CN106787059A - 一种电动汽车的充电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动汽车的充电系统，该系统用于为电动汽车进行充电，具体包括多个充电模块、连接模块和第一充电枪。其中，每个充电模块用于接收交流市电，并通过对交流市电的变换输出预设功率的充电电流，且该输出功率与待充电的电动汽车的剩余电量相匹配；连接模块用于接收充电控制指令，并根据充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部充电模块的电能输入端与第一充电枪的电能输入端相连接；第一充电枪利用部分或全部充电模块输出的充电电流对电动汽车进行充电。由于连接模块用于将与充电控制指令中指定的充电功率相匹配的部分或全部充电模块与第一充电枪相连接，因此能够满足电动汽车因剩余电量的不同而对不同充电功率的需求。

Description

一种电动汽车的充电系统

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种电动汽车的充电系统。

背景技术

为了人类有个天蓝水清的良好生存环境，必须对各类污染源进行有效治理，其中作为污染物来源之一的汽车排放也必须予以重视，当然，对于内燃汽车来说无论如何采取技术进步和革新也无法从根本上消除其污染物的排放，从这个意义上来说发展电动汽车才能够解决这一问题。对于电动汽车来说，必须有足够的充电桩以满足其充电需求，因此，无论是市区内还是交通干线上，必须加快充电桩的基础建设。为了缩短充电时间和降低使用成本，充电桩的建设必须满足体积小、效率高、功率大等要求。

目前，由于充电桩内部的充电模块的数量和工作模式相对固定，因此充电枪的输出功率也相对固定。但是，电动汽车所需的充电功率随其剩余电量的不同其所需的充电功率也会有所不同，鉴于充电枪的输出功率相对固定，因此无法满足电动汽车的对不同充电功率的需求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种电动汽车的充电系统，用于对电动汽车进行充电，以满足电动汽车因剩余电量的不同而对不同充电功率的需求。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种电动汽车的充电系统，包括多个充电模块、连接模块和第一充电枪，其中：

每个所述充电模块用于接收交流市电，并通过对所述交流市电的变换输出预设功率的充电电流；

所述连接模块用于接收充电控制指令，并根据所述充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部所述充电模块的电能输入端与所述主充电枪的电能输入端相连接，所述充电功率与待充电的电动汽车的剩余电量相匹配；

所述第一充电枪用于利用部分或全部的所述充电模块输出的充电电流对所述电动汽车进行充电。

可选的，所述连接模块包括第一母线和多个联络开关，其中：

所述第一母线分别与每个所述充电模块的电能输出端相连接，且还与所述第一充电枪的电能输入端相连接；

所述多个联络开关设置在所述第一母线上，用于将所述电能输入端与所述电能输出端相隔离，且分别将每个所述电能输出端相隔离，还用于根据所述充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部电能输出端与所述电能输入端相连接。

可选的，所述每个预设功率可以部分相同、部分不同或全部不同。

可选的，还包括总控模块，其中：

所述总控模块分别与所述第一充电枪、每个所述连接模块相连接，用于通过所述第一充电枪从上述电动汽车接收充电参数，并根据所述充电参数得到所述充电功率，然后向所述连接模块输出包括所述充电功率的控制指令。

可选的，还包括第二母线，其中：

所述第二母线分别与每个所述充电模块的电能输入端相连接，用户接收所述交流市电，并将所述交流市电分别输出到所述充电模块。

可选的，还包括与所述第二母线相连接的避雷设备。

可选的，还包括第二充电枪，其中：

所述第二充电枪的电能输入端与所述连接模块相连接；

所述连接模块用于根据所述充电控制指令将一个或多个充电模块的电能输出端与所述第二充电枪的电能输入端相连接。

可选的，所述连接模块还用于根据所述充电控制指令将一个或多个充电模块的电能输出端与所述第二充电枪的电能输入端相连接。

可选的，还包括第三母线和接触器，其中：

所述第三母线分别与所述第一充电枪的电能输入端、所述第二充电枪的电能输入端相连接；

所述接触器设置在所述第三母线上，用于根据所述充电控制指令将所述第一充电枪的电能输入端与所述第二充电枪的电能输入端的电连接断开或闭合。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种电动汽车的充电系统，该系统用于为电动汽车进行充电，具体包括多个充电模块、连接模块和第一充电枪。其中，每个充电模块用于接收交流市电，并通过对交流市电的变换输出预设功率的充电电流，且该输出功率与待充电的电动汽车的剩余电量相匹配；连接模块用于接收充电控制指令，并根据充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部充电模块的电能输入端与第一充电枪的电能输入端相连接；第一充电枪利用部分或全部充电模块输出的充电电流对电动汽车进行充电。由于连接模块用于将与充电控制指令中指定的充电功率相匹配的部分或全部充电模块与第一充电枪相连接，而该充电功率与电动汽车的剩余电量相匹配，因此能够满足电动汽车因剩余电量的不同而对不同充电功率的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图；

图2为本申请提供的另一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图；

图3为本申请提供的又一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图；

图4为本申请提供的又一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请提供的一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的充电系统可以称之为充电桩系统，用于设置在相应充电桩壳体内，利用相应的充电枪对电动汽车进行充电，该充电系统包括多个充电模块10、连接模块20和第一充电枪30。

本实施例采用多个充电模块并联结构，即多个充电模块中部分或全部的充电模块并联后通过该第一充电枪30向电动汽车进行充电。每个充电模块利用交流市电输出预设功率的充电电流，例如，可以采用四个充电模块，四个充电模块的输出功率分别为60kW、45kW、45kW和60kW。

充电模块本身利用多个单体模块并联或串联构成，每个单体模块接收交流市电，并将交流市电进行变压、整流等处理，得到预设电压的输出电流。如果充电模块通过多个单体模块并联构成，则上述预设电压等于任意一个单体模块的输出电压；如果上述充电模块通过多个单体模块串联构成，则充电模块的输出电压等于多个单体模块的输出电压之和；无论单体模块的连接方式为并联还是串联，充电模块的输出功率等于所有单体模块的输出功率之和。例如，每个单体模块的输出功率可以为15kW，对于上述输出功率的充电模块来说，可以分别采用4个、3个、3个和4个单体模块构成。

另外，对于所有充电模块来说，其构成每个充电模块的单体模块的连接方式不要求完全相同，即部分充电模块由串联连接的单体模块构成，而另一部分充电模块由并联连接的单体模块构成。但是无论如何，每个充电模块的输出电压均相同，以便通过并联方式向电动汽车的电池进行充电。

该充电控制指令产生自与第一充电枪相连接的总控模块，当第一充电枪与电动汽车相连接时，电动汽车的电池管理系统通过收发报文的方式向总控模块发送充电参数，所谓充电参数表明该电动汽车的电池所欠缺的电量，欠缺的电量为总电量与剩余电量的差；当总控模块接收到该充电参数后生成相应的充电控制指令，充电控制指令中包含与该充电参数对应的输出功率，该输出功率与电池的剩余电量相匹配。

连接模块在接收到该包括输出功率的充电控制指令后，根据该输出功率将部分或全部充电模块的电能输出端与第一充电枪的电能输入端相连接，从而使第一充电枪的电能输入端接收到的输出功率与充电功率相匹配。

第一充电枪通过其电能输入端从部分或全部的充电模块接收输出功率，并在用户将第一充电枪与电动汽车的充电接口相连接时对电动汽车进行充电，其向电动汽车输出的电功率与充电控制指令所指定的充电功率相匹配，即符合电动汽车所欠缺的电量。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种电动汽车的充电系统，该系统用于为电动汽车进行充电，具体包括多个充电模块、连接模块和第一充电枪。其中，每个充电模块用于接收交流市电，并通过对交流市电的变换输出预设功率的充电电流，且该输出功率与待充电的电动汽车的剩余电量相匹配；连接模块用于接收充电控制指令，并根据充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部充电模块的电能输入端与第一充电枪的电能输入端相连接；第一充电枪利用部分或全部充电模块输出的充电电流对电动汽车进行充电。由于连接模块用于将与充电控制指令中指定的充电功率相匹配的部分或全部充电模块与第一充电枪相连接，而该充电功率与电动汽车的剩余电量相匹配，因此能够满足电动汽车因剩余电量的不同而对不同充电功率的需求。

另外，本实施例还包括主控模块(未示出)，该主控模块通过数据总线与第一充电枪的数据端口相连接，当第一充电枪与电动汽车的充电端口相连接时，该数据端口也会与电动汽车的数据端口相连接，从而使主控模块与电动汽车的电池管理系统进行数据交换，在数据交换过程中主控模块就能够得到该电动汽车的充电参数，充电参数中会包括电动汽车的剩余电量。

主控模块在获取到电动汽车的充电参数后，即可根据该充电参数中的剩余电量生成充电控制指令，该充电控制指令中包含有该主控模块根据上述剩余电量所生成的充电功率，从而能够使连接模块根据该充电功率将部分或全部的充电模块与第一充电枪相连接。

实施例二

图2为本发明提供的另一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图。

如图2所示，本实施例提供的充电系统可以称之为充电桩系统，用于设置在相应充电桩壳体内，利用相应的充电枪对电动汽车进行充电，该充电系统包括多个充电模块10、连接模块20和第一充电枪30，其中连接模块分别与多个充电模块、第一充电枪相连接。

本实施例采用多个充电模块并联结构，即多个充电模块中部分或全部的充电模块并联后通过该第一充电枪向电动汽车进行充电。每个充电模块利用交流市电输出预设功率的充电电流，例如，可以采用四个充电模块，四个充电模块的输出功率分别为60kW、45kW、45kW和60kW。

充电模块本身利用多个单体模块并联或串联构成，每个单体模块接收交流市电，并将交流市电进行变压、整流等处理，得到预设电压的输出电流。如果充电模块通过多个单体模块并联构成，则上述预设电压等于任意一个单体模块的输出电压；如果上述充电模块通过多个单体模块串联构成，则充电模块的输出电压等于多个单体模块的输出电压之和；无论单体模块的连接方式为并联还是串联，充电模块的输出功率等于所有单体模块的输出功率之和。例如，每个单体模块的输出功率可以为15kW，对于上述输出功率的充电模块来说，可以分别采用4个、3个、3个和4个单体模块构成。

另外，对于所有充电模块来说，其构成每个充电模块的单体模块的连接方式不要求完全相同，即部分充电模块由串联连接的单体模块构成，而另一部分充电模块由并联连接的单体模块构成。但是无论如何，每个充电模块的输出电压均相同，以便通过并联方式向电动汽车的电池进行充电。

该充电控制指令产生自与第一充电枪相连接的总控模块，当第一充电枪与电动汽车相连接时，电动汽车的电池管理系统通过收发报文的方式向总控模块发送充电参数，所谓充电参数表明该电动汽车的电池所欠缺的电量，欠缺的电量为总电量与剩余电量的差；当总控模块接收到该充电参数后生成相应的充电控制指令，充电控制指令中包含与该充电参数对应的输出功率，该输出功率与电池的剩余电量相匹配。

连接模块在接收到该包括输出功率的充电控制指令后，根据该输出功率将部分或全部充电模块的电能输出端与第一充电枪的电能输入端相连接，从而使第一充电枪的电能输入端接收到的输出功率与充电功率相匹配。该模块具体包括第一母线21和多个联络开关，具体到本实施例中包括第一联络开关KM1、第二联络开关KM2和第三联络开关KM3。

第一母线分别与每个充电模块的电能输出端相连接，并且还与第一充电枪的电能输入端相连接；联络开关则设置在该第一母线上，用于将充电模块与其他充电模块和第一充电枪隔离开来，充电控制指令用于控制相应联络开关的通断，通过相应联络开关的通断能够使预设个数的充电模块与该第一充电枪相连接，从而使第一充电枪能够输出与充电控制指令指定的充电功率相匹配的电能。

第一充电枪通过其电能输入端从部分或全部的充电模块接收输出功率，并在用户将第一充电枪与电动汽车的充电接口相连接时对电动汽车进行充电，其向电动汽车输出的电功率与充电控制指令所指定的充电功率相匹配，即符合电动汽车所欠缺的电量。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种电动汽车的充电系统，该系统用于为电动汽车进行充电，具体包括多个充电模块、连接模块和第一充电枪。其中，每个充电模块用于接收交流市电，并通过对交流市电的变换输出预设功率的充电电流，且该输出功率与待充电的电动汽车的剩余电量相匹配；连接模块用于接收充电控制指令，并根据充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部充电模块的电能输入端与第一充电枪的电能输入端相连接；第一充电枪用于利用部分或全部充电模块输出的充电电流对电动汽车进行充电。由于连接模块用于将与充电控制指令中指定的充电功率相匹配的部分或全部充电模块与第一充电枪相连接，而该充电功率与电动汽车的剩余电量相匹配，因此能够满足电动汽车因剩余电量的不同而对不同充电功率的需求。

另外，本实施例还包括第二母线40，该第二母线分别与每个充电模块相连接，用于连接市电网络，并从市电网络接受交流市电输出到每个充电模块。第二母线上还设置有避雷设备(未示出)，避雷设备用于对本充电系统进行防雷保护。

实施例三

本3为本发明提供的又一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图。

如图3所示，本实施例提供的充电系统是在上一实施例的基础上增设了第二充电枪50，第二充电枪与第一母线相连接，用于向电动汽车进行充电，该电动汽车可以为与第一充电枪正在充电的电动汽车，也可以是另一辆电动汽车。相比于上一实施例来说，由于第二充电枪的存在可以同时为两辆电动汽车进行充电，从而提高了充电效率。

在具体充电时，连接模块，即第一母线和相应的联络开关能够根据充电控制指令将第二充电枪与相应充电模块相连接，所连接的充电模块为一个或多个，但是因为涉及到计费问题，不能与第一充电枪同时与一个充电模块相连接。

实施例四

本4为本发明提供的又一种电动汽车的充电系统实施例的结构示意图。

如图4所示，本实施例提供的充电系统是在上一实施例的基础上增设了第三母线60和断路器KM4，第三母线分别与第一充电枪的电能输入端、第二充电枪的电能输入端相连接，断路器则设置在第三母线上，用于关断或闭合两个充电枪之间的电连接。

断路器的作用是用于在两个充电枪为一台电动汽车进行充电时，使两者的充电功率均衡。

以上一实施例为例，本申请的充电系统的运作过程如下所述：

本系统配置有通信系统，该通讯系统主要包括前置采集模块、后置采集模块、上述的总控模块、计费模块、电度表、读卡器、显示屏、充电模块等。

总控模块包含四路CAN总线，第一路CAN总线负责总控模块与前置采集模块和后置采集模块之间的通讯，第二路CAN总线负责所有充电模块的通讯，第三路CAN总线负责电动汽车的电池管理系统通讯，第四路CAN总线负责与计费模块之间的通讯。

显示屏与计费模块通过LVDS口通讯，电度表通过RS485与计费模块通讯，读卡器通过RS232与计费模块通讯；总控模块根据电池管理系统对充电功率的需求和充电系统的状态，响应电池管理系统的负荷需求，后置采集模块控制并机接触器，进行功率合理调配；

在对电动汽车进行充电过程中，整个过程包括四个阶段：充电握手阶段、参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段。在参数配置阶段，本申请的总控模块可以根据电池管理系统对充电电流的需求和另一端桩体的状态，智能响应电池管理系统的负荷需求，控制并调配充电模块数量，实现功率调配。

充电系统的充电过程如下：系统上电自检，用户插枪，若无故障进入欢迎主界面，用户刷卡，系统读取卡信息，判断是否黑户和此卡是否正在充电，若此卡正常，充电桩进入充电方式选择界面，包含三种方式：两辆车同时充电、一枪充一辆车、两枪充一辆车，提示用户插好充电枪，判断连接确认，连接确认正常则启动充电枪电磁锁，用户选择充电方式，用户刷卡启动充电过程，闭合绝缘检测开关，启动充电桩输出额定电压，判断绝缘检测是否正常，不正常则界面提示报警，充电结束，正常则关断绝缘监测开关，停止充电模块电压输出，同时，本系统还利用协防电路泄放充电模块电容电压，检测母线电压是否小于DC60V，否则报警，是则启动辅助电源开关，充电桩和电池管理系统进行数据交互，根据充电系统工作状态和电池管理系统的充电需求判断是否需要启动并机接触器，不需要则直接判断电池包极性是否正常，需要则充电桩智能响应启动并机接触器，合理调配充电模块的数量，然后再判断电池包极性是否正常，不正常则报警，停止充电，正常则闭合直流输出接触器，启动充电模块，检测充电过程状态和报警，直到充电完成，然后关闭充电模块，关断直流输出接触器，启动泄放继电器2秒后关闭，判断是否已启动并机接触器，否则跳转至关断辅助电源开关，是则关断并机接触器，然后在关断辅助电源开关，解除充电枪电磁锁提示用户把枪插回充电桩枪座，提示用户刷卡结账，用户刷卡结账后充电结束。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (9)

1.一种电动汽车的充电系统，其特征在于，包括多个充电模块、连接模块和第一充电枪，其中：

每个所述充电模块用于接收交流市电，并通过对所述交流市电的变换输出预设功率的充电电流；

所述连接模块用于接收充电控制指令，并根据所述充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部所述充电模块的电能输入端与所述主充电枪的电能输入端相连接，所述充电功率与待充电的电动汽车的剩余电量相匹配；

所述第一充电枪用于利用部分或全部的所述充电模块输出的充电电流对所述电动汽车进行充电。

2.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述连接模块包括第一母线和多个联络开关，其中：

所述第一母线分别与每个所述充电模块的电能输出端相连接，且还与所述第一充电枪的电能输入端相连接；

所述多个联络开关设置在所述第一母线上，用于将所述电能输入端与所述电能输出端相隔离，且分别将每个所述电能输出端相隔离，还用于根据所述充电控制指令所指定的充电功率将部分或全部电能输出端与所述电能输入端相连接。

3.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述每个预设功率可以部分相同、部分不同或全部不同。

4.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，还包括总控模块，其中：

所述总控模块分别与所述第一充电枪、每个所述连接模块相连接，用于通过所述第一充电枪从上述电动汽车接收充电参数，并根据所述充电参数得到所述充电功率，然后向所述连接模块输出包括所述充电功率的控制指令。

5.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，还包括第二母线，其中：

所述第二母线分别与每个所述充电模块的电能输入端相连接，用户接收所述交流市电，并将所述交流市电分别输出到所述充电模块。

6.如权利要求5所述的充电系统，其特征在于，还包括与所述第二母线相连接的避雷设备。

7.如权利要求1～6任一项所述的充电系统，其特征在于，还包括第二充电枪，其中：

所述第二充电枪的电能输入端与所述连接模块相连接；

所述连接模块用于根据所述充电控制指令将一个或多个充电模块的电能输出端与所述第二充电枪的电能输入端相连接。

8.如权利要求7所述的充电系统，其特征在于，所述连接模块还用于根据所述充电控制指令将一个或多个充电模块的电能输出端与所述第二充电枪的电能输入端相连接。

9.如权利要求7所述的充电系统，其特征在于，还包括第三母线和接触器，其中：

所述第三母线分别与所述第一充电枪的电能输入端、所述第二充电枪的电能输入端相连接；

所述接触器设置在所述第三母线上，用于根据所述充电控制指令将所述第一充电枪的电能输入端与所述第二充电枪的电能输入端的电连接断开或闭合。