[发明专利]充放电装置以及电动车辆的充放电系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及电动车辆领域，特别是涉及电动车辆的充放电系统及其充放电装置。

背景技术

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-Board-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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

为了实现上述目的，本发明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。

在本发明的一实施例中，所述第三电压小于所述第二电压。