一种单级交流快速充电系统技术方案

本发明专利技术提供了一种单级交流快速充电系统，在驱动模态下，关闭输入斩波单元，电池的直流电通过逆变器转换为交流电以驱动电机转动；在充电模态下，开启输入斩波单元，当输入斩波单元对滤波后的交流电进行斩波时，储能电感进行储能；当输入斩波单元不斩波时，复用逆变器的开关管作为输出续流单元，储能电感的电能通过输出续流单元进行续流，对电池充电。该系统重复利用了电动车逆变器的器件，同时，还复用电动车的绕组作为储能电感，降低了成本与体积，提高了系统的功率密度，是一个集成充电和驱动的技术方案。本方案中复用电动车的驱动器和电机，由于其都是高功率级别，可以达到快速交流充电的效果，大大缩短了充电时间。

【技术实现步骤摘要】
一种单级交流快速充电系统
本专利技术涉及电动汽车
，尤指一种单级交流快速充电系统。
技术介绍
对于电动汽车，一般分为交流充电和直流充电两种，两种模式在日常的充电中，使用的都非常广泛。直流充电方式的功率较大，适用于在充电站快充，但是这种方式会导致充电场合的局限性。传统的交流充电器由AC/DC整流级、DC/DC级以及隔离变压器构成；这种交流方式首先由AC/DC整流级(通常为boost升压电路)将交流电整成直流电，然后通过DC/DC级(通常为LLC电路)将电压转换成需要的电压，并控制充电电流；其中，DC/DC级包含隔离变压器，这种车载充电器一般设计的功率较小，适用于在家或工作场合慢充。如果将现有的交流充电方式设计的功率较大，其体积与重量将不断增加，不适合作为车载充电器，同时其成本也会增加。因此，现有交流充电器采用独立的、隔离的设计，会存在体积大、价格高、功率小、充电慢等问题。综上来看，亟需一种改进型的交流充电方式，可以实现体积小、价格低、功率大、充电快。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种新的单级交流快速充电系统，在结构设计上集成了充电和驱动的方案，使结构更加紧凑，同时，复用电动汽车上高功率级别的驱动器和电机进行充电，提高了充电效率，整体实现了体积小、价格低、功率大、充电快等效果。在本专利技术一实施例中，提出了一种单级交流快速充电系统，包括：输入斩波单元、储能电感、输出续流单元、输出滤波电容、电池；其中，所述输入斩波单元接入交流电，并连接储能电感及输出续流单元，所述输出续流单元连接电池，所述输出滤波电容与所述输出续流单元并联连接；在驱动模态下，关闭所述输入斩波单元，电池的直流电通过逆变器转换为交流电以驱动所述电机转动；在充电模态下，开启所述输入斩波单元，当所述输入斩波单元对交流电进行斩波时，所述储能电感进行储能；当所述输入斩波单元不斩波时，复用所述逆变器的开关管作为所述输出续流单元，所述储能电感的电能通过输出续流单元进行续流，对电池充电。本专利技术提出的单级交流快速充电系统，重复利用了电动车逆变器的器件，将逆变器的开关管作为单级升降压整流电路的续流管；同时，还复用电动车的绕组作为储能电感，降低了成本与体积，提高了系统的功率密度，是一个集成充电和驱动的技术方案。其中，在逆变器基础上，增加了输出斩波单元的开关管及输入滤波电路，就实现了充电功能，其不需要改变电机和逆变器的总体结构，实现简单，对已有的电机和逆变器的改造非常小，无需增加额外开关即可完成驱动和充电模态的切换，电路及其紧凑。本方案中复用电动车的驱动器和电机，由于其都是高功率级别，可以达到快速交流充电的效果，大大缩短了充电时间。附图说明图1是本专利技术一实施例的单级交流快速充电系统结构示意图。图2至图6是本专利技术实施例一的电机交流快速充电系统电路示意图。图7是本专利技术实施例二的电机交流快速充电系统电路示意图。图8至图9是本专利技术实施例三的电机交流快速充电系统电路示意图。附图标号说明：11-输入滤波单元；12-输入斩波单元；13-储能电感；14-输出续流单元；15-电池；16-逆变器；17-电机；18-交流电源；101-逆变器；102-三相电机；103-电池；104-输入滤波单元；105-输入斩波单元；106-储能电感；107-输出续流单元；108-交流电源；Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6-开关管；C1-电容。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。图1是本专利技术一实施例的单级交流快速充电系统结构示意图。如图1所示，该系统包括：输入滤波单元11、输入斩波单元12、储能电感13、输出续流单元14、电池15；其中，输入滤波单元11接入交流电源18，并连接所述输入斩波单元12，所述输入斩波单元12连接储能电感13及输出续流单元14，所述输出续流单元14连接电池15，所述输出滤波电容(图1中未绘示)与所述输出续流单元14并联连接；在驱动模态下，所述输入斩波单元12关闭，电池15的直流电通过逆变器16转换为交流电以驱动电机17转动；通过电路的设计，在驱动或充电两种模态下，一些器件可以进行复用，分别实现不同的功能，从而减少所使用的器件数量；例如储能电感13、输出续流单元14、逆变器16及电机17，输出续流单元14的器件可以复用逆变器16的器件；储能电感13可以复用电机17中的绕组。在充电模态下，输入斩波单元12开启，对滤波后的交流电进行斩波，所述储能电感13进行储能；当所述输入斩波单元12不斩波时，复用所述逆变器16的开关管作为所述输出续流单元14，所述储能电感13的电能通过输出续流单元14进行续流，对电池15充电。在该模态下，当所述输入斩波单元12不斩波时，可以将所述输出续流单元14中的开关管关闭，电能通过反并二极管进行续流；或，将所述输出续流单元14中的开关管开通，作为同步整流管使用，对所述电能进行整流。本申请提出的单级交流快速充电系统包含有多种电路设计方式，以下将最具代表性的几种情况依次进行说明。实施例一：结合图2至图6所示，是本专利技术实施例一的电路结构示意图。本实施例中，接入的是三相交流电，输入斩波单元105为单开关管设计。如图2所示，电动汽车上的电机驱动电路包括：逆变器101、三相电机102、电池103；本申请提出的单级交流快速充电系统包括：输入滤波单元104、输入斩波单元105、储能电感、输出续流单元；其中，逆变器101由三条桥臂组成，每条桥臂上有两个开关管，第一桥臂由开关管Q1、开关管Q2组成，第二桥臂由开关管Q3、开关管Q4组成，第三桥臂由开关管Q5、开关管Q6组成；三条桥臂中的上桥和下桥之间的连接点分别连接三相电机102的其中一相；逆变器101的三条桥臂都与电容C1以及电池103并联连接。输入滤波单元104接入交流电源108，进行滤波，输入斩波单元105由三条线路组成，三条线路的一端分别接入交流电源108的一相，另一端分别连接逆变器101三条桥臂上桥和下桥之间的连接点，在输入斩波单元105的每条线路上设置有一个开关管，开关管的漏极一端接入交流电源108。在本实施例中，开关管可以采用MOS、IGBT、SCR或其它类型的开关管，本申请并不对此进行严格限定，所有能实现上述功能的开关管均在本申请的保护范围内。在一具体实施例中，结合图3所示，为驱动模态下的电路结构示意图。如图3所示，在驱动模态下，输入斩波单元105关闭，该单元至交流电源108一侧不工作，电池103的直流电通过逆变器101转换为交流电，以驱动三相电机102转动。另外，驱动模态下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单级交流快速充电系统，其特征在于，包括：输入斩波单元、储能电感、输出续流单元、输出滤波电容、电池；其中，/n所述输入斩波单元接入交流电，并连接储能电感及输出续流单元，所述输出续流单元连接电池，所述输出滤波电容与所述输出续流单元并联连接；/n在驱动模态下，关闭所述输入斩波单元，电池的直流电通过逆变器转换为交流电以驱动电机转动；/n在充电模态下，开启所述输入斩波单元，当所述输入斩波单元对交流电进行斩波时，所述储能电感进行储能；当所述输入斩波单元不斩波时，复用所述逆变器的开关管作为所述输出续流单元，所述储能电感的电能通过输出续流单元进行续流，对电池充电。/n

【技术特征摘要】
1.一种单级交流快速充电系统，其特征在于，包括：输入斩波单元、储能电感、输出续流单元、输出滤波电容、电池；其中，
所述输入斩波单元接入交流电，并连接储能电感及输出续流单元，所述输出续流单元连接电池，所述输出滤波电容与所述输出续流单元并联连接；
在驱动模态下，关闭所述输入斩波单元，电池的直流电通过逆变器转换为交流电以驱动电机转动；
在充电模态下，开启所述输入斩波单元，当所述输入斩波单元对交流电进行斩波时，所述储能电感进行储能；当所述输入斩波单元不斩波时，复用所述逆变器的开关管作为所述输出续流单元，所述储能电感的电能通过输出续流单元进行续流，对电池充电。


2.根据权利要求1所述的单级交流快速充电系统，其特征在于，所述储能电感采用所述电机中的绕组。


3.根据权利要求1所述的单级交流快速充电系统，其特征在于，所述逆变器由至少三条桥臂组成，每条桥臂包括两个开关管。


4.根据权利要求3所述的单级交流快速充电系统，其特征在于，在充电模态下，当所述输入斩波单元不斩波时，将所述输出续流单元中的开关管关闭，电能通过反并二极管进行续流；或，将所述输出续流单元中的开关管开通，作为同步整流管使用，对所述电能进行整...

【专利技术属性】
技术研发人员：林壮，
申请(专利权)人：乐金电子研发中心上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31