一种正负脉冲充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种正负脉冲充电装置，属于新能源汽车充电技术领域，充电装置包括整流器，用于连接交流电网；直流母线，用于连接整流器输出端；第一直流变换器，其输入端连接直流母线，输出端连接待充电的电池；储能装置，包括超级电容和与其连接的第二直流变换器；所述储能装置通过第二直流变换器连接所述直流母线；第一直流变换器用于进行正负脉冲充电，在正脉冲充电时，第一直流变换器向待充电的电池提供充电电流；在负脉冲放电时，待充电的电池通过第一直流变换器向储能装置放电。本发明专利技术的正负脉冲充电装置充电的速度快、充电效率高，且能够有效避免电池的过充电和析气现象，在一定程度上保证了电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种正负脉冲充电装置
本专利技术属于新能源汽车充电
，具体涉及一种正负脉冲充电装置。
技术介绍
动力电池作为电动汽车的核心能源，其续航能力、充电速度和电池使用寿命，已经成为电动汽车能否快速发展的重要技术指标，其中充电装置的兼容性和通用充电站建设问题起到关键性的作用。目前，现有的充电装置主要存在以下问题：1)充电装置的充电模式均采用直流充电，通常为恒流恒压充电模式，采用这种模式对动力电池充电，输出功率小，充电速度较慢，效率低；并且，根据实践证明，经常采用这种模式对动力电池充电，存在过充电和析气现象，会大幅度降低动力电池的使用寿命。2)由于市场上电动汽车种类繁多，不同车型往往采用不同充电功率型号的动力电池，但是现有充电装置的输出功率范围有限，无法兼容所有不同充电功率型号的电池，通用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种正负脉冲充电装置，用于解决现有恒流恒压充电方法对电池充电效率低、降低电池寿命的问题。基于上述目的，一种正负脉冲充电装置的技术方案如下：整流器，用于连接交流电网；直流母线，用于连接整流器输出端；第一直流变换器，其输入端连接直流母线，输出端连接待充电的电池；储能装置，包括超级电容和与其连接的第二直流变换器；所述储能装置通过第二直流变换器连接所述直流母线；第一直流变换器用于进行正负脉冲充电，在正脉冲充电时，第一直流变换器向待充电的电池提供充电电流；在负脉冲放电时，待充电的电池通过第一直流变换器向储能装置放电。r>上述技术方案的有益效果是：本专利技术的正负脉冲充电装置，支持对电池的正负脉冲充电，在正脉冲充电时，控制整流器、第一直流变换器工作，电流从网侧，经过整流和直流变换输出正脉冲，向电池充电；在负脉冲充电时，控制第一直流变换器、第二直流变换器工作，电流从电池端输出，依次经过第二直流变换器、第一直流变换器，向超级电容放电。本专利技术的正负脉冲充电装置，由于采用了双脉冲充电，在充电过程中既存在充电，又存在放电，这样不仅可以在充电过程中减少充电泡沫，而且可以使电池充电量更充足、充电速度更快，充电效率高，且能够有效避免电池的过充电和析气现象，在一定程度上保证了电池的使用寿命。进一步的，为了实现电池的正脉冲充电和负脉冲充电，所述第一双向直流变换器包括依次连接的H桥逆变器、耦合变压器和H桥整流器，所述H桥逆变器和所述H桥整流器均为三电平H桥结构，能够实现电池的大功率充电。进一步的，为了增大正负脉冲充电装置的适用范围，能够为多种不同充电功率型号的电池进行充电，所述耦合变压器的原边绕组为单绕组，该原边绕组与H桥逆变器连接；所述耦合变压器的副边绕组包括N个绕组，N≥2；所述H桥整流器包括N个H桥整流模块，每个副边绕组对应连接一个H桥整流模块。可根据待充电电池的充电功率型号，确定H桥整流模块的投入个数。进一步的，为了实现H桥逆变器和H桥整流器之间的隔离以及能够传输，所述耦合变压器的原边绕组串联有原边谐振电感和原边谐振电容，所述耦合变压器的每个副边绕组均串联有副边谐振电感和副边谐振电容。进一步的，为了对网侧输入正负脉冲充电装置的电流进行滤波，所述正负脉冲充电装置还包括LCL型滤波器，所述LCL型滤波器包括网侧电感、滤波电容和整流侧电感，其中网侧电感与整流侧电感串联，且网侧电感与整流侧电感的串联点与所述滤波电容连接。进一步的，为了对第一双向直流变换器的输出电流进行滤波，所述正负脉冲充电装置还包括LC型滤波器，包括串联连接的滤波电感和滤波电容，滤波电感和滤波电容的串联支路与所述第一直流变换器的输出端连接，所述滤波电容的两端用于连接待充电的电池。附图说明图1是本专利技术实施例中的正负脉冲充电装置示意图；图2是本专利技术实施例中的正负脉冲充电装置拓扑结构图；图3是本专利技术实施例中的能量管理控制器的应用流程图；图中的标号说明如下：1，三相电源；2，LCL型滤波器；3，T型三电平整流器；4，三相开关；5，双向直流变换器；501，H桥逆变器；502，多绕组高频耦合变压器；503，H桥整流器；6，LC型滤波器，7，电池；8、11、14均为采样模块；801、11-2、14-2均为电流采样模块；802、11-1、14-1、15-3均为电压采样模块；9、12、15-1均为控制器；10、13、15-2均为驱动模块；15-4，超级电容；15-5，双向DC/DC；16，能量管理控制器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本实施例提出了一种正负脉冲充电装置，如图1所示，包括依次连接的LCL型滤波器2、T型三电平整流器3、直流母线、双向直流变换器5、LC型滤波器6，其中，LCL型滤波器2的输入端通过三相开关4连接三相电源1，LC型滤波器6的输出端用于连接待充电的电池7。该充电装置还包括一个储能装置，该储能装置通过直流母线与双向直流变换器5的输入端连接，用于辅助实现电池7的正负脉冲充电，在对电池7进行负脉冲充电时吸收电池电量。下面分别对充电装置的各部分组成分别进行详细阐述，如图2所示：(1)LCL型滤波器2该滤波器由若干个感性元件和容性元件组成，用于对电网侧输出的三相交流电进行滤波，如图1所示，该滤波器包括三组滤波模块，其中：第一组滤波模块包括网侧电感La1、滤波电容Ca、整流侧电感La2，三元件成T字形连接，用于连接三相电源1中的a相电源Ua；第二组滤波模块包括网侧电感Lb1、滤波电容Cb、整流侧电感Lb2，三元件成T字形连接，用于连接三相电源1中的b相电源Ub；第三组滤波模块包括网侧电感Lc1、滤波电容Cc、整流侧电感Lc2，三元件成T字形连接，用于连接三相电源1中的c相电源Uc。在充电装置进行充电时，上述LCL型滤波器具有很好的滤波作用，有效滤除谐波，可靠性较高。(2)T型三电平整流器3其拓扑结构如图2所示，用于将电网侧的三相交流电转换成直流电，该T型三电平整流器3的三个桥臂可输出正、负、零三种电平，该整流器包括若干个开关管Vij和两个直流侧输出电容C1、C2，其中i＝a,b,c，j＝1,2,3,4；直流侧输出电容C1、C2的容值相等。该整流器能够满足高压、大功率的充电需求，并且开关损耗较小。(3)双向直流变换器5的拓扑结构如图2所示，用于对充电电压进行变换，变换得到合适的充电电压，为电池7充电。图1中，双向直流变换器5包括依次连接的H桥逆变器501、多绕组高频耦合变压器502、H桥整流器503，其中，H桥逆变器501起到逆变作用，为三电平结构，包括两个桥臂，每个桥臂上均设置有四个开关管(Q1～Q4，Q5～Q8)，二极管D1、D2的串接点o与二极管D3、D4的串接点o连接。多绕组高频耦合变压器502主要实现直流电能的变换，并实现电网侧和负载侧之间的电气隔离。如图1所示，该变压器由原边电路、变压器铁芯T和副边电路构成，原边电路包括谐振电感Lr0、原边电感Lm0(即原边绕组)、谐振电容Cr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正负脉冲充电装置，其特征在于，包括：/n整流器，用于连接交流电网；/n直流母线，用于连接整流器输出端；/n第一直流变换器，其输入端连接直流母线，输出端连接待充电的电池；/n储能装置，包括超级电容和与其连接的第二直流变换器；所述储能装置通过第二直流变换器连接所述直流母线；/n第一直流变换器用于进行正负脉冲充电，在正脉冲充电时，第一直流变换器向待充电的电池提供充电电流；在负脉冲放电时，待充电的电池通过第一直流变换器向储能装置放电。/n

【技术特征摘要】
1.一种正负脉冲充电装置，其特征在于，包括：
整流器，用于连接交流电网；
直流母线，用于连接整流器输出端；
第一直流变换器，其输入端连接直流母线，输出端连接待充电的电池；
储能装置，包括超级电容和与其连接的第二直流变换器；所述储能装置通过第二直流变换器连接所述直流母线；
第一直流变换器用于进行正负脉冲充电，在正脉冲充电时，第一直流变换器向待充电的电池提供充电电流；在负脉冲放电时，待充电的电池通过第一直流变换器向储能装置放电。


2.根据权利要求1所述的正负脉冲充电装置，其特征在于，所述第一直流变换器包括依次连接的H桥逆变器、耦合变压器和H桥整流器，所述H桥逆变器和所述H桥整流器均为三电平H桥结构。


3.根据权利要求2所述的正负脉冲充电装置，其特征在于，所述耦合变压器的原边绕组为单绕组，该原边绕组与H桥逆变器连接；所述耦合变压器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国锋，齐红柱，任兆文，陈斌，陈洪闯，弓少康，陈岩，
申请(专利权)人：河南城建学院，郑州森源新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41