充放电装置以及电动车辆的充放电系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种充放电装置以及电动车辆的充放电系统，充放电装置包括：变压器，其包括一个原边绕组以及多个副边绕组，多个副边绕组至少包括第一副边绕组和第二副边绕组；多个端口，分别与变压器的原边绕组以及多个副边绕组电气连接，其中多个端口至少包括：第一端口，通过一第一变换电路与原边绕组电气连接；第二端口，通过一第二变换电路与第一副边绕组电气连接；以及第三端口，通过一第三变换电路与第二副边绕组电气连接；以及第一可控开关，连接于第一变换电路与原边绕组之间；其中，充放电装置的第一端口的电压为第一电压，第二端口的电压为第二电压，第三端口的电压为第三电压。第三端口的电压为第三电压。第三端口的电压为第三电压。

【技术实现步骤摘要】
充放电装置以及电动车辆的充放电系统


[0001]本专利技术涉及电动车辆领域，特别是涉及电动车辆的充放电系统及其充放电装置。

技术介绍

[0002]电动车辆(例如电动汽车)内部的配电系统主要涉及三个能量变换单元，分别是：给高压电池充电的AC/DC变换单元，即车载充电单元(On
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Board
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Charger，OBC)；LV DC/DC变换单元，其是将高压电池的电压转换成低压，例如12V，给车内的灯光、音响等低压系统供电；驱动电机系统的DC/AC变换单元，其是电动车辆行驶动力的主要来源。从功率等级上来看，车载充电单元及低压DC/DC变换单元的功率比驱动电机的DC/AC变换单元的功率相对低很多，因此，车载充电单元及低压DC/DC变换单元在技术实现上是最有机会集成的两个电能转换装置。
[0003]目前，通常采用将OBC和低压DC/DC磁集成的方法。例如，图1示出了传统的电动汽车常见的三端口磁集成方案的系统配置架构。其中，由于其LV输出侧采用不控整流，能量不能双向流动，无法实现能量给输出电容进行反向预充，只能通过继电器S和电阻R组成的预充线路(如图1中虚线框所示)对电机M的母线侧的电容Cbus进行预充电。
[0004]但是，对于传统的三端口磁集成方案，在进行设计时，受原边母线侧的电容Cbus1的电容耐压的限制，放电模式时OBC部分(即由变压器的副边高压侧向原边母线侧放电)的变压器原边绕组和副边高压侧绕组的匝比必须接近1或者小于1。此种设计虽然可以保证母线电压安全，但此时OBC的充电效率并不是最优。并且，由于低压侧电压通常是9到16V，实际设计中如果原边匝数设计过低，比如是25匝，当母线电压是420V而副边低压侧的匝数是1匝时，折算到低压侧的电压是16.8V，如果这时想控制低压侧的电压在13.5V，将引入无功控制，即使低压侧输出功率很小的情况下，都有很大的无功损耗。因此，现有的设计一方面造成OBC的充电效率不能优化，另一方面设计不当时低压侧会引入很大的无功电流。
[0005]另外，当电动汽车处于供电运行(Running)模式时，原边处于空载状态，OBC副边高压侧对原边侧的等效增益将很高，考虑高压侧到低压侧独立运行时的动态情况，母线电压有冲高的风险，会对母线电容造成损害。在此模式下，为了降低母线电压，一种方法是将副边高压侧的电路将切换成不对称半桥来工作，此时高压侧的电路会有很大的谐振电流，开关管的导通损耗增加，另外副边低压侧将引入很大的移相角，无功电流增大，副边低压侧的铜损增加，效率降低。
[0006]因此，迫切需要一种新的设计来解决传统技术的上述至少一缺陷。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供充放电装置以及电动车辆的充放电系统，可以使变压器的原副边的匝比不受限制，减小无功电流，以及提升效率。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种充放电装置，其特点在于，包括：变压器，其包括一个原边绕组以及多个副边绕组，所述多个副边绕组至少包括第一副边绕组和第二副边
绕组；多个端口，分别与所述变压器的所述原边绕组以及所述多个副边绕组电气连接，其中所述多个端口至少包括：第一端口，通过一第一变换电路与所述原边绕组电气连接；第二端口，通过一第二变换电路与所述第一副边绕组电气连接；以及第三端口，通过一第三变换电路与所述第二副边绕组电气连接；以及第一可控开关，连接于所述第一变换电路与所述原边绕组之间；其中，所述充放电装置的所述第一端口的电压为第一电压，所述第二端口的电压为第二电压，所述第三端口的电压为第三电压。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述第三电压小于所述第二电压。
[0010]在本专利技术的一实施例中，所述第一端口电气连接第一充放电单元，所述第二端口电气连接第二充放电单元，所述第三端口电气连接第三充放电单元，并且，在所述充放电装置处于所述第一充放电单元向所述第二充放电单元充电、所述第一充放电单元向所述第二充放电单元和所述第三充放电单元同时充电、所述第二充放电单元向所述第一充放电单元放电、以及所述第二充放电单元向所述第一充放电单元放电同时向所述第三充放电单元充电其中的一工作模式时，所述第一可控开关闭合。
[0011]在本专利技术的一实施例中，所述第一端口电气连接第一充放电单元，所述第二端口电气连接第二充放电单元，所述第三端口电气连接第三充放电单元，并且，在所述充放电装置处于所述第二充放电单元向所述第三充放电单元供电运行的工作模式、或者处于所述第三充放电单元向所述第二充放电单元预充电的工作模式时，所述第一可控开关断开。
[0012]在本专利技术的一实施例中，所述充放电装置还包括：第一滤波电容，并联连接于所述第一端口；第二滤波电容，并联连接于所述第二端口；第三滤波电容，并联连接于所述第三端口。
[0013]在本专利技术的一实施例中，其中，所述第一变换电路包括第一全桥电路，所述第二变换电路包括第二全桥电路，所述第三变换电路包括第三全桥电路。
[0014]在本专利技术的一实施例中，其中，所述第一变换电路通过第一谐振电路与所述原边绕组电气连接，所述第二变换电路通过第二谐振电路与所述第一副边绕组电气连接，所述第三变换电路通过第三谐振电路与所述第二副边绕组电气连接。
[0015]在本专利技术的一实施例中，所述第一谐振电路包括第一谐振电感和第一谐振电容，其中所述第一谐振电感和所述第一谐振电容分别串联连接在所述第一变换电路和所述原边绕组之间；所述第二谐振电路包括第二谐振电感和第二谐振电容，其中所述第二谐振电感和所述第二谐振电容分别串联连接在所述第二变换电路和所述第一副边绕组之间；所述第三谐振电路包括第三谐振电感，其中所述第三谐振电感串联连接在所述第三变换电路和所述第二副边绕组之间。
[0016]在本专利技术的一实施例中，所述第一谐振电感为所述变压器的漏感，所述第二谐振电感和所述第三谐振电感为所述变压器的漏感或者独立的电感。
[0017]在本专利技术的一实施例中，其中，所述第一变换电路包括第一全桥电路，所述第二变换电路包括第二全桥电路，所述第三变换电路为二级变换电路，其包括位于第一级的同步整流电路和位于第二级的BUCK电路。
[0018]在本专利技术的一实施例中，其中，所述第一变换电路包括第一全桥电路，所述第二变换电路包括第二全桥电路，所述第三变换电路为双向可控整流电路。
[0019]在本专利技术的一实施例中，其中，所述第一可控开关是连接于所述原边绕组的第一
端或第二端与所述第一变换电路之间。
[0020]在本专利技术的一实施例中，所述充放电装置还包括：控制器，其中包括一移相控制和频率调节单元，所述移相控制和频率调节单元与所述第一变换电路、所述第二变换电路以及所述第三变换电路相连接，用于通过移相控制和频率调节来控制所述第二端口以及所述第三端口的电压。
[0021]在本专利技术的一实施例中，所述第一端口电气连接第一充放电单元，所述第二端口电气连接第二充放电单元，所述第三端口电气连接第三充放电单元，并且，在所述充放电装置处于所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充放电装置，其特征在于，包括：变压器，其包括一个原边绕组以及多个副边绕组，所述多个副边绕组至少包括第一副边绕组和第二副边绕组；多个端口，分别与所述变压器的所述原边绕组以及所述多个副边绕组电气连接，其中所述多个端口至少包括：第一端口，通过一第一变换电路与所述原边绕组电气连接；第二端口，通过一第二变换电路与所述第一副边绕组电气连接；以及第三端口，通过一第三变换电路与所述第二副边绕组电气连接；以及第一可控开关，连接于所述第一变换电路与所述原边绕组之间；其中，所述充放电装置的所述第一端口的电压为第一电压，所述第二端口的电压为第二电压，所述第三端口的电压为第三电压。2.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，所述第三电压小于所述第二电压。3.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，所述第一端口电气连接第一充放电单元，所述第二端口电气连接第二充放电单元，所述第三端口电气连接第三充放电单元，并且，在所述充放电装置处于所述第一充放电单元向所述第二充放电单元充电、所述第一充放电单元向所述第二充放电单元和所述第三充放电单元同时充电、所述第二充放电单元向所述第一充放电单元放电、以及所述第二充放电单元向所述第一充放电单元放电同时向所述第三充放电单元充电其中的一工作模式时，所述第一可控开关闭合。4.根据权利要求1所述的充电放装置，其特征在于，所述第一端口电气连接第一充放电单元，所述第二端口电气连接第二充放电单元，所述第三端口电气连接第三充放电单元，并且，在所述充放电装置处于所述第二充放电单元向所述第三充放电单元供电运行的工作模式、或者处于所述第三充放电单元向所述第二充放电单元预充电的工作模式时，所述第一可控开关断开。5.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，还包括：第一滤波电容，并联连接于所述第一端口；第二滤波电容，并联连接于所述第二端口；第三滤波电容，并联连接于所述第三端口。6.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，其中，所述第一变换电路包括第一全桥电路，所述第二变换电路包括第二全桥电路，所述第三变换电路包括第三全桥电路。7.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，其中，所述第一变换电路通过第一谐振电路与所述原边绕组电气连接，所述第二变换电路通过第二谐振电路与所述第一副边绕组电气连接，所述第三变换电路通过第三谐振电路与所述第二副边绕组电气连接。8.根据权利要求7所述的充放电装置，其特征在于，所述第一谐振电路包括第一谐振电感和第一谐振电容，其中所述第一谐振电感和所述第一谐振电容分别串联连接在所述第一变换电路和所述原边绕组之间；所述第二谐振电路包括第二谐振电感和第二谐振电容，其中所述第二谐振电感和所述第二谐振电容分别串联连接在所述第二变换电路和所述第一副边绕组之间；所述第三谐振电路包括第三谐振电感，其中所述第三谐振电感串联连接在所述第三变
换电路和所述第二副边绕组之间。9.根据权利要求8所述的充放电装置，其特征在于，所述第一谐振电感为所述变压器的漏感，所述第二谐振电感和所述第三谐振电感为所述变压器的漏感或者独立的电感。10.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，其中，所述第一变换电路包括第一全桥电路，所述第二变换电路包括第二全桥电路，所述第三变换电路为二级变换电路，其包括位于第一级的同步整流电路和位于第二级的BUCK电路。11.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，其中，所述第一变换电路包括第一全桥电路，所述第二变换电路包括第二全桥电路，所述第三变换电路为双向可控整流电路。12.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，其中，所述第一可控开关是连接于所述原边绕组的第一端或第二端与所述第一变换电路之间。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾民立，孙浩，章进法，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：