[发明专利]充电系统、充电控制装置和充电方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种充电系统和充电方法，具体地涉及一种为电动汽车的电池组进行充电的系统和方法。

背景技术

随着全球能源危机加剧，各国政府和汽车企业已经认识到未来汽车工业发展的主要方向是节能和减排，而电动汽车（包括纯电动汽车）的发展将是解决上述两个问题的最佳方法。

然而，作为电动汽车关键技术的对电池组进行充电的技术，现在还存在问题。例如，用于为电动汽车充电的充电机是一种典型的非线性设备，其在为电池组充电时会产生很高的谐波电流。

谐波电流是指将非周期性电流函数按傅立叶级数展开时，其频率为原周期电流频率整数倍的各分量的统称。频率等于原周期电流频率n倍的谐波电流称为n次谐波电流。一个周期信号可以通过离散傅里叶变换(DFT)分解为直流分量a₀和不同频率的正弦(或余弦)信号的线性叠加：

其中，为n次谐波的表达式，A_n表示n次谐波的幅值，其角频率为nω₀，初始相位为当n=1时，为基波的表达式。ω₀/2π为基波分量的频率，称为基波频率，其等于交流信号的频率。

图1(a)是经过DFT后的基波与谐波的图形表示，其中示出了基波的波形以及5次谐波和7次谐波的波形。

图1(b)是在图1(a)中的基波与谐波的基础上，示出了基波与谐波的波形叠加后产生的谐波畸变后的波形。

谐波电流对电力系统具有很大危害，同时，谐波电流对电力系统外部的电子和通信设备也会产生严重干扰。

如果将总电流量设为I_l，谐波电流量设为I_H，则THD=I_H/I_l×100%称为谐波电流总畸变率，是目前衡量电力系统中谐波电流大小的重要指标。

现有的电动汽车充电机的输入电流的THD一般会达到2.36%至28%，有的车载充电机的THD甚至会达到59.6%，而一个大型电动汽车充电站有很多这样的充电机同时工作。因此，在电动汽车充电站为汽车电池进行充电的过程中所产生的谐波电流的THD更会大大增加，对公共电网的危害十分严重。在各次谐波中，对THD影响最显著的是奇次谐波，例如3次、5次、7次谐波等。

发明内容

为了消除和抑制谐波，本公开提出了一种充电系统，包括：充电器，被配置为其一端耦接于外部电源；多个二次电池，被配置为分别耦接于所述充电器；以及控制装置，被配置为耦接于所述充电器和所述多个二次电池，以控制所述充电器对所述多个二次电池进行充电操作。

根据本公开的上述方面，所述控制装置包括：电池分组单元，被配置为对所述多个二次电池进行分组，使得分组后每组中的二次电池的谐波叠加后能够被减小或消除。

根据本公开的上述方面，所述控制装置还包括：耦接控制单元，被配置为根据所述电池分组单元的分组结果，将每组中的二次电池并联后，再耦接于所述充电器。

根据本公开的上述方面，每组中包括两个二次电池，所述两个二次电池的对应谐波的频率相同、相位相反。

根据本公开的上述方面，进一步包括：数据库，被配置为存储所述多个二次电池的充电历史数据，其中电池分组单元根据所述充电历史数据对所述多个二次电池分组。

根据本公开的上述方面，所述控制装置还包括：信息记录单元，被配置为记录所述充电器为所述二次电池充电时的电流波形信息，并将所记录的电流波形信息保存在所述数据库中，作为所述充电历史数据。

根据本公开的上述方面，还包括：相位调整单元，被配置为串联耦接在所述充电器和所述多个二次电池之间，所述电池分组单元还被配置为根据所述充电历史数据计算各个二次电池的基波的相位差，所述相位调整单元还被配置为基于所述相位差，将各个二次电池的基波的相位调整为相同。

根据本公开的上述方面，还包括三次滤波器，被配置为串联耦接在所述相位调整单元和所述多个二次电池之间，用于从电流中滤除三次谐波。