CN107276192A - 用于储能式充电设备的补电与放电控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了用于储能式充电设备的补电与放电控制装置，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置包括控制器、至少两个电压调节模块组以及至少两个电压调节开关、储能开关Kc和输出开关Kp，所述控制器基于预定的处理逻辑控制所述至少两个电压调节开关、储能开关Kc和输出开关Kp的接通和断开以向外部待充电设备提供电功率输出。本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置能够防止电池组过快失效并且具有高的补电效率。
Description
技术领域
本发明涉及控制装置，更具体地，涉及用于储能式充电设备的补电与放电控制装置。
背景技术
目前，随着纯电动/混合动力车辆的日益发展和普及，使用移动储能式充电设备（诸如储能式充电车、充电站、充电堆等等）对电动车辆进行充电变得越来越重要。
在现有的技术方案中，储能式充电设备典型的通过如下方式实施对电动车辆的充电操作（及放电操作）：在实际充电之前对储能式充电设备中的至少一个电压调节模块组的输入电容进行预充电以调整输出电压，使之匹配待充电的目标车辆，随之在预充电结束后通过输出端口向所述目标车辆进行充电。
此外，在现有的技术方案中，储能式充电设备典型的通过如下方式实施对储能式充电设备内部的电池组的充电操作（及补电操作）：利用充电桩的单相交流输出端口对储能式充电设备内部的电池组进行充电。
然而，上述现有的技术方案存在如下问题：（1）当需要该电压调节模块组输出较大的功率时（即待充电的目标车辆需要较高的充电效率时），需要将多个电压调节模块组并联，由此导致电压调节模块组的输入电容增大（即输出功率越大，则输入电容也越大），从而致使在储能式充电设备频繁开启的情况下严重影响电池的寿命，甚至开启瞬间的大的冲击电流会触发电池内部的保护机制而停止电压输出；（2）由于使用单相交流输入端口进行补电操作，故补电速度较慢。
因此，存在如下需求：提供能够防止电池组过快失效并且具有高的补电效率的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置。
发明内容
为了解决上述现有技术方案所存在的问题，本发明提出了能够防止电池组失效并且具有高的补电效率的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于储能式充电设备的补电与放电控制装置，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置包括控制器、至少两个电压调节模块组以及至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn、储能开关Kc和输出开关Kp，所述控制器基于预设的处理逻辑控制所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn、所述储能开关Kc和所述输出开关Kp的接通和断开以向外部待充电设备提供电功率输出，其中，所述至少两个电压调节模块组中的每个电压调节模块组的第一端各自与所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn中的对应的一个电压调节开关的第一端电连接，所述至少两个电压调节模块组中的每个的第二端均与所述储能开关Kc的第一端电连接，并且所述储能开关Kc的第一端也与所述输出开关Kp的第二端电连接，所述输出开关Kp的第一端与输出端口电连接，所述输出端口被用于向外部待充电设备提供电功率输出，所述储能开关Kc的第二端与储能式充电设备内的电池组电连接，所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn中的每个的第二端均与所述储能开关Kc的第二端电连接。
在上面所公开的方案中，示例性地，所述至少两个电压调节模块组中的一个或多个具有输入电容。
在上面所公开的方案中，示例性地，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置被配置为以如下方式向外部待充电设备提供电功率输出：（1）当需要对外部待充电设备提供电功率输出时，所述控制器驱动所述储能开关Kc和所述输出开关Kp断开，并且驱动所述至少两个电压调节开关中的第一开关K1的第一端和第二端电接通，以对所述至少两个电压调节模块组中的第一电压调节模块组的输入电容预充电；（2）当所述第一电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器驱动所述至少两个电压调节开关中的第二开关K2的第一端和第二端电接通，以对所述至少两个电压调节模块组中的第二电压调节模块组的输入电容预充电，并且当所述第二电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器继续按顺序触发所述至少两个电压调节模块组中的所有剩余的电压调节模块组的输入电容被充满，即在上一个电压调节模块组的输入电容被充满时驱动与下一个电压调节模块组对应的电压调节开关的第一端和第二端电接通；（4）当所述至少两个电压调节模块组中的最后一个电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器驱动所述输出开关Kp接通以向外部待充电设备提供电功率输出。
在上面所公开的方案中，示例性地，所述至少两个电压调节开关是双触点开关，并且所述至少两个电压调节开关包括至少三个电压调节开关，所述至少三个电压调节开关中的三个电压调节开关各自进一步具有第三端，所述第三端各自与用于接收外部三相交流电输入的三个端口中的每个端口电连接。
在上面所公开的方案中，示例性地，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置被配置为以如下方式从外部三相交流电输出方接收电功率以向储能式充电设备内的电池组充电：当需要对储能式充电设备内的电池组进行充电时，所述控制器驱动所述储能开关Kc接通并且驱动所述输出开关Kp断开，并随之驱动具有所述第三端的三个电压调节开关中的每个的第一端和第三端电接通、以利用外部提供的三相交流电对储能式充电设备内的电池组进行充电。
本发明也公开了一种包含上面所描述的任一个用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的用于储能式充电设备的补电与放电控制系统。
本发明也公开了一种包含上面所描述的任一个用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的车辆。
本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置具有下列优点：（1）由于按照顺序依次对至少两个电压调节模块组进行预充电，故显著地降低了启动时的冲击电流；（2）由于能够利用三相交流电对储能式充电设备内的电池组进行充电，故充电速度被显著加快。
附图说明
结合附图，本发明的技术特征以及优点将会被本领域技术人员更好地理解，其中：
图1是根据本发明的实施例的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的示意性结构图。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的示意性结构图。如图1所示，本发明所公开的用于储能式充电设备（诸如储能式充电车、充电站、充电堆等等）的补电与放电控制装置包括控制器1、至少两个电压调节模块组2以及至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn（n是不小于2的正整数）、储能开关Kc和输出开关Kp，所述控制器1基于预设的处理逻辑控制所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn、所述储能开关Kc和所述输出开关Kp的接通和断开以向外部待充电设备（例如电动车辆中的动力电池组）提供电功率输出，其中，所述至少两个电压调节模块组2中的每个电压调节模块组的第一端各自与所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn中的对应的一个电压调节开关的第一端电连接，所述至少两个电压调节模块组中的每个的第二端均与所述储能开关Kc的第一端电连接，并且所述储能开关Kc的第一端也与所述输出开关Kp的第二端电连接，所述输出开关Kp的第一端与输出端口电连接，所述输出端口被用于向外部待充电设备提供电功率输出，所述储能开关Kc的第二端与储能式充电设备内的电池组电连接，所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn中的每个的第二端均与所述储能开关Kc的第二端电连接。
示例性地，在本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的一个实施例中，所述至少两个电压调节模块组2中的一个或多个具有输入电容。
示例性地，在本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的一个实施例中，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置被配置为以如下方式向外部待充电设备提供电功率输出：（1）当需要对外部待充电设备提供电功率输出时，所述控制器1驱动所述储能开关Kc和所述输出开关Kp断开，并且驱动所述至少两个电压调节开关中的第一开关K1的第一端和第二端电接通，以对所述至少两个电压调节模块组中的第一电压调节模块组的输入电容预充电；（2）当所述第一电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器1驱动所述至少两个电压调节开关中的第二开关K2的第一端和第二端电接通，以对所述至少两个电压调节模块组中的第二电压调节模块组的输入电容预充电，并且当所述第二电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器1继续按顺序触发所述至少两个电压调节模块组中的所有剩余的电压调节模块组的输入电容被充满，即在上一个电压调节模块组的输入电容被充满时驱动与下一个电压调节模块组对应的电压调节开关的第一端和第二端电接通；（4）当所述至少两个电压调节模块组中的最后一个电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器1驱动所述输出开关Kp接通以向外部待充电设备提供电功率输出。由上可见，在本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装中，由于按照顺序依次切入至少两个电压调节模块组进行预充电，故显著地降低了启动时的冲击电流（即减小到常规方式的1/n，n是电压调节模块组的个数）。
示例性地，在本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的一个实施例中，所述至少两个电压调节开关是双触点开关（即开关可以并且仅能在两个触点中的一个触点接通的状态下工作，即当两个触点中的一个触点处于接通的状态下时另一个触点必然处于断开的状态），并且所述至少两个电压调节开关包括至少三个电压调节开关，所述至少三个电压调节开关中的三个电压调节开关各自进一步具有第三端，所述第三端各自与用于接收外部三相交流电输入的三个端口中的每个端口电连接（即一一对应）。
示例性地，在本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的一个实施例中，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置被配置为以如下方式从外部三相交流电输出方接收电功率以向储能式充电设备内的电池组充电（即补电）：当需要对储能式充电设备内的电池组进行充电时，所述控制器1驱动所述储能开关Kc接通并且驱动所述输出开关Kp断开，并随之驱动具有所述第三端的三个电压调节开关中的每个的第一端和第三端电接通（此时该三个电压调节开关中的每个的第一端和第二端必然断开）、以利用外部提供的三相交流电对储能式充电设备内的电池组进行充电。由上可见，在本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置中，由于能够利用三相交流电对储能式充电设备内的电池组进行充电，故充电速度被显著加快。
由上可见，本发明所公开的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置具有下列优点：（1）由于按照顺序依次对至少两个电压调节模块组进行预充电，故显著地降低了启动时的冲击电流；（2）由于能够利用三相交流电对储能式充电设备内的电池组进行充电，故充电速度被显著加快。
本发明也公开了包含上面所描述的任一个补电与放电控制装置的用于储能式充电设备的补电与放电控制系统。
本发明也公开了包含上面所描述的任一个用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的车辆。
尽管本发明是通过上述的优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到：在不脱离本发明主旨和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。
Claims (7)
1.一种用于储能式充电设备的补电与放电控制装置，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置包括控制器、至少两个电压调节模块组以及至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn、储能开关Kc和输出开关Kp，所述控制器基于预设的处理逻辑控制所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn、所述储能开关Kc和所述输出开关Kp的接通和断开以向外部待充电设备提供电功率输出，其中，所述至少两个电压调节模块组中的每个电压调节模块组的第一端各自与所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn中的对应的一个电压调节开关的第一端电连接，所述至少两个电压调节模块组中的每个的第二端均与所述储能开关Kc的第一端电连接，并且所述储能开关Kc的第一端也与所述输出开关Kp的第二端电连接，所述输出开关Kp的第一端与输出端口电连接，所述输出端口被用于向外部待充电设备提供电功率输出，所述储能开关Kc的第二端与储能式充电设备内的电池组电连接，所述至少两个电压调节开关K1、K2、…、Kn中的每个的第二端均与所述储能开关Kc的第二端电连接。
2.根据权利要求1所述的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置，其特征在于，所述至少两个电压调节模块组中的一个或多个具有输入电容。
3.根据权利要求2所述的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置，其特征在于，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置被配置为以如下方式向外部待充电设备提供电功率输出：（1）当需要对外部待充电设备提供电功率输出时，所述控制器驱动所述储能开关Kc和所述输出开关Kp断开，并且驱动所述至少两个电压调节开关中的第一开关K1的第一端和第二端电接通，以对所述至少两个电压调节模块组中的第一电压调节模块组的输入电容预充电；（2）当所述第一电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器驱动所述至少两个电压调节开关中的第二开关K2的第一端和第二端电接通，以对所述至少两个电压调节模块组中的第二电压调节模块组的输入电容预充电，并且当所述第二电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器继续按顺序触发所述至少两个电压调节模块组中的所有剩余的电压调节模块组的输入电容被充满，即在上一个电压调节模块组的输入电容被充满时驱动与下一个电压调节模块组对应的电压调节开关的第一端和第二端电接通；（4）当所述至少两个电压调节模块组中的最后一个电压调节模块组的输入电容被充满时，所述控制器驱动所述输出开关Kp接通以向外部待充电设备提供电功率输出。
4.根据权利要求3所述的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置，其特征在于，所述至少两个电压调节开关是双触点开关，并且所述至少两个电压调节开关包括至少三个电压调节开关，所述至少三个电压调节开关中的三个电压调节开关各自进一步具有第三端，所述第三端各自与用于接收外部三相交流电输入的三个端口中的每个端口电连接。
5.根据权利要求4所述的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置，其特征在于，所述用于储能式充电设备的补电与放电控制装置被配置为以如下方式从外部三相交流电输出方接收电功率以向储能式充电设备内的电池组充电：当需要对储能式充电设备内的电池组进行充电时，所述控制器驱动所述储能开关Kc接通并且驱动所述输出开关Kp断开，并随之驱动具有所述第三端的三个电压调节开关中的每个的第一端和第三端电接通、以利用外部提供的三相交流电对储能式充电设备内的电池组进行充电。
6.一种包含权利要求1-5种任一个权利要求所述的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的用于储能式充电设备的补电与放电控制系统。
7.一种包含权利要求1-5种任一个权利要求所述的用于储能式充电设备的补电与放电控制装置的车辆。
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