CN108377007A - 一种电动汽车直流充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车直流充电系统,包括:集中式换流系统及分布式充电桩终端,其中,集中式换流系统设置于变电站中,输入电源接于集中式换流系统的输入端,集中式换流系统的输出端与分布式充电桩终端相连;集中式换流系统包括:功率模块、高频变压器及第一交流直流转换单元。本发明所设计的电动汽车直流充电系统,通过将集中式换流系统设置于变电站中,从而减少了充电桩的占用面积,实现了资源的合理利用;并且通过进行换流,避免了单个充电桩内部配置换流设备,从而大大降低了充电系统的成本;并且将各个充电桩统一接于集中式换流系统,从而实现对各个充电桩的协调控制。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电领域,具体涉及一种电动汽车直流充电系统。
背景技术
随着电动汽车的快速发展,快速充电需求变多,发展快速直流充电技术是电动汽车充电技术的关键技术。直流快速充电,充电功率大,充电时间短,节约用户时间,但同时一般直流充电桩比交流充电桩成本高,控制较复杂。
目前直流快速充电系统,主要缺陷是硬件成本较高,无法实现隔离变压器二次侧之间功率能量的交换。现有的直流充电桩建设模式,无论充电桩是单枪或者双枪,充电桩均置于室外车位旁,几乎每个、每两个或者若干个车位都会配置一直体型很大的充电桩,由于充电桩中内置电力电子换流设备,体型较大,置于车位旁占用空间大,造成资源的浪费;整个充电桩置于室外,由于室外的工况较差,整个系统需要防尘、防潮等设计,造成较高的系统成本;并且各个充电桩分布分散,各自单独运行,因此很难协调控制并利用电动汽车电池容量为电网提供支持服务。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有直流充电桩体积大,造成资源的浪费,整个充电系统的成本高,并且各个充电桩各自单独运行不易进行协调控制的问题。
为此,本发明提供一种电动汽车直流充电系统,包括:集中式换流系统及分布式充电桩终端,其中,所述集中式换流系统设置于变电站中,输入电源接于所述集中式换流系统的输入端,所述集中式换流系统的输出端与所述分布式充电桩终端相连;所述集中式换流系统包括:功率模块,用于将所述输入电源的交流电转换为高频交流电信号;高频变压器,用于接收所述高频交流电信号,并对所述高频交流电信号进行物理隔离;第一交流直流转换单元,用于接收所述物理隔离后的高频交流电信号,并将所述物理隔离后的高频交流电信号转换为输出直流电信号传送至所述分布式充电桩终端。
可选地,所述分布式充电桩终端包括:人机交互单元,用于接收用户的操作指令;计量单元,用于根据所述操作指令计算充电费用;充电枪头,用于为接入负载充电;控制单元,用于根据所述操作指令控制所述充电枪头为接入负载充电。
可选地,与所述集中式换流系统的输出端连接的所述分布式充电桩终端为一个或多个。
可选地,所述功率模块包括:第二交流直流转换单元,用于将所述输入电源的交流电转换为直流信号;直流交流转换单元,用于接收所述直流信号,并将所述直流信号转换为高频交流信号传送至所述高频变压器的一次侧。
可选地,所述集中式换流系统还包括:功率输入调节模块,所述功率输入调节模块连接于所述输入电源及所述功率模块之间,用于调节接入所述高频变压器的一次侧的所述功率模块的总输出功率。
可选地,所述功率输入调节模块具体用于:根据接入负载的个数调节接入所述高频变压器的一次侧的所述功率模块的个数。
可选地,所述功率输入调节模块包括多个控制开关,各所述控制开关分别控制各所述功率模块的接入。
可选地,所述集中式换流系统还包括:串并联控制单元,所述串并联控制单元与所述第一交流直流转换单元的输出端连接,用于控制所述第一交流直流转换单元中多个交流直流变换器的连接关系。
可选地,所述串并联控制单元具体用于:控制多个所述交流直流变换器的输出端并联连接。
可选地,所述串并联控制单元具体用于:控制多个所述交流直流变换器的输出端串联连接。
本发明技术方案,具有如下优点:
通过将集中式换流系统设置于变电站中,从而减少了充电桩的占用面积,实现了资源的合理利用;并且通过集中式换流系统进行换流,避免了单个充电桩内部配置换流设备,从而大大降低了充电系统的成本;并且将各个充电桩统一接于集中式换流系统,从而实现对各个充电桩的协调控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为本发明实施例电动汽车直流充电系统的结构示意图;
图2为本发明实施例分布式充电桩终端的结构示意图;
图3为本发明实施例功率模块的结构示意图;
图4为本发明实施例集中式换流系统的结构示意图;
图5为本发明实施例集中式换流系统的另一结构示意图;
图6为本发明实施例集中式换流系统的另一结构示意图;
图7为本发明实施例集中式换流系统的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。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。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种电动汽车直流充电系统,如图1所示,包括:集中式换流系统1及分布式充电桩终端2,其中,集中式换流系统1设置于变电站中,输入电源3接于集中式换流系统1的输入端,集中式换流系统1的输出端与分布式充电桩终端2相连;集中式换流系统1包括:至少一功率模块11,用于将输入电源3的交流电转换为高频交流电信号;高频变压器12,用于接收高频交流电信号,并对高频交流电信号进行物理隔离;第一交流直流转换单元13,用于接收物理隔离后的高频交流电信号,并将物理隔离后的高频交流电信号转换为输出直流电信号传送至分布式充电桩终端2。上述功率模块11可设置为一个或多个。在实际应用中,输入电源3可为市电电源或三相电源等,本发明并不以此为限。
在一较佳实施例中,如图2所示,上述分布式充电桩终端2包括:人机交互单元21,用于接收用户的操作指令;计量单元22,用于根据操作指令计算充电费用;充电枪头23,用于为电动汽车电池充电;控制单元24,用于根据操作指令控制充电枪头为电动汽车电池充电。
在一较佳实施例中,如图4所示,上述与集中式换流系统1的输出端连接的分布式充电桩终端2为一个或多个。
在一较佳实施例中,如图3及图4所示,上述功率模块11包括:第二交流直流转换单元111,用于将输入电源3的交流电转换为直流信号;直流交流转换单元112,用于接收直流信号,并将直流信号转换为高频交流信号传送至高频变压器12的一次侧。
具体地,在一实施例中,如图3及图4所示,上述直流交流转换单元112包括一个或多个直流交流变换器。
具体地,在一实施例中,如图3及图4所示,上述第一交流直流转换单元13包括一个或多个交流直流变换器。
具体地,如图4所示,当直流交流变换器为多个时,直流交流变换器与交流直流变换器通过高频变压器12一一对应,分别连接于高频变压器的一次侧及二次侧。
在一较佳实施例中,如图5所示,上述集中式换流系统1还包括:功率输入调节模块14,功率输入调节模块14连接于输入电源3及功率模块11之间,用于调节接入高频变压器12的一次侧的功率模块11的总输出功率。
在一实施例中,上述功率输入调节模块14具体用于:根据电动汽车电池的个数调节接入高频变压器12的一次侧的功率模块11的个数。
通过功率输入调节模块14的设置使得上述电动汽车直流充电系统可以根据接入电动汽车电池的个数,智能的调节功率模块的输出功率,从而大大提高了整个系统的工作效率。
具体地,在一实施例中,如图5所示,在一实施例中上述功率输入调节模块14包括多个控制开关k,各控制开关k分别控制各功率模块11的接入。
在一较佳实施例中,如图6及图7所示,上述集中式换流系统1还包括:串并联控制单元15,该串并联控制单元15与第一交流直流转换单元13的输出端连接,用于控制第一交流直流转换单元13中多个交流直流变换器的连接关系。
具体地,在一实施例中,如图6所示,上述串并联控制单元15具体用于:控制多个交流直流变换器的输出端并联连接。当n个交流直流变换器的输出端并联连接时,n-1个交流直流变换器的第一输出端与第1个交流直流变换器的第一输出端连接、n-1个交流直流变换器的第二输出端与第1个交流直流变换器的第二输出端连接。
具体地,在一实施例中,如图7所示,上述串并联控制单元15具体用于:控制多个交流直流变换器的输出端串联连接。当n个交流直流变换器的输出端串联连接时,第1个交流直流变换器的第一输出端和第n个交流直流变换器的第二输出端接于分布式充电桩终端2,其余n-2个交流直流变换器的第二输出端接于相邻交流直流变换器的第一输出端。
通过上述串并联控制单元15的设置,实现了隔离变压器二次侧之间功率能量的交换;并通过调节系统输出的充电电流及充电电压,提高了整个系统的灵活性,从而使系统由普通的直流充电系统拓展为高电压、高电流的超级快速充电系统。
具体地,在一实施例中,如图6及图7所示,上述串并联控制单元15包括多个控制开关,通过控制开关实现多个交流直流变换器的串并联。
需要说明的是,上述实施例是以接入负载为电动汽车电池为例进行说明,但在实际应用中接入负载还可以是其他类型,例如:电动自行车电池等,本发明并不以此为限。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电动汽车直流充电系统,其特征在于,包括:集中式换流系统(1)及分布式充电桩终端(2),其中,
所述集中式换流系统(1)设置于变电站中,输入电源(3)接于所述集中式换流系统(1)的输入端,所述集中式换流系统(1)的输出端与所述分布式充电桩终端(2)相连;
所述集中式换流系统(1)包括:功率模块(11),用于将所述输入电源(3)的交流电转换为高频交流电信号;高频变压器(12),用于接收所述高频交流电信号,并对所述高频交流电信号进行物理隔离;第一交流直流转换单元(13),用于接收所述物理隔离后的高频交流电信号,并将所述物理隔离后的高频交流电信号转换为输出直流电信号传送至所述分布式充电桩终端(2)。
2.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述分布式充电桩终端(2)包括:
人机交互单元(21),用于接收用户的操作指令;
计量单元(22),用于根据所述操作指令计算充电费用;
充电枪头(23),用于为接入负载充电;
控制单元(24),用于根据所述操作指令控制所述充电枪头为接入负载充电。
3.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,与所述集中式换流系统(1)的输出端连接的所述分布式充电桩终端(2)为一个或多个。
4.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述功率模块(11)包括:
第二交流直流转换单元(111),用于将所述输入电源(3)的交流电转换为直流信号;
直流交流转换单元(112),用于接收所述直流信号,并将所述直流信号转换为高频交流信号传送至所述高频变压器(12)的一次侧。
5.根据权利要求4所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述集中式换流系统(1)还包括:功率输入调节模块(14),所述功率输入调节模块(14)连接于所述输入电源(3)及所述功率模块(11)之间,用于调节接入所述高频变压器(12)的一次侧的所述功率模块(11)的总输出功率。
6.根据权利要求5所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述功率输入调节模块(14)具体用于:根据接入负载的个数调节接入所述高频变压器(12)的一次侧的所述功率模块(11)的个数。
7.根据权利要求6所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述功率输入调节模块(14)包括多个控制开关(k),各所述控制开关(k)分别控制各所述功率模块(11)的接入。
8.根据权利要求5-7中任一权利要求所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述集中式换流系统(1)还包括:串并联控制单元(15),所述串并联控制单元(15)与所述第一交流直流转换单元(13)的输出端连接,用于控制所述第一交流直流转换单元(13)中多个交流直流变换器的连接关系。
9.根据权利要求8所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述串并联控制单元(15)具体用于:
控制多个所述交流直流变换器的输出端并联连接。
10.根据权利要求8所述的电动汽车直流充电系统,其特征在于,所述串并联控制单元(15)具体用于:
控制多个所述交流直流变换器的输出端串联连接。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 34 Mark Grafin Avenue, Berlin, Germany Applicant after: European Institute for global energy Internet Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 34 Mark Grafin Avenue, Berlin, Germany Applicant before: European Institute for global energy Internet Applicant before: State Grid Corporation of China |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180807 |