[发明专利]一种基于LLC的数字化并联式大功率电动汽车充电电源系统

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，且公开了一种基于LLC的数字化并联式大功率电动汽车充电电源系统，系统包括多套相互并联的LLC主电路和基于DSP的数字化控制电路；多套主电路结构相同，由输入整流滤波模块、LLC谐振模块、功率变压器模块和输出整流滤波模块组成；基于DSP的控制电路包括电压电流检测模块、故障保护模块、单一DSP数字化控制系统模块、人机界面模块、高频驱动模块组成。本发明首次使用多套相互并联的逆变主电路，采用先进的高频LLC谐振技术和DSP数字化控制技术，有效地提高了电动汽车充电电源的效率和输出功率，获得更高的功率密度，可靠性高、效率高、结构简单、体积小、成本低；实现大功率并联系统的DSP全数字化控制，系统升级方便，控制电路集成度高、一致性好、易于标准化、智能化程度高，特别适用于大功率电动汽车直流和脉冲充电。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种基于LLC的数字化并联式大功率电动汽车充电电源系统。

背景技术

以动力蓄电池为能源的电动汽车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。目前，电动汽车核心部件中的蓄电池、充电器的发展还不能满足人们越来越高节奏生活的要求，有的一些理论和技术问题还有待攻关。

目前，我国的电动汽车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。自铅酸蓄电池问世以来，由于各技术条件的限制，市场上多数采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气现象，充电效率低。电动汽车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于启动、加速或爬坡。一般来说，电动汽车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。因此，对电动汽车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小的特点。目前，电动汽车充电电源主要通过PWM开关控制技术实现电流电压控制，电动汽车的材料、结构和驱动及控制等技术已经取得了很大的发展，但是电池能量存储技术、快速充电技术制约着电动汽车发展和普及，由于传统的基于移相PWM技术的充电电源存在以下问题：1.轻载时滞后臂MOSFET开关管难以实现零电压开通；2.副边整流二极管存在反向恢复问题并导致振铃电压尖峰难以处理，恶化整机可靠性；3.当重载时，原边电流过大导致的副边占空比丢失更加严重，使得电源能量没有得到充分的利用，并使得电压振铃进一步加剧。这使得电源效率没有得到充分利用，大大增加电能的损耗，愈发跟不上当前市场上要求越来越高的节能化需求。因此，研发高性能电池和适用于电动汽车专用充电电源系统，解决车载电池快速、高效、安全充电势在必行。随着DSP数字化控制技术的日益完善，运用DSP数字化控制技术对电动汽车充电电源进行数字化控制研究，开发出电动汽车专用充电设备，对电动汽车的发展和普及具有十分重要的理论意义和现实价值。我国在“十五”规划中已经把对电动汽车的研究列为国家高科技攻关项目和国家“863”科技攻关项目。经过几十年的研究，电动汽车制造技术己经趋于成熟，但在提高动力电池性能和突破充电技术瓶颈之前，实现电动汽车的普及还需要相当长的一段时间。尽管充电机系统控制技术取得了一定的成就，但距离满足电动汽车市场化的充电要求还有很长的一段路要走。

目前电动汽车充电电源因受到半导体功率器件容量的限制和高频变压器磁性材料的制约，输出功率不大，单个逆变单元模块输出功率往往不能满足大功率充电的要求，国内外电动汽车充电电源一般以单个逆变单元模块输出为主，虽然在技术上比较成熟，但是输出功率小，充电速率慢，充电效率低。

由此可见，现有的电动汽车充电电源技术，主要有以下几个方面的缺点：（1）电源效率低。（2）电源输出功率小。（3）对于大容量电池组，难以快速实现充电。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于LLC的数字化并联式大功率电动汽车充电电源系统，具备高效节能和充电速度快等优点，解决了现有电动汽车充电电源效率低、电源输出功率小和对于大容量电池组，难以快速实现充电的问题。