[发明专利]一种用于电动汽车的具有补偿充电的多功能一体化充电机

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，涉及一种具有补偿充电的多功能一体化充电机。

技术背景

电动汽车的常规充电主要包括以下三个方面：

1.在停车充电过程中，从交流电网给动力电池充电(简称“动力充电”)，以补充动力电池的能量为目的；

2.在制动过程中，制动能量回馈给动力电池充电(简称“回馈充电”)，以回收车辆的制动能量提高能量利用率为目的；

3.在行驶过程中，动力电池给辅助电池浮充充电(以下简称“浮充充电”)，以保持辅助电池能量并配合辅助电池为车辆提供低压供电为目的。

图1为常规充电基本原理框图。图1中包括动力电池、电机控制器、驱动电机、充电机、DC/DC模块(直流/直流变换模块)、辅助电池、高压直流母线、三相交流母线、交流电网、电线、低压直流母线。动力电池、充电机、电机控制器和DC/DC模块通过高压直流母线相联，电机控制器与驱动电机通过三相交流母线相联，交流电网与充电机(车载充电机或地面充电机或地面充电站)通过电线10相联，DC/DC模块与辅助电池通过低压直流母线相联。

图1中的充电机具有“AC/DC(交流/直流)”的变换功能。交流电网的交流电经过电线10进入充电机，充电机将交流电变换成高压直流电，再经过高压直流母线给动力电池进行高压直流充电。该充电机是单一功能设备，仅负责动力充电的任务。

图1中的驱动电机在电动车辆制动时处于发电状态，发出的电能经过三相交流母线进入电机控制器并变换成高压直流电，再经过高压直流母线为动力电池进行高压直流充电，即回馈充电。动力电池回收制动能量可以节约能源，提高能源的利用率，延长车辆的续驶里程。

图1中的辅助电池为车辆提供低压供电，一般选择铅酸蓄电池，标称电压为12V(用于轿车或微型车)或者24V(用于客车)。动力电池的高压直流电经过高压直流母线进入DC/DC模块，DC/DC模块将高压直流电变换成低压直流电，再经过低压直流母线给辅助电池充电。DC/DC模块输出恒定的工作电压，一般为13.5V(用于轿车或微型车)或27V(用于客车)，因此只能为辅助电池提供浮充充电，使得辅助电池始终处于满电或接近满电状态，因此辅助电池不能够回收制动能量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种具有补偿充电的多功能一体化充电机。该充电机将补偿充电等四种充电功能高度集成在一台充电机内，提高了充电机的集成度，使电动汽车能够回收更多的制动能量。

本发明的技术方案如下：

一种用于电动汽车的具有补偿充电的多功能一体化充电机，包括整流桥、逆变充电电路、控制电路、接触器组、动力电池和辅助电池以及制动回馈能量检测、动力电池能量检测和辅助电池能量检测电路，所述整流桥的输出端与逆变充电电路相连，所述逆变充电电路包括电容滤波电路、占空比受控制电路控制的IGBT逆变桥、带有高压和低压两种输出端的高频变压器以及高压整流滤波电路和低压整流滤波电路，电容滤波电路输出的直流电加载在所述的IGBT逆变桥的输入端，所述IGBT逆变桥的两个输出端分别连接在高频变压器的原边线圈上，所述的高频变压器具有三个副边线圈，其第一副边线圈实现高频高压逆变，其第二和第三副边线圈实现高频低压逆变，所述的第一副边线圈与高压整流滤波电路和动力电池之间依次连接的线路的通断受接触器组控制，所述的第二副边线圈与低压整流滤波电路和辅助电池之间依次连接的线路的通断受接触器组控制，所述的第三副边线圈与低压整流滤波电路和辅助电池之间依次连接的线路的通断受接触器组控制；所述的控制电路在车辆行驶时，通过对接触器组的控制，使动力电池的两端分别连接到逆变充电电路的两个输入端，并使第二副边线圈经过低压整流滤波电路变成低压直流电后给辅助电池充电，控制电路在检测到存在制动回馈能量情况下，根据动力电池以及辅助电池剩余能量检测和计算结果，控制IGBT逆变桥的占空比，进行补偿充电模式的启动和控制；控制电路在未检测到存在制动回馈能量情况下，并检测到辅助电池剩余能量过低时，控制IGBT逆变桥的占空比，进行调整充电模式的启动和控制；所述控制电路在通过交流电网为电动车辆充电时，通过对接触器组的控制，使第一副边线圈经过高压整流滤波电路变成高压直流电后给动力电池充电，并使辅助电池与逆变充电电路断开，实现对动力电池进行充电的动力充电模式；所述的控制电路，在监测到用户选择辅助充电模式时，使动力电池与逆变充电电路断开，并使第三副边线圈经过低压整流滤波电路变成低压直流电后给辅助电池充电，且在控制电路检测到辅助电池充电完毕后，自动切换成动力充电模式继续进行动力电池的充电。