節(jié)點 以及第二電感L2與第二開關(guān)S2的節(jié)點之間。其工作方式具體可分為以下三種第一種儲能模塊Ml的充電過程第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均導(dǎo)通，此時第四開關(guān)S4斷開。此過程 中，三相電的三個火線端均通過第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3接入充電及逆變模 塊M2，充電及逆變模塊M2對儲能模塊Ml進行充電，此充電模式相當(dāng)于BOOST充電模式，即 由三相電為儲能模塊Ml進行充電，充電及逆變模塊M2相對于儲能模塊Ml扮演充電器的角 色。第二種儲能模塊Ml的放電過程第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均斷開，此時第四開關(guān)S4導(dǎo)通。此過程 中，與三相電完全脫離，儲能模塊Ml進行放電，充電及逆變模塊M2對儲能模塊Ml提供的直 流電進行逆變以生成一高頻交流，該高頻交流通過第四開關(guān)S4送至高頻直流充電模塊M3， 高頻直流充電模塊M3中的變壓器T1對該高頻直流進行耦合并將耦合后的高頻直流信號送 至整流橋進行全波整形，從而生成一高壓直流以對電動汽車電池DC3進行充電。第三種儲能模塊Ml的充放電組合過程第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2斷開，第三開關(guān)S3和第四開關(guān)S4導(dǎo)通。此過程中，三 相電中的C相通過充電及逆變模塊M2為儲能模塊Ml充電，此過程與上述第一種中的儲能 模塊Ml的充電過程的唯一不同之處在于通過單相電為儲能模塊Ml充電；同時，儲能模塊 Ml通過充電及逆變模塊M2對電動汽車電池DC3進行充電，此過程與上述第二種中的儲能模 塊Ml的放電過程完全相同。本實施例，第四開關(guān)S4連接在第一火線端A和第二火線端B之間，于是，在第三種 的儲能模塊Ml的充放電組合過程中，第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2斷開，第三開關(guān)S3和第四 開關(guān)S4導(dǎo)通。當(dāng)然，第四開關(guān)S4也可連接在第二火線端B和第三火線端C之間，那么，在 第三種的儲能模塊Ml的充放電組合過程中，第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3斷開，第一開關(guān)S1 和第四開關(guān)S4導(dǎo)通。綜上，第四開關(guān)S4可設(shè)置在任兩條火線之間，且第四開關(guān)S4的連接 位置的選擇將與第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3的開關(guān)狀態(tài)相關(guān)。本實用新型中，第一電感L1與第一開關(guān)S1的節(jié)點、第二電感L2與第二開關(guān)S2的 節(jié)點或第三電感L3與第三開關(guān)S3的節(jié)點與中線端之間均設(shè)有輸入濾波電容。
8[0061]如圖4所示，是本實用新型充放電及儲能電路的第二實施例的電路圖。本實施例 中，與圖3所示第一實施例的不同之處在于，儲能模塊Ml包括多個相并聯(lián)的儲能組件，如 第一儲能組件、第二儲能組件……第N儲能組件，第一儲能組件包括兩個相串聯(lián)的儲能裝置 BT1和儲能裝置BT2，……第N儲能組件包括兩個相串聯(lián)的儲能裝置BT1N和儲能裝置BT2N。 同樣的，上述儲能裝置可為一個電池組或大容量電容?？梢?，通過改變儲能模塊Ml中的相 并聯(lián)的儲能組件的數(shù)量及儲能組件中儲能裝置的容量即可實現(xiàn)存儲更多的電能，從而滿足 大電量的充電需求。本實施例中，上述儲能裝置也可為一個電池組或大容量電容。如圖5所示，是本實用新型充放電及儲能電路的第三實施例的電路圖。本實施例 中，與圖3所示第一實施例的不同之處在于，輔助開關(guān)組還包括與第四開關(guān)相并聯(lián)的多個 開關(guān)，所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)均通過一相對應(yīng)的變壓器的初級線圈連接在與第四開關(guān) 相關(guān)聯(lián)的兩個節(jié)點之間，并且，所述相對應(yīng)的變壓器均對應(yīng)一高頻直流充電模塊以形成多 個高頻直流充電模塊的并聯(lián)結(jié)構(gòu)從而為多個電動汽車電池同時充電。本實施例中，以形成兩個高頻直流充電模塊的并聯(lián)結(jié)構(gòu)為兩個電動汽車電池同時 充電為例進行闡述。輔助開關(guān)組包括與第四開關(guān)相并聯(lián)的第五開關(guān)，第四開關(guān)S4通過變壓 器T1的初級線圈連接在第一電感L1與第一開關(guān)S1的節(jié)點以及第二電感L2與第二開關(guān)S2 的節(jié)點之間，變壓器T1的次級線圈的兩端連接到由二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極 管D4構(gòu)成的整流橋的輸入端，該整流橋的輸出正端通過平滑濾波電感L4連接電動汽車電 池DC3的正極，該整流橋的輸出負端連接電動汽車電池DC3的負極。相同的，第五開關(guān)S5 通過變壓器T2的初級線圈連接在第一電感L1與第一開關(guān)S1的節(jié)點以及第二電感L2與第 二開關(guān)S2的節(jié)點之間，變壓器T2的次級線圈的兩端連接到由二極管D5、二極管D6、二極管 D7和二極管D8構(gòu)成的整流橋的輸入端，該整流橋的輸出正端通過平滑濾波電感L5連接電 動汽車電池DC4的正極，該整流橋的輸出負端連接電動汽車電池DC4的負極。于是，形成了 高頻直流充電模塊M31和高頻直流充電模塊M32的并聯(lián)結(jié)構(gòu)從而為電動汽車電池DC3和電 動汽車電池DC4同時充電。顯然，可依據(jù)實際需求選擇構(gòu)成多個高頻直流充電模塊的并聯(lián)結(jié)構(gòu)從而為多個電 動汽車電池同時充電。上述實施例中，以選用M0S管進行闡述，當(dāng)然，在其它實施例中，也可選用絕緣柵 雙極型晶體管，在選用絕緣柵雙極型晶體管時，可以第一絕緣柵雙極型晶體管、第二絕緣柵 雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體管、第五絕緣柵雙極型晶 體管和第六絕緣柵雙極型晶體管來分別代替第一M0S管、第二M0S管、第三M0S管、第四M0S 管、第五M0S管和第六M0S管，且每個絕緣柵雙極型晶體管均設(shè)有反并二極管，并且反并二 極管的正極連接到絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極，反并二極管的負極連接到絕緣柵雙極型 晶體管的集電極。于是，形成以下電路結(jié)構(gòu)第一絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管和第五絕緣柵雙極型晶體管 的集電極相連并連接到第一電容的正極，第一電容的正極連接到儲能模塊的正極，第一電 容的負極連接到儲能模塊內(nèi)部兩個相串聯(lián)的儲能裝置的節(jié)點上，且第一電容的負極連接到 三相電的中線端；第二絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體管和第六絕緣柵雙極 型晶體管的發(fā)射極相連并連接到第二電容的負極，第二電容的正極連接到第一電容的負 極；并且，第一絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接到第二絕緣柵雙極型晶體管的集電極并
9通過第三電感連接到第三開關(guān)；第三絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接到第四絕緣柵雙極 型晶體管的集電極并通過第二電感連接到第二開關(guān)；第五絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連 接到第六絕緣柵雙極型晶體管的集電極，并通過第一電感連接到第一開關(guān)。相應(yīng)地，本充放電及儲能電路中的控制模塊將控制第一絕緣柵雙極型晶體管、第 二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體管、第五絕緣柵 雙極型晶體管、第六絕緣柵雙極型晶體管快速導(dǎo)通或截止。另外，本實用新型中的充電及逆變模塊還可采用其它結(jié)構(gòu)的逆變器來實現(xiàn)其功 能。如圖6所示，是本實用新型充放電及儲能電路的第四實施例的電路圖。本實施例 中，與圖3所示第一實施例的不同之處在于，本充電及逆變模塊M2采用二極管箝位的三電 平的逆變拓撲結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對儲能模塊Ml進行充電以儲存電能、或者對儲能模塊Ml存儲的 電能進行逆變以產(chǎn)生一高頻交流的功能?？梢?，逆變和充電的模塊M2采用其它拓撲結(jié)構(gòu)來 實現(xiàn)上述功能的，也將屬于本實用新型要保護的范圍。綜上可見，本實用新型的充放電及儲能電路，在電網(wǎng)用電波谷時對儲能模塊充電， 在電網(wǎng)用電波峰時儲能模塊放電對電動汽車電池充電，并且，在向儲能模塊充電的同時，儲 能模塊也可向電動汽車電池充電，于是當(dāng)多個電動汽車同時充電時，可由儲能模塊通過充 電及逆變模塊提供瞬時大功率，使電網(wǎng)需要提供的瞬時功率較小，于是對電網(wǎng)的沖擊較小， 不會導(dǎo)致局部電網(wǎng)的電壓下降很多，不會對電網(wǎng)的安全造成隱患；同時，對于一些最初鋪設(shè) 電網(wǎng)時沒有考慮到多個電動汽車同時充電需要的地區(qū)，這種瞬時大功率的需求在現(xiàn)有電網(wǎng) 配置下也可實現(xiàn)，無需對電網(wǎng)進行大規(guī)模的改造。以上所述僅為本實用新型的實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型 的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求一種充放電及儲能電路，用于為電動汽車電池提供電能，其特征在于，包括用于儲存電能的儲能模塊；對所述儲能模塊進行充電以儲存電能、或者對所述儲能模塊存儲的電能進行逆變以產(chǎn)生一高頻交流的充電及逆變模塊；通過變壓器及整流電路對所述高頻交流進行耦合及整形以產(chǎn)生一直流電壓從而為電動汽車電池進行充電的高頻直流充電模塊；控制所述充電及逆變模塊與三相電的每個火線端分別導(dǎo)通或斷開、并控制所述充電及逆變模塊與所述高頻直流充電模塊導(dǎo)通或斷開的開關(guān)模塊；所述儲能模塊、充電及逆變模塊相連、開關(guān)模塊、高頻直流充電模塊和電動汽車電池依次電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述開關(guān)模塊包括主開關(guān) 組和輔助開關(guān)組；所述主開關(guān)組包括分別設(shè)置在三相電的三個火線端的、在對所述儲能模塊進行充電時 均導(dǎo)通的、在對所述儲能模塊存儲的電能進行逆變時均斷開的第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三 開關(guān)；所述輔助開關(guān)組包括設(shè)置在所述充電及逆變模塊側(cè)且位于三相電的任兩條火線之間 的、在第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)均斷開時導(dǎo)通的、在第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān) 均導(dǎo)通時關(guān)斷的、在第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)中的任兩個斷開且其余一個導(dǎo)通時也 同時導(dǎo)通的第四開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述儲能模塊包括一個或 多個相并聯(lián)的儲能組件，每個儲能組件包括兩個相串聯(lián)的儲能裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述充電及逆變模塊包括 第一 M0S管、第二 M0S管、第三M0S管、第四M0S管、第五M0S管、第六M0S管、第一電感、第二 電感、第三電感、第一電容和第二電容；第一 M0S管、第二 M0S管、第三M0S管、第四M0S管、 第五M0S管和第六M0S管，對每個M0S管，體二極管的正極連接到該M0S管的源極，體二極 管的負極連接到該M0S管的漏極；第一 M0S管、第三M0S管和第五M0S管的漏極相連并連接到第一電容的正極，第一電 容的正極連接到儲能模塊的正極，第一電容的負極連接到儲能模塊內(nèi)部兩個相串聯(lián)的儲能 裝置的節(jié)點上，且第一電容的負極連接到三相電的中線端；第二 M0S管、第四M0S管和第六 M0S管的源極相連并連接到第二電容的負極，第二電容的正極連接到第一電容的負極；并 且，第一 M0S管的源極連接到第二 M0S管的漏極并通過第三電感連接到第三開關(guān)；第三M0S 管的源極連接到第四M0S管的漏極并通過第二電感連接到第二開關(guān)；第五M0S管的源極連 接到第六M0S管的漏極，并通過第一電感連接到第一開關(guān)；第四開關(guān)通過所述變壓器的初級線圈連接在第一電感與第一開關(guān)的節(jié)點、第二電感與 第二開關(guān)的節(jié)點或第三電感與第三開關(guān)的節(jié)點中的任兩個節(jié)點之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述充電及逆變模塊包括 第一絕緣柵雙極型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣 柵雙極型晶體管、第五絕緣柵雙極型晶體管、第六絕緣柵雙極型晶體管、第一電感、第二電 感、第三電感、第一電容和第二電容；第一絕緣柵雙極型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體管、第五絕緣柵雙極型晶體管和第六絕 緣柵雙極型晶體管均設(shè)有反并二極管，并且反并二極管的正極連接到絕緣柵雙極型晶體管 的發(fā)射極，反并二極管的負極連接到絕緣柵雙極型晶體管的集電極；第一絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管和第五絕緣柵雙極型晶體管的集 電極相連并連接到第一電容的正極，第一電容的正極連接到儲能模塊的正極，第一電容的 負極連接到儲能模塊內(nèi)部兩個相串聯(lián)的儲能裝置的節(jié)點上，且第一電容的負極連接到三相 電的中線端；第二絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣柵雙極型晶體管和第六絕緣柵雙極型晶 體管的發(fā)射極相連并連接到第二電容的負極，第二電容的正極連接到第一電容的負極；并 且，第一絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接到第二絕緣柵雙極型晶體管的集電極并通過第 三電感連接到第三開關(guān)；第三絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接到第四絕緣柵雙極型晶體 管的集電極并通過第二電感連接到第二開關(guān)；第五絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接到第 六絕緣柵雙極型晶體管的集電極，并通過第一電感連接到第一開關(guān)；第四開關(guān)通過所述變壓器的初級線圈連接在第一電感與第一開關(guān)的節(jié)點、第二電感與 第二開關(guān)的節(jié)點或第三電感與第三開關(guān)的節(jié)點中的任兩個節(jié)點之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述高頻直流充電模塊包括所述變壓器、整流電路和平滑濾波電感，所述變壓器的次 級線圈的兩端連接到所述整流電路的輸入端，所述整流電路的輸出正端通過所述平滑濾波 電感連接到電動汽車電池的正極，所述整流電路的輸出負端連接到電動汽車電池的負極。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述充放電及儲能電路 還包括控制第一 M0S管、第二 M0S管、第三M0S管、第四M0S管、第五M0S管和第六M0S管或 第一絕緣柵雙極型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管、第四絕緣 柵雙極型晶體管、第五絕緣柵雙極型晶體管、第六絕緣柵雙極型晶體管快速導(dǎo)通或截止的 控制模塊，所述控制模塊與所述充電及逆變模塊電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述第一電感與第一開 關(guān)的節(jié)點、第二電感與第二開關(guān)及第三電感與第三開關(guān)的節(jié)點與中線端之間均設(shè)有輸入濾 波電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述輔助開關(guān)組還包括與第四開關(guān)相并聯(lián)的多個開關(guān)，所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)均 通過一相對應(yīng)的變壓器的初級線圈連接在與第四開關(guān)相關(guān)聯(lián)的兩個節(jié)點之間，并且，所述 相對應(yīng)的變壓器均對應(yīng)一高頻直流充電模塊以形成多個高頻直流充電模塊的并聯(lián)結(jié)構(gòu)從 而為多個電動汽車電池同時充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充放電及儲能電路，其特征在于，所述充電及逆變模塊包括 采用二極管箝位的三電平的逆變拓撲結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種充放電及儲能電路，用于為電動汽車電池提供電能，包括用于儲存電能的儲能模塊；對儲能模塊進行充電以儲存電能、或?qū)δ苣K存儲的電能進行逆變以產(chǎn)生一高頻交流的充電及逆變模塊；通過變壓器及整流電路對所述高頻交流進行耦合及整形以產(chǎn)生一直流電壓從而為電動汽車電池進行充電的高頻直流充電模塊；控制充電及逆變模塊與三相電的每個火線端分別導(dǎo)通或斷開、并控制充電及逆變模塊與高頻直流充電模塊導(dǎo)通或斷開的開關(guān)模塊。在電網(wǎng)用電波谷時對儲能模塊充電，在電網(wǎng)用電波峰時儲能模塊放電對電動汽車電池充電，當(dāng)多個電動汽車同時充電時，可由儲能模塊通過充電及逆變模塊提供瞬時大功率，不會對電網(wǎng)造成沖擊，避免了安全隱患。
文檔編號H02J15/00GK201752075SQ20102012891
公開日2011年2月23日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者魏曉亮 申請人:深圳市盛弘電氣有限公司