一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统技术方案

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术具有输出功率大、充电效率高、充电速度快和可靠性高的特点。

Large power intelligent fast charging power supply system for electric automobile

The utility model discloses a large power electric vehicle intelligent fast charging power supply system, including three-phase AC input power, high power parallel phase-shifting full bridge main circuit, pulse generating circuit, control circuit and battery load; phase high power parallel phase-shifting full bridge main circuit of more than two sets of full bridge inverter. The control circuit comprises a first control circuit and two control circuit, the control circuit of the first two sets of the above, and full bridge inverter corresponding to the first control circuit comprises a voltage current detection module, fault protection module, the first DSP digital control module and MOSFET driver module, the control circuit comprises second second DSP digital control module, IGBT driver module, STM32 interface module and battery state judging module. The utility model has the advantages of large output power, high charging efficiency, fast charging speed and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本技术提供一种电动汽车大功率智能化快速充电电源系统。本技术采用如下技术方案：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。本技术的有益效果：(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，本技术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为本技术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为本技术所述大功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开源，尹彤，谢颉，刚斯祺，章涛，何祖伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44