本實用新型涉及新能源汽車充電領域，尤其是一種多槍結構的IGBT充電機。

背景技術：

未來幾年我國電動汽車將會得到快速的發(fā)展，但目前制約電動汽車發(fā)展的因素主要體現(xiàn)在諸如鋰電池等能源裝置價格以及充電樁技術的完善上，電動汽車特別是電動公交車發(fā)展越迅速，對大功率充電設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。這種情況下越來越需要高壓大功率IGBT器件來實現(xiàn)逆變電源部分，主要優(yōu)勢如下：

電路結構簡單：IGBT充電機可以實現(xiàn)全功率輸出，尤其適合快充的需求，效率高，可靠性高。

環(huán)境適應能力強：IGBT充電機可采用全封閉冷卻風道，冷卻風與元器件、電路板等分離，有效實現(xiàn)防塵、防潮，提高設備長期運行的可靠性。

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

對負載的適應能力強：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。

大功率時有價格優(yōu)勢：IGBT充電機是以單機實現(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)與裝機容量之間不是線性疊加關系，容量越大，價格優(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現(xiàn)大功率充電裝置的現(xiàn)狀，減少成本及設備占用體積。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種在實現(xiàn)對輸出電壓可控性的同時，也實現(xiàn)了對功率因數(shù)和電流失真度的補償調(diào)節(jié)，同時針對小功率充電設備提供了多個充電槍接口，可實現(xiàn)多個小功率充電設備同時充電的多槍結構的IGBT充電機。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案：多槍結構的IGBT充電機，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。

作為本實用新型的進一步方案：所述AFE整流模塊和主控系統(tǒng)集成在一個集裝箱內(nèi)部。

作為本實用新型的進一步方案：所述AFE整流模塊輸入端連接三相交流電源。

作為本實用新型的進一步方案：所述充電槍設有DC輸出總線和CAN總線。

作為本實用新型的進一步方案：所述主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電槍連接。

作為本實用新型的進一步方案：所述主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設施的BMS系統(tǒng)通信。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：該多槍結構的IGBT充電機在實現(xiàn)對輸出電壓可控性的同時，也實現(xiàn)了對功率因數(shù)和電流失真度的補償調(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，可獲得最高的效率和可靠性，可滿足大功率充電設備的需求。該充電機同時針對小功率充電設備提供了多個充電槍接口，通過控制算法可實現(xiàn)多個小功率充電設備同時充電，不僅提高了充電效率，降低了運營成本，同時也具有節(jié)能、環(huán)保等諸方面的社會意義。

附圖說明

圖1為本實用新型的模塊結構示意圖；

圖2為本實用新型的工作流程圖；

圖3為本實用新型的電路原理意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-3，本實用新型實施例中，多槍結構的IGBT充電機，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整流模塊和主控系統(tǒng)集成在一個集裝箱內(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總線與充電設施的BMS系統(tǒng)通信。

本實用新型具有以下優(yōu)點：一、支持大功率單輸出(一機一槍)模式，可滿足大功率充電設備的需求；

二、支持小功率多輸出模式(一機多槍)，可滿足小功率充電設備同時充電的需求；

三、工作在不同模式時，控制系統(tǒng)會根據(jù)當前負載情況采取最優(yōu)算法進行控制滿足用戶的選擇(提供時間、成本、電池最大壽命、優(yōu)先級等選項)。

本實用新型采用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。在實現(xiàn)對輸出電壓可控性的同時，也實現(xiàn)了對功率因數(shù)和電流失真度的補償調(diào)節(jié)。在充電電壓適用范圍較為固定的條件下，可實現(xiàn)對大功率電池快充功能，選擇這樣的IGBT充電機，可獲得最高的效率和可靠性，最高效率可達99％以上。

IGBT充電機系統(tǒng)目前將AFE整流模塊和主控系統(tǒng)集成在一個集裝箱內(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，一旦充電設施接入，主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設施通信，獲取電池的基本信息(電池的最大充電電壓、電流、當前SOC 等)，同時在充電樁顯示屏提示用戶當前可提供的充電模式(有最大電池壽命模式，最短充電時間模式、最低充電費用模式等選項，具體選項可根據(jù)當前負載情況進行調(diào)整)，用戶選擇后(若用戶不選擇則自動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，控制模塊自動分配各充電槍的輸出電壓和電流，最大限度滿足多槍同時充電的需求。

本實用新型的工作原理是：IGBT充電機針對小功率電池存在“大材小用”的問題，本實用新型提出一種多槍模式的IGBT充電機，主控系統(tǒng)通過控制算法可實現(xiàn)同時給多個小功率電池進行充電，提高了IGBT 充電機的利用率，最大限度地發(fā)揮充電機的性能。

本實用新型提出多槍模式，每個充電槍帶有DC輸出和CAN總線，主控系統(tǒng)通過CAN總線與充電設施的BMS系統(tǒng)通信，通過均衡算法實現(xiàn)多個充電設施的同時充電，系統(tǒng)提供用戶按照最大電池壽命模式，最短充電時間模式、最低充電費用模式等選項供用戶選擇，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荷，提高IGBT充電機的利用率。具體控制算法思路：

主控系統(tǒng)選定一個工作方式(如根據(jù)時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)預估該充電設備一段時間內(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)目前或一段時間內(nèi)的輸出不能滿足其充電要求，系統(tǒng)會根據(jù)各充電設施的優(yōu)先級(充電優(yōu)先級根據(jù)用戶充電時的選擇或系統(tǒng)管理員后臺設定的方式進行設置)進行調(diào)整，優(yōu)先滿足高優(yōu)先級的充電設施的充電需求，同一優(yōu)先級按照時間進行排序；

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

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。