本發(fā)明涉及一種新能源汽車充電領(lǐng)域，具體是一種多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)。

背景技術(shù)：

未來幾年我國電動(dòng)汽車將會(huì)得到快速的發(fā)展，但目前制約電動(dòng)汽車發(fā)展的因素主要體現(xiàn)在諸如鋰電池等能源裝置價(jià)格以及充電樁技術(shù)的完善上，電動(dòng)汽車特別是電動(dòng)公交車發(fā)展越迅速，對大功率充電設(shè)備的需求也越來越高。原有小功率充電裝置中主要采用了M0SFET等小功率器件，利用MOSFET小功率器件并聯(lián)組成的大功率器件存在故障率高、成本高等缺點(diǎn)。在這種情況下，越來越需要高壓大功率IGBT器件來實(shí)現(xiàn)逆變電源部分，主要優(yōu)勢如下：

電路結(jié)構(gòu)簡單：IGBT充電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)全功率輸出，尤其適合快充的需求，效率高，可靠性高。

環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)：IGBT充電機(jī)可采用全封閉冷卻風(fēng)道，冷卻風(fēng)與元器件、電路板等分離，有效實(shí)現(xiàn)防塵、防潮，提高設(shè)備長期運(yùn)行的可靠性。

對電網(wǎng)的適應(yīng)性強(qiáng)：有的地區(qū)電網(wǎng)電壓晝夜變化范圍寬，IGBT能很好地適應(yīng)電網(wǎng)的大范圍變化。

對負(fù)載的適應(yīng)能力強(qiáng)：對意外造成的過載、短路等情況，IGBT電流容量大，可承受沖擊能力也大。

大功率時(shí)有價(jià)格優(yōu)勢：IGBT充電機(jī)是以單機(jī)實(shí)現(xiàn)全功率的變換傳輸，與并聯(lián)模塊增容的方案比較，其生產(chǎn)成本（材料、人工等）與裝機(jī)容量之間不是線性疊加關(guān)系，容量越大，價(jià)格優(yōu)勢越明顯。

IGBT屬于全控型器件，載流能力大，可承受電壓高的優(yōu)點(diǎn)集于一身，性能十分優(yōu)越，采用IGBT可減少原有小功充電模塊并接實(shí)現(xiàn)大功率充電裝置的現(xiàn)狀，減少成本及設(shè)備占用體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在實(shí)現(xiàn)對輸出電壓可控性的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對功率因數(shù)和電流失真度的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，同時(shí)針對小功率充電設(shè)備提供了多個(gè)充電槍接口，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)小功率充電設(shè)備同時(shí)充電的多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)，包括AFE整流模塊和主控系統(tǒng)，所述AFE整流模塊的輸出端通過直流母線連接主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)通過DC總線和CAN總線連接充電樁，充電樁上集成有充電槍。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述AFE整理系統(tǒng)和主控系統(tǒng)集成在一個(gè)集裝箱內(nèi)部，AFE整流模塊輸入端連接三相交流電源。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述充電槍設(shè)有DC輸出總線和CAN總線。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電槍連接。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設(shè)施的BMS系統(tǒng)通信。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)支持大功率單輸出模式，可滿足大功率充電設(shè)備的需求。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)支持小功率多輸出模式，可滿足小功率充電設(shè)備同時(shí)充電的需求。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)工作在不同模式時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前負(fù)載情況采取最優(yōu)算法進(jìn)行控制滿足用戶的選擇。

多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)，其工作流程為：充電設(shè)施接入，主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設(shè)施通信，確定電池的基本信息，同時(shí)在充電樁顯示屏提示用戶當(dāng)前可提供的充電模式，用戶選擇后系統(tǒng)即確定其充電模式，主控系統(tǒng)匯總當(dāng)前各充電槍的充電狀態(tài)，重新調(diào)整各充電槍的輸出電壓和電流，最大限度滿足各充電設(shè)施的需求；若在充電過程中，主控系統(tǒng)根據(jù)與BMS系統(tǒng)的通信來決定是否重新調(diào)整輸出，一旦需要調(diào)整輸出，控制模塊自動(dòng)分配各充電槍的輸出電壓和電流，最大限度滿足多槍同時(shí)充電的需求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：在實(shí)現(xiàn)對輸出電壓可控性的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對功率因數(shù)和電流失真度的補(bǔ)償調(diào)節(jié)。在充電電壓適用范圍較為固定的條件下，選擇這樣的IGBT充電機(jī)，可獲得最高的效率和可靠性，可滿足大功率充電設(shè)備的需求。該充電機(jī)同時(shí)針對小功率充電設(shè)備提供了多個(gè)充電槍接口，通過控制算法可實(shí)現(xiàn)多個(gè)小功率充電設(shè)備同時(shí)充電，不僅提高了充電效率，降低了運(yùn)營成本，同時(shí)也具有節(jié)能、環(huán)保等諸方面的社會(huì)意義。

附圖說明

圖1為多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)的工作流程圖。

圖3為多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)的電路原理意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

請參閱圖1-3，一種多槍結(jié)構(gòu)的IGBT充電機(jī)，包括AFE整流模塊和主控系統(tǒng)，所述AFE整流模塊的輸出端通過直流母線連接主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)通過DC總線和CAN總線連接充電樁，充電樁上集成有充電槍。

上述，AFE整理系統(tǒng)和主控系統(tǒng)集成在一個(gè)集裝箱內(nèi)部，AFE整流模塊輸入端連接三相交流電源。

上述，充電槍設(shè)有DC輸出總線和CAN總線，通過DC總線和CAN總線連接充電樁。

上述，主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電槍連接。

上述，主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設(shè)施的BMS系統(tǒng)通信。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：一、支持大功率單輸出（一機(jī)一槍）模式，可滿足大功率充電設(shè)備的需求；

二、支持小功率多輸出模式（一機(jī)多槍），可滿足小功率充電設(shè)備同時(shí)充電的需求；

三、工作在不同模式時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前負(fù)載情況采取最優(yōu)算法進(jìn)行控制滿足用戶的選擇（提供時(shí)間、成本、電池最大壽命、優(yōu)先級等選項(xiàng)）。

本發(fā)明采用AFE整流系統(tǒng)，采用有源可控IGBT整流元件，采用PWM控制，完美無諧波。在實(shí)現(xiàn)對輸出電壓可控性的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對功率因數(shù)和電流失真度的補(bǔ)償調(diào)節(jié)。在充電電壓適用范圍較為固定的條件下，可實(shí)現(xiàn)對大功率電池快充功能，選擇這樣的IGBT充電機(jī)，可獲得最高的效率和可靠性，最高效率可達(dá)99%以上。

IGBT充電機(jī)系統(tǒng)目前將AFE整理系統(tǒng)和主控系統(tǒng)集成在一個(gè)集裝箱內(nèi)部，節(jié)省土地成本，便于用戶立即投入使用，該控制算法集成在主控系統(tǒng)中，該系統(tǒng)通過CAN總線與各充電槍相連接，一旦充電設(shè)施接入，主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設(shè)施通信，確定電池的基本信息（電池的最大充電電壓、電流、當(dāng)前SOC等），同時(shí)在充電樁顯示屏提示用戶當(dāng)前可提供的充電模式（有最大電池壽命模式，最短充電時(shí)間模式、最低充電費(fèi)用模式等選項(xiàng)，具體選項(xiàng)可根據(jù)當(dāng)前負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)整），用戶選擇后（若用戶不選擇則自動(dòng)按照電池最大壽命模式）系統(tǒng)即確定其充電模式，主控系統(tǒng)匯總當(dāng)前各充電槍的充電狀態(tài)，重新調(diào)整各充電槍的輸出電壓和電流，最大限度滿足各充電設(shè)施的需求。若在充電過程中，主控系統(tǒng)根據(jù)與BMS系統(tǒng)的通信來決定是否重新調(diào)整輸出，一旦需要調(diào)整輸出，控制模塊自動(dòng)分配各充電槍的輸出電壓和電流，最大限度滿足多槍同時(shí)充電的需求。

本發(fā)明的工作原理是：IGBT充電機(jī)針對小功率電池存在“大材小用”的問題，本發(fā)明提出一種多槍模式的IGBT充電機(jī)，主控系統(tǒng)通過控制算法可實(shí)現(xiàn)同時(shí)給多個(gè)小功率電池進(jìn)行充電，提高了IGBT充電機(jī)的利用率，最大限度地發(fā)揮充電機(jī)的性能。

本發(fā)明提出多槍模式，每個(gè)充電槍帶有DC輸出和CAN總線，主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設(shè)施的BMS系統(tǒng)通信，通過均衡算法實(shí)現(xiàn)多個(gè)充電設(shè)施的同時(shí)充電，系統(tǒng)提供用戶按照最大電池壽命模式，最短充電時(shí)間模式、最低充電費(fèi)用模式等選項(xiàng)供用戶選擇，系統(tǒng)根據(jù)用戶的選擇模式，根據(jù)均衡算法合理分配充電負(fù)荷，提高IGBT充電機(jī)的利用率。具體控制算法思路：

主控系統(tǒng)選定一個(gè)工作方式（如根據(jù)時(shí)間段削峰填谷或用戶手工指定），一旦確定系統(tǒng)的工作方式，則系統(tǒng)的輸出功率范圍即確定；

主控系統(tǒng)通過CAN總線與相連接的BMS系統(tǒng)進(jìn)行通信并確定該電池的充電模式，一旦其充電模式確定，系統(tǒng)將根據(jù)電池的額定容量、現(xiàn)在的容量及最大充電電流電壓等數(shù)據(jù)預(yù)估該充電設(shè)備一段時(shí)間內(nèi)的用電情況，若系統(tǒng)目前的輸出可滿足其要求，則直接提供輸出即可；若系統(tǒng)目前或一段時(shí)間內(nèi)的輸出不能滿足其充電要求，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)各充電設(shè)施的優(yōu)先級（充電優(yōu)先級根據(jù)用戶充電時(shí)的選擇或系統(tǒng)管理員后臺(tái)設(shè)定的方式進(jìn)行設(shè)置）進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)先滿足高優(yōu)先級的充電設(shè)施的充電需求，同一優(yōu)先級按照時(shí)間進(jìn)行排序；

在此過程中一旦系統(tǒng)的工作模式發(fā)生變化或有新設(shè)備接入或現(xiàn)有設(shè)備完成充電，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行算法的調(diào)整，按照最新的優(yōu)先級順序重新為各充電設(shè)備生成一個(gè)最佳充電方案。

上面對本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。