一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，包括故障保護(hù)模塊，所述故障保護(hù)模塊的輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)及數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端相連，故障保護(hù)模塊的輸出端與輸入整流濾波模塊，直流電信號(hào)再經(jīng)過(guò)半橋逆變電路將儲(chǔ)存的能量經(jīng)過(guò)開關(guān)管的開通傳輸?shù)礁哳l變壓器，全波整流電路將高頻變壓器傳輸出的脈沖電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓傳送至輸出直流濾波電路，輸出直流濾波電路濾成平滑直流電流入電動(dòng)汽車電池負(fù)載，電動(dòng)汽車電池負(fù)載經(jīng)過(guò)去極化模塊與故障保護(hù)模塊的輸出端相連，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行快速充電，能夠有效去除電池極化的現(xiàn)象，能量回收電路提高了充電機(jī)效率,提高電池壽命。
【專利說(shuō)明】—種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力電池的快速充電技術(shù),尤其涉及一種動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車擁有著節(jié)能環(huán)保、低排放等方面的優(yōu)勢(shì)，已成為現(xiàn)代汽車行業(yè)中最有發(fā)展前景的一個(gè)領(lǐng)域。電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，也給電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電裝置帶來(lái)了更高要求，具體為:充電快速性，電池?zé)o損傷性，充電安全可靠性。如今電動(dòng)汽車充電市場(chǎng)上充電系統(tǒng)缺點(diǎn)可以歸納為以下幾類:1、充電方法采用恒流恒壓三階段充電方法或正負(fù)脈沖充電。在充電前期，電池可接受大電流充電，而充電后期，電池極化現(xiàn)象嚴(yán)重，充電緩慢，三階段充電方式不能解決充電后期電池極化現(xiàn)象，而脈沖充電在前期存在停充浪費(fèi)了充電時(shí)間。2、去極化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，一般在電池兩端串聯(lián)電阻，利用電阻放電來(lái)消除電池極化現(xiàn)象，不僅浪費(fèi)能量同時(shí)也對(duì)整個(gè)充電系統(tǒng)的散熱提出了更高的要求，增加了成本也影響了安全性。3、充電結(jié)束判斷一般采用定時(shí)或者電流零增量等綜合方法，這些方法都是在采樣電壓后才做出停充判斷，這實(shí)際上已經(jīng)對(duì)電池造成了損害，降低了電池壽命。
[0003]中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)(200610028591.9)公開了一種蓄電池充電控制方法，即三元控制方法，引入充電電量、充電電壓和充電電流三階段進(jìn)行全程監(jiān)控，以蓄電池三個(gè)階段的充電量是否達(dá)到預(yù)定值作為是否結(jié)束充電的唯一標(biāo)準(zhǔn)。但其并未考慮到電池的時(shí)滯性以及采樣的延遲性，判斷結(jié)束充電時(shí)已經(jīng)存在了過(guò)充現(xiàn)象。
[0004]中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)(201320540206.4)公開了一種電動(dòng)汽車正負(fù)脈沖組合快速充電數(shù)字化電源系統(tǒng)，其組成包括工頻交流電網(wǎng)、主電路、控制電路及電動(dòng)汽車電池負(fù)載。該實(shí)用新型采用正負(fù)脈沖充電，消除電池充電中的極化現(xiàn)象，但沒注意到充電初期電池極化現(xiàn)象不嚴(yán)重，同時(shí)其負(fù)脈沖電路采用電阻放電，極大的浪費(fèi)了能量，降低充電效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有快速充電技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，本實(shí)用新型采用的涓流充電-大電流充電-去極化充電-浮充充電四階段充電方法，符合充電過(guò)程中電池的物理和化學(xué)特性，可達(dá)快速充電的目的；快速充電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用隔離式半橋DC/DC電路和去極化電路結(jié)合的新型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有效地降低了整個(gè)充電機(jī)的體積同時(shí)可回收去極化放出的能量，極大地提高了整個(gè)充電系統(tǒng)的效率，同時(shí)也提高了充電系統(tǒng)的安全性。本實(shí)用新型采用的基于灰色模型預(yù)測(cè)理論的電壓終止判斷，可提前預(yù)測(cè)電池下一時(shí)刻電壓，可有效避免因電池時(shí)滯性或電壓采樣延遲導(dǎo)致的電池過(guò)充現(xiàn)象，從而提高電池壽命。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0007]—種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，包括故障保護(hù)模塊，所述故障保護(hù)模塊的輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)及數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端相連，故障保護(hù)模塊的輸出端與輸入整流濾波模塊相連，輸入整流濾波模塊將工頻交流整流濾波變成平滑的直流電信號(hào)，直流電信號(hào)再經(jīng)過(guò)半橋逆變電路將儲(chǔ)存的能量通過(guò)開關(guān)管的開通傳輸?shù)礁哳l變壓器，高頻變壓器輸出端接到全波整流電路，全波整流電路將高頻變壓器傳輸出的脈沖電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓傳送至輸出直流濾波電路，輸出直流濾波電路將其濾成平滑直流電流入電動(dòng)汽車電池負(fù)載，電動(dòng)汽車電池負(fù)載與去極化模塊的輸入端相連，去極化模塊的輸出端與半橋逆變模塊的輸入端相連，電動(dòng)汽車電池負(fù)載經(jīng)過(guò)電流電壓米樣模塊與數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端相連，數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端通過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與輸入整流濾波模塊及去極化模塊的輸入端相連。
[0008]所述輸入整流濾波模塊包括整流橋D0，整流橋DO輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)相連，輸出端與由電感LI和電容Cl組成的LC濾波電路相連。
[0009]所述半橋逆變電路由電容C2、電容C3和開關(guān)管S1、開關(guān)管S2組成，所述開關(guān)管S1、開關(guān)管S2的兩端均并聯(lián)有單向二極管。
[0010]所述全波整流電路由快恢復(fù)二極管D2和D3組成。
[0011]所述輸出直流濾波電路由互耦電感原邊L2和濾波電容C4組成。
[0012]所述去極化模塊包括耦合電感原邊L2及耦合電感副邊L3，耦合電感原邊L2、開關(guān)管S3及電動(dòng)汽車電池負(fù)載相串聯(lián)，耦合電感原邊L2并聯(lián)有由齊納穩(wěn)壓管ZD和二極管DZ組成的嵌位電路，耦合電感副端L3接入二極管Dl及半橋逆變電路中的電容C2、電容C3。
[0013]一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電方法，包括以下步驟:
[0014]通過(guò)電流電壓采樣模塊采集電動(dòng)汽車電池負(fù)載的端電壓，當(dāng)端電壓小于第一設(shè)定值Ul時(shí)，采用涓流充電方式，當(dāng)端電壓不小于第一設(shè)定值Ul且小于第二設(shè)定值U2時(shí)，采用大電流恒流充電方式，當(dāng)端電壓在第二設(shè)定值U2及第三設(shè)定值U3之間時(shí)，采用去極化充電方式，當(dāng)端電壓在第三設(shè)定值U3及第四設(shè)定值U4之間時(shí)，采用浮充充電方式，當(dāng)端電壓不小于第四設(shè)定值U4時(shí)，停止充電(其中U1<U2<U3<U4)。在浮充充電方式時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器控制內(nèi)嵌的定時(shí)器模塊定周期地采樣電池端電壓的電壓值，經(jīng)過(guò)灰色模型預(yù)測(cè)算法，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的電壓值，若達(dá)到充電終止電壓則停止充電。
[0015]所述涓流充電方式、大電流恒流充電方式及浮充充電方式的充電過(guò)程為:
[0016]單相工頻交流電經(jīng)過(guò)輸入整流濾波模塊濾為平滑直流電后，再經(jīng)過(guò)半橋逆變電路、高頻變壓器、輸出直流濾波電路后流入電動(dòng)汽車電池負(fù)載。電流電壓采樣模塊檢測(cè)電池負(fù)載的電流和電壓信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)其傳送的信號(hào)與所需的設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差值，再經(jīng)PI控制算法后，發(fā)給數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)嵌的事件管理器，產(chǎn)生兩路PWM信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)IGBT高頻驅(qū)動(dòng)模塊控制著半橋逆變電路IGBT的開通和關(guān)斷，再經(jīng)過(guò)高頻變壓器和輸出直流濾波電路達(dá)到充電所需的電流電壓值。
[0017]所述去極化充電方式，包括正向充電和反向放電，當(dāng)正向充電時(shí)候與涓流充電方式、大電流恒流充電方式及浮充充電方式的充電過(guò)程一致，充電電流會(huì)有所不同。反向充電過(guò)程:電動(dòng)汽車電池負(fù)載經(jīng)過(guò)耦合電感，利用耦合電感的磁場(chǎng)能的傳播，把副邊的電池能量傳輸?shù)礁边?，?chǔ)存于半橋電路的電容中去，利用開關(guān)管的開通和關(guān)斷可控制去極化電流的大小，數(shù)字信號(hào)處理器按照正向充電同樣的閉環(huán)控制方法控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷的占空t匕，同時(shí)信號(hào)處理模塊內(nèi)部的定時(shí)器分配了去極化充電中正向充電和方向放電的周期以及各自的占空比。
[0018]所述灰色模型預(yù)測(cè)算法具體為:DSP控制器通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器定周期地通過(guò)AD采樣模塊采樣電池端電壓值，選取最新五組電壓歷史數(shù)據(jù)構(gòu)成數(shù)據(jù)序列，對(duì)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行一次累加產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)序列，對(duì)數(shù)據(jù)序列緊鄰值相加平均產(chǎn)生新數(shù)據(jù)序列，然后計(jì)算其灰色預(yù)測(cè)跟蹤所需的灰作用量，從而得到等維遞補(bǔ)灰色單變量一階時(shí)間響應(yīng)預(yù)測(cè)模型，通過(guò)累減生成，還原為電池端電壓的原始數(shù)據(jù)列值，按均方差檢驗(yàn)方法對(duì)預(yù)測(cè)模型的精度進(jìn)行檢驗(yàn)，若不合格進(jìn)行殘差建模，重新開始預(yù)測(cè)，若合格則預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的電池端電壓值，若其大于電池充電終止電壓,則停止充電。
[0019]本實(shí)用新型根據(jù)電池充電過(guò)程電池的物理和化學(xué)特性，采用了涓流充電，大電流恒流充電，去極化充電，浮充充電四階段充電方式。涓流充電:電池充電之前可能存在過(guò)放，若存在過(guò)放現(xiàn)象，必須用涓流充電，修復(fù)電池；大電流恒流充電:在電量不滿時(shí)，電池內(nèi)部的活性物質(zhì)較多，其充電接受能力較強(qiáng)，采用大電流充電，充入電池大部分電量，減少充電時(shí)間；去極化充電:此時(shí)，電池內(nèi)部活性物質(zhì)較少，電池極化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，必須在充電過(guò)程中隊(duì)電池進(jìn)行短暫的放電以消除電池極化現(xiàn)象的影響，才能提高電池充電的效率可；浮充充電:在充電后期，存在電池自放電，為補(bǔ)償自放電，使蓄電池保持在近似完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電。在消除電池極化現(xiàn)象上，一般方法采用在電池兩端串聯(lián)電阻放電的方式，這種方式不僅浪費(fèi)能量，充電效率低，同時(shí)也對(duì)充電機(jī)的散熱提出了更高的要求，增加了成本。本實(shí)用新型采用新型去極化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將電池所放電量回收至電容，再利用充電階段重新放入電池中，可以極大地提高充電效率，避免浪費(fèi)。同時(shí)目前采用的充電終止方法一般為最高電壓法或電壓零增量法，這些方法因電池滯后效應(yīng)，充電終止時(shí)實(shí)際上已經(jīng)存在過(guò)充現(xiàn)象，本實(shí)用新型采用基于灰色模型預(yù)測(cè)理論的電壓終止判斷，可有效克服這一問(wèn)題，提聞電池壽命。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果及創(chuàng)新點(diǎn):
[0021](I)快速充電，電池?fù)p傷??；本實(shí)用新型采用涓流充電-大電流恒流充電-去極化充電-浮充充電四階段充電方法，符合電池充電過(guò)程中的物理和化學(xué)特性。涓流充電可以對(duì)電池過(guò)放進(jìn)行修復(fù)，大電流恒流充電可以在短時(shí)間內(nèi)充入大部分電量，去極化脈沖充電可以消除充電后期電池極化現(xiàn)象的影響，提高充電速度，浮充充電補(bǔ)充電池自放電造成的容量損失，保持電量充足。
[0022](2)能量回收，充電效率高；本實(shí)用新型去極化電路采用新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將原有的輸出直流濾波電路的電感換成耦合電感，外加開關(guān)管，利用耦合電感的傳輸作用，將電池能量暫儲(chǔ)存在半橋逆變電路的電容中去，再通過(guò)充電電路，整個(gè)過(guò)程避免了能量的浪費(fèi)，提高了充電機(jī)的效率。
[0023](3)系統(tǒng)穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，控制精度高；該系統(tǒng)以數(shù)字信號(hào)處理器DSP為核心，將數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用到快速充電系統(tǒng)中，通過(guò)軟件編程，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的輸出，此外，本實(shí)用新型還采用了電流電壓反饋的數(shù)字化控制技術(shù)，采用了 DSP技術(shù)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性優(yōu)良、控制精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0024](4)終止判斷，準(zhǔn)確快速；本實(shí)用新型采用基于灰色模型預(yù)測(cè)理論的充電終止判斷，通過(guò)采樣過(guò)去的五組電池電壓電流數(shù)據(jù)，利用GM(1，1)模型預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)刻的充電電壓，可以有效地避免對(duì)電池的過(guò)充，提高了電池壽命。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型的組成示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型的快速充電策略流程圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型的主電路的電路原理圖；
[0028]圖4是本實(shí)用新型的去極化放電電路原理圖
[0029]圖5是本實(shí)用新型基于灰色模型預(yù)測(cè)理論的終止判斷方法流程圖；
[0030]圖6是本實(shí)用新型的DSP數(shù)字化控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖中，I故障保護(hù)模塊、2輸入整流濾波模塊、3半橋逆變模塊、4高頻變壓器、5輸出整流濾波模塊、6去極化模塊、7電流電壓采樣模塊、8 DSP數(shù)字化控制模塊、9 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊。
【具體實(shí)施方式】
:
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0033]如圖1所示，一種電動(dòng)汽車快速充電系統(tǒng)包括工頻交流輸入電網(wǎng)、主電路、控制電路及電動(dòng)汽車電池負(fù)載；所述主電路的輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)連接，主電路的輸出端與電動(dòng)汽車負(fù)載連接；主電路包括依次電氣連接順序?yàn)?故障保護(hù)模塊1、輸入整流濾波模塊2、半橋逆變模塊3、高頻變壓器4、輸出整流濾波模塊5、去極化模塊6，控制電路包括電流電壓采樣7、DSP數(shù)字化控制模塊8、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊9 ；
[0034]DSP數(shù)字化控制模塊8分別與故障保護(hù)模塊I的輸入端、電流電壓采樣模塊7的輸出端及IGBT驅(qū)動(dòng)模塊9的輸入端相連接；故障保護(hù)模塊I的輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)相連接；電流電壓采樣模塊8的輸入端與輸出整流濾波模塊5的輸出端連接。IGBT高頻驅(qū)動(dòng)模塊9的輸出端與半橋逆變模塊3的輸入端以及去極化模塊6輸入端連接。去極化模塊6的輸入端與電池負(fù)載端相連，輸出端與半橋逆變模塊3的輸入端相連。
[0035]DSP數(shù)字化控制模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器采用TMS320F2812芯片。故障保護(hù)模塊的輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)相連接，所述電流電壓采樣模塊的輸入端與輸出整流模塊的輸出端、去極化模塊的輸出端連接。
[0036]如圖2所示，快速充電系統(tǒng)充電控制策略流程圖。充電前，檢測(cè)電池端電壓大小，根據(jù)電池端電壓電壓值，判斷其所處的充電階段，調(diào)用其相應(yīng)充電子程序，充電過(guò)程中不斷檢測(cè)電壓值，根據(jù)其電壓值的不同，改變其充電控制策略。
[0037]如圖3所示，快速充電系統(tǒng)主電路原理圖。工頻交流市電，經(jīng)過(guò)整流橋D0，再經(jīng)過(guò)電感LI和Cl電容組成的LC濾波環(huán)節(jié)變成平滑的直流電，再經(jīng)過(guò)電容C2C3和開關(guān)管S1S2組成的半橋逆變電路，在每半個(gè)周期，C2和C3儲(chǔ)存的能量經(jīng)過(guò)開關(guān)管的開通傳輸?shù)礁哳l變壓器，利用開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間可以控制傳輸?shù)哪芰慷嗌?，Tl為高頻變壓器，利用磁場(chǎng)原理傳輸能量，其可有效降低充電機(jī)的體積。高頻變壓器輸出端接入由D2和D3組成的全波整流電路，把高頻變壓器傳輸出的脈沖電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，后接入由互耦電感原邊L2和濾波電容C4組成的輸出直流濾波環(huán)節(jié)，濾成平滑直流電流入電池負(fù)載。
[0038]如圖4所示為去極化放電電路原理圖。電動(dòng)汽車電池負(fù)載經(jīng)過(guò)耦合電感L2原邊，開關(guān)管S3相連。耦合電感利用磁場(chǎng)原理傳輸電池負(fù)載放電的能量，開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間影響著每周期輸出能量的多少；耦合電感原邊L2并聯(lián)由齊納穩(wěn)壓管ZD和二極管DZ組成的嵌位電路，其作用是防止感應(yīng)電壓過(guò)大，擊穿開關(guān)管S3。耦合電感副端L3接入二極管Dl及半橋電路中的電容C2C3。二極管Dl的作用防止電容C2C3中的能量反向流動(dòng)。至此電池的能量可有效地暫儲(chǔ)存在電容里，當(dāng)正向充電時(shí)，電容能量可由上所述的充電電路重新充入電池，避免了能量的浪費(fèi)。
[0039]如圖5所示為基于灰色模型預(yù)測(cè)理論的終止判斷方法流程圖。DSP控制器定過(guò)內(nèi)部定時(shí)器定周期通過(guò)AD采樣模塊采樣電池端電壓值，選取最新五組歷史電壓值構(gòu)成數(shù)據(jù)序列，對(duì)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行一次累加產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)序列，對(duì)數(shù)據(jù)序列緊鄰值相加平均產(chǎn)生新數(shù)據(jù)序列，計(jì)算其灰色預(yù)測(cè)跟蹤所需的灰作用量，從而得到等維遞補(bǔ)灰色變量一階時(shí)間響應(yīng)預(yù)測(cè)模型，通過(guò)累減生成，還原為電池端電壓的原始數(shù)據(jù)列值，按均方差檢驗(yàn)方法對(duì)預(yù)測(cè)模型的精度進(jìn)行檢驗(yàn)，若不合格進(jìn)行殘差建模，重新開始預(yù)測(cè)，若合格則預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的電池端電壓值，若其大于電池最終充電電壓給定值，則停止充電。
[0040]如圖6所示，DSP數(shù)字化控制模塊主芯片為TMS320F2812，其外接PWM信號(hào)，提供開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；外接USB模塊，存儲(chǔ)充電過(guò)程所需數(shù)據(jù)；外接人機(jī)界面LCD接口，用來(lái)動(dòng)態(tài)顯示充電系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的變化同時(shí)可對(duì)充電參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；外接CAN通訊模塊，并與電池管理系統(tǒng)相互連接，利用CAN通訊可以實(shí)現(xiàn)充電系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，電池管理系統(tǒng)可以共享充電參數(shù)，并設(shè)置充電參數(shù)。外接AD模塊，接受充電系統(tǒng)中電流電壓溫度等參數(shù)，根據(jù)不同參數(shù)值采用不同控制策略。
[0041]本實(shí)用新型的工作原理:
[0042]本實(shí)用新型充電控制策略采用涓流充電-大電流充電-去極化充電-浮充充電四階段快速充電策略。涓流充電，大電流充電，浮充充電采用半橋式高頻拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)具有效率高體積小的特點(diǎn)。去極化電路中的放電部分，采用耦合電感傳輸及電容存儲(chǔ)的新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可有效地儲(chǔ)存放電能量，避免能量的浪費(fèi)，提高充電機(jī)的效率。充電終止判斷采用基于灰色模型預(yù)測(cè)理論的電壓終止判斷，可預(yù)測(cè)充電電壓防止過(guò)充。控制方法，采用數(shù)字化PI雙閉環(huán)控制，可有效地控制充電電流和電壓滿足充電需求。
[0043]電壓電流檢測(cè)模塊檢測(cè)電池端電壓電壓值，根據(jù)電壓值判斷充電所處充電階段，根據(jù)所處階段的不同調(diào)用其對(duì)應(yīng)的充電子程序。
[0044]正向充電過(guò)程(涓流充電，大電流充電，浮充充電):單相工頻交流電經(jīng)過(guò)輸入整流濾波模塊整流為平滑直流電后，再通過(guò)半橋逆變電路，然后通過(guò)高頻變壓器、輸出整流模塊流入電動(dòng)汽車電池。DSP數(shù)字化控制模塊通過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊控制該模塊IGBT的開通與關(guān)斷，同時(shí)DSP數(shù)字化控制模塊根據(jù)電流電壓采樣模塊檢測(cè)到輸出直流濾波電路輸出的電流和電壓信號(hào)，把檢測(cè)到的信號(hào)與給定的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)DSP數(shù)字化控制模塊的PI控制算法運(yùn)算后，發(fā)給DSP數(shù)字化控制模塊內(nèi)嵌事件管理器，產(chǎn)生兩路PWM信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)IGBT高頻驅(qū)動(dòng)模塊控制半橋逆變電路IGBT的開通和關(guān)斷，再經(jīng)過(guò)高頻變壓器和輸出直流濾波電路轉(zhuǎn)換成所需的電流電壓。
[0045]去極化充電過(guò)程包括正向充電和方向放電。DSP數(shù)字化控制模塊內(nèi)嵌的定時(shí)器模塊，控制著充電周期以及正向和反向充電時(shí)間。當(dāng)正向充電時(shí)候，與上述正向充電過(guò)程一致，反向充電過(guò)程如下所述:電動(dòng)汽車電池負(fù)載經(jīng)過(guò)耦合電感，把能量傳輸?shù)诫娙葜腥ィ瞄_關(guān)管的開通和關(guān)斷可控制輸出電流的大小。
[0046]基于灰色模型預(yù)測(cè)理論的終止判斷:在浮充階段，DSP數(shù)字化控制內(nèi)嵌的定時(shí)器模塊定周期地采樣電池端電壓的電壓值，經(jīng)過(guò)灰色模型預(yù)測(cè)算法，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的電壓值，若達(dá)到終止電壓則停止充電。
[0047]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，其特征是，包括故障保護(hù)模塊，所述故障保護(hù)模塊的輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)及數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端相連，故障保護(hù)模塊的輸出端與輸入整流濾波模塊，輸入整流濾波模塊將工頻交流整流濾波變成平滑的直流電信號(hào)，直流電信號(hào)再經(jīng)過(guò)半橋逆變電路將儲(chǔ)存的能量經(jīng)過(guò)開關(guān)管的開通傳輸?shù)礁哳l變壓器，高頻變壓器利用磁場(chǎng)原理傳輸能量，高頻變壓器的輸出端接到全波整流電路，全波整流電路將高頻變壓器傳輸出的脈沖電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓傳送至輸出直流濾波電路，輸出直流濾波電路濾成平滑直流電流入電動(dòng)汽車電池負(fù)載，電動(dòng)汽車電池負(fù)載經(jīng)過(guò)去極化模塊與故障保護(hù)模塊的輸出端相連，電動(dòng)汽車電池負(fù)載經(jīng)過(guò)電流電壓采樣模塊與數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端相連，數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端通過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與輸入整流濾波模塊相連，IGBT驅(qū)動(dòng)模塊還與去極化模塊相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，其特征是，所述輸入整流濾波模塊包括整流橋D0，整流橋DO輸入端與工頻交流輸入電網(wǎng)相連，輸出端與由電感LI和電容Cl組成的LC濾波電路相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，其特征是，所述半橋逆變電路由電容C2、電容C3和開關(guān)管S1、開關(guān)管S2組成，所述開關(guān)管S1、開關(guān)管S2的兩端均并聯(lián)有單向二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，其特征是，所述全波整流電路由串聯(lián)在高頻變壓器輸出端的線圈上的二極管D2和D3組成。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，其特征是，所述輸出直流濾波電路由互耦電感原邊L2和濾波電容C4組成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電系統(tǒng)，其特征是，所述去極化模塊包括耦合電感原邊L2及耦合電感副端L3，耦合電感原邊L2、開關(guān)管S3及電動(dòng)汽車電池負(fù)載相串聯(lián)，耦合電感原邊L2并聯(lián)有由齊納穩(wěn)壓管ZD和二極管DZ組成的嵌位電路，耦合電感副端L3接入二極管Dl及半橋逆變電路中的電容C2、電容C3。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK204103556SQ201420570069
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】崔納新, 史永超, 張承慧, 孫波 申請(qǐng)人:山東大學(xué)