CN102222954A - 一种并联式大功率充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种并联式大功率充电装置，包括主控制器和n个单组模块，所述的n个单组模块相互并联；所述的n个单组模块的输入端与直流母线相连，输出端与充电输出线相连；所述的主控制器通过光纤分别与所述的n个单组模块建立通讯；所述的单组模块采用由FPGA芯片控制的光纤进行驱动。本发明能够满足快速充电的需求，将数小时的充电时间缩短为几十分钟的时间。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别是涉及一种并联式大功率充电装置。
背景技术
目前，人们日益重视环境的保护和能源的有效、合理使用。因此，高效、节能、环保的纯电动汽车已经成为汽车行业的发展趋势。但是，纯电动汽车的充电过程与传统燃油车的加油过程相比，耗时显然过于冗长，这是阻碍纯电动汽车发展的瓶颈之一。
当一辆纯电动豪华大巴或公交大巴在行驶完一天后进行充电，利用一台100A～200A的充电机进行充电，基本耗时大约在2～4小时，这是由于目前具有稳定性能的充电机难以生产制作，高于200A的充电机，其稳定性就很难再提升，甚者，充电机所需的电压等级在600V～800V之间，其单机功率是很大的。由于如此大的功率，满负荷运行一般需要数小时，显然充电机单机承受的能力是面临着挑战，充电机单机的长期稳定性是有很大的难度，这也是一直以来困扰电动汽车发展的主要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种并联式大功率充电装置，能够满足快速充电的需求，将数小时的充电时间缩短为几十分钟的时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种并联式大功率充电装置，包括主控制器和n个单组模块，所述的n个单组模块相互并联；所述的n个单组模块的输入端与直流母线相连，输出端与充电输出线相连；所述的主控制器通过光纤分别与所述的n个单组模块建立通讯；所述的单组模块采用FPGA芯片控制和光纤驱动的模式实现能量转换，其中，n＞2。
所述的直流母线与AC/DC电源模块的输出端相连；所述的AC/DC电源模块的输入端与交流母线相连。
所述的单组模块为由反激变换器构成的DC/DC电源模块。
所述的主控制器由FPGA芯片和DSP芯片组成。
所述的主控制器通过光纤、串行接口或CAN总线与电池管理系统相连。
所述的主控制器还设有无线通讯模块。
所述的主控制器还设有储存模块，并与打印设备相连。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用了并联模组的方式，以降低单机额定功率换取增加系统总体的稳定性，同时增加充电机总体功率，在满足额定电压600V～800V的条件下，单机的额定输出电流为：30～100A；在10个(或更多)单机相并联的充电机中，其总输出电流为：300～1000A(或更高)。在这样的配置状态，就满足了快速充电的需求，将数小时的充电时间缩短为几十分钟的时间。本发明采用了光纤驱动和FPGA内置可调边沿的方法，将辐射干扰抑制在允许范围，通过可控的FPGA参数因子的调节，以使系统的稳定性得到强化，最终使稳定的并联输出得以实现。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构框图；
图2是实施例1中单组模块的电路原理图；
图3是本发明实施例2的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例涉及一种并联式大功率充电装置，如图1所示，包括主控制器1和10个单组模块2，所述的10个单组模块2相互并联；所述的10个单组模块2的输入端与直流母线3相连，输出端与充电输出线4相连；所述的主控制器1通过光纤分别与所述的10个单组模块2建立通讯；所述的单组模块2采用FPGA芯片控制和光纤驱动的模式实现能量转换。单组模块2的数量可以根据实际应用需要进行添加。
其中，主控制器为带有彩色触摸屏的控制器，由FPGA芯片和DSP芯片组成，并通过光纤、串行接口或CAN总线与电池管理系统相连，从而可以采用RS232规约或CAN规约接收从电池管理系统来的充电需求。需要说明的是主控制器还可以用来接收任意的储能系统提出的充电需求。同时，主控制器还对10个单组模块实现功率能量分配控制，其信号的传递是通过串联式光纤通讯构成的网络实现的，即10个单组模块能够得到由主控制器发布的参数，各个单组模组的动态讯息也可以传递给主控制器。为了进行系统设置，该主控制器带有触摸屏的人机界面，并设有无线通讯模块，如GPRS通讯模块、WIFI通讯模块等，通过无线通讯模块可以电网的调度中心进行通讯连接，从而使得电网调度中心能够更好地对充电场(可以由小于128个充电站组成)进行控制，使充电场的总体负荷控制在允许的范围以内。该主控制器还设有储存模块，并与打印设备相连，其中，储存模块可以是SD卡，用于存储耗电记录，打印设备可以是打印机，用于输出耗电记录。
单组模块为由反激变换器构成的DC/DC电源模块，其电路图如图2所示，图中，电压输入端通过RC滤波电路与Buck-Boost型DC/DC主回路的第三管脚相连；电压输出端并联有一个电容。Buck-Boost型DC/DC主回路的第四管脚(即驱动管脚)采用由FPGA芯片控制的光纤进行驱动，通过光纤驱动可将辐射干扰抑制在允许范围，通过FPGA芯片内置可调边沿的方法，即将DC/DC电源模块转换过程中得到的瞬间效率与在先的瞬间效率进行对比，选择最优的瞬间效率，然后对FPGA参数因子进行调节，以使系统输出一个稳定在经过优化的控制输出值，从而使系统的稳定性得到强化，最终使稳定的并联输出得以实现。单组模块用于实现DC/DC功能，所有的调节过程由内嵌在单组模块中的DSP芯片和FPGA芯片的算法实现调节，各种调节参数来自于主控制器。其中，单组模块输入端与直流母线相连，直流母线用于为各个单组模块提供能量；单组模块输出端充电输出线相连，所述的充电输出线用于将并联后的单组模块输出的电压叠加，并为待充电的电池组或设备进行充电。
需要说明的是，本发明并非是简单的小功率单机模组的并联，单组模块输出电流的一致性、等电压控制以及互相模组之间的输出骚扰是至关重要的，也是本发明实现的最大难点。本发明采用了光纤驱动和FPGA内置可调边沿的方法，将辐射干扰抑制在允许范围，通过可控的FPGA参数因子的调节，以使系统的稳定性得到强化，最终使稳定的并联输出得以实现。
实施例2
本实施例同样涉及一种并联式大功率充电装置，本实施例与实施例1大致相同，其区别在于，如图3所示，本实施例中直流母线3还与AC/DC电源模块5的输出端相连；AC/DC电源模块5的输入端与交流母线6相连。当输入为交流电时，交流母线6上的交流电通过AC/DC电源模块5将交流电转换为直流电，并将直流电输送至直流母线3上。其余部分与实施例1相同，在此不再赘述。本实施例通过一个AC/DC电源模块使得并联式大功率充电装置能够在交流电输入时也能使用。
下面简单介绍本发明的工作过程。
首先，主控制器接收来自电池管理系统或任意的储能系统的充电需求参数信号，在主控制器的算法支持下，将参数信号分派给与其相连的单组模块，分派发送参数和指令的过程通过串联式光纤网络实现。各个单组模块接收到主控制器的讯息后，随即将给定的功率发送出去，其中当单组模块的输入端为直流电时，采用实施例1所述的装置；当单组模块的输入端为交流电时，采用实施例2所述的装置。在发送的过程中，各个单组模块独立实现控制、调节和优化。与此同时，单组模块将各自的动态参数，如电流、温度、优化因子，平衡电流等参数传送给主控制器。充电输出线将并联的各个单组模块输出的能量进行合成，最终输出，从而为电动汽车或任何有充电需求的设备加充能量。
Claims (7)
1.一种并联式大功率充电装置，包括主控制器(1)和n个单组模块(2)，其特征在于，所述的n个单组模块(2)相互并联；所述的n个单组模块(2)的输入端与直流母线(3)相连，输出端与充电输出线(4)相连；所述的主控制器(1)通过光纤分别与所述的n个单组模块(2)建立通讯；所述的单组模块(2)采用FPGA芯片控制和光纤驱动的模式实现能量转换，其中，n＞2。
2.根据权利要求1所述的并联式大功率充电装置，其特征在于，所述的直流母线(3)与AC/DC电源模块(5)的输出端相连；所述的AC/DC电源模块(5)的输入端与交流母线(6)相连。
3.根据权利要求1所述的并联式大功率充电装置，其特征在于，所述的单组模块(2)为由反激变换器构成的DC/DC电源模块。
4.根据权利要求1所述的并联式大功率充电装置，其特征在于，所述的主控制器(1)由FPGA芯片和DSP芯片组成。
5.根据权利要求1所述的并联式大功率充电装置，其特征在于，所述的主控制器(1)通过光纤、串行接口或CAN总线与电池管理系统或储能系统相连。
6.根据权利要求1所述的并联式大功率充电装置，其特征在于，所述的主控制器(1)还设有无线通讯模块。
7.根据权利要求1所述的并联式大功率充电装置，其特征在于，所述的主控制器(1)还设有储存模块，并与打印设备相连。
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