[实用新型]一种三相高频逆变脉冲式动力电池组的充电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及动力电池组的充电装置，尤其是一种三相高频逆变脉冲式动力电池组的充电装置。

背景技术

据中科院研究分析，雾霾天气事件，来自燃油汽车尾气排放的烃类有机颗粒物占比达到18%，治理雾霾已成为国家战略和全社会热点问题，汽车尾气排放已成为城市污染物主要成因之一。以动力电池为新能源的电动汽车开辟了零排放的全新领域，动力电池作为电动汽车的核心能源，动力电池的续航能力、充电速度和电池使用寿命，即充得多，充得快，寿命长，已成为电动汽车能否快速发展的重要技术指标，这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。现有的充电装置主要存在三大问题：

1）充电装置不兼容。现有充电装置的输出充电电压是根据动力电池组电压值定向设计的，基本是不可变的，只能匹配特定的动力电池组。无法满足不同电压等级和不同特性动力电池组的兼容充电要求。严重影响了充电站的普及和电动汽车的购买热情，直接影响了电动汽车产业的快速发展；

2）充电模块容量小、充电速度慢。在北京奥运会、上海世博会和一些专用公交线路的大功率充电装置，都是采用10kW、20kW、30kW的小功率充电模块并联构成的大功率充电装置，为了保证各个模块的动态平衡，输出的电压/电流基本上都采用纯直流方式，只有常规的恒流+恒压充电模式，难以实现灵活的组合脉冲充电波形，影响电池组的充电速度；

 3）充电电流不科学。理论和实践证明电池组充放电是一个复杂的电化学过程，一般来说充电电流在充电过程中随时间呈指数规律下降，不可能是简单的恒流或者恒压充电。而且充电过程中影响充电的因素很多，不同材料的电池具有不同的析气电压、温度、极板活性物等都会使充电产生很大差异。动力电池组长期工作在循环状态下，质量不高的充电装置必然会大大缩短电池的寿命，因此众多电池专家说：“电池不是用坏的，而是充坏的”。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种三相高频逆变脉冲式动力电池组的充电装置，其充电兼容性高，充电速度快，输出功率大，且能较好保护电池组。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种三相高频逆变脉冲式动力电池组的充电装置，包括三相可控硅线性调压整流电路、IGBT负脉冲放电电路、高频充电控制器、电池组管理系统、高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路，三相可控硅线性调压整流电路的输入端连接外部三相电源；

所述高频逆变电路包括第一、第二、第三和第四IGBT开关管，第一IGBT开关管的发射极与第二IGBT开关管的集电极连接并与高频变压器初级一端连接，第三IGBT开关管的发射极与第四IGBT开关管的集电极连接并与高频变压器初级另一端连接，第一IGBT开关管的集电极和第三IGBT开关管的集电极相连接并连接三相可控硅线性调压整流电路的输出端正极，第二IGBT开关管的发射极和第四IGBT开关管的发射极相连接并连接三相可控硅线性调压整流电路的输出端负极，第一、第二、第三和第四IGBT开关管的控制门极连接高频充电控制器的四个输出端；

所述高频整流电路包括第一、第二、第三和第四二极管，第一二极管的正极连接第二二极管的负极并与高频变压器次级的一端连接，第三二极管的正极连接第四二极管的负极并与高频变压器次级的另一端连接，第一二极管的负极连接第三二极管的负极并连接一电流采样电阻前端，电流采样电阻后端与电池组的正极连接，第二二极管的正极连接第四二极管的正极并与电池组的负极连接；

IGBT负脉冲放电电路并联在电池组的正负极之间；

电池组的正极还连接第一电阻一端，电池组的负极还连接电压采样电阻一端，第一电阻与电压采样电阻相串联；

电流采样电阻的电流信号和电压采样电阻的电压信号输送给高频充电控制器；

所述电池组管理系统通过温度传感器和电压采集电路采集电池组中每个单体电池的电压和温度并把每个单体电池的电压和温度信号通过RS485或CAN通讯接口传输给高频充电控制器；

所述高频充电控制器连接三相电源并根据电流采样电阻的电流信号和电压采样电阻的电压信号以及电池组中每个单体电池的电压和温度信号控制三相可控硅线性调压整流电路、高频逆变电路和IGBT负脉冲放电电路对电池组进行连续脉冲充电或间歇脉冲充电与负脉冲放电组合充电。

进一步改进，所述三相可控硅线性调压整流电路和高频逆变电路之间还设有滤波电路，所述滤波电路包括串连在三相可控硅线性调压整流电路输出端正极与第一IGBT开关管集电极之间的电感器、并接在第一IGBT开关管集电极和第二IGBT开关管的发射极之间的电容器。以改善电压的输出质量。