一種新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源汽車領域，具體涉及一種新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構。
【背景技術】
[0002]根據(jù)電動汽車動力電池組的技術和使用特性，電動汽車的充電模式存在一定的差別。對于充電方案的選擇，當前純電動車充電模式主要有:常規(guī)充電、快速充電、電池更換三種模式。(I)常規(guī)充電模式蓄電池在放電終止后，應立即充電(在特殊情況下也不應超過24h)，充電電流相當?shù)停s為15 A，這種充電叫做常規(guī)充電(普通充電)。常規(guī)蓄電池的充電方法都采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時間為5-8 h，甚至長達10-20 ho常規(guī)充電模式由于所用功率和電流的額定值并不關鍵，因此充電器和安裝成本比較低；可充分利用電力低谷時段進行充電，充電成本相對較低；可提高充電效率和延長電池的使用壽命。常規(guī)充電模式的主要缺點為充電時間過長，當車輛有緊急運行需求時難以滿足。(2)快速充電模式常規(guī)蓄電池的充電方法一般時間較長，給實際使用帶來許多不便?？焖俪潆婋姵氐某霈F(xiàn)，為純電動汽車的商業(yè)化提供了技術支持?？焖俪潆娪址Q應急充電，是以較大電流短時間在電動汽車停車的20min至2h內，為其提供短時補電服務，一般充電電流為150?400A?？焖俪潆娔Ｊ匠潆姇r間短一般可以在短時間內使電池儲電量達到50%-80%。如某款鋰電池電動車在330V快充電壓下，20分鐘即可充滿80%電量。相對常規(guī)充電模式，快速充電技術仍不夠成熟?？焖俪潆娂夹g對電池、充電設備的制造技術要求較高，并且會對電網(wǎng)造成不利影響，安全方面存在一定的隱患。(3)電池更換模式電池更換模式又稱地面充電系統(tǒng)，SP電池組快速更換系統(tǒng)，也稱機械充電。通過直接更換電動汽車的電池組來達到為其充電的目的。由于電池組重量較大，更換電池的專業(yè)化要求較強，需配備專業(yè)人員借助專業(yè)機械來快速完成電池的更換、充電和維護。

【發(fā)明內容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術不足，本發(fā)明提出了一種新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構，所述結構利用電池更換充電模式，電動汽車用戶可租用充滿電的蓄電池，更換已經(jīng)耗盡的蓄電池，有利于提高車輛使用效率，也提高了用戶使用的方便性和快捷性；對更換下來的蓄電池可以利用低谷時段進行充電，降低了充電成本，提高了車輛運行經(jīng)濟性；從另一個側面來看，也解決了充電時間乃至蓄存電荷量、電池質量、續(xù)駛里程長及價格等難題；可以及時發(fā)現(xiàn)電池組中單電池的問題，對于電池的維護工作將具有積極意義。電池組放電深度的降低也將有利于提高電池的壽命。
[0004]本發(fā)明技術方案為，一種新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構，采取共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡，所述共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡包括配電裝置、雙向AC/DC模塊、共直流網(wǎng)絡和供電系統(tǒng)裝置，共直流網(wǎng)絡設有共直流母線，配電裝置從高壓電網(wǎng)接入，進行變壓和濾波后，與雙向AC/DC模塊連接在一起，經(jīng)過雙向AC/DC模塊整流后，接入所述共直流網(wǎng)絡的共直流母線上，共直流網(wǎng)絡設有供電系統(tǒng)裝置，所述供電系統(tǒng)裝置接入并共享所述共直流母線。
[0005]所述供電系統(tǒng)裝置設有雙向DC/DC裝置和電池負載，電池負載通過雙向DC/DC裝置與所述共直流母線相接連。
[0006]所述供電系統(tǒng)裝置功率因數(shù)達到0.99。
[0007]所述供電系統(tǒng)裝置諧波含量控制低于5%。
[0008]有益效果:
本發(fā)明更改傳統(tǒng)的相變到充電機的結構為相變，雙向AC/DC加DC/DC，所有雙向DC/DC裝置掛于共直流母線上。雙向AC/DC模塊交流電源轉換為電壓穩(wěn)定的直流電源，在系統(tǒng)安裝有儲能裝置時或電池需要放電時，電能通過雙向AC/DC模塊回饋電網(wǎng)。雙向DC/DC裝置則進行直流電壓的轉換，以適應不同電壓等級的電池充電要求。由于本發(fā)明采用高頻雙向AC/DC模塊整流，功率因數(shù)達到0.99，所述供電系統(tǒng)裝置諧波含量控制低于5%。因此無需另外加裝無功補償設備和有源濾波設備，隔離了充電設備運行對電網(wǎng)的影響。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的網(wǎng)絡結構圖。
[0010]圖中，1、高壓電網(wǎng)；2、配電裝置；3、低壓電網(wǎng)；4、雙向AC/DC模塊；5、共直流母線；6、供電系統(tǒng)裝置；7、雙向DC/DC裝置；8、電池負載。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，本發(fā)明采取共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡，所述共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡包括配電裝置2、雙向AC/DC模塊4、共直流網(wǎng)絡和供電系統(tǒng)裝置6，共直流網(wǎng)絡設有共直流母線5，配電裝置2從高壓電網(wǎng)I接入，進行變壓和濾波后，與雙向AC/DC模塊4連接在一起，經(jīng)過雙向AC/DC模塊4整流后，接入所述共直流網(wǎng)絡的共直流母線5上。共直流網(wǎng)絡設有供電系統(tǒng)裝置6，所述供電系統(tǒng)裝置6接入并共享所述共直流母線5。
[0012]所述供電系統(tǒng)裝置6設有雙向DC/DC裝置7和電池負載8，電池負載8通過雙向DC/DC裝置7與所述共直流母線5相接連。
[0013]配電裝置2的主要功能是將1KV高壓電網(wǎng)I轉變成低壓電網(wǎng)3，形成AC400V的電源，再經(jīng)雙向AC/DC模塊4整流，提供高質量直流母線供電，并提供相應的高低壓配電安全保護功能，高壓電網(wǎng)I包括進線柜、計量柜、變壓器柜、出線柜、聯(lián)絡柜、開關柜等；低壓電網(wǎng)3包含AC/DC整流柜和DC/DC直流調壓部分。雙向AC/DC整流模塊4采用相對二極管整流方式，極大地提高了整流的效率，并且具有使再生能量反饋到三相電網(wǎng)的功能。本發(fā)明AC/DC和DC/DC模塊相分離，使之處在不同的網(wǎng)絡上，提供直流電壓源，為負載的直流接入和直流電傳輸提供了接口。本發(fā)明的控制系統(tǒng)可根據(jù)供配電及負載的使用情況對直流母線電壓大小及傳輸邏輯實現(xiàn)智能控制，提高了本發(fā)明的自動化水平。
[0014]I)變壓器容量選擇
充電負荷=(充電機總輸出功率/變壓器效率/線路損耗)X充電機同時利用系數(shù)其中:變壓器效率:0.9 線路損耗:0.95 充電機同時利用系數(shù)根據(jù)實際使用情況估算其他負荷:
總負荷(kVA)=充電負荷
考慮變壓器負荷裕量，主變負載率一般選取在Q.85左右，依此選擇合適容量的變壓器。
[0015]2)去掉傳統(tǒng)充電機，直接采用AC/DC+DC/DC的方式，提高了系統(tǒng)的功率因素，DC/DC的調壓范圍增大使充電電池的電壓等級增多；
3)不需要有分離的整流橋、充電單元、電容組，直接采用模塊化的方式；
4)每一個雙向DC/DC裝置7都可以單獨從直流母線中分離出來而不影響其他系統(tǒng)；
5)通過連鎖接觸器來控制雙向DC/DC裝置7到共用直流母線5的聯(lián)絡；
6)快熔來保護掛在直流母線上各模塊的電容單元；
在逆變器能量回饋到電網(wǎng)時，通過對雙向AC/DC模塊4內部的逆變器和變壓器的控制，可使電壓在規(guī)定范圍內仍保持恒定，內部的整流/回饋單元的功率部分由2個反并聯(lián)晶閘管橋組成，可在輸入端電網(wǎng)和逆變器中間回路之間整流和回饋，通過變壓器的能量回饋可提高回饋支路中的電源電壓，目的是在能量回饋過程中不必降低中間回路電壓，使得逆變器能夠獲得一個較恒穩(wěn)的直流電源。圖1中，從電網(wǎng)中取3相1KV電壓，通過配電裝置將電壓降至400V，供與雙向AC/DC模塊4，雙向AC/DC模塊4的整流功能將AC400V變成適當?shù)闹绷麟妷海⒆鳛槟妇€電壓源向各負載單元傳送，所有的直流充電機均置于共直流母線5上，方便布線和電池充電機的管理和應用。
【主權項】
1.一種新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構，其特征在于:采取共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡，所述共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡包括配電裝置、雙向AC/DC模塊、共直流網(wǎng)絡和供電系統(tǒng)裝置，共直流網(wǎng)絡設有共直流母線，配電裝置從高壓電網(wǎng)接入，進行變壓和濾波后，與雙向AC/DC模塊連接在一起，經(jīng)過雙向AC/DC模塊整流后，接入所述共直流網(wǎng)絡的共直流母線上，共直流網(wǎng)絡設有供電系統(tǒng)裝置，所述供電系統(tǒng)裝置接入并共享所述共直流母線。2.根據(jù)權利要求1所述的新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構，其特征在于:所述供電系統(tǒng)裝置設有雙向DC/DC裝置和電池負載，電池負載通過雙向DC/DC裝置與所述共直流母線相接連。3.根據(jù)權利要求1所述的新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構，其特征在于:所述供電系統(tǒng)裝置功率因數(shù)達到0.99。4.根據(jù)權利要求1所述的新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構，其特征在于:所述供電系統(tǒng)裝置諧波含量控制低于5%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結構，采取共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡，所述共直流母線供電拓撲網(wǎng)絡包括配電裝置、雙向AC/DC模塊、共直流網(wǎng)絡和供電系統(tǒng)裝置，共直流網(wǎng)絡設有共直流母線，配電裝置從高壓電網(wǎng)接入，進行變壓和濾波后，與雙向AC/DC模塊連接在一起，共直流網(wǎng)絡設有供電系統(tǒng)裝置，所述供電系統(tǒng)裝置接入并共享所述共直流母線。本發(fā)明雙向DC/DC裝置則進行直流電壓的轉換，以適應不同電壓等級的電池充電要求。由于本發(fā)明采用高頻雙向AC/DC模塊整流，功率因數(shù)達到0.99，所述供電系統(tǒng)裝置諧波含量控制低于5%。因此無需另外加裝無功補償設備和有源濾波設備，隔離了充電設備運行對電網(wǎng)的影響。
【IPC分類】H02J7/02
【公開號】CN105207326
【申請?zhí)枴緾N201510606678
【發(fā)明人】張文武, 竇明武
【申請人】青島派克能源有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月22日