CN104638740B - 电动汽车充电装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电动汽车充电装置，所述电动汽车安装直流充电设备，所述充电装置包括：交流充电设备，分别与所述交流充电设备连接的供电接口和车辆接口；所述供电接口用于与供电设备连接；所述车辆接口用于与所述电动汽车中直流充电设备连接；所述交流充电设备，用于将通过所述供电接口获取供电设备提供的电网220V交流电转换为用于充电的直流电；通过所述车辆接口输入所述直流充电设备。本申请实施例的充电装置独立于电动汽车存在，减轻了电动汽车负载，方便携带和使用。

Description

电动汽车充电装置

技术领域

本申请属于充电技术领域，特别涉及一种电动汽车充电装置。

背景技术

随着能源与环境问题的日益突出的，电动汽车以及插电式混合动力电动汽车(简称电动汽车)发展十分迅速，相应的电动汽车充电装置的需求也日益明显。

现有技术，电动汽车充电主要采用两种方式，一种直流快速充电，一种是采用家庭的220V交流电进行低速充电。

为了满足这种充电方式，现有技术中，在电动汽车中分别固定安装了直流充电设备以及交流充电设备，以能够分别实现直流充电和交流充电，满足电动汽车的充电需求。

虽然直流充电设备和交流充电设备，满足电动汽车的充电需求，但是占用了电动汽车的使用空间，增加了电动汽车的负载。

发明内容

本申请技术方案提供了一种电动汽车充电装置，减轻了电动汽车的负载，且方便携带和使用。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种电动汽车充电装置，所述电动汽车安装直流充电设备，其特征在于，所述充电装置包括：交流充电设备，分别与所述交流充电设备连接的供电接口和车辆接口；

所述供电接口用于与供电设备连接；

所述车辆接口用于与所述电动汽车中直流充电设备连接；

所述交流充电设备，用于将通过所述供电接口获取供电设备提供的电网220V交流电转换为用于充电的直流电；通过所述车辆接口输入所述直流充电设备。

优选地，所述交流充电设备还用于通过所述车辆接口获取所述电动汽车中充电电池的电量，并转换为交流电能之后，通过所述供电接口输入电网。

优选地，所述交流充电设备包括：

第一转换模块，用于将电网电能的220V交流电转换为第一直流电；

电压控制模块，用于将所述第一直流电进行升压，得到高压直流电；

第二转换模块，用于将所述高压直流电转换为高频交流电；

变压模块，用于将所述高频交流电的电压进行转换，获得与所述充电电池匹配的高频交流电；

第三转换模块，用于将与所述充电电池匹配的所述高频交流电转换为所述充电电池用于充电的第二直流电。

优选地，所述第三转换模块还用于将通过车辆接口获取的所述充电电池的电能转换为高频交流电；

所述第二转换模块还用于将所述高频交流电转换为高压直流电；

所述电压控制模块还用于将所述高压直流电进行降压，得到低压直流电；

所述第一转换模块还用于将所述低压直流电转换为220V交流电。

优选地，所述交流充电设备还包括：

分别与所述电压控制模块以及第二转换模块连接的充电控制模块，用于控制与其连接的各个模块是否启动或终止。

优选地，所述交流充电设备还包括分别与所述充电控制模块连接的识别模块、第一电压检测模块、第一电流检测模块、高压开关模块以及第二电流检测模块；所述第二电流检测模块与所述第一转换模块连接；

所述识别模块，用于识别电网的火线、零线和地线；

所述第一电压检测模块，用于检测所述交流充电设备形成的充电电路的电压；

所述第一电流检测模块，用于漏电流检测；

所述高压开关模块，用于闭合或断开所述充电电路；

所述第二电流检测模块，用于过电流检测；

所述充电控制模块，用于在根据所述识别模块，确定所述供电接口是否与供电设备的电网插座连接；所述第一电压检测模块检测的电压在预设电压范围内，且所述第一电流检测模块检测未存在漏电流、第二电流检测模块检测的电流未超过设定值时，触发所述高压开关模块闭合；否则触发所述高压开关模块断开。

优选地，所述交流充电设备还包括第一滤波模块、第一保护模块以及电源模块；

其中，所述第一滤波模块、所述识别模块、所述第一保护模块、所述电源模块、所述第一电压检测模块、所述第一电流检测模块、所述高压开关模块、所述第一转换模块、所述电压控制模块、所述第二转换模块、所述变压模块以及所述第三转换模块依次出串联连接，形成所述交流充电设备的充电电路；

所述第一滤波模块，用于对通过所述供电接口获取的电网电能进行滤波以及降噪处理；

所述第一保护模块，用于对所述充电电路进行过流、过载保护；

所述电源模块与所述充电控制模块连接，用于为所述充电控制模块提供电源。

优选地，所述交流充电设备还包括与所述第三转换模块依次串联连接的第二滤波模块、第二电压检测模块、第三电流检测模块以及第二保护模块；

所述第二滤波模块，用于对所述第三转换模块输出的直流电压进行稳压滤波；

所述第二电压检测模块与所述充电控制模块连接，用于进行电压检测；

所述第三电流检测模块与所述充电控制模块连接，用于进行电流检测；

所述第二保护模块，用于对所述充电电路进行过流、过载保护；

所述充电控制模块，还用于判断所述第二电压检测模块检测电压以及所述第二电流检测模块检测的电流是否满足充电需求。

优选地，还包括与所述充电控制模块连接的温度检测模块以及散热模块；

所述温度检测模块，用于检测所述交流充电设备的温度；

所述充电控制模块，用于在所述温度检测模块检测的温度高于高温值时，启动所述散热模块；在低于高温值时，关闭所述散热模块。

优选地，所述交流充电设备还包括与所述充电控制模块连接的显示模块，用于接收用户的输入操作；

所述充电控制模块还用于根据所述用户的输入操作，控制所述高压开关模块断开或闭合。

在本申请实施例中，充电装置包括交流充电设备以及分别与交流充电设备的供电接口以及车辆接口，从而使得交流充电设备可以独立于电动汽车存在，在需要进行交流充电时，通过供电接口和车辆接口连接电动汽车和电网，交流充电设备将电网提供的220V交流电转换为用于充电的直流电，利用电动汽车直流充电设备，即可实现对充电电池的充电，充电装置无需固定安装电动汽车内，减轻了汽车负载，且方便携带和使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电动汽车充电装置的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电动汽车充电装置的又一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请实施例中，充电装置包括交流充电设备以及分别与交流充电设备的供电接口以及车辆接口，从而使得交流充电设备可以独立于电动汽车存在，在需要进行交流充电时，通过供电接口和车辆接口连接电动汽车和电网，交流充电设备将电网提供的220V交流电转换为用于充电的直流电，利用电动汽车直流充电设备，即可实现对充电电池的充电，充电装置无需固定安装电动汽车内，减轻了汽车负载，且方便携带和使用，同时为车辆设计节省了空间。

图1为本申请实施例提供的一种电动汽车充电装置一个实施例的结构示意图，所述电动汽车中安装直流充电设备，该直流充电设备可以直接接收直流电，实现对电动汽车中充电电流的直流快速充电。

本实施例中，该装置可以包括交流充电设备101，分别与所述交流充电设备101连接的供电接口102和车辆接口103；

所述供电接口102用于与供电设备连接；

所述车辆接口103用于与所述电动汽车中直流充电设备连接，以连接直流充电设备；

所述交流充电设备103用于将通过所述供电接口102获取的电网220V(单位：伏)交流电转换为用于充电的直流电；通过所述车辆接口103输入所述直流充电设备。

在本实施例中，充电装置可以独立电动汽车存在，无需固定安装在电动汽车中，充电装置可以将电网电能提供的交流电转换为直流电，利用电动汽车的直流充电设备，实现对电动汽车充电电池的充电，充电装置无需固定安装在电动汽车内，方便携带和移动，减轻了电动汽车的负担，降低了电动汽车的制作难度，且适用于各类电动汽车。

供电接口以及车辆接口可以采用插头的形式，从而供电接口连接供电设备的电网插座，即可获取电网电压。直流充电设备可以设置对应的车辆插座，车辆接口接入车辆插座，即可以将直流电提供给直流充电设备。

当然车辆接口还可以采用插座形式，从而利用直流充电设备的充电插头，即可将直流电提供给直流充电设备。

其中，直流充电设备的具体结构可以采用现有技术实现，在此不再赘述。

为了降低电网负担，本申请实施例中的充电装置还可以利用电动汽车的充电电池的电量向电网供电。

在又一个实施例中，该交流充电设备101还可以用于通过所述车辆接口103获取所述电动汽车中充电电池的电量，并转换为交流电能之后，通过所述供电接口102输入电网。

为了提高转换效率，满足充电过程中对充电电池对充电电压的变化需求，所述交流充电设备101可以具体用于将电网电能的220V交流电转换为第一直流电；将所述第一直流电进行升压，得到高压直流电；将所述高压直流电转换为高频交流电；将所述高频交流电的电压进行转换，获得与所述充电电池匹配的高频交流电；将与所述充电电池匹配的高频交流电转换为所述充电电池用于充电的第二直流电。

因此，作为又一个实施例，如图2所示，该交流充电设备101可以包括：

第一转换模块S1，用于将电网电能的220V交流电转换为第一直流电。

该第一直流电可以是220V的直流电。

电压控制模块S2，用于将所述第一直流电进行升压，得到高压直流电。

第二转换模块S3，用于将所述高压直流电转换为高频交流电。

变压模块S4，用于将所述高频交流电的电压进行转换，获得与所述充电电池匹配的高频交流电。

第三转换模块S5，用于将与所述充电电池匹配的所述高频交流电转换为所述充电电池用于充电的第二直流电。

如图2所示，第一转换模块S1、电压控制模块S2、第二转换模块S3、变压模块S4以及第三转换模块S5串联连接。其中，实现各个模块的电路结构均为现有技术，本申请对此不再赘述。

第一转换模块为AC-DC转换模块，第二转换模块为DC-AC转换模块，第三转换模块为AD-DC转换模块。该变压模块可以具体为一变压器。

在利用充电电池向电网供电时，所述第三转换模块S5还用于将通过车辆接口获取的所述充电电池的电能转换为高频交流电；

所述第二转换模块S3还用于将所述高频交流电转换为高压直流电；

所述电压控制模块S2还用于将所述高压直流电进行降压，得到低压直流电；

所述第一转换模块S1还用于将所述低压直流电转换为220V交流电。

其中，为了方便实现充电控制，作为又一个实施例，如图2所示，该交流充电设备101还可以包括：

分别与所述电压控制模块S2以及第二转换模块S3连接的充电控制模块S6，用于控制与其连接的各个模块是否启动或终止。

具体的，所述充电控制模块S6控制电压控制模块S2内的受控开关电路以高频通断，将直流电进行升压；通过控制第二转换模块S3内的受控开关电路以特定次序通断，从而将直流电转换为高频交流电；

其中，为了保证交流充电设备内的充电电路正常，可以实现电压的正常转换，进一步实现对充电的控制，作为又一个实施例，如图2所示，该交流充电设备101还可以包括：

分别与所述充电控制模块S6连接的识别模块S7、电压检测模块S8、第一电流检测模块S91、高压开关模块S1以及第二电流检测模块S92；所述第二电流检测模块92与所述第一转换模块S1连接；

所述识别模块S7，用于识别电网的火线、零线和地线；

所述第一电压检测模块S8，用于检测所述交流充电设备形成的充电电路的电压；

所述第一电流检测模块S91，用于漏电流检测，检测所述充电电路是否存在漏电流以及漏电流是否可能导致安全隐患；

所述高压开关模块S10，用于闭合或断开所述充电电路；

所述第二电流检测模块S92，用于过电流检测，检测所述充电电路是否超过或即将超过预定值

所述充电控制模块S6，用于在根据所述识别模块S7，确定所述供电接口是否与供电设备的电网插座连接；所述第一电压检测模块S8检测的电压在预设电压范围内，且所述第一电流检测模块S91检测不存在漏电流，第二电流检测模块S92检测的电流未超过设定值时，触发所述高压开关模块S10闭合；否则触发所述高压开关模块S10断开。

其中，实现各个模块的电路结构均为现有技术，本申请对此不再赘述。

识别模块S7可以识别电网的火线、零线和地线；当供电接口102连接供电插座时，识别模块可以对电网的火线、零线和地线进行检测，若供电接口连接正确，则可以检测到电网的火线、零线和地线的信息，因此充电控制模块可以根据识别模块检测信息，确定是否启动交流充电设备。

交流充电设备中各个模块连接形成充电电路，交流充电设备的启动或断开可以通过高压开关模块S10实现，高压开关模块S10闭合或断开，即可相应启动或断开交流充电设备。

另外，在第一电压检测模块S8检测的电压不在预设电压范围内，第一电流检测模块S91检测存在漏电流，第二电流检测模块检测电流超过设定值，则控制高压开关模块断开，禁止启动交流充电设备。

第一电压检测模块S8以及第一电流检测模块S91、第二电流检测模块S92具体检测的是未经第一转换模块S1、电压控制模块S2、第二转换模块S3、变压模块S4以及第三转换模块S5处理的电压或电流。

其中，为了进行对交流充电设备进行保护，作为又一个实施例，如图2所示，该交流充电设备还可以包括：

第一滤波模块S11、第一保护模块S12以及电源模块S13；

由图2可知，所述第一滤波模块S11、所述识别模块S7、所述第一保护模块S12、所述电源模块S13、所述第一电压检测模块S8、所述第一电流检测模块S91、所述高压开关模块S10、第二电流检测模块S92、所述第一转换模块S1、所述电压控制模块S2、所述第二转换模块S3、变压模块S4以及所述第三转换模块S5依次串联连接，形成所述交流充电设备的充电电路。

需要说明的是，所述第一滤波模块S11、所述识别模块S7、所述第一保护模块S12、所述电源模块S13、所述第一电压检测模块S8、所述第一电流检测模块S91、所述高压开关模块S10、所述第二电流检测模块S92的串联连接的顺序并不限定于图2中所示，只要保证各个模块串联连接的任意一种顺序均可以。

其中，所述第一滤波模块S11，用于对通过所述供电接口获取的电网电能进行滤波以及降噪处理；

所述第一保护模块S12，用于对所述充电电路进行过流、过载保护；

所述电源模块S13与所述充电控制模块S6连接，用于为所述充电控制模块提供电源。

具体的，电源模块S13将充电电路中从电网获得的电压转换为12V电源，提供给充电控制装置，并可以作为低压辅助电源提供给电动汽车12V低压系统。

其中，为了对交流充电设备进一步进行保护，以及确定经转换之后的用于充电的直流电是否满足充电需求，如图2所示，作为又一个实施例，该交流充电设备还可以包括：

与所述第三转换模块S5依次串联连接的第二滤波模块S14、第二电压检测模块S15、第三电流检测模块S16以及第二保护模块S17。

需要说明的是，第二滤波模块S14、第二电压检测模块S15、第三电流检测模块S16以及第二保护模块S17的串联连接顺序也不限定图2所示。

所述第二滤波模块S14，用于对所述第三转换模块S5输出的直流电电压进行稳压滤波；

所述第二电压检测模块S15与所述充电控制模块S6连接，用于进行电压检测；

所述第三电流检测模块S16与所述充电控制模块S6连接，用于进行电流检测；

所述第二保护模块S17，用于对所述充电电路进行过流、过载保护；

所述充电控制模块S6，还用于判断所述第二电压检测模块检测电压以及所述第二电流检测模块检测的电流是否满足充电需求。

如果不满足充电需求，则控制电压控制模块S2以及第二转换模块S3进行调节，以改变最终转换的电压以及输出电流。

若超出电压或电流调节范围，则中断电压控制模块S2以及第二转换模块S3的充电转换，并通过显示模块指示故障。第二电压检测模块S15以及第三电流检测模块S16具体检测的是经第一转换模块S1、电压控制模块S2、第二转换模块S3、变压模块S4以及第三转换模块S5处理之后的电压。

其中，为了避免交流充电设备温度过高而造成不必要的风险，作为又一个实施例，该交流充电设备还可以包括：

充电控制模块S6连接的温度检测模块S18以及散热模块S19；

所述温度检测模块S18，用于检测所述交流充电设备的温度；

所述充电控制模块S6，用于在所述温度检测模块S18检测的温度高于高温值时，启动所述散热模块S19；在低于高温值时，关闭所述散热模块S19。

其中，温度检测模块可以具体为一温度传感器，散热模块可以具体为风扇。

电源模块S13还用于为所述散热模块提供12V电源。

另外，如图2所示，作为又一个实施例，所述交流充电设备还可以包括稳压模块S20，与电源模块S13连接，用于将电源模块S13提供的12V电源进一步转换进行稳压，以提供给电动汽车12V的低压辅助电源。

充电控制装置S6具体是通过控制开关K3以及开关K4通过电压模块S13为稳压模块S20提供电源。

另外，如图2所示，作为又一个实施例，所述交流充电设备还可以包括显示模块S21，该显示模块S21可以实现人机交互，接收用户的输入操作；

则所述充电控制模块S6还可以用于根据所述用户的输入操作，控制所述高压开关模块S10断开或闭合。

当然，充电控制模块还可以接收用户触发的其他控制指令，以实现与其连接的各个模块的控制，例如根据用户触发的指令，控制散热模块散热等。

充电控制模块还用于与电动汽车中的车辆控制装置连接，实现通讯交互，以确定电动汽车对充电参数、充电起停的需求，并告知车辆控制装置交流充电设备的状态等。

本申请实施例中，将实现交流充电的充电装置从电动汽车的充电系统独立出来，从而减轻了车辆行驶中的重量，提高了车辆经济性；且无需为每款汽车设计开发、匹配交流充电设备，从而显著降低了车辆开发风险、成本、周期和难度。

由于充电装置独立存在，且其与现有直流充电设备相兼容匹配，故可进行通用化、标准化设计，使本申请所述充电装置更易于大量生产、推广和应用，其成本可远低于现有方式开发的车载交流充电系统。

另外，由于电动汽车本身减少了一个充电设备，车辆本身的可靠性也显著提高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车充电装置，所述电动汽车安装直流充电设备，其特征在于，所述充电装置包括：交流充电设备，分别与所述交流充电设备连接的供电接口和车辆接口；

所述供电接口用于与供电设备连接；

所述车辆接口用于与所述电动汽车中直流充电设备连接；

所述交流充电设备，用于将通过所述供电接口获取供电设备提供的电网220V交流电转换为用于充电的直流电；通过所述车辆接口输入所述直流充电设备；

所述交流充电设备包括：

第一转换模块，用于将电网电能的220V交流电转换为第一直流电；

电压控制模块，用于将所述第一直流电进行升压，得到高压直流电；

第二转换模块，用于将所述高压直流电转换为高频交流电；

变压模块，用于将所述高频交流电的电压进行转换，获得与所述充电电池匹配的高频交流电；

第三转换模块，用于将与所述充电电池匹配的所述高频交流电转换为所述充电电池用于充电的第二直流电；

所述交流充电设备还包括分别与所述充电控制模块连接的识别模块、第一电压检测模块、第一电流检测模块、高压开关模块以及第二电流检测模块；所述第二电流检测模块与所述第一转换模块连接；

所述识别模块，用于识别电网的火线、零线和地线；

所述第一电压检测模块，用于检测所述交流充电设备形成的充电电路的电压；

所述第一电流检测模块，用于漏电流检测；

所述高压开关模块，用于闭合或断开所述充电电路；

所述第二电流检测模块，用于过电流检测；

所述充电控制模块，用于在根据所述识别模块，确定所述供电接口是否与供电设备的电网插座连接；所述第一电压检测模块检测的电压在预设电压范围内，且所述第一电流检测模块检测未存在漏电流、第二电流检测模块检测的电流未超过设定值时，触发所述高压开关模块闭合；否则触发所述高压开关模块断开；

所述交流充电设备还包括第一滤波模块、第一保护模块以及电源模块；

其中，所述第一滤波模块、所述识别模块、所述第一保护模块、所述电源模块、所述第一电压检测模块、所述第一电流检测模块、所述高压开关模块、所述第一转换模块、所述电压控制模块、所述第二转换模块、所述变压模块以及所述第三转换模块依次出串联连接，形成所述交流充电设备的充电电路；

所述第一滤波模块，用于对通过所述供电接口获取的电网电能进行滤波以及降噪处理；

所述第一保护模块，用于对所述充电电路进行过流、过载保护；

所述电源模块与所述充电控制模块连接，用于为所述充电控制模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流充电设备还用于通过所述车辆接口获取所述电动汽车中充电电池的电量，并转换为交流电能之后，通过所述供电接口输入电网。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第三转换模块还用于将通过车辆接口获取的所述充电电池的电能转换为高频交流电；

所述第二转换模块还用于将所述高频交流电转换为高压直流电；

所述电压控制模块还用于将所述高压直流电进行降压，得到低压直流电；

所述第一转换模块还用于将所述低压直流电转换为220V交流电。

4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述交流充电设备还包括：

分别与所述电压控制模块以及第二转换模块连接的充电控制模块，用于控制与其连接的各个模块是否启动或终止。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流充电设备还包括与所述第三转换模块依次串联连接的第二滤波模块、第二电压检测模块、第三电流检测模块以及第二保护模块；

所述第二滤波模块，用于对所述第三转换模块输出的直流电压进行稳压滤波；

所述第二电压检测模块与所述充电控制模块连接，用于进行电压检测；

所述第三电流检测模块与所述充电控制模块连接，用于进行电流检测；

所述第二保护模块，用于对所述充电电路进行过流、过载保护；

所述充电控制模块，还用于判断所述第二电压检测模块检测电压以及所述第二电流检测模块检测的电流是否满足充电需求。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括与所述充电控制模块连接的温度检测模块以及散热模块；

所述温度检测模块，用于检测所述交流充电设备的温度；

所述充电控制模块，用于在所述温度检测模块检测的温度高于高温值时，启动所述散热模块；在低于高温值时，关闭所述散热模块。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述交流充电设备还包括与所述充电控制模块连接的显示模块，用于接收用户的输入操作；

所述充电控制模块还用于根据所述用户的输入操作，控制所述高压开关模块断开或闭合。