電能轉(zhuǎn)換電路、充電機(jī)、充電站以及電動汽車充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電能轉(zhuǎn)換電路、充電機(jī)、充電站以及電動汽車充電系統(tǒng),其中電能轉(zhuǎn)換電路,應(yīng)用于電動汽車充電用的充電機(jī)中;電路包括:AC/DC模塊,其交流側(cè)連接交流電源,用于將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出;以及N個并聯(lián)的DC/DC模塊,所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側(cè),所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口,用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后通過所述充電輸出端口輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中,本發(fā)明簡化充電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計,大大提高產(chǎn)品的可靠性,同時使系統(tǒng)成本大大降低。
【專利說明】
電能轉(zhuǎn)換電路、充電機(jī)、充電站以及電動汽車充電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電動汽車充電領(lǐng)域,特別涉及電能轉(zhuǎn)換電路、充電機(jī)、充電站以及電動汽車充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車已經(jīng)成為未來發(fā)展綠色清潔經(jīng)濟(jì)的趨勢,根據(jù)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)的規(guī)劃,到2020年,純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛,燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展。充電設(shè)施建設(shè)與新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模相適應(yīng),根據(jù)“十三五”規(guī)劃,預(yù)計到2020年,電動汽車集中式充電站將增長到1.2萬座,分散式充電粧數(shù)量將增長100倍達(dá)到450萬個;集中式充電站大部分采用大功率直流充電機(jī)設(shè)備,一般功率在60KW?180KW。
[0003]目前直流充電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換電路普遍采用模塊化結(jié)構(gòu),目前主流產(chǎn)品為1KW的功率單元;模塊化的好處是系統(tǒng)開發(fā)簡單,不同系統(tǒng)功率只要進(jìn)行模塊并聯(lián)就行;目前直流充電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換電路普遍采用模塊化的設(shè)計,每個模塊內(nèi)部包含有兩塊主要電路:一個AC/DC電路,一個DC/DC電路,模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。AC/DC電路(或稱模塊)主要將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓,采用非隔離設(shè)計;DC/DC電路主要進(jìn)行輸出電壓以及電流的調(diào)制,由于器件原因,隔離DC/DC的最大功率目前只能做到1KW左右;一個1KW充電模塊的成本為:AC/DC部分為800元,DC/DC部分的成本為1200元。由于直流充電機(jī)的輸出功率比較大,因此,目前直流充電機(jī)往往通過模塊并聯(lián)的方案來實現(xiàn),如圖2所示。例如目前市場上主流的模塊功率為I OKff,主流的充電機(jī)功率為I OOKff。因此,設(shè)計完成一臺10KW的直流充電機(jī),需要1個模塊并聯(lián);這個方案的特點是AC/DC電路和DC/DC電路數(shù)量一樣,具有對稱特性。
[0004]但是現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點是系統(tǒng)的元器件數(shù)量倍增,系統(tǒng)的設(shè)計較復(fù)雜,系統(tǒng)的不良率會大大增加,產(chǎn)品的可靠性較低,同時系統(tǒng)成本較高,導(dǎo)致充電站的投資回報時間較長。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種電能轉(zhuǎn)換電路、充電機(jī)、充電站以及電動汽車充電系統(tǒng),以簡化充電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計,大大提高產(chǎn)品的可靠性,同時使系統(tǒng)成本大大降低。
[0006]—方面,本發(fā)明實施例提供一種電能轉(zhuǎn)換電路,應(yīng)用于電動汽車充電用的充電機(jī)中,包括:
一個AC/DC模塊,其交流側(cè)連接交流電源,用于將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出;以及
N個并聯(lián)的DC/DC模塊,其中,所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側(cè),所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口,用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后通過所述充電輸出端口輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中;其中N為大于等于2的自然數(shù)。
[0007]可選的,所述N的取值與所述充電機(jī)的輸出功率相關(guān),功率越大,N的取值越大,功率越小,N的取值越小。
[0008]可選的,所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。
[0009]本發(fā)明實施例還提供一種電能轉(zhuǎn)換電路,應(yīng)用于電動汽車充電用的充電機(jī)中,包括:
M個并聯(lián)的AC/DC模塊,所有AC/DC模塊的交流側(cè)一起作為輸入端連接至交流電源,所有AC/DC模塊的直流側(cè)一起作為輸出端,用于將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出;以及
N個并聯(lián)的DC/DC模塊,其中,所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的輸出端,所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口,用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后通過所述充電輸出端口輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中;其中N和M均為大于等于2的自然數(shù),且M小于N。
[0010]可選的,所述M和N的取值與所述充電機(jī)的輸出功率相關(guān),功率越大,N和M的取值越大,功率越小,N和M的取值越小。
[0011]可選的,所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。
[0012]另一方面,本發(fā)明實施例提供一種充電機(jī),包括上述任一實施例所述的電能轉(zhuǎn)換電路。
[0013]又一方面,本發(fā)明實施例提供一種充電站,包括至少一個上述實施例所述的充電機(jī)。
[0014]再一方面,本發(fā)明實施例提供一種電動汽車充電系統(tǒng),包括后臺控制中心計算機(jī),還包括至少一個上述的充電站,每個充電站中的充電機(jī)與所述后臺控制中心計算機(jī)通信連接。
[0015]可選的,每個充電站中的充電機(jī)與所述后臺控制中心計算機(jī)通過有線或無線方式通信連接。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明主要針對AC/DC,DC/DC兩種電路的不同特點,找出目前直流充電機(jī)的不足之處,提出拓?fù)潆娐返母倪M(jìn)方案,提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機(jī)拓?fù)潆娐?,其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數(shù)量不一樣,且AC/DC電路數(shù)量要小于DC/DC電路數(shù)量,從而簡化系統(tǒng)設(shè)計,減少系統(tǒng)元器件數(shù)量,提升產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本。
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有的電能轉(zhuǎn)換電路框圖;
圖2是另一種現(xiàn)有的電能轉(zhuǎn)換電路框圖;
圖3是本發(fā)明實施例示出的電能轉(zhuǎn)換電路框圖;
圖4是本發(fā)明實施例示出的另一電能轉(zhuǎn)換電路框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例,凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0019]本發(fā)明主要針對AC/DC,DC/DC兩種電路的不同特點,找出目前直流充電機(jī)的不足之處,提出拓?fù)潆娐返母倪M(jìn)方案,提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機(jī)拓?fù)潆娐?,其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數(shù)量不一樣,且AC/DC電路數(shù)量要小于DC/DC電路數(shù)量,從而簡化系統(tǒng)設(shè)計,減少系統(tǒng)元器件數(shù)量,提升產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本。下面結(jié)合附圖具體說明。
[0020]如圖3所示,本實施例提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換電路。圖3所示為本發(fā)明實施例示例性示出的一種電能轉(zhuǎn)換電路,其應(yīng)用于電動汽車充電用的充電機(jī)(如直流充電機(jī))中,包括一個AC/DC模塊和N個并聯(lián)的DC/DC模塊。所述一個AC/DC模塊,其交流側(cè)連接交流電源,用于將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出。所述N個并聯(lián)的DC/DC模塊,其中,所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側(cè),所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口(即圖3中直流輸出模塊),用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后通過所述充電輸出端口輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源(如電池)中;其中N為大于等于2的自然數(shù)。
[0021 ]具體的,所述N的取值與所述充電機(jī)的輸出功率相關(guān),功率越大,N的取值越大,功率越小,N的取值越小,N的具體取值本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體需要來設(shè)置,對此不作限制。為了提高電路安全性,可選的,所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。所述AC/DC模塊采用非隔咼設(shè)計。
[0022 ]和目前主流產(chǎn)品相比,該電路中AC/DC電路(S卩AC/DC模塊)數(shù)量由原來的多個改為一個;其優(yōu)點是大大的減少了 AC/DC器件的數(shù)量,提升了產(chǎn)品的可靠性,同時大大降低了材料成本。例如,一臺10KW的直流充電機(jī),目前主流產(chǎn)品需要1個模塊并聯(lián),也就是需要1個AC/DC電路來完成,10個AC/DC電路的總成本為8000元;采用本實施例提出的方案后,只需要I個AC/DC電路來完成,該電路總成本為5000元左右。因此,該方案大大簡化了產(chǎn)品的設(shè)計,減少零件數(shù)量,提升產(chǎn)品可靠性;同時降低了產(chǎn)品成本(100KW系統(tǒng)可以降低3000元,占總成本的8%左右)。
[0023]當(dāng)然,由于部分直流充電機(jī)的功率非常大,AC/DC電路也可以采用2個或2個以上并聯(lián)的方案實施(但DC/DC電路的數(shù)量一定是大于AC/DC電路的數(shù)量),以在一定程度也可降低成本;因此,本發(fā)明實施例還提供另一個變形的能量轉(zhuǎn)換電路。
[0024]如圖4所示,為本發(fā)明實施例示例性示出的另一種電能轉(zhuǎn)換電路,其應(yīng)用于電動汽車充電用的充電機(jī)(即直流充電機(jī))中,包括M個并聯(lián)的AC/DC模塊和N個并聯(lián)的DC/DC模塊。M個并聯(lián)的AC/DC模塊中,所有AC/DC模塊的交流側(cè)一起作為輸入端連接至交流電源,所有AC/DC模塊的直流側(cè)一起作為輸出端,用于將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出。N個并聯(lián)的DC/DC模塊,其中,所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的輸出端,所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口,用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后通過所述充電輸出端口輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中;其中N和M均為大于等于2的自然數(shù),且M小于N。
[0025]具體的,所述M和N的取值與所述充電機(jī)的輸出功率相關(guān),功率越大,N和M的取值越大,功率越小,N和M的取值越小。M和N的具體取值本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體需要來設(shè)置,對此不作限制??蛇x的,所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊以提高電路安全性。
[0026]本發(fā)明主要針對AC/DC,DC/DC兩種電路的不同特點,找出目前直流充電機(jī)的不足之處,提出拓?fù)潆娐返母倪M(jìn)方案,提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機(jī)拓?fù)潆娐?,其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數(shù)量不一樣,且AC/DC電路數(shù)量要小于DC/DC電路數(shù)量,從而簡化系統(tǒng)設(shè)計,減少系統(tǒng)元器件數(shù)量,提升產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本。
[0027]本發(fā)明實施例還提供一種充電機(jī)(圖未示),包括交流電源和上述任一實施例所述的電能轉(zhuǎn)換電路(參見圖3或圖4所示實施例)。電能轉(zhuǎn)換電路中的AC/DC模塊與交流電源連接,將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出,N個并聯(lián)的DC/DC模塊對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后,輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中。
[0028]本實施例提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機(jī)拓?fù)潆娐?,其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數(shù)量不一樣,且AC/DC電路數(shù)量要小于DC/DC電路數(shù)量,從而簡化系統(tǒng)設(shè)計,減少系統(tǒng)元器件數(shù)量,提升產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本。需要說明的是,所述充電機(jī)的如充電控制系統(tǒng)/顯示屏/計費系統(tǒng)等均為現(xiàn)有成熟技術(shù),不再詳述。
[0029]又一方面,本發(fā)明實施例提供一種充電站(圖未示),包括至少一個上述實施例所述的充電機(jī)。所述充電機(jī)的內(nèi)容參考前述實施例中的描述,此處不再詳述。
[0030]本實施例提出一種用在充電站中的具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機(jī)拓?fù)潆娐?,其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數(shù)量不一樣,且AC/DC電路數(shù)量要小于DC/DC電路數(shù)量,從而簡化系統(tǒng)設(shè)計,減少系統(tǒng)元器件數(shù)量,提升產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本。
[0031]再一方面,本發(fā)明實施例提供一種電動汽車充電系統(tǒng)(圖未示),包括后臺控制中心計算機(jī),還包括至少一個上述的充電站(可參看前述實施例內(nèi)容),每個充電站中的充電機(jī)與所述后臺控制中心計算機(jī)通信連接。每個充電站中的充電機(jī)與所述后臺控制中心計算機(jī)通過有線或無線方式(如通信電纜或者3G/4G等無線通信方式)通信連接。本實施例中未詳述的其他內(nèi)容均可參考現(xiàn)有成熟技術(shù),此處不再詳述。
[0032]本發(fā)明主要針對AC/DC,DC/DC兩種電路的不同特點,找出目前直流充電機(jī)的不足之處,提出拓?fù)潆娐返母倪M(jìn)方案,提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機(jī)拓?fù)潆娐?,其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數(shù)量不一樣,且AC/DC電路數(shù)量要小于DC/DC電路數(shù)量,從而簡化系統(tǒng)設(shè)計,減少系統(tǒng)元器件數(shù)量,提升產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本。
[0033]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了詳細(xì)說明,但本發(fā)明并不限制于上述實施方式,在不脫離本申請的權(quán)利要求的精神和范圍情況下,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出各種修改或改型。
【主權(quán)項】
1.一種電能轉(zhuǎn)換電路,應(yīng)用于電動汽車充電用的充電機(jī)中,其特征在于,包括: 一個AC/DC模塊,其交流側(cè)連接交流電源,用于將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出;以及 N個并聯(lián)的DC/DC模塊,其中,所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側(cè),所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口,用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后通過所述充電輸出端口輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中;其中N為大于等于2的自然數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能轉(zhuǎn)換電路,其特征在于,所述N的取值與所述充電機(jī)的輸出功率相關(guān),功率越大,N的取值越大,功率越小,N的取值越小。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能轉(zhuǎn)換電路,其特征在于,所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。4.一種電能轉(zhuǎn)換電路,應(yīng)用于電動汽車充電用的充電機(jī)中,其特征在于,包括: M個并聯(lián)的AC/DC模塊,所有AC/DC模塊的交流側(cè)一起作為輸入端連接至交流電源,所有AC/DC模塊的直流側(cè)一起作為輸出端,用于將交流電源輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并通過直流側(cè)輸出;以及 N個并聯(lián)的DC/DC模塊,其中,所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的輸出端,所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口,用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進(jìn)行電壓和/或電流的調(diào)制后通過所述充電輸出端口輸出調(diào)制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中;其中N和M均為大于等于2的自然數(shù),且M小于N。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電能轉(zhuǎn)換電路,其特征在于,所述M和N的取值與所述充電機(jī)的輸出功率相關(guān),功率越大,N和M的取值越大,功率越小,N和M的取值越小。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電能轉(zhuǎn)換電路,其特征在于,所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。7.一種充電機(jī),其特征在于,包括如權(quán)利要求1-6任一項所述的電能轉(zhuǎn)換電路。8.一種充電站,其特征在于,包括至少一個如權(quán)利要求7所述的充電機(jī)。9.一種電動汽車充電系統(tǒng),包括后臺控制中心計算機(jī),其特征在于,還包括至少一個如權(quán)利要求8所述的充電站,每個充電站中的充電機(jī)與所述后臺控制中心計算機(jī)通信連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動汽車充電系統(tǒng),其特征在于,每個充電站中的充電機(jī)與所述后臺控制中心計算機(jī)通過有線或無線方式通信連接。
【文檔編號】H02J7/02GK105978362SQ201610427118
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】戴國峰
【申請人】深圳驛普樂氏科技有限公司