本發(fā)明涉及回收電池再利用裝置及控制方法，特別涉及一種使用回收電池給電動汽車輔助供電的裝置及控制方法。

背景技術：

隨著電動汽車產業(yè)的不斷發(fā)展，一個可以預見的問題是如何處理大量的從電動汽車上淘汰下來的回收電池，這些電池由于老化而使得容量下降到電池初始容量的60%，因此不再適合繼續(xù)在電動汽車上使用，但卻沒有達到報廢的標準，如果環(huán)保高效地這些電池進行再利用是一個急需解決的問題；另外，現有技術中，電動汽車均是通過直流充電樁對電動汽車進行充電，直流充電樁的運營成本高，提高電動汽車的使用成本。

技術實現要素：

一種使用回收電池給電動汽車輔助供電的裝置及控制方法，解決電動汽車回收電池的利用問題，降低了直流充電樁的運營成本，實現回收電池的使用，節(jié)約能源，且可提高回收電池的使用壽命。

本發(fā)明的目的是這樣實現的：一種電動汽車的輔助供電裝置及其控制方法，包括主電路和控制電路，

所述主電路包括光伏變換電路、串聯連接的多個回收電池功率電路、母線電容C5；

所述串接后的回收電池功率電路的輸出端和光伏變換電路的輸出端并聯連接，并接后的回收電池功率電路和光伏變換電路的輸出端經母線電容C5給直流充電樁供電；

所述控制電路控制母線電容電壓維持在600V；

所述直流充電樁可給電動汽車充電。

上述輔助供電裝置的控制方法包括以下步驟：

步驟一）檢測回收電池的功率：將系統(tǒng)開機，判斷母線電容電壓是否維持在600V；

步驟二）檢測裝置的供電或充電狀態(tài)：若母線電容電壓維持在600V，回收電池功率電路和光伏變換電路對直流充電樁供電；串聯起來的所有回收電池功率電路不足以維持母線電容電壓在600V時，先判斷是否有光伏存在，光伏變換電路輸入電容電壓大于0時，光伏變換電路給回收電池充電，判斷回收電池電壓是否超過額定電壓，若檢測到的回收電池電壓超過額定電壓時，控制電路通過斷開保護開關K控制光伏變換電路停止對回收電池的充電，回收電池功率電路對直流充電樁供電；否則，繼續(xù)給回收電池充電，返回至步驟一中循環(huán)執(zhí)行；當母線電容電壓超過600V時，數字信號處理器調整每個回收電池功率電路的輸出電壓和電感電流，返回步驟一循環(huán)執(zhí)行；

步驟三）人工檢測電動汽車充電狀態(tài)：判斷電動汽車是否充電結束，若電動汽車充電結束，關閉系統(tǒng)；若電動汽車充電沒有結束，返回步驟一循環(huán)執(zhí)行。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述多個回收電池功率電路結構相同，單個回收電池功率電路包括第一回收電池VB1、第一電感L1、第一電容C1、第二電容C2、第一功率開關管Q1、第二功率開關管Q2、第三功率開關管Q3以及第四功率開關管Q4；所述第一電容C1的一端接第一回收電池VB1的正極，第一電容C1的另一端接第一回收電池VB1的負極，第一功率開關管Q1的漏極接第一回收電池VB1的正極，第一功率開關管Q1的源極接第二功率開關管Q2的漏極，第二功率開關管Q2的源極接第一回收電池VB1的負極，第三功率開關管Q3的源極接第一回收電池VB1的負極，第三功率開關管Q3的漏極接第四功率開關管Q4的源極，所述第一電感L1的一端接第一功率開關管Q1的源極，第一電感L1的另一端接第四功率開關管Q4的源極，所述第二電容C2的一端接第四功率開關管Q4的漏極，所述第二電容C2的另一端接第一回收電池VB1的負極，所述第四功率開關管Q4的漏極為回收電池功率電路的輸出正極，第一回收電池VB1的負極為回收電池功率電路的輸出負極；所述母線電容C5的一端接串聯的多個回收電池功率電路的輸出正極，母線電容C5的另一端接串聯的多個回收電池功率電路的輸出負極。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述光伏變換電路包括光伏電池板PV、第三電容C3、第四電容C4、第二電感L2，第五功率MOS開關管Q5、第一二極管VD1以及保護開關K；所述保護開關K、第二電感L2、第一二極管VD1順序串接在光伏電池板PV的輸出正極上，所述第三電容C3的一端接保護開關K與第二電感L2之間的電極點，第三電容C3的另一端接光伏電池板PV的輸出負極，第五功率MOS開關管Q5的漏極接第二電感L2與第一二極管VD1之間的電極點，第五功率MOS開關管Q5的源極接光伏電池板PV的輸出負極；第四電容C4的一端接第一二極管VD1的輸出端，并作為光伏變換電路的輸出正極，第四電容C4的另一端接接光伏電池板PV的輸出負極，并作為光伏變換電路的輸出負極，光伏變換電路的輸出正極接多個回收電池功率電路的輸出正極，光伏變換電路的輸出負極接多個回收電池功率電路的輸出負極。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述數字信號處理器輸入端連接有回收電池電壓采樣電路、回收電池功率電路輸出電壓采樣電路、母線電壓采樣電路、回收電池功率電路電感電流采樣電路、光伏變換電路輸入電容電壓采樣電路和光伏變換電路電感電流采樣電路，所述數字信號處理器的輸出端連接有第一功率開關管驅動電路、第二功率開關管驅動電路和第三功率開關管驅動電路。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述回收電池電壓采樣電路包括第一電阻R1、第二電阻R12、第三電阻R3組成的分壓電路和濾波電容C10，濾波電容C10并聯在第三電阻R3兩端，所述回收電池電壓采樣電路的輸入端A連接在回收電池的正極，所述回收電池電壓采樣電路的輸出端V_A-GND連接在數字信號處理器上，所述回收電池功率電路輸出電壓采樣電路、母線電壓采樣電路和回收電池電壓采樣電路原理相同。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一功率開關管驅動電路包括驅動芯片IR2101S、輸入限流電阻R17、輸入限流電阻R18、泵升電容C22、泵升二極管D1以及去耦電容C21，所述數字信號處理器與第一功率管驅動電路的兩路信號輸入端連接，所述第一功率開關管驅動電路的輸出端分別與回收電池功率電路的信號輸入端d1、d2連接，所述第二功率開關管驅動電路和第一功率開關管驅動電路相同；所述第三功率開關管驅動電路包括驅動芯片IR2101S、輸入限流電阻R21、泵升電容C26和去耦電容C25，所述數字信號處理器與輸入限流電阻R21的輸入端連接，所述第三功率開關管的信號輸出端與光伏變換電路的信號輸入端d5連接。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟二）中，回收電池功率電路實現對母線電容供電的具體方法為：先對回收電池功率電路輸出電壓進行采樣，與輸出電壓參考值作差，經過數字信號處理器內的電壓控制器進行運算，得出電感電流參考值，再將電感電流參考值與實際回收電池功率電路電感電流作差，經過數字信號處理器內的電流控制器進行運算，得出一個新的PWM占空比，將該占空比輸出給回收電池功率電路，控制每個回收電池功率電路的輸出電壓和電感電流；

光伏變換電路對母線電容供電時，利用擾動觀察法可求出光伏電池板PV輸出的最大功率點，保持光伏電池板PV輸出的最大功率點給母線電容供電。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟二）中，光伏變換電路給回收電池功率電路充電的方法為：由所述數字信號處理器中的電流控制器計算產生一個負方向的電流參考值，控制回收電池功率電路中第一電感L1的電流流向，光伏變換電路對回收電池充電。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：將回收電池用于對直流充電樁的輔助供電工作中，實現回收電池的二次利用，光伏變換電路的設計，實現光電的充分利用；本發(fā)明的控制方法可實現回收電池的循環(huán)使用，提高回收電池的使用壽命；本發(fā)明使用回收電池功率電路和光伏變換電路對直流充電樁進行輔助供電，降低直流充電樁的運營成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中主電路的原理示意圖。

圖2為本發(fā)明控制電路的原理框圖。

圖3為本發(fā)明中回收電池功率電路原理圖。

圖4為本發(fā)明中光伏變換電路原理圖。

圖5為本發(fā)明中回收電池電壓采樣電路原理圖。

圖6為本發(fā)明中回收電池功率電路輸出電壓采樣電路原理圖。

圖7為本發(fā)明中母線電壓采樣電路原理圖。

圖8為本發(fā)明中回收電池功率電路電感電流采樣電路原理圖。

圖9為本發(fā)明中光伏變換電路輸入電容電壓采樣電路原理圖。

圖10為本發(fā)明中光伏變換電路電感電流采樣電路原理圖。

圖11為本發(fā)明中第一功率開關管驅動電路原理圖。

圖12為本發(fā)明中第二功率開關管驅動電路原理圖。

圖13為本發(fā)明中第三功率開關管驅動電路原理圖。

圖14為本發(fā)明中輔助供電裝置的使用狀態(tài)示意圖。

圖15為本發(fā)明的控制流程圖。

圖16為本發(fā)明中回收電池功率電路輸出電壓與電感電流控制邏輯圖。

具體實施方式

如圖1~13所示，一種電動汽車的輔助供電裝置，包括主電路和控制電路，

主電路包括光伏變換電路、串聯連接的多個回收電池功率電路、母線電容C5；

串接后的回收電池功率電路的輸出端和光伏變換電路的輸出端并聯連接，并接后的回收電池功率電路和光伏變換電路的輸出端經母線電容C5給直流充電樁供電；

控制電路控制母線電容電壓維持在600V；

直流充電樁可給電動汽車充電。

多個回收電池功率電路結構相同，單個回收電池功率電路包括第一回收電池VB1、第一電感L1、第一電容C1、第二電容C2、第一功率開關管Q1、第二功率開關管Q2、第三功率開關管Q3以及第四功率開關管Q4；所述第一電容C1的一端接第一回收電池VB1的正極，第一電容C1的另一端接第一回收電池VB1的負極，第一功率開關管Q1的漏極接第一回收電池VB1的正極，第一功率開關管Q1的源極接第二功率開關管Q2的漏極，第二功率開關管Q2的源極接第一回收電池VB1的負極，第三功率開關管Q3的源極接第一回收電池VB1的負極，第三功率開關管Q3的漏極接第四功率開關管Q4的源極，所述第一電感L1的一端接第一功率開關管Q1的源極，第一電感L1的另一端接第四功率開關管Q4的源極，所述第二電容C2的一端接第四功率開關管Q4的漏極，所述第二電容C2的另一端接第一回收電池VB1的負極，所述第四功率開關管Q4的漏極為回收電池功率電路的輸出正極，第一回收電池VB1的負極為回收電池功率電路的輸出負極；所述母線電容C5的一端接串聯的多個回收電池功率電路的輸出正極，母線電容C5的另一端接串聯的多個回收電池功率電路的輸出負極；其中，圖3中的SMi表示第i個回收電池功率電路。

光伏變換電路包括光伏電池板PV、第三電容C3、第四電容C4、第二電感L2，第五功率MOS開關管Q5、第一二極管VD1以及保護開關K；所述保護開關K、第二電感L2、第一二極管VD1順序串接在光伏電池板PV的輸出正極上，所述第三電容C3的一端接保護開關K與第二電感L2之間的電極點，第三電容C3的另一端接光伏電池板PV的輸出負極，第五功率MOS開關管Q5的漏極接第二電感L2與第一二極管VD1之間的電極點，第五功率MOS開關管Q5的源極接光伏電池板PV的輸出負極；第四電容C4的一端接第一二極管VD1的輸出端，并作為光伏變換電路的輸出正極，第四電容C4的另一端接接光伏電池板PV的輸出負極，并作為光伏變換電路的輸出負極，光伏變換電路的輸出正極接多個回收電池功率電路的輸出正極，光伏變換電路的輸出負極接多個回收電池功率電路的輸出負極。

數字信號處理器輸入端連接有回收電池電壓采樣電路、回收電池功率電路輸出電壓采樣電路、母線電壓采樣電路、回收電池功率電路電感電流采樣電路、光伏變換電路輸入電容電壓采樣電路和光伏變換電路電感電流采樣電路，數字信號處理器的輸出端連接有第一功率開關管驅動電路、第二功率開關管驅動電路和第三功率開關管驅動電路。

回收電池電壓采樣電路包括第一電阻R1、第二電阻R12、第三電阻R3組成的分壓電路和濾波電容C10，濾波電容C10并聯在第三電阻R3兩端，回收電池電壓采樣電路的輸入端A連接在回收電池的正極，回收電池電壓采樣電路的輸出端V_A-GND連接在數字信號處理器上，回收電池功率電路輸出電壓采樣電路、母線電壓采樣電路和回收電池電壓采樣電路原理相同。

第一功率開關管驅動電路包括驅動芯片IR2101S、輸入限流電阻R17、輸入限流電阻R18、泵升電容C22、泵升二極管D1和去耦電容C21，數字信號處理器與第一功率管驅動電路的兩路信號輸入端連接，第一功率開關管驅動電路的輸出端分別與回收電池功率電路的信號輸入端d1、d2連接，第二功率開關管驅動電路和第一功率開關管驅動電路的原理相同；第三功率開關管驅動電路包括驅動芯片IR2101S、輸入限流電阻R21、泵升電容C26和去耦電容C25，數字信號處理器與輸入限流電阻R21的輸入端連接，第三功率開關管的信號輸出端與光伏變換電路的信號輸入端d5連接。

下面結合具體實施例對本發(fā)明的控制方法作進一步說明。

如圖14所示，有n個回收電池功率電路的輸出端串接在一起，輔助供電裝置接入直流充電樁，直流充電樁給電動汽車充電。

本發(fā)明工作時，控制電路檢測回收電池的功率是否足夠，功率足夠，輔助供電裝置給直流充電樁輔助供電，功率不足夠，輔助供電裝置無法給直流充電樁輔助供電，此時，利用光伏變換電路給回收電池充電。

如圖15所示，輔助供電裝置的控制方法為：

步驟一）檢測回收電池的功率：將系統(tǒng)開機，判斷母線電容電壓是否維持在600V；

步驟二）檢測裝置的供電或充電狀態(tài)：若母線電容電壓維持在600V，回收電池功率電路和光伏變換電路對直流充電樁供電；串聯起來的所有回收電池功率電路不足以維持母線電容電壓在600V時，先判斷是否有光伏存在，光伏變換電路輸入電容電壓大于0時，光伏變換電路給回收電池充電，判斷回收電池電壓是否超過額定電壓，若檢測到的回收電池電壓超過額定電壓時，控制電路通過斷開保護開關K控制光伏變換電路停止對回收電池的充電，回收電池功率電路對直流充電樁供電；否則，繼續(xù)給回收電池充電，返回至步驟一中循環(huán)執(zhí)行；當母線電容電壓超過600V時，數字信號處理器調整每個回收電池功率電路的輸出電壓和電感電流，返回步驟一循環(huán)執(zhí)行；

步驟三）人工檢測電動汽車充電狀態(tài)：判斷電動汽車是否充電結束，若電動汽車充電結束，關閉系統(tǒng)；若電動汽車充電沒有結束，返回步驟一循環(huán)執(zhí)行。

其中，回收電池的功率足夠時，控制母線電容電壓維持在600V的控制方案如圖16所示，V*是回收電池功率電路輸出電壓的參考值，I*是流過第一電感L1的電感電流參考值，H_v是電壓反饋傳遞函數，H_i是電流反饋傳遞函數，C_v是電壓控制器，C_i是電流控制器，G_id是電流對占空比的傳遞函數，G_vi是電壓對占空比的傳遞函數，通過對回收電池功率電路輸出電壓進行采樣，與輸出電壓參考值V*作差，經過數字信號處理器內的電壓控制器C_v進行運算，得出電感電流參考值I*，再將電感電流參考值V*與實際回收電池功率電路電感電流作差，經過數字信號處理器內的電流控制器C_i進行運算，得出一個新的PWM占空比，將該占空比輸出給回收電池功率電路，控制回收電池功率電路輸出電壓和電感電流；這個控制系統(tǒng)控制每個回收電池功率電路的輸出電壓，使母線電容電壓維持在600V；光伏變換電路對母線電容供電時，利用擾動觀察法求出光伏電池板PV輸出的最大功率點，保持光伏電池板PV輸出的最大功率點給母線電容供電，母線電容電壓給直流充電樁輔助供電。

回收電池的功率不足夠時，輔助供電裝置無法給直流充電樁供電，此時，光伏變換電路給回收電池功率電路充電，具體的為，由數字信號處理器中的電流控制器計算產生一個負方向的電流參考值，控制回收電池功率電路中第一電感L1的電流流向，從而光伏變換電路對回收電池功率電路的充電。

不局限于上述實施例，在本發(fā)明公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在發(fā)明的保護范圍內。