本实用新型专利技术公开了一种电动汽车动力电池快速充电系统，包括故障保护模块，所述故障保护模块的输入端与工频交流输入电网及数字信号处理器的输出端相连，故障保护模块的输出端与输入整流滤波模块，直流电信号再经过半桥逆变电路将储存的能量经过开关管的开通传输到高频变压器，全波整流电路将高频变压器传输出的脉冲电压转换成直流电压传送至输出直流滤波电路，输出直流滤波电路滤成平滑直流电流入电动汽车电池负载，电动汽车电池负载经过去极化模块与故障保护模块的输出端相连，本实用新型专利技术实现了对动力电池进行快速充电，能够有效去除电池极化的现象，能量回收电路提高了充电机效率,提高电池寿命。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种电动汽车动力电池快速充电系统，包括故障保护模块，所述故障保护模块的输入端与工频交流输入电网及数字信号处理器的输出端相连，故障保护模块的输出端与输入整流滤波模块，直流电信号再经过半桥逆变电路将储存的能量经过开关管的开通传输到高频变压器，全波整流电路将高频变压器传输出的脉冲电压转换成直流电压传送至输出直流滤波电路，输出直流滤波电路滤成平滑直流电流入电动汽车电池负载，电动汽车电池负载经过去极化模块与故障保护模块的输出端相连，本技术实现了对动力电池进行快速充电，能够有效去除电池极化的现象，能量回收电路提高了充电机效率,提高电池寿命。【专利说明】—种电动汽车动力电池快速充电系统
本技术涉及一种动力电池的快速充电技术,尤其涉及一种动力电池快速充电系统。
技术介绍
电动汽车拥有着节能环保、低排放等方面的优势，已成为现代汽车行业中最有发展前景的一个领域。电动汽车的快速发展，也给电动汽车动力电池充电装置带来了更高要求，具体为:充电快速性，电池无损伤性，充电安全可靠性。如今电动汽车充电市场上充电系统缺点可以归纳为以下几类:1、充电方法采用恒流恒压三阶段充电方法或正负脉冲充电。在充电前期，电池可接受大电流充电，而充电后期，电池极化现象严重，充电缓慢，三阶段充电方式不能解决充电后期电池极化现象，而脉冲充电在前期存在停充浪费了充电时间。2、去极化电路拓扑结构上，一般在电池两端串联电阻，利用电阻放电来消除电池极化现象，不仅浪费能量同时也对整个充电系统的散热提出了更高的要求，增加了成本也影响了安全性。3、充电结束判断一般采用定时或者电流零增量等综合方法，这些方法都是在采样电压后才做出停充判断，这实际上已经对电池造成了损害，降低了电池寿命。 中国技术专利申请(200610028591.9)公开了一种蓄电池充电控制方法，即三元控制方法，引入充电电量、充电电压和充电电流三阶段进行全程监控，以蓄电池三个阶段的充电量是否达到预定值作为是否结束充电的唯一标准。但其并未考虑到电池的时滞性以及采样的延迟性，判断结束充电时已经存在了过充现象。 中国技术专利申请(201320540206.4)公开了一种电动汽车正负脉冲组合快速充电数字化电源系统，其组成包括工频交流电网、主电路、控制电路及电动汽车电池负载。该技术采用正负脉冲充电，消除电池充电中的极化现象，但没注意到充电初期电池极化现象不严重，同时其负脉冲电路采用电阻放电，极大的浪费了能量，降低充电效率。
技术实现思路
为解决现有快速充电技术存在的不足，本技术公开了一种电动汽车动力电池快速充电系统，本技术采用的涓流充电-大电流充电-去极化充电-浮充充电四阶段充电方法，符合充电过程中电池的物理和化学特性，可达快速充电的目的；快速充电系统的拓扑结构采用隔离式半桥DC/DC电路和去极化电路结合的新型电路拓扑结构，有效地降低了整个充电机的体积同时可回收去极化放出的能量，极大地提高了整个充电系统的效率，同时也提高了充电系统的安全性。本技术采用的基于灰色模型预测理论的电压终止判断，可提前预测电池下一时刻电压，可有效避免因电池时滞性或电压采样延迟导致的电池过充现象，从而提高电池寿命。 为实现上述目的，本技术的具体方案如下: —种电动汽车动力电池快速充电系统，包括故障保护模块，所述故障保护模块的输入端与工频交流输入电网及数字信号处理器的输出端相连，故障保护模块的输出端与输入整流滤波模块相连，输入整流滤波模块将工频交流整流滤波变成平滑的直流电信号，直流电信号再经过半桥逆变电路将储存的能量通过开关管的开通传输到高频变压器，高频变压器输出端接到全波整流电路，全波整流电路将高频变压器传输出的脉冲电压转换成直流电压传送至输出直流滤波电路，输出直流滤波电路将其滤成平滑直流电流入电动汽车电池负载，电动汽车电池负载与去极化模块的输入端相连，去极化模块的输出端与半桥逆变模块的输入端相连，电动汽车电池负载经过电流电压米样模块与数字信号处理器的输入端相连，数字信号处理器的输出端通过IGBT驱动模块与输入整流滤波模块及去极化模块的输入端相连。 所述输入整流滤波模块包括整流桥D0，整流桥DO输入端与工频交流输入电网相连，输出端与由电感LI和电容Cl组成的LC滤波电路相连。 所述半桥逆变电路由电容C2、电容C3和开关管S1、开关管S2组成，所述开关管S1、开关管S2的两端均并联有单向二极管。 所述全波整流电路由快恢复二极管D2和D3组成。 所述输出直流滤波电路由互耦电感原边L2和滤波电容C4组成。 所述去极化模块包括耦合电感原边L2及耦合电感副边L3，耦合电感原边L2、开关管S3及电动汽车电池负载相串联，耦合电感原边L2并联有由齐纳稳压管ZD和二极管DZ组成的嵌位电路，耦合电感副端L3接入二极管Dl及半桥逆变电路中的电容C2、电容C3。 一种电动汽车动力电池快速充电方法，包括以下步骤: 通过电流电压采样模块采集电动汽车电池负载的端电压，当端电压小于第一设定值Ul时，采用涓流充电方式，当端电压不小于第一设定值Ul且小于第二设定值U2时，采用大电流恒流充电方式，当端电压在第二设定值U2及第三设定值U3之间时，采用去极化充电方式，当端电压在第三设定值U3及第四设定值U4之间时，采用浮充充电方式，当端电压不小于第四设定值U4时，停止充电(其中U1<U2<U3<U4)。在浮充充电方式时，数字信号处理器控制内嵌的定时器模块定周期地采样电池端电压的电压值，经过灰色模型预测算法，预测下一时刻的电压值，若达到充电终止电压则停止充电。 所述涓流充电方式、大电流恒流充电方式及浮充充电方式的充电过程为: 单相工频交流电经过输入整流滤波模块滤为平滑直流电后，再经过半桥逆变电路、高频变压器、输出直流滤波电路后流入电动汽车电池负载。电流电压采样模块检测电池负载的电流和电压信号，数字信号处理器根据其传送的信号与所需的设定值进行比较，产生误差值，再经PI控制算法后，发给数字信号处理器内嵌的事件管理器，产生两路PWM信号，该信号通过IGBT高频驱动模块控制着半桥逆变电路IGBT的开通和关断，再经过高频变压器和输出直流滤波电路达到充电所需的电流电压值。 所述去极化充电方式，包括正向充电和反向放电，当正向充电时候与涓流充电方式、大电流恒流充电方式及浮充充电方式的充电过程一致，充电电流会有所不同。反向充电过程:电动汽车电池负载经过耦合电感，利用耦合电感的磁场能的传播，把副边的电池能量传输到副边，储存于半桥电路的电容中去，利用开关管的开通和关断可控制去极化电流的大小，数字信号处理器按照正向充电同样的闭环控制方法控制开关管的导通和关断的占空t匕，同时信号处理模块内部的定时器分配了去极化充电中正向充电和方向放电的周期以及各自的占空比。 所述灰色模型预测算法具体为:DSP控制器通过内部定时器定周期地通过AD采样模块采样电池端电压值，选取最新五组电压历史数据构成数据序列，对数据序列进行一次累加产生新的数据序列，对数据序列紧邻值相加平均产生新数据序列，然后计算其灰色预测跟踪所需的灰作用量，从而得到等维递补灰色单变量一阶时间响应预测模型，通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动汽车动力电池快速充电系统，其特征是，包括故障保护模块，所述故障保护模块的输入端与工频交流输入电网及数字信号处理器的输出端相连，故障保护模块的输出端与输入整流滤波模块，输入整流滤波模块将工频交流整流滤波变成平滑的直流电信号，直流电信号再经过半桥逆变电路将储存的能量经过开关管的开通传输到高频变压器，高频变压器利用磁场原理传输能量，高频变压器的输出端接到全波整流电路，全波整流电路将高频变压器传输出的脉冲电压转换成直流电压传送至输出直流滤波电路，输出直流滤波电路滤成平滑直流电流入电动汽车电池负载，电动汽车电池负载经过去极化模块与故障保护模块的输出端相连，电动汽车电池负载经过电流电压采样模块与数字信号处理器的输入端相连，数字信号处理器的输出端通过IGBT驱动模块与输入整流滤波模块相连，IGBT驱动模块还与去极化模块相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔纳新，史永超，张承慧，孙波，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37
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