專利名稱：帶備用切換的電動車充電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于電動車充電的充電系統(tǒng)。
背景技術：
目前電動車行業(yè)正在興起，隨之配備的電動車充電機也跟著發(fā)展起來，但目前由于價格高、電池可靠性低、充電時間長等影響，只能在局部小范圍應用，電動車的充電設施也無法進行大規(guī)模布局，因而電動車活動范圍受到極大限制，必須加大充電設施的大規(guī)模布局，才能促進電動車的大規(guī)模發(fā)展。充電設施的大規(guī)模布局又受到充電設施投入高、城市中心地帶地皮稀缺昂貴無法大規(guī)模建設充電站、電動車少、充電時間長影響充電站效益等影響，嚴重影響電動車行業(yè)的快速發(fā)展。因此目前交流充電樁就出現(xiàn)了一種一機兩充(輸出充電插口)或一機四充的交流充電設施，因交流充電設施輸出功率可直接來自電網(wǎng)，中間不用進行功率變換，只要輸入與輸出間的配電器件電流等級滿足總功率最大要求就可以。但交流充電時間長，無法滿足快速充電要求，同時對于電動公交等大功率的電動汽車充電電池，電壓等級較高，無法直接采用交流進行充電，必須采用直流充電機進行充電，目前的直流充電機絕大部分為單機單充，一次只能給一輛電動汽車進行充電，也有部分充電機開始采用一機兩充的直流充電機，但只能做到將充電模塊分成兩組，分別接兩個充電輸出插頭，能同時給兩輛電動汽車進行充電，如圖1所示，這種由于充電機體積不變或單機功率不變的情況下一機兩充的直流充電機存在著充電時間變長將近一倍，只是將兩個充電機簡單裝在一個柜子里，利用一套控制管理系統(tǒng)，沒有根本解決問題。另一種一機兩充的直流充電機如圖2所示，它只是在充電機的輸出端設計了一套切換系統(tǒng)，多了一組輸出口，同一時間只能給一輛電動車充電，另一輛電動汽車必須等前一輛電動汽車充電完成后才能開始充電，也沒有解決電動車充 電設施發(fā)展面臨的實際難題。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為解決現(xiàn)有充電系統(tǒng)投資大，占地大，模塊利用率低，不能同時給多模塊充電，充電功率受限等問題而提出一種帶備用切換的電動車充電系統(tǒng)。本實用新型帶備用切換的電動車充電系統(tǒng)采用的技術方案是:有2個及以上的整流模塊和輸出充電口，整流模塊由固定組與切換組組成，輸出充電口由常用組與備用組組成，固定組模塊輸出分別與常用組的每個輸出充電口相連，固定組模塊不與備用組相連，切換組的每個模塊的輸出正負極與備用組的每個輸出充電口相連，且與備用組的輸出充電口間都連接一組雙向可控電子開關，切換組模塊可部分或全部與固定組的各輸出充電口相連；主控制、顯示、通信單元模塊分別連接各個模塊和輸出控制切換單元模塊，輸出控制切換單元模塊連接于雙向可控電子開關。本實用新型的有益效果是:1、本實用新型模塊的利用率大幅提升，不同充電口都能得到系統(tǒng)較大功率對外進行充電，能實現(xiàn)快速充電要求，解決客戶對充電時間的要求；同時也可以根據(jù)客戶或BMS要求對電動車電池進行定制化充電，當客戶不需快速充電時，采用這種充電模式可以提高電池的壽命。2、由于模塊的效率最高點通常有一個范圍，本實用新型充電系統(tǒng)對每個充電口都能實行節(jié)能充電模式，讓各充電口對應工作模塊都工作在效率最高點范圍間，提高系統(tǒng)整體充電效率，達到節(jié)能目的。3、本實用新型系統(tǒng)除可以一方面減少輸出雙向開關(高壓直流開關器件成本較高)的數(shù)量，同時還可以減少每組輸出雙向開關開關切換次數(shù)，大提高切換開關的壽命與可靠性，特別是繼電器與接觸器類帶有機械觸點的開關類。本實用新型充電系統(tǒng)同時還保證常用充電口隨時都能有較大功率的模塊輸出對電動車進行充電。切換組模塊可以根據(jù)需要靈活切換到需要的各個備用充電口，做到對優(yōu)質客戶優(yōu)先服務，可快速充電，客戶也可采用小電流慢充，以提高電池的可靠性與循環(huán)壽命。4、系統(tǒng)模塊個數(shù)可以不用在一開始就配齊，可能根據(jù)電動車的發(fā)展靈活增加，當電動車增加時，再逐步補充模塊，達到節(jié)省投資的目的，同時，不用進行重復建設。

圖1和圖2是兩種不同的現(xiàn)有充電機的結構圖3是本實用新型多充電動車充電機的結構圖；圖4是本實用新型的實例圖；圖5是圖3的應用例圖。
具體實施方式
如圖3所示，本實用新型系統(tǒng)有N個整流模塊，有M個輸出充電口，N、M均為2個及以上。整流模塊分成兩個類別，稱之為固定組與切換組，每個組的模塊并不一定要放在一起，可以根據(jù)系統(tǒng)需求靈活放置。輸出充電口分為常用組與備用組，固定組模塊輸出分別與常用組的每個輸出充電口相連，中間不用加切換開關，常用組每個輸出充電口所連接的模塊個數(shù)不一定相同，使用頻率越高的充電口可以固定相連的模塊也可越多。固定組模塊不與備用組相連。切換組的每個模塊(也可以將幾個模塊并聯(lián)在一起當作一個模塊來用)的輸出正負極與備用組的每個輸出充電口相連，它們與備用組的輸出充電口間都連接有一組雙向可控電子開關裝置。主控制、顯示、通信單元模塊分別連接各個整流模塊和輸出控制切換單元模塊，輸出控制切換單元模塊連接于雙向可控電子開關裝置。切換組模塊可部分或全部與固定組的各輸出充電口相連。正常情況下，主要使用固定組模塊與常用組輸出充電口，當常用組輸出充電口功率不足或電流不足時，備用組模塊可部分或全部切入；只有當常用充電口不夠用時，才用備用充電口，通過客戶所選用的備用充電口，根據(jù)電動車充電所需的電流時，切換組的模塊根據(jù)電動車充電電流(或功率)要求切換相應個數(shù)的模塊至該充電□。整個充電過程可以如下，但并不限于此工作過程，當電動車與常用組輸出充電口相連后，充電機與需充電的電動車通過通信建立信息交互，獲取電動車的電池信息，如車有BMS (電池管理系統(tǒng))時，就可以獲取電動車充電所需的電壓電流，固定組的整流模塊開啟，根據(jù)每個模塊所能輸出電流的大小，系統(tǒng)主控制單元判斷固定組模塊總輸出電流是否能滿足該充電口所需的電流或功率要求，當不能滿足時，主控制單元同時控制開啟切換組模塊的個數(shù)，使這部分開啟的模塊輸出電流能滿足這輛電動車充電需求，所開啟模塊的輸出電壓上升至與電動車電池電壓接近相等時，固定組與切換組的模塊都開始與電池相連開始充電，只是切換組模塊需要同時開啟這部分模塊的輸出可控開關，與本輸出充電口相連的所有模塊開始給電動車電池充電。輸出可控開關應該用雙向可控開關，可以防止不同電動車在充電時由于它們電池電壓不同相互影響(如反灌、串流等)甚至造成一定的危險。當充電電量逐步上升時，充電電流會開始下降，這時，控制單元根據(jù)電流大小計算能否關閉一個模塊，當關閉一個模塊也能滿足此時的充電電流要求時，主控制單元關閉一個切換組的模塊，相應的此模塊的輸出開關全部斷開。所斷開模塊可以切換到另一需要充電的輸出充電口或斷開閑置(待機狀態(tài))，對另一輛電動進行充電。切換組的模塊可以根據(jù)充電電流(或功率)的需要逐步切換進相應的充電口，可也以同時切換至相應的充電口 ；同樣的，切換組的模塊可以逐步切換出(斷開)；直到該充電口所有的可切換模塊全部切換斷開。固定組模塊根據(jù)充電電流的需要再逐步關閉連在該充電口的固定組各個模塊，直到該充電口完成充電。當電動車與備用組輸出充電口相連后，主控制單元根據(jù)切換組剩下的模塊和與該輸出充電口相連的電動車所需充電電流進行切換入相應個數(shù)模塊，當模塊個數(shù)不足，則以這部分模塊先給該電動車充電，等常用組輸出充電口有切換組模塊斷開時，再切入到該備用組輸出充電口，直到滿足該充電口所需充電電流為此，如客戶對時間沒有嚴格要求，也可直接用切換剩下的模塊對該電動車進行慢充。待快充滿時，按電流需求，逐步將模塊斷開切換出來。本實用新型采用了一種多模塊化直流充電系統(tǒng)及自動切換輸出模塊，主要特點是根據(jù)不同電動汽車電池充電電壓、電流的不同，將模塊化的直流充電系統(tǒng)所有模塊輸出進行按需切換。由于電池充電的電壓與充電電流是與電池的內特性直接相關，不同電池均有不同的充電曲線要求，如:鉛酸電池有浮充、均充等不同狀態(tài)，浮充電壓與均充電壓不同，充電電流隨著充電容量的增加是不斷變化的，因而在充電過程中不同時間對充電機的功率要求也是變化的，本實用新型就是根據(jù)電池充電的電壓電流隨充電時間的變化而變化這個特點實現(xiàn)多輸出口的直流電動車充電系統(tǒng)。有模塊直接相連的充電口可直接對電動車進行充電，同時也可以利用有可控開關的模塊進來充電，也可以利用輸出一極有雙向可控開關的模塊進來充電，或可以利用輸出正負均有雙向可控開關的模塊進來充電。沒有模塊直接相連的輸出充電口，只能用有輸出可控開關的模塊切換進來充電，或只能用有輸出正負均有雙向可控開關的模塊切換進來充電，或只能用有輸出一極有雙向可控開關的模塊切換進來充電。可切換的這一部分模塊的各個模塊輸出通過可控開關可接到不同輸出充電口，這部分模塊切換是根據(jù)被充電的電池充電電流的大小切換，或根據(jù)客戶要求進行快充或BMS系統(tǒng)要求進行切換，或根據(jù)模塊效率最大點范圍區(qū)間進行切換。本實用新型系統(tǒng)中的每個模塊的輸出可以只在輸出一極加雙向可控開關，另一極并聯(lián)在一起，如輸出正加雙向可控電子開關，所有輸出負并聯(lián)有一起，也能達到同樣的效果，如圖4所示。本實用新型系統(tǒng)中的輸出雙向可控電子開關可以選用不同的開關，如雙M0SFET、繼電器、接觸器、可控空開等，圖5就 是以雙MOSFET為例的一種具體應用，常用組中有部分輸出充電口沒有接到切換組模塊。
權利要求1.一種帶備用切換的電動車充電系統(tǒng)，有2個及以上的整流模塊和輸出充電口，其特征是:整流模塊由固定組與切換組組成，輸出充電口由常用組與備用組組成，固定組模塊輸出分別與常用組的每個輸出充電口相連，固定組模塊不與備用組相連，切換組的每個模塊的輸出正負極與備用組的每個輸出充電口相連，且與備用組的輸出充電口間都連接一組雙向可控電子開關，切換組模塊可部分或全部與固定組的各輸出充電口相連；主控制、顯示、通信單元模塊分別連接各個模塊和輸出控制切換單元模塊，輸出控制切換單元模塊連接于雙向可控電子開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種帶備用切換的電動車充電系統(tǒng)，其特征是:每個模塊的輸出一極連接雙向可控電子開關，另一極并聯(lián)在一起。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種帶備用切換的電動車充電系統(tǒng)，其特征是:雙向可控電子開關是雙MOSFET、繼·電器、接觸器或可控空開。
專利摘要本實用新型公開一種帶備用切換的電動車充電系統(tǒng)，整流模塊由固定組與切換組組成，輸出充電口由常用組與備用組組成，固定組模塊輸出分別與常用組的每個輸出充電口相連，切換組的每個模塊的輸出正負極與備用組的每個輸出充電口相連，且與備用組的輸出充電口間都連接一組雙向可控電子開關；主控制單元同時控制開啟切換組模塊的個數(shù)，使開啟的模塊輸出電流能滿足這輛電動車充電需求；當所開啟模塊的輸出電壓上升至與電動車電池電壓接近相等時，切換組模塊同時開啟這部分模塊的輸出可控電子開關，固定組與切換組的模塊與電池相連充電；模塊的利用率大幅提升，能實現(xiàn)快速充電要求，解決客戶對充電時間的要求；提高電池的壽命。
文檔編號H02J7/04GK203151125SQ20122065676
公開日2013年8月21日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權日2012年12月4日
發(fā)明者吳連日 申請人:江蘇嘉鈺新能源技術有限公司