新型多口輸入雙向電池充電器

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新型多口輸入雙向電池充電器

提出一種新配置的電池充電器，其能夠通過快速直流充電法和單相交流電源為混合動力汽車充電。該新型充電器中的轉換器能夠在制動過程中將再生制動能量轉換為電能為電池充電。新型充電器使用單相“脈寬調制整流器”作為交直流整流器，當采用交流電充電時整流器將交流轉為直流為電池充電。該轉換器適用單相電，使混合動力汽車在家或工作場所都能進行充電，該新型充電器可在以下4種模式中使用。

（1）插入模式。此模式采用單相交流電源為電池充電。圖1為該模式的充電電路。開關S1和S2處于脈寬調制模式而其它開關均斷開。轉換器的電流轉換部分在圖中用黑線表示，其它部分以灰線表示。

（2）快速直流充電模式。在這種模式下，能量會從高電壓和高功率的直流泵傳輸到車輛電池中。圖2為該模式下的充電電路。黑線表示電流轉換部分，而其它部分用灰線表示。開關S3處在脈寬調制模式而其它開關均斷開。該模式下降壓轉換器為電池充電。當開關S3閉合時，二極管D7處于斷開狀態，此時對直流電感進行充電；當開關S3斷開時二極管D7接通，之前充電的電感進行放電。

圖1　插入模式

圖2　快速直流充電模式

圖3　從電池到高壓直流總線的快速充電模式

圖4　再生制動降壓模式

（3）從電池到高壓直流總線的快速充電模式。在這種模式下，電池為高壓直流總線提供電流，升壓轉換器為能量從低壓側轉移到高壓直流總線處的高壓側提供了傳輸路線。采用直流恒流源模擬高壓直流總線。開關S4處于脈寬調制模式而其它開關均處于斷開狀態。當開關S4閉合時，直流電感充滿電。二極管D9處于斷開狀態，因為其陽極連接到地面，陰極連接到高壓側，因此二極管的電壓為負。當開關斷開時，二極管D9將能量轉移到高壓側。圖3為該模式的路線。電容C1和C2將保持電池電壓在一個可接受的水平，防止電池剩余容量的劇烈變化。

（4）從高壓直流總線到電池（再生制動）的降壓模式。這種狀態下開關S5處在脈寬調制模式，而其它開關處于斷開狀態。在此期間采用一種有效的控制策略來測量電池的剩余容量（充電狀態）。如果電池充滿電（不需要再生制動能量），則由機械制動器產生的制動能量就會變成熱能損失掉。為此，應該監控電池的剩余容量。圖4為這種模式路線圖。降壓轉換器為能量從高壓直流傳輸至電池提供了合適的路徑。因此通過制動產生的能量可以很容易地存儲在電池中。

Omid Salari et al. Smart Grid Conference (SGC), 2014.

編譯：朱會