插电式混合电动汽车充电系统、方法及应用技术方案

本公开提供了一种插电式混合电动汽车充电系统、方法及应用，本公开保证每个桥臂始终处于功率吸收状态，由于子模块的半桥结构使得桥臂电压始终为直流量，于是针对桥臂交流电流，本发明专利技术采用半波电压充电来保证充电过程中电池不存在放电状态；通过调节工作中上、下桥臂之间有功功率分配，实现上、下桥臂平均SOC的均衡控制；通过调节各相间有功功率的分配，实现相间平均SOC的均衡控制；通过调节两侧有功功率的分配，实现两侧平均SOC的均衡控制；通过微调同一桥臂上各子模块之间的有功功率分配，实现同一桥臂上各子模块之间的SOC均衡控制。

Charging System, Method and Application of Plug-in Hybrid Electric Vehicle

The present disclosure provides a charging system, method and application of plug-in hybrid electric vehicle. The present disclosure guarantees that each bridge arm is always in the power absorption state. Since the half-bridge structure of the sub-module makes the bridge arm voltage always be DC, the present invention adopts half-wave voltage charging to ensure that the battery does not discharge in the charging process; and by adjusting the worker, it adopts half-wave voltage charging to ensure that the battery does not discharge in the charging process. Active power allocation between upper and lower bridge arms is made to realize the equalization control of average SOC between upper and lower bridge arms; equalization control of average SOC between phases is realized by adjusting the distribution of active power between phases; equalization control of average SOC between two sides is realized by adjusting the distribution of active power between two sides; and equalization control of average SOC between the sub-modules of the same bridge arm is realized by fine-tuning the active power distribution between the sub-modules of the same bridge arm. SOC balancing control among the above sub-modules.

【技术实现步骤摘要】
插电式混合电动汽车充电系统、方法及应用
本公开涉及一种插电式混合电动汽车充电系统、方法及应用。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。在全球环境危机和能源危机日益严重的大背景下，减少甚至消除燃油汽车成为各国可持续发展的必然选择。在燃油汽车向电动汽车的转变过程中，插电式混合电动汽车不失为一种很好的过渡选择。传统的插电式混合电动汽车需要配备额外的外接电源充电电路，使得整车的一体化、轻量化设计困难。同时，当前大量采用的充电电路拓扑为两电平变换器，这或需要多种额外的滤波装置来抑制大量的谐波，造成车辆体积和重量的增加，或将对电网的电能质量造成严重的影响。国内现在主流使用的恒压恒流的直流充电方式也存在充电效率较低的缺点。除此之外，传统的电动汽车都需要配备复杂的电池能量管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)装置来保证电池组的“荷电状态”(State-of-Charge，SOC)均衡以及车辆的稳定运行，这在增加了车辆成本的同时，在一定程度上降低了装置整体的可靠性。因此，一种既对电网友好，又可以满足车辆一体化设计要求，同时能有效实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种插电式混合电动汽车充电系统，包括模块化多电平变换器拓扑结构和控制系统，其中：所述模块化多电平变换器拓扑结构包括两组三相桥臂，一组三相桥臂与三相发电机定子绕组对应连接，另一组三相桥臂与三相电动机定子绕组对应连接，每组每相桥臂均包括电感和与之连接的多个串联的子模块，外接单相交流电源跨接在发电机与电动机定子绕组的中性点之间；其特征是：所述控制系统包括综合SOC均衡控制器和桥臂控制器，所述桥臂控制器为多个，各桥臂控制器的输出端连接PWM信号发生器，并由该PWM信号发生器控制所述子模块的开关管，所述综合SOC均衡控制器根据各桥臂中子模块的SOC，进行桥臂控制器的均衡控制，以驱动各子模块的开关管动...

【技术特征摘要】
1.一种插电式混合电动汽车充电系统，包括模块化多电平变换器拓扑结构和控制系统，其中：所述模块化多电平变换器拓扑结构包括两组三相桥臂，一组三相桥臂与三相发电机定子绕组对应连接，另一组三相桥臂与三相电动机定子绕组对应连接，每组每相桥臂均包括电感和与之连接的多个串联的子模块，外接单相交流电源跨接在发电机与电动机定子绕组的中性点之间；其特征是：所述控制系统包括综合SOC均衡控制器和桥臂控制器，所述桥臂控制器为多个，各桥臂控制器的输出端连接PWM信号发生器，并由该PWM信号发生器控制所述子模块的开关管，所述综合SOC均衡控制器根据各桥臂中子模块的SOC，进行桥臂控制器的均衡控制，以驱动各子模块的开关管动作，使得各桥臂仅工作在桥臂电流的半个周期，保证各子模块的电池元件始终处于充电状态。2.如权利要求1所述的一种插电式混合电动汽车充电系统，其特征是：所述综合SOC均衡控制器包括SOC计算模块、求平均值单元A、求平均值单元B、乘法器I、归一化单元A、开关信号选择模块、反馈电流采集器、桥臂电流控制器、上下桥臂SOC均衡控制器、相间SOC均衡控制器和左右桥臂SOC均衡控制器，每个子模块配备一个SOC计算模块，每个桥臂配备一个桥臂电流控制器，每个桥臂分配一个求平均值单元A，每一对上、下桥臂共用一个上下桥臂SOC均衡控制器，每三相上、下桥臂共用一个求平均值单元B，变换器两侧的上、下桥臂各用一个相间SOC均衡控制器，每个SOC均衡控制器配备一个乘法器，所有乘法器共用一个归一化单元A；每个桥臂控制器内包括N个子模块微调控制器和N个乘法器，各桥臂配置有一开关信号选择模块和反馈电流采集器。3.如权利要求2所述的一种插电式混合电动汽车充电系统，其特征是：每个桥臂SOC计算模块与各桥臂的求平均值单元A连接，求平均值单元A输出的各桥臂平均SOC值分别接入上下桥臂SOC均衡控制器和求平均值单元B中，求平均值单元B与相间SOC均衡控制器、左右桥臂SOC均衡控制器分别连接，上下桥臂SOC均衡控制器和相间SOC均衡控制器分别经过各自的乘法器与桥臂电流控制器相连，同时连入桥臂电流控制器的还有反馈电流采集器，左右桥臂SOC均衡控制器和桥臂电流控制器分别经过各子的乘法器与开关信号选择模块相连，各桥臂的开关信号选择模块与对应的桥臂控制器相连，桥臂控制中的各子模块微调控制器再与对应的PWM信号发生器单元连接。4.如权利要求2所述的一种插电式混合电动汽车充电系统，其特征是：所述综合SOC均衡控制器通过检测同时工作的上、下桥臂各子模块SOC，经过上下桥臂SOC均衡控制器，得到对应上、下桥臂的电流参考值增量；通过检测变换器同一侧各相桥臂的子模块SOC值，经过相间SOC均衡控制器，得到同一侧各相桥臂的电流参考值增量；通过检测某桥臂的桥臂电流，连同桥臂电流参考值与上述对应的电流参考值增量经过桥臂电流控制器，得到各桥臂的公共PWM占空比；通过检测变换器两侧上/下桥臂各子模块SOC，与所述公共PWM占空比经过左右桥臂SOC均衡控制器，得到对应侧上/下桥臂的PWM占空比；将某桥臂各子模块SOC和所在桥臂的PWM占空比经过子模块SOC均衡控制器，得到各子模块的PWM占空比，实现各子模块的SOC均衡控制。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广柱，银泽一，程振兴，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37