一種新能源汽車電池更換充電模式共直流母線的新型結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源汽車領(lǐng)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(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的技術(shù)和使用特性，電動(dòng)汽車的充電模式存在一定的差別。對(duì)于充電方案的選擇，當(dāng)前純電動(dòng)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(yīng)立即充電(在特殊情況下也不應(yīng)超過24h)，充電電流相當(dāng)?shù)?，約為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(shí)間為5-8 h，甚至長(zhǎng)達(dá)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(guān)鍵，因此充電器和安裝成本比較低；可充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，充電成本相對(duì)較低；可提高充電效率和延長(zhǎng)電池的使用壽命。常規(guī)充電模式的主要缺點(diǎn)為充電時(shí)間過長(zhǎng)，當(dāng)車輛有緊急運(yùn)行需求時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，給實(shí)際使用帶來許多不便?？焖俪潆婋姵氐某霈F(xiàn)，為純電動(dòng)汽車的商業(yè)化提供了技術(shù)支持。快速充電又稱應(yīng)急充電，是以較大電流短時(shí)間在電動(dòng)汽車停車的20min至2h內(nèi)，為其提供短時(shí)補(bǔ)電服務(wù)，一般充電電流為150?400A。快速充電模式充電時(shí)間短一般可以在短時(shí)間內(nèi)使電池儲(chǔ)電量達(dá)到50%-80%。如某款鋰電池電動(dòng)車在330V快充電壓下，20分鐘即可充滿80%電量。相對(duì)常規(guī)充電模式，快速充電技術(shù)仍不夠成熟?？焖俪潆娂夹g(shù)對(duì)電池、充電設(shè)備的制造技術(shù)要求較高，并且會(huì)對(duì)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(jī)械充電。通過直接更換電動(dòng)汽車的電池組來達(dá)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(qiáng)，需配備專業(yè)人員借助專業(yè)機(jī)械來快速完成電池的更換、充電和維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型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(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)利用電池更換充電模式，電動(dòng)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(duì)更換下來的蓄電池可以利用低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低了充電成本，提高了車輛運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；從另一個(gè)側(cè)面來看，也解決了充電時(shí)間乃至蓄存電荷量、電池質(zhì)量、續(xù)駛里程長(zhǎng)及價(jià)格等難題；可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池組中單電池的問題，對(duì)于電池的維護(hù)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]本實(shí)用新型技術(shù)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(jié)構(gòu)，采取共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，所述共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)包括配電裝置、雙向AC/DC模塊、共直流網(wǎng)絡(luò)和供電系統(tǒng)裝置，共直流網(wǎng)絡(luò)設(shè)有共直流母線，配電裝置從高壓電網(wǎng)接入，進(jìn)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(luò)的共直流母線上，共直流網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shè)有雙向DC/DC裝置和電池負(fù)載，電池負(fù)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(dá)到0.99。
[0007]所述供電系統(tǒng)裝置諧波含量控制低于5%。
[0008]有益效果是:
[0009]本實(shí)用新型更改傳統(tǒng)的相變到充電機(jī)的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定的直流電源，在系統(tǒng)安裝有儲(chǔ)能裝置時(shí)或電池需要放電時(shí)，電能通過雙向AC/DC模塊回饋電網(wǎng)。雙向DC/DC裝置則進(jìn)行直流電壓的轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)不同電壓等級(jí)的電池充電要求。由于本實(shí)用新型采用高頻雙向AC/DC模塊整流，功率因數(shù)達(dá)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(bǔ)償設(shè)備和有源濾波設(shè)備，隔離了充電設(shè)備運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的影響。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
[0011]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(fù)載。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，本實(shí)用新型采取共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，所述共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)包括配電裝置2、雙向AC/DC模塊4、共直流網(wǎng)絡(luò)和供電系統(tǒng)裝置6，共直流網(wǎng)絡(luò)設(shè)有共直流母線5，配電裝置2從高壓電網(wǎng)I接入，進(jìn)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(luò)的共直流母線5上。共直流網(wǎng)絡(luò)設(shè)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。
[0013]所述供電系統(tǒng)裝置6設(shè)有雙向DC/DC裝置7和電池負(fù)載8，電池負(fù)載8通過雙向DC/DC裝置7與所述共直流母線5相接連。
[0014]配電裝置2的主要功能是將1KV高壓電網(wǎng)I轉(zhuǎn)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(zhì)量直流母線供電，并提供相應(yīng)的高低壓配電安全保護(hù)功能，高壓電網(wǎng)I包括進(jìn)線柜、計(jì)量柜、變壓器柜、出線柜、聯(lián)絡(luò)柜、開關(guān)柜等；低壓電網(wǎng)3包含AC/DC整流柜和DC/DC直流調(diào)壓部分。雙向AC/DC整流模塊4采用相對(duì)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。本實(shí)用新型AC/DC和DC/DC模塊相分離，使之處在不同的網(wǎng)絡(luò)上，提供直流電壓源，為負(fù)載的直流接入和直流電傳輸提供了接口。本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)可根據(jù)供配電及負(fù)載的使用情況對(duì)直流母線電壓大小及傳輸邏輯實(shí)現(xiàn)智能控制，提高了本實(shí)用新型的自動(dòng)化水平。
[0015]I)變壓器容量選擇
[0016]充電負(fù)荷=(充電機(jī)總輸出功率/變壓器效率/線路損耗)X充電機(jī)同時(shí)利用系數(shù)
[0017]其中:變壓器效率:0.9
[0018]線路損耗:0.95
[0019]充電機(jī)同時(shí)利用系數(shù)根據(jù)實(shí)際使用情況估算
[0020]其他負(fù)荷:
[0021]總負(fù)荷(kVA)=充電負(fù)荷
[0022]考慮變壓器負(fù)荷裕量，主變負(fù)載率一般選取在0.85左右，依此選擇合適容量的變壓器。
[0023]2)去掉傳統(tǒng)充電機(jī)，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(diào)壓范圍增大使充電電池的電壓等級(jí)增多；
[0024]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；
[0025]4)每一個(gè)雙向DC/DC裝置7都可以單獨(dú)從直流母線中分離出來而不影響其他系統(tǒng)；
[0026]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(luò)；
[0027]6)快熔來保護(hù)掛在直流母線上各模塊的電容單元；
[0028]在逆變器能量回饋到電網(wǎng)時(shí)，通過對(duì)雙向AC/DC模塊4內(nèi)部的逆變器和變壓器的控制，可使電壓在規(guī)定范圍內(nèi)仍保持恒定，內(nèi)部的整流/回饋單元的功率部分由2個(gè)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(gè)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(dāng)?shù)闹绷麟妷海⒆鳛槟妇€電壓源向各負(fù)載單元傳送，所有的直流充電機(jī)均置于共直流母線5上，方便布線和電池充電機(jī)的管理和應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(jié)構(gòu)，其特征在于:采取共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，所述共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)包括配電裝置、雙向AC/DC模塊、共直流網(wǎng)絡(luò)和供電系統(tǒng)裝置，共直流網(wǎng)絡(luò)設(shè)有共直流母線，配電裝置從高壓電網(wǎng)接入，與雙向AC/DC模塊連接在一起并接入共直流母線上，共直流網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(quán)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(jié)構(gòu)，其特征在于:所述供電系統(tǒng)裝置設(shè)有雙向DC/DC裝置和電池負(fù)載，電池負(fù)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(quán)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(jié)構(gòu)，其特征在于:所述供電系統(tǒng)裝置功率因數(shù)達(dá)到0.99。4.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)，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】本實(shí)用新型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(jié)構(gòu)，采取共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，所述共直流母線供電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)包括配電裝置、雙向AC/DC模塊、共直流網(wǎng)絡(luò)和供電系統(tǒng)裝置，共直流網(wǎng)絡(luò)設(shè)有共直流母線，配電裝置從高壓電網(wǎng)接入，進(jìn)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(luò)設(shè)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。本實(shí)用新型雙向DC/DC裝置則進(jìn)行直流電壓的轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)不同電壓等級(jí)的電池充電要求。由于本實(shí)用新型采用高頻雙向AC/DC模塊整流，功率因數(shù)達(dá)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(bǔ)償設(shè)備和有源濾波設(shè)備，隔離了充電設(shè)備運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的影響。
【IPC分類】H02J7/02
【公開號(hào)】CN204928324
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520736545
【發(fā)明人】張文武, 竇明武
【申請(qǐng)人】青島派克能源有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日