一种具有储能逆变功能的电动自行车锂电池换电柜的制作方法

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种具有储能逆变功能的电动自行车锂电池换电柜。

背景技术：

电动自行车的核心技术主要包括电机驱动系统、整车控制系统和电池应用系统；电池的充电技术是电池应用系统和整车控制系统的组成部分，也是电动自行车研究的核心技术之一。锂电池作为电动自行车的核心部件，一直在电动自行车的发展中起着关键作用，也是各国电动自行车研究的重中之中；锂电池的使用寿命和性能指标与电池的使用及充放电管理具有密切的关系，因此锂电池的智能管理系统(bms)和充放电技术成为近年的研究热点，也是目前制约电动自行车发展的关键因数之一。锂电池的充电方式一般分为三种：车载充电机充电、外置普通充电机充电、外置快速充电机充电。在这三种充电形式中，外置快速充电技术以其高功率、大电流、高效率、高可靠的技术要求成为研究的重点和难点。在电动自行车的推广过程中，大众普遍担心的问题之一就是充电问题。

现有的换电柜一般是完全依赖于电网的供电，由外部电网实现对电动自行车的电池充电。而在外部电网不稳定的情况下，换电柜不能反过来对电网进行回馈。另一方面，现有的换电柜对不同电池进行充电时，各个电池之间相互独立，无法实现不同电池之间的电能转移。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有储能逆变功能的电动自行车锂电池换电柜，解决背景技术中提到的至少一个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有储能逆变功能的电动自行车锂电池换电柜，包括：apfc模块，外接电网电压，对电网电压进行整流，输出直流电压；

直流母线，与apfc模块的输出端连接，提供统一的直流电压；

若干双向dc-dc模块，与直流母线连接，将固定的直流电压变换为可变的直流电压，对锂电池进行充电；

逆变模块，与直流母线连接，将所述直流电压转化为交流回馈给电网；

主控制器，与apfc模块、双向dc-dc模块、逆变模块连接，控制apfc模块、双向dc-dc模块、逆变模块的工作状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过直流母线为双向dc-dc模块提供统一的直流电压；双向dc-dc模块可根据各个电池的不同充电要求，变换相应的直流电压，完成电池的快速充电；另一方面，在电网断电或不稳定的时候，逆变模块将锂电池中存储的电能回馈给电网。

进一步的，所述apfc模块包括由二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4组成的整流桥，所述整流桥的正输出端通过电感l1跨接场效应管q1至整流桥的负输出端，所述场效应管q1并联有电容c1，电容c1的两端输出直流电压。

进一步的，所述双向dc-dc模块包括场效应管q2，场效应管q2的漏极与直流电压正极连接，场效应管q2的源极与场效应管q3的漏极、电感l2的第一端连接，场效应管q3的源极与直流电压负极、电容c2的第一端连接，电感l2的第二端与电容c2的第二端连接。

进一步的，所述逆变模块包括由场效应管q4、场效应管q5、场效应管q6、场效应管q7组成的逆变桥，逆变桥的输入端与直流母线连接，逆变桥的输出端与变压器t1的输入端连接，变压器t1的输出端连接至电网。

进一步的，所述主控制器采用stm32f107芯片。

附图说明

图1为本发明一实施例的电路示意图。

图2为本发明的apfc模块控制原理图。

图3为本发明一实施例的多阶段信号时序图。

图中：1、apfc模块；11、apfc控制器；2、直流母线；3、双向dc-dc模块；4、逆变模块；5、主控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本实施例提供一种具有储能逆变功能的电动自行车锂电池换电柜，包括以下模块：

apfc模块1，外接电网电压，对电网电压进行整流，输出直流电压。所述apfc模块包括由二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4组成的整流桥，所述整流桥的正输出端通过电感l1跨接场效应管q1至整流桥的负输出端，所述场效应管q1并联有电容c1，电容c1的两端输出直流电压至直流母线2。

直流母线2，与apfc模块的输出端连接，为双向dc-dc模块提供统一的直流电压。

若干双向dc-dc模块3，与直流母线连接，将固定的直流电压变换为可变的直流电压，对锂电池进行充电。所述双向dc-dc模块包括场效应管q2，场效应管q2的漏极与直流电压正极连接，场效应管q2的源极与场效应管q3的漏极、电感l2的第一端连接，场效应管q3的源极与直流电压负极、电容c2的第一端连接，电感l2的第二端与电容c2的第二端连接。

逆变模块4，与直流母线连接，将所述直流电压转化为交流回馈给电网。所述逆变模块包括由场效应管q4、场效应管q5、场效应管q6、场效应管q7组成的逆变桥，逆变桥的输入端与直流母线连接，逆变桥的输出端与变压器t1的输入端连接，变压器t1的输出端连接至电网；在电网断电或不稳定的时候，逆变模块将锂电池中存储的电能回馈给电网。

值得一提的是，apfc模块1、双向dc-dc模块3、逆变模块4中各自分布有一个或多个场效应管，各场效应管通过栅极接收调制信号控制其输出信号的波形。

主控制器5，采用stm32f107芯片，与apfc模块1、双向dc-dc模块3、逆变模块4连接，控制apfc模块1、双向dc-dc模块3、逆变模块4的工作状态。请参照图2，以apfc模块1为例，主控制器5与apfc模块1之间还设置有apfc控制器11。当需要apfc模块1处于工作状态时，主控制器5的i/o1口输出高电平，进而apfc控制器11输出调制信号pwmq1至apfc模块1中场效应管q1的栅极，控制直流电压的输出。双向dc-dc模块3、逆变模块4的控制亦同理，在此不再赘述。

请参照图3，本发明的换电柜可实现以下3中工作模式：

整流充电阶段：主控制器5的i/o1,i/o3输出高电平，控制apfc模块1和至少一个双向dc-dc模块3工作，外部电网为锂电池充电。

逆变充电阶段：主控制器5的i/o2,i/o3输出高电平，控制逆变模块4和至少一个双向dc-dc模块3工作，在电网断电或不稳定的时候，将锂电池中存储的电能回馈给电网。

电池转移阶段：主控制器5的i/o3,i/o4输出高电平，控制至少两个双向dc-dc模块3工作，将其中一个锂电池中的电量转移到其他锂电池中，实现电量的转移。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过直流母线为双向dc-dc模块提供统一的直流电压；双向dc-dc模块可根据各个电池的不同充电要求，变换相应的直流电压，完成电池的快速充电；另一方面，在电网断电或不稳定的时候，逆变模块将锂电池中存储的电能回馈给电网。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。