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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(zhuǎn)換器能夠在制動過程中將再生制動能量轉(zhuǎn)換為電能為電池充電。新型充電器使用單相“脈寬調(diào)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(zhuǎn)為直流為電池充電。該轉(zhuǎn)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(guān)S1和S2處于脈寬調(diào)制模式而其它開關(guān)均斷開。轉(zhuǎn)換器的電流轉(zhuǎn)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?shù)杰囕v電池中。圖2為該模式下的充電電路。黑線表示電流轉(zhuǎn)換部分，而其它部分用灰線表示。開關(guān)S3處在脈寬調(diào)制模式而其它開關(guān)均斷開。該模式下降壓轉(zhuǎn)換器為電池充電。當開關(guān)S3閉合時，二極管D7處于斷開狀態(tài)，此時對直流電感進行充電；當開關(guān)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(zhuǎn)換器為能量從低壓側(cè)轉(zhuǎn)移到高壓直流總線處的高壓側(cè)提供了傳輸路線。采用直流恒流源模擬高壓直流總線。開關(guān)S4處于脈寬調(diào)制模式而其它開關(guān)均處于斷開狀態(tài)。當開關(guān)S4閉合時，直流電感充滿電。二極管D9處于斷開狀態(tài)，因為其陽極連接到地面，陰極連接到高壓側(cè)，因此二極管的電壓為負。當開關(guān)斷開時，二極管D9將能量轉(zhuǎn)移到高壓側(cè)。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(tài)下開關(guān)S5處在脈寬調(diào)制模式，而其它開關(guān)處于斷開狀態(tài)。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(tài)）。如果電池充滿電（不需要再生制動能量），則由機械制動器產(chǎn)生的制動能量就會變成熱能損失掉。為此，應該監(jiān)控電池的剩余容量。圖4為這種模式路線圖。降壓轉(zhuǎn)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(chǎn)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