一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统的制作方法

本发明涉及车辆工程技术领域，特别是涉及一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统。

背景技术：

世界能源的短缺和人们对生活质量的更高要求为电动汽车的发展提供了非常好的契机。以化石能源提供动力的机动车，在化石能源燃烧、消耗过程中会排放出大量有毒、有害的汽车尾气以及温室气体，对环境造成巨大污染，相比之下，电动汽车具有噪声低、能量利用率高、温室气体以及有害气体排放少等优势。随着电动汽车的推广和普及，双向充电桩的研究逐渐成为热门，对其功率密度、效率和电压增益范围等性能指标的要求也日趋严格。但是现有的充电桩不具备通用性、开放性、兼容性，无法提供不同等级的电压，需要根据不同应用场景专门设计的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统，以提供一种具有通用性、开放性和兼容性的电动汽车充放电系统，实现适应不同的应用场景的不同等级的电压的提供。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统，所述充放电系统包括：

交流电网、由多个级联子模块、直流母线和多个两象限DC/DC变换器组成的电能路由器和电动汽车接口；

所述交流电网与所述电能路由器的交流侧连接，所述电能路由器的直流侧的一组端口单独与所述电动汽车接口连接或多组端口并联并与所述电动汽车接口连接。

可选的，所述级联子模块包括：第一H桥双向变换器、谐振型隔离双向DC/DC变换器；

多个所述级联子模块的第一H桥双向变换器的交流侧依次相互级联形成级联H桥双向变换器，级联H桥双向变换器的交流侧与交流电网连接；

所述第一H桥双向变换器的直流侧与所述谐振型隔离双向DC/DC变换器的一端连接，所述谐振型隔离双向DC/DC变换器的另一端并联与直流母线连接。

可选的，所述谐振型隔离双向DC/DC变换器包括第二H桥双向变换器、第一谐振元件、高频变压器、第二谐振元件和第三H桥双向变换器；

所述第二H桥双向变换器的直流侧与所述第一H桥双向变换器的直流侧连接，所述第二H桥双向变换器的交流侧与所述第一谐振元件的一端连接，所述第一谐振元件的另一端与所述高频变压器的原边连接，所述高频变压器的副边与所述第二谐振元件的一端连接，所述第二谐振元件的另一端与所述第三H桥双向变换器的交流侧连接，所述第三H桥双向变换器的直流侧与所述直流母线连接。

可选的，所述第一谐振元件包括第一谐振电感、第一谐振电容和第三谐振电感；

所述第一谐振电感与所述第一谐振电容串联于所述第二H桥双向变换器的交流侧与所述高频变压器的原边之间；

所述第三谐振电感并联于所述高频变压器的原边。

可选的，所述第二谐振元件包括第二谐振电容和第二谐振电感；

所述第二谐振电容和所述第二谐振电感串联于所述高频变压器的副边与所述第三H桥双向变换器的交流侧之间。

可选的，所述两象限DC/DC变换器包括：第一全控型开关器件、第二全控型开关器件、滤波电感和滤波电容；

所述第一全控型开关器件的输入端与直流母线的正极连接，所述第一全控型开关器件的输出端与所述第二全控型开关器件的输入端连接，所述第二全控型开关器件的输出端与所述直流母线的负极连接；

所述滤波电感和所述滤波电容串联连接于所述第二全控型开关器件的输入端和输出端之间；

所述第二全控型开关器件的输入端和输出端分别与电动汽车接口的正极接口和负极接口一一对应连接。

可选的，所述充放电系统还包括：直流侧电容，所述直流侧电容并联在所述级联子模块的直流侧。

可选的，所述充放电系统还包括交流侧电感，所述交流侧电感串联于所述交流电网和所述电能路由器的交流侧之间。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提出了一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统，所述充放电系统包括：交流电网、由多个级联子模块、直流母线和多个两象限DC/DC变换器组成的电能路由器和电动汽车接口；所述交流电网与所述电能路由器的交流侧连接，所述电能路由器的直流侧的一组端口单独与所述电动汽车接口连接或多组端口并联并与所述电动汽车接口连接。本发明提供的充放电系统在实现双向电能传输的同时，还能够实现对不同功率的电动汽车充电，当电动汽车的充电功率较小时，可通过电动汽车接口与电能路由器的直流侧的一组端口连接进行充电，当电动汽车的充电功率较大时，可通过电动汽车接口与电能路由器的直流侧的多组并联的端口连接进行充电，具有通用性、开放性和兼容性，可以提供适应不同的应用场景的不同等级的电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统的电路结构图。

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。

本发明的目的是提供一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统，以提供一种具有通用性、开放性和兼容性的电动汽车充放电系统，实现适应不同的应用场景的不同等级的电压的提供。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统，所述充放电系统包括：交流电网1、多个级联子模块、直流母线和多个两象限DC/DC变换器组成的电能路由器2和电动汽车接口3；所述交流电网1与所述电能路由器2的交流输入侧连接，所述电能路由器2的直流输出侧的一组端口单独与所述电动汽车接口3连接或多组端口并联并与所述电动汽车接口3连接。

如图1所示，所述级联子模块包括：第一H桥双向变换器2-1、谐振型隔离双向DC/DC变换器2-2。多个所述级联子模块的第一H桥双向变换器2-1的交流侧依次相互级联形成级联H桥双向变换器，级联H桥双向变换器的交流侧与交流电网1连接。多个第一H桥双向变换器2-1交流侧依次级联，用于形成多电平输出。所述第一H桥双向变换器2-1的直流侧与所述谐振型隔离双向DC/DC变换器2-2的一端连接，所述谐振型隔离双向DC/DC变换器2-2的另一端并联在一起形成直流母线，所述两象限DC/DC变换器2-3的一端接于直流母线，所述两象限DC/DC变换器2-3的另一端与电动汽车接口3连接。

其中，所述谐振型隔离双向DC/DC变换器2-2包括第二H桥双向变换器2-2-1、第一谐振元件2-2-2、高频变压器2-2-3、第二谐振元件2-2-4和第三H桥双向变换器2-2-5。

所述第一谐振元件2-2-2包括第一谐振电感Lr1、第一谐振电容Cr1和第三谐振电感Lm；所述第二谐振元件2-2-4包括第二谐振电容Cr2和第二谐振电感Lr2；

所述第一谐振电感Lr1和第一谐振电容Cr1串联接于高频变压器2-2-3原边侧，并与第二H桥双向变换器2-2-1交流侧相连；第三谐振电感Lm与高频变压器2-2-3并联；第二谐振电感Lr2和第二谐振电容Cr2串联接于高频变压器2-2-3副边侧，并与第三H桥双向变换器2-2-5交流侧相连；第二H桥双向变换器2-2-1直流侧和级联H桥双向变换器的第一H桥双向变换器2-1直流侧相连；n个第三H桥双向变换器2-2-5直流侧并联在一起，形成直流母线；直流侧电容C与直流母线并联，可滤除交流分量。

所述两象限DC/DC变换器2-3包括第一全控型开关器件Sa、第二全控型开关器件Sb、滤波电感Lf和滤波电容Cf；第一全控型开关器件Sa、第二全控型开关器件Sb串联后与直流母线并联，滤波电感Lf和滤波电容Cf串联后接于第一全控型开关器件Sa、第二全控型开关器件Sb中点处和第二全控型开关器件Sb发射极；电动汽车电池和滤波电容两端并联。

通过控制第一全控型开关器件Sa的通断可实现直流母线向电动汽车电池充电；控制第二全控型开关器件Sb的通断可实现电动汽车电池向直流母线放电。

当所需功率较小的汽车充放电时，可仅连接一个两象限DC/DC变换电路；所需功率较大的汽车充放电时，可将多个两象限DC/DC变换电路直流端并联后，再与电动汽车电池相连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种基于电能路由器的电动汽车充放电系统，该系统可双向传输电能，不仅能实现电网对电动汽车电池充电，还可以用电池为外部用电设备供电，作为应急电源或者车-网交互并网使用。在正反向功率传输过程均可以实现优越的电气性能，满足宽范围的增益需求和高效率、高功率密度、体积小、重量轻的设计指标要求。

电能路由器具备多种特性，如：可实现多种电能的转换和传输；具备标准的信息接口和电气接口便于设备即插即用；可基于实时通信实现信息流控制功率流，功率流制约信息流等。将电力能源路由器应用于电动汽车的供电，可充分利用电力能源路由器的以上特性，为不同型号的电动汽车提供相应的电能，甚至可使用统一控制器来控制共享于同一公共直流母线的多个电动汽车电池，独立操纵每个源的电流，不仅提高了效率和可靠性，还降低了运营成本。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。