CN106300531B - 一种基于充电桩的电源转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于充电桩的电源转换装置，包括与充电桩相连的交流输入接口和直流输入接口，以及与外接设备相连的交流输出接口和直流输出接口；还包括用于与直流充电桩和交流充电桩通信的BMS模拟器和AC模拟器，用于实现电源转换装置的状态切换的功率控制单元PCU，以及DC/AC变换器、DC/DC变换器、AC/DC变换器和LCD显示器，交流输入接口分别连接AC模拟器、AC/DC变换器和功率控制单元PCU；直流输入接口分别连接BMS模拟器、DC/AC变换器、DC/DC变换器和功率控制单元PCU；AC/DC变换器分别连接直流输出接口和DC/DC变换器，DC/AC变换器和DC/DC变换器分别连接交流输出接口和直流输出接口。本装置具有四种不同的切换模式，方便接入，操作简单，噪音小、用电安全，解决客户零时用电接入问题。

Description

一种基于充电桩的电源转换装置
技术领域
本发明属于电源技术领域，涉及一种基于充电桩的电源转换装置。
背景技术
在现场维修、抢险、绿化等作业过程中，往往需要使用电焊机、切割机等设备，这些设备需要交流供电。一般来说解决措施有两种，一是就近申请临时用电，但需要考虑接入点、计费、用电安全、接入周期长等问题。一是采用油机发电，但设备庞大，噪声大。
然而，随着社会的进步以及环保意识的增强，电动汽车由于以车载电源为动力，能够解决燃油汽车尾气排放，高能耗等问题而逐步受到青睐。随着电动汽车的普及，用于电动汽车充电的充电桩也得到相应的发展。根据充电桩输出类型不同，可分为直流充电桩与交流充电桩。充电桩具有绝缘检测、计量功能，使用方便安全。但是，充电桩的输出需要与BMS之间通信后才能输出功率。因此，充电桩无法直接为作业设备提供电能。
发明内容
为了解决临时用电接入问题，本发明提出一种基于充电桩的电源装换装置，即使用充电桩为设备提供电源，其具有方便接入，操作简单，噪音小、用电安全的特点，并且可利用充电桩自身具有计费功能，解决客户零时用电接入问题。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种基于充电桩的电源转换装置，该电源转换装置分别设有与充电桩相连的交流输入接口和直流输入接口，以及与外接设备相连的交流输出接口和直流输出接口；还包括：
BMS模拟器，用于与直流充电桩通信，使得直流充电桩输出电能；
AC模拟器，用于与交流充电桩通信，使得交流充电桩输出电能；
功率控制单元PCU，用于通过判断模式选择开关S6的状态，进而控制对控制开关的启闭，来实现电源转换装置的状态切换；
DC/AC变换器，用于将充电桩输出的直流供电转换成交流电；
DC/DC变换器，用于将充电桩输出的直流供电转换成客户需求的直流电压；
AC/DC变换器，用于将充电桩输出的交流供电转换成客户需求的直流电压；
LCD显示器，用于显示在各种模态下，现实电源转换装置的状态信息，和设置DC/DC变换器、DC/AC变换器、AC/DC变换器的输出参数；
其中，交流输入接口分别连接AC模拟器、AC/DC变换器和功率控制单元PCU；直流输入接口分别连接BMS模拟器、DC/AC变换器、DC/DC变换器和功率控制单元PCU；所述AC/DC变换器分别连接直流输出接口和DC/DC变换器，DC/AC变换器和DC/DC变换器分别连接交流输出接口和直流输出接口。
进一步，所述AC模拟器和BMS模拟器通过通信线分别与交流输入接口和直流输入接口相连，BMS模拟器、AC/DC变换器、DC/AC变换器和DC/DC变换器与功率控制单元PCU之间通过通信线连接。
进一步，所述AC/DC变换器与交流输入接口之间、与直流输出接口之间分别设有控制开关S8和S7，交流输入接口和交流输出接口之间设有控制开关S1，DC/AC变换器与直流输入接口之间、与交流输出接口之间分别设有控制开关S3和S2；DC/DC变换器与直流输入接口之间、与直流输出接口之间分别设有控制开关S5和S4。
进一步，所述功率控制单元PCU上设有模式选择开关S6，模式选择开关S6具有A、B、C和D四种状态，分别对应电源转换装置的直流-直流转换、交流-交流转换、交流-直流转换和直流-交流转换四种工作模式，需要手动选择系统的工作状态。
进一步，所述功率控制单元PCU由双电源供电，交流转换时功率控制单元PCU的电源由交流输入接口提供，直流转换时功率控制单元PCU的电源由直流输入接口的12V/24V辅助电源提供。
依据本发明实施例提供的第一种实施方式，一种基于充电桩的电源转换装置的单直流-直流转换方法，包括下述过程：
1)直流输入接口分别连接BMS模拟器、DC/DC变换器和功率控制单元PCU；DC/DC变换器连接至直流输出接口；
2)将直流充电枪插入直流输入接口，BMS模拟器与功率控制单元PCU通过辅助电源线供电，BMS模拟器与充电桩通信，充电桩与BMS模拟器通信完成后，充电桩输出直流电；
3)功率控制单元PCU控制直流输入开关S5闭合，DC/DC变换器处于待机状态；
4)在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到功率控制单元PCU，功率控制单元PCU将信息进一步下发到DC/DC变换器；同时向DC/DC变换器下发开机命令；
5)DC/DC变换器开机后，输出开关S4打开，对作业设备进行供电。
依据本发明实施例提供的第二种实施方式，一种基于充电桩的电源转换装置的单交流-交流转换方法，包括下述过程：
1)交流输入接口分别连接AC模拟器、交流输出接口和功率控制单元PCU，AC模拟器与交流输入接口之间通过通信线连接，功率控制单元PCU与交流输出接口之间设有控制开关S1；
2)将交流充电枪插入交流输入接口，AC模拟器与充电桩通信，闭合交流输出开关S1，对作业设备进行供电。
依据本发明实施例提供的第三种实施方式，一种基于充电桩的电源转换装置的单交流-直流转换方法，包括下述过程：
1)交流输入接口分别连接AC模拟器、AC/DC变换器和功率控制单元PCU，AC/DC变换器和功率控制单元PCU分别连接直流输出接口；
2)将交流充电枪插入交流输入接口，AC模拟器与充电桩通信，功率控制单元PCU控制直流输入开关S8闭合，AC/DC变换器处于待机状态；
3)在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到功率控制单元PCU，功率控制单元PCU将信息进一步下发到AC/DC变换器；同时向AC/DC变换器下发开机命令；
4)AC/DC变换器开机后，输出开关S7打开，对作业设备进行供电。
依据本发明实施例提供的第四种实施方式，一种基于充电桩的电源转换装置的单直流-交流转换方法，包括下述过程：
1)直流输入接口分别连接BMS模拟器、DC/AC变换器和功率控制单元PCU，DC/AC变换器和功率控制单元PCU分别连接交流输出接口；
2)将直流充电枪插入直流输入接口，BMS模拟器与功率控制单元PCU通过辅助电源线供电，BMS模拟器与充电桩通信，充电桩与BMS通信完成后，充电桩输出直流电；
3)功率控制单元PCU控制直流输入开关S3闭合，DC/AC变换器处于待机状态；
4)在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到功率控制单元PCU，功率控制单元PCU通过通信线将信息进一步下发到DC/AC变换器；同时向DC/AC变换器下发开机命令；
5)DC/AC变换器开机后，输出开关S2打开，对作业设备进行供电。
本发明的有益效果如下：
本发明通过与充电桩相连，内部采用AC模拟器、BMS模拟器的方法使充点电装输出电能，为电源转换装置供电。
本发明的系统可将直流充电桩、交流充电桩的电能转换为用户作业设备所需的直流电或交流电，从而解决临时用电的电力的接入问题。
本发明提供了交流输入、直流输入以及交流输出、直流输出多种组合方式，方便用户根据时间需求选择相应方案。
附图说明
图1为本发明的电源转换装置示意图；
图2为单直流-直流转换示意图；
图3为单交流-交流转换示意图；
图4为单交流-直流转换示意图；
图5为单直流-交流转换示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
如图1所示，一种基于充电桩的电源转换装置，该电源转换装置分别设有与充电桩相连的交流输入接口101和直流输入接口102，以及与外接设备相连的交流输出接口110和直流输出接口111。其中，交流输入接口101分别连接AC模拟器103、AC/DC变换器105和功率控制单元PCU(Power Control Unit)107；直流输入接口102分别连接BMS(BatteryManagement System)模拟器104、DC/AC变换器108、DC/DC变换器109和功率控制单元PCU107；所述AC/DC变换器105分别连接直流输出接口111和DC/DC变换器109，DC/AC变换器108和DC/DC变换器109分别连接交流输出接口110和直流输出接口111。功率控制单元PCU107上设有LCD显示器106。AC模拟器103和BMS模拟器104通过通信线分别与交流输入接口101和直流输入接口102相连，BMS模拟器104、AC/DC变换器105、DC/AC变换器108和DC/DC变换器109与功率控制单元PCU107之间通过通信线连接。
AC/DC变换器105与交流输入接口101之间、与直流输出接口111之间分别设有控制开关S8和S7，交流输入接口101和交流输出接口110之间设有控制开关S1，DC/AC变换器108与直流输入接口102之间、与交流输出接口110之间分别设有控制开关S3和S2；DC/DC变换器109与直流输入接口102之间、与直流输出接口111之间分别设有控制开关S5和S4。控制开关均可根据PCU指令进行接通或切断。
功率控制单元PCU107上设有模式选择开关S6。模式选择开关S 6具有A，B，C，D四种状态，分别对应电源转换装置的四种工作模式，需要手动选择系统的工作状态。
PCU由双电源供电，交流转换时PCU的电源由交流输入接口提供，直流转换时PCU的电源由直流输入接口的12V/24V辅助电源提供。PCU通过判断S6的状态，控制开关S1、S2、S3、S4、S5、S7、S8，来实现电源转换装置的状态切换。DC/AC变换器的作用是将充电桩输出的直流供电转换成交流电。DC/DC变换器的作用是将充电桩输出的直流供电转换成客户需求的直流电压。AC/DC变换器的作用是将充电桩输出的交流供电转换成客户需求的直流电压。BMS模拟器的作用是与直流充电桩通信。AC模拟器的作用是与交流充电桩通信。LCD的作用在各种模态下，现实电源转换装置的状态信息，如电压、电流、功率、故障类型，同时通过LCD显示器客户可设置DC/DC变换器、DC/AC变换器、AC/DC变换器的输出参数。
充电系统可分为直流-直流转换、交流-直流转换、交流-交流转换、交流-直流转换四种工作状态。以下详细说明各工作状态的含义及工作原理。
如图2所示，为本发明的一种单直流-直流转换结构，是指直流充电桩通过直流输入接口为本系统供电，直流输入电源再通过DC/AC变换器，转换为交流输出供用户使用。
包括直流输入接口102和直流输出接口111。其中，直流输入接口102分别连接BMS模拟器104、DC/DC变换器109和功率控制单元PCU107，功率控制单元PCU107上设有LCD显示器106；DC/DC变换器109连接至直流输出接口111；BMS模拟器104与直流输入接口102之间、与功率控制单元PCU107之间通过通信线连接，功率控制单元PCU107与DC/DC变换器109之间、与直流输出接口111之间通过通信线连接。
开机前需要将模式选择开关打到位置A。系统开机过程如下，将直流充电枪插入直流输入接口，BMS模拟器与PCU通过辅助电源线供电，BMS模拟器与充电桩通信，充电桩与BMS通信完成后，充电桩输出直流电。PCU控制直流输入开关S5闭合，DC/DC变换器处于待机状态。此时需要在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到PCU，PCU通过通信线将信息进一步下发到DC/DC变换器。同时向DC/DC变换器下发开机命令，DC/DC变换器开机后，输出开关S4打开，对作业设备进行供电。
如图3所示，为本发明一种单交流-交流转换结构，是指交流充电桩通过交流输入接口为本系统供电。开机前需要将模式选择开关打到位置B。
包括交流输入接口101和交流输出接口110，交流输入接口101分别连接AC模拟器103、交流输出接口110和功率控制单元PCU107，功率控制单元PCU107上设有LCD显示器106；AC模拟器103与交流输入接口101之间通过通信线连接，功率控制单元PCU107与交流输出接口110之间设有控制开关S1。
系统开机过程如下，将交流充电枪插入交流输入接口，AC模拟器(主要模拟连接确认功能CC、控制引导功能CP)与充电桩通信，-闭合交流输出开关S1，对作业设备进行供电。
如图4所示，为本发明一种交流-直流转换结构，是指交流充电桩通过交流输入接口为本系统供电，交流输入电源再通过AC/DC变换器，转换为直流输出供用户使用。
包括交流输入接口101和直流输出接口111，交流输入接口101分别连接AC模拟器103、AC/DC变换器105和功率控制单元PCU107，功率控制单元PCU107上设有LCD显示器106；AC/DC变换器105和功率控制单元PCU107分别连接直流输出接口111。
开机前需要将模式选择开关打到位置C。系统开机过程如下，将交流充电枪插入交流输入接口，AC模拟器(主要模拟连接确认功能CC、控制引导功能CP)与充电桩通信，PCU控制直流输入开关S8闭合，AC/DC变换器处于待机状态。此时需要在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到PCU，PCU通过通信线将信息进一步下发到AC/DC变换器。同时向AC/DC变换器下发开机命令，AC/DC变换器开机后，输出开关S7打开，对作业设备进行供电。
如图5所示，为本发明一种直流-交流转换结构，是指直流充电桩通过直流输入接口为本系统供电，直流输入电源再通过DC/AC变换器，转换为直流输出供用户使用。
包括直流输入接口102和交流输出接口110，直流输入接口102分别连接BMS模拟器104、DC/AC变换器108和功率控制单元PCU107，功率控制单元PCU107上设有LCD显示器106；DC/AC变换器108和功率控制单元PCU107分别连接交流输出接口110。
开机前需要将模式选择开关打到位置D。系统开机过程如下，BMS模拟器与PCU通过辅助电源线供电，BMS模拟器与充电桩通信，充电桩与BMS通信完成后，充电桩输出直流电。PCU控制直流输入开关S3闭合，DC/AC变换器处于待机状态。此时需要在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到PCU，PCU通过通信线将信息进一步下发到DC/AC变换器。同时向DC/AC变换器下发开机命令，DC/AC变换器开机后，输出开关S2打开，对作业设备进行供电。
本发明通过上述四种不同的切换模式，能够方便对用户作业设备的电力的接入问题，客户使用时，只需要将作业设备与本装置通过接口接入，再将本装置接口与充电桩连接即可使用。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于充电桩的电源转换装置，其特征在于，该电源转换装置分别设有与充电桩相连的交流输入接口和直流输入接口，以及与外接设备相连的交流输出接口和直流输出接口；还包括：
BMS模拟器，用于与直流充电桩通信，使得直流充电桩输出电能；
AC模拟器，用于与交流充电桩通信，使得交流充电桩输出电能；
功率控制单元PCU，用于通过判断模式选择开关S6的状态，进而控制对控制开关的启闭，来实现电源转换装置的直流-直流、交流-交流、交流-直流和直流-交流四种状态切换；
DC/AC变换器，用于将充电桩输出的直流供电转换成交流电；
DC/DC变换器，用于将充电桩输出的直流供电转换成客户需求的直流电压；
AC/DC变换器，用于将充电桩输出的交流供电转换成客户需求的直流电压；
LCD显示器，用于显示在各种模态下，现实电源转换装置的状态信息，和设置DC/DC变换器、DC/AC变换器、AC/DC变换器的输出参数；
其中，交流输入接口分别连接AC模拟器、AC/DC变换器和功率控制单元PCU；直流输入接口分别连接BMS模拟器、DC/AC变换器、DC/DC变换器和功率控制单元PCU；所述AC/DC变换器分别连接直流输出接口和DC/DC变换器，DC/AC变换器和DC/DC变换器分别连接交流输出接口和直流输出接口。
2.根据权利要求1所述的基于充电桩的电源转换装置，其特征在于，所述AC模拟器和BMS模拟器通过通信线分别与交流输入接口和直流输入接口相连，BMS模拟器、AC/DC变换器、DC/AC变换器和DC/DC变换器与功率控制单元PCU之间通过通信线连接。
3.根据权利要求1所述的基于充电桩的电源转换装置，其特征在于，所述AC/DC变换器与交流输入接口之间、与直流输出接口之间分别设有控制开关S8和S7，交流输入接口和交流输出接口之间设有控制开关S1，DC/AC变换器与直流输入接口之间、与交流输出接口之间分别设有控制开关S3和S2；DC/DC变换器与直流输入接口之间、与直流输出接口之间分别设有控制开关S5和S4。
4.根据权利要求1所述的基于充电桩的电源转换装置，其特征在于，所述功率控制单元PCU上设有模式选择开关S6，模式选择开关S 6具有A、B、C和D四种状态，分别对应电源转换装置的直流-直流转换、交流-交流转换、交流-直流转换和直流-交流转换四种工作模式，需要手动选择系统的工作状态。
5.根据权利要求1所述的基于充电桩的电源转换装置，其特征在于，所述功率控制单元PCU由双电源供电，交流转换时功率控制单元PCU的电源由交流输入接口提供，直流转换时功率控制单元PCU的电源由直流输入接口的12V/24V辅助电源提供。
6.一种基于权利要求1所述的充电桩的电源转换装置的单直流-直流转换方法，其特征在于，包括下述过程：
1)直流输入接口分别连接BMS模拟器、DC/DC变换器和功率控制单元PCU；DC/DC变换器连接至直流输出接口；
2)将直流充电枪插入直流输入接口，BMS模拟器与功率控制单元PCU通过辅助电源线供电，BMS模拟器与充电桩通信，充电桩与BMS模拟器通信完成后，充电桩输出直流电；
3)功率控制单元PCU控制直流输入开关S5闭合，DC/DC变换器处于待机状态；
4)在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到功率控制单元PCU，功率控制单元PCU将信息进一步下发到DC/DC变换器；同时向DC/DC变换器下发开机命令；
5)DC/DC变换器开机后，输出开关S4打开，对作业设备进行供电。
7.一种基于权利要求1所述的充电桩的电源转换装置的单交流-交流转换方法，其特征在于，包括下述过程：
1)交流输入接口分别连接AC模拟器、交流输出接口和功率控制单元PCU，AC模拟器与交流输入接口之间通过通信线连接，功率控制单元PCU与交流输出接口之间设有控制开关S1；
2)将交流充电枪插入交流输入接口，AC模拟器与充电桩通信，闭合交流输出开关S1，对作业设备进行供电。
8.一种基于权利要求1所述的充电桩的电源转换装置的单交流-直流转换方法，其特征在于，包括下述过程：
1)交流输入接口分别连接AC模拟器、AC/DC变换器和功率控制单元PCU，AC/DC变换器和功率控制单元PCU分别连接直流输出接口；
2)将交流充电枪插入交流输入接口，AC模拟器与充电桩通信，功率控制单元PCU控制直流输入开关S8闭合，AC/DC变换器处于待机状态；
3)在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到功率控制单元PCU，功率控制单元PCU将信息进一步下发到AC/DC变换器；同时向AC/DC变换器下发开机命令；
4)AC/DC变换器开机后，输出开关S7打开，对作业设备进行供电。
9.一种基于权利要求1所述的充电桩的电源转换装置的单直流-交流转换方法，其特征在于，包括下述过程：
1)直流输入接口分别连接BMS模拟器、DC/AC变换器和功率控制单元PCU，DC/AC变换器和功率控制单元PCU分别连接交流输出接口；
2)将直流充电枪插入直流输入接口，BMS模拟器与功率控制单元PCU通过辅助电源线供电，BMS模拟器与充电桩通信，充电桩与BMS通信完成后，充电桩输出直流电；
3)功率控制单元PCU控制直流输入开关S3闭合，DC/AC变换器处于待机状态；
4)在LCD显示器上设置作业设备所需的电压值，LCD将设置信息上传到功率控制单元PCU，功率控制单元PCU通过通信线将信息进一步下发到DC/AC变换器；同时向DC/AC变换器下发开机命令；
5)DC/AC变换器开机后，输出开关S2打开，对作业设备进行供电。
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