CN103124082A - 电动汽车的充电系统和地面充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电动汽车的充电系统和地面充电装置。充电系统包括：动力电池和蓄电池；地面充电桩，用于提供充电电压；车载充电机，连接在地面充电桩与动力电池和蓄电池之间，用于对动力电池和蓄电池充电；电池管理模块，与车载充电机连接，用于控制车载充电机对动力电池的充电；低压控制电源，连接在地面充电桩与电池管理模块之间，用于为电池管理模块提供工作电压；和DC/DC转换器，连接在车载充电机和蓄电池之间，用于将车载充电机提供的电压转换为标准充电电压以对蓄电池进行充电。本发明使用低压控制电源置换蓄电池常用电源，使得动力电池充电终止后不会放电，延长蓄电池的使用寿命。而且充电过程中，不需把电动汽车的钥匙委托专人管理。

Description

电动汽车的充电系统和地面充电装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的充电系统和地面充电装置。
背景技术
为了响应节能减排的政策号召，新能源汽车尤其是纯电动汽车，逐渐成为研究热点，支撑未来汽车产业的发展。充电系统作为唯一的给电动汽车的动力电池充电的可控制电源，其性能的好坏直接影响到汽车正常、安全、可靠地行驶。
目前，地面充电桩与电动汽车之间的充电通讯建立尚未完善，动力电池在充电过程中使用车载蓄电池为充电设备提供充电低压电源。
现有技术存在的缺点是，在动力电池充满电后，如果充电插头没有被拔掉，则动力电池反之处于放电状态。此外，在充电过程中，电动汽车的钥匙开关须处于ON档位置，由此充电期间，驾驶员需把电动汽车的钥匙委托充电人员管理，产生安全隐患。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。
为达到上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种电动汽车的充电系统，包括：动力电池和蓄电池；地面充电桩，用于提供充电电压；车载充电机，所述车载充电机连接在所述地面充电桩与所述动力电池和蓄电池之间，用于对所述动力电池和蓄电池充电；电池管理模块，所述电池管理模块与所述车载充电机连接，用于控制所述车载充电机对所述动力电池的充电；低压控制电源，所述低压控制电源连接在所述地面充电桩与所述电池管理模块之间，用于在利用所述地面充电桩进行充电时为所述电池管理模块提供工作电压；和DC/DC转换器，所述DC/DC转换器连接在所述车载充电机和所述蓄电池之间，用于将所述车载充电机提供的电压转换为标准充电电压以对所述蓄电池进行充电。
根据本发明实施例的电动汽车的充电系统，由低压控制电源置换蓄电池常用电源，使得动力电池充电终止后不会由于没有拔掉充电插头而使得动力电池放电，延长蓄电池的使用寿命。而且，充电过程中，电动汽车的钥匙开关不必处于ON档位置，因此不需要把电动汽车的钥匙委托充电人员管理，提升了电动汽车的驾驶者的使用体验感，消除了安全隐患。
在本发明的一个实施例中，所述电池管理模块进一步包括：信号检测单元，用于检测所述低压控制电源是否产生充电输入信号；发送单元，用于当所述信号检测单元检测到所述充电输入信号时，发送充电报文至所述车载充电机；信号接收单元，用于接收所述车载充电机根据所述充电报文发送的充电就绪信号；控制单元，用于当所述信号接收单元接收到所述充电就绪信号时，控制所述动力电池的负极主接触器吸合且正极主接触器断开，并控制所述车载充电机开启以对所述动力电池和蓄电池充电，以及当所述动力电池的电量为100％时，控制所述动力电池的负极主接触器断开，并控制所述车载充电机关闭；和电量检测单元，用于检测所述动力电池的电量。
在本发明的一个实施例中，所述电池管理模块还包括：显示单元，用于显示所述动力电池的电量。
在本发明的一个实施例中，所述控制单元包括继电器。
在本发明的一个实施例中，所述电动汽车的充电系统还包括：非车载充电机，所述非车载充电机分别与所述地面充电桩、所述动力电池和所述DC/DC转换器连接，用于对所述动力电池和所述蓄电池充电。
为达到上述目的，根据本发明第二方面的实施例提出一种地面充电装置，包括：地面充电桩，用于提供充电电压；和低压控制电源，所述低压控制电源与所述地面充电桩连接，用于将所述地面充电桩提供的充电电压转换为电动汽车的电池管理模块的工作电压，并将所述工作电压提供至所述电动汽车的电池管理模块。
根据本发明实施例的地面充电装置，增添了低压控制电源，在电动汽车的充电过程中，电动汽车的钥匙开关不必处于ON档位置，因此不需要把电动汽车的钥匙委托充电人员管理，提升了电动汽车的驾驶者的使用体验感，消除了安全隐患。而且在地面充电桩充电终止后，可避免由于充电插头没有拔掉而使得动力电池放电，从而延长蓄电池的使用寿命。
在本发明的一个实施例中，所述地面充电装置还包括：非车载充电机，所述非车载充电机连接在所述地面充电桩与所述电动汽车的动力电池和蓄电池之间，用于对所述电动汽车的动力电池和蓄电池充电。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明一个实施例的电动汽车的充电系统的结构框图；
图2为本发明一个实施例的电池管理模块的结构框图；
图3为本发明另一个实施例的电池管理模块的结构框图；
图4为本发明另一个实施例的电动汽车的充电系统的结构框图；
图5为本发明一个实施例的地面充电装置的结构框图；以及
图6为本发明另一个实施例的地面充电装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图4详细描述本发明实施例的电动汽车的充电系统。
图1为本发明一个实施例的电动汽车的充电系统的结构框图。如图1所示，该电动汽车的充电系统包括：动力电池100、蓄电池200、地面充电桩300、车载充电机400、电池管理模块500、低压控制电源600和DC/DC(直流/直流)转换器700。
其中，地面充电桩300用于提供充电电压，该充电电压为高压，例如220V。车载充电机400连接在地面充电桩300与动力电池100和蓄电池200之间，用于对动力电池100和蓄电池200充电。电池管理模块500与车载充电机400连接，用于控制车载充电机400对动力电池100的充电。低压控制电源600连接在地面充电桩300与电池管理模块500之间，用于在利用地面充电桩300进行充电时为电池管理模块500提供工作电压，例如将220V的高压充电电压转换为4V的低压工作电压提供至电池管理模块500。DC/DC转换器700连接在车载充电机400和蓄电池200之间，用于将车载充电机400提供的电压转换为标准充电电压以对蓄电池200进行充电，例如将220V的高压电压转换为12V的标准充电电压以对蓄电池200进行充电。
应理解，低压控制电源600可设置在地面充电桩300内部，也可外接地设置在地面充电桩300的外部。
具体地，图2为本发明一个实施例的电池管理模块500的结构框图。如图2所示，该电池管理模块500包括信号检测单元510、发送单元520、接收单元530、控制单元540和电量检测单元550。
其中，信号检测单元510用于检测低压控制电源600是否产生充电输入信号。发送单元520用于当信号检测单元510检测到充电输入信号时，发送充电报文至车载充电机400。接收单元530用于接收车载充电机400根据充电报文发送的充电就绪信号。控制单元540用于在接收单元530接收到充电就绪信号时，控制动力电池100的负极主接触器吸和、正极主接触器断开，并控制车载充电机400开启以对动力电池100和蓄电池200充电；以及在动力电池的电量为100％时，控制动力电池100的负极主接触器断开，并控制车载充电机400关闭。电量检测单元550用于检测动力电池100的电量。
在本发明的一个实施例中，控制单元540包括继电器，通过继电器的开启和断开控制动力电池的负极主接触器和正极主接触器的吸和和断开。
应理解，控制单元540相当于包括两个部分的控制，一个是对动力电池100的控制，一个是对车载充电机400的控制。其中对动力电池100的控制可集成在电池管理模块500中完成，或者可单独设置一个电源控制单元用于控制动力电池100，该电源控制单元与电池管理模块500相独立。
图3为本发明另一个实施例的电池管理模块500的示意图。如图3所示，在图2所示的实施例的基础上，该电池管理模块500还包括显示单元560。显示单元560用于显示动力电池的电量。在本发明的一个实施例中，显示单元560可为仪表盘等。
下面结合图1至图3详细描述本发明实施例的电动汽车的充电系统的充电过程。
在地面充电桩300通过导电连接对电动汽车充电时，低压控制电源600的电池充电接触器吸和、DC继电器吸和，开始给充电设备提供低压工作电压，产生充电输入信号。电池管理模块500检测到充电输入信号时，对车载充电机400发出充电报文，车载充电机400接收到充电报文后，通过CAN总线发送充电就绪信息给电池管理模块500，电池管理模块500通过控制单元540使得动力电池100内部的负极主接触器吸和，同时正极主接触器断开，并通过CAN总线发送开启充电机的命令信息给车载充电机400，开始对动力电池100和蓄电池200进行充电。
当显示单元560显示动力电池的电量为100％时，即表示电池充满，即电池管理模块500控制断开动力电池100内部的负极主接触器，同时发出关闭充电机的命令信息，结束充电。
图4为本发明另一个实施例的电动汽车的充电系统的结构框图。如图4所示，在图1所示的实施例的基础上，该电动汽车的充电系统还包括非车载充电机800。非车载充电机800分别与地面充电桩300、动力电池100和DC/DC转换器700连接，用于对动力电池100和蓄电池200充电。具体地，非车载充电机800直接对动力电池100进行充电，并通过DC/DC转换器700将高压转换为标准充电电压对蓄电池200进行充电。由此，可实现动力电池100和蓄电池200的快速充电。
根据本发明实施例的电动汽车的充电系统，由低压控制电源600置换蓄电池常用电源，使得动力电池充电终止后不会由于没有拔掉充电插头而使得动力电池放电，延长蓄电池的使用寿命。而且，充电过程中，电动汽车的钥匙开关不必处于ON档位置，因此不需要把电动汽车的钥匙委托充电人员管理，提升了电动汽车的驾驶者的使用体验感，消除了安全隐患。
本发明另一方面还提出一种地面充电装置。
图5为本发明一个实施例的地面充电装置的结构框图。如图5所示，该地面充电装置1包括地面充电桩10和低压控制电源20。
地面充电桩11用于提供充电电压。具体地，地面充电桩11可与电动汽车2的车载充电机24连接，通过车载充电机24为动力电池22充电，通过车载充电机24和DC/DC转换器25为蓄电池23充电。低压控制电源12与地面充电桩11连接，用于将地面充电桩11提供的充电电压转换为电动汽车2的电池管理模块21的工作电压，并将该工作电压提供至电动汽车2的电池管理模块21，以便通过电池管理模块21控制动力电池的充电。
应理解，低压控制电源12可集成在地面充电桩11内部，也可单独地设置在地面充电桩11的外部。
图6为本发明另一个实施例的地面充电装置的结构框图。如图6所示，在图5所示的实施例的基础上，该地面充电装置1还包括非车载充电机13。非车载充电机13连接在地面充电桩11与电动汽车2的动力电池22和蓄电池23之间，用于对电动汽车2的动力电池22和蓄电池23充电。由此，可进行快速的充电。
根据本发明实施例的地面充电装置，增加了低压控制电源，在电动汽车的充电过程中，电动汽车的钥匙开关不必处于ON档位置，因此不需要把电动汽车的钥匙委托充电人员管理，提升了电动汽车的驾驶者的使用体验感，消除了安全隐患。而且在地面充电桩充电终止后，可避免由于充电插头没有拔掉而使得动力电池放电，从而延长蓄电池的使用寿命。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种电动汽车的充电系统，其特征在于，包括：
动力电池和蓄电池；
地面充电桩，用于提供充电电压；
车载充电机，所述车载充电机连接在所述地面充电桩与所述动力电池和蓄电池之间，用于对所述动力电池和蓄电池充电；
电池管理模块，所述电池管理模块与所述车载充电机连接，用于控制所述车载充电机对所述动力电池的充电；
低压控制电源，所述低压控制电源连接在所述地面充电桩与所述电池管理模块之间，用于在利用所述地面充电桩进行充电时为所述电池管理模块提供工作电压；和
DC/DC转换器，所述DC/DC转换器连接在所述车载充电机和所述蓄电池之间，用于将所述车载充电机提供的电压转换为标准充电电压以对所述蓄电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的充电系统，其特征在于，所述电池管理模块进一步包括：
信号检测单元，用于检测所述低压控制电源是否产生充电输入信号；
发送单元，用于当所述信号检测单元检测到所述充电输入信号时，发送充电报文至所述车载充电机；
接收单元，用于接收所述车载充电机根据所述充电报文发送的充电就绪信号；
控制单元，用于当所述接收单元接收到所述充电就绪信号时，控制所述动力电池的负极主接触器吸合且正极主接触器断开，并控制所述车载充电机开启以对所述动力电池和蓄电池充电，以及当所述动力电池的电量为100％时，控制所述动力电池的负极主接触器断开，并控制所述车载充电机关闭；和
电量检测单元，用于检测所述动力电池的电量。
3.根据权利要求2所述的电动汽车的充电系统，其特征在于，所述电池管理模块还包括：
显示单元，用于显示所述动力电池的电量。
4.根据权利要求2所述的电动汽车的充电系统，其特征在于，所述控制单元包括继电器。
5.根据权利要求1所述的电动汽车的充电系统，其特征在于，还包括：
非车载充电机，所述非车载充电机分别与所述地面充电桩、所述动力电池和所述DC/DC转换器连接，用于对所述动力电池和所述蓄电池充电。
6.一种地面充电装置，其特征在于，包括：
地面充电桩，用于提供充电电压；和
低压控制电源，所述低压控制电源与所述地面充电桩连接，用于将所述地面充电桩提供的充电电压转换为电动汽车的电池管理模块的工作电压，并将所述工作电压提供至所述电动汽车的电池管理模块。
7.根据权利要求6所述的地面充电装置，其特征在于，还包括：
非车载充电机，所述非车载充电机连接在所述地面充电桩与所述电动汽车的动力电池和蓄电池之间，用于对所述电动汽车的动力电池和蓄电池充电。
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