CN108599347A - 一种新型的全功率全动态分配矩阵、集成化模组和充电站 - Google Patents

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薛建仁
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Nanjing Guoxin Energy Co., Ltd.
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薛建仁
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Abstract

本发明提供一种新型的全功率全动态分配矩阵、基于全功率全动态分配矩阵的集成化模组和和基于集成化模组的充电站；方法是将M个整流模块和N个充电终端构成M×N矩阵，每个整流模块对应M中一行，每个充电终端对应N列中一列；对应M×N矩阵的一个交叉点(坐标I、K为例)上连接有投切电路单元IK；投切电路单元IK中IGBT 6的集电极连接到汇流母排CK，整流模块PI的负极PI‑通过电流传感器7与投切电路单元IK中IGBT 6的发射极连接，电流传感器7的电流输出信号与CPLDK的I/O口4I连接，投切电路单元IK中IGBT 6的基极通过驱动电路5与CPLDK的I/O口3I连接。

Description

一种新型的全功率全动态分配矩阵、集成化模组和充电站
技术领域
本发明是充电站模块的动态分配装置，特别是一种新型的全功率全动态分配矩阵、集成化模组和充电站。
背景技术
现有申请号为201510124712.9的《矩阵式柔性充电堆及动态分配功率的充电方法》中提出一种矩阵式柔性充电堆动态功率的充电方法：1、充电模块分为不参于功率动态分配和和参于动态分配的两个部分，分配只限于参于动态分配的模块部分；2、动态分配阵列由开关组成，所述开关包括多个高压直流接触器。
另一申请号为201611204841.X的《可自由分配功率的电源模块及分配方法》中提出：1、每个电源模块设置功率分配单元并通过功率分配单元与至少两路电源输出线路连接；2、切换单元采用多路继电器，多路继电器的动触端连接电源的正极，多路继电器的静触端与电源输出线路连接，多路继电器的控制端。
以上专利没有实现整流模块的全功率全动态分配功能；现有文献也没有检索到电动汽车类的IGBT全功率全动态分配的有关方法和装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的全功率全动态分配矩阵、基于全功率全动态分配矩阵的集成化模组和和基于集成化模组的充电站。
本发明的实现方法是：M个整流模块和N个充电终端构成M×N矩阵，每个整流模块对应M中一行，每个充电终端对应N列中一列；对应M×N矩阵的一个交叉点(坐标I、K为例)上连接有投切电路单元IK；投切电路单元IK 中IGBT 6的集电极连接到汇流母排CK，整流模块PI的负极PI-通过电流传感器7与投切电路单元IK中IGBT 6的发射极连接，电流传感器7的电流输出信号与CPLDK的I/O口4I连接，投切电路单元IK中IGBT 6的基极通过驱动电路5与CPLDK的I/O口3I连接；MCU发送导通IGBT 6的指令给CPLDK， CPLDK的I/O口3I输出高电平给投切电路单元IK中IGBT 6的基极，投切电路单元IK中IGBT 6为导通状态，整流模块PI的负极PI-被连接至汇流母排 CK，经二极管8和继电器9至充电终端的接线端子11负极，充电终端的接线端子11正极经继电器10与整流模块PI的正极P+连接；MCU发送关断指令给CPLDK，CPLDK的I/O口3I输出低电平，投切电路单元IK中IGBT 6被关断，整流模块PI的负极PI-断开连接。
本发明中：M×N矩阵中的整流模块PI可单独连接到任一个汇流母排，多个模块可以同时连接到任一个汇流母排，任何一个整流模块PI不能同时连接到二个或二个以上不同的汇流母排；整流模块PI的工作次序是：闭合继电器9和10、整流模块PI复位、闭合投切电路单元IK中IGBT 6，根据CAN调整整流模块PI输出；断开过程次序是：整流模块PI复位关断输出、断开投切电路单元IK中IGBT 6，断开继电器9和10；当整流模块PI导通时，当电流传感器7电流传感器的输出信号大于CPLDK的I/O口4I的整定值时，CPLDK 的I/O口3I立即输出低电平，投切电路单元IK中IGBT 6被关断，整流模块 PI断开连接，CPLDK同时上报该信号给MCU，IBGT 6被闭锁后，须有MCU下发解锁指令，否则矩阵交叉点的IBGT 6始终处于闭锁状态。
本发明中：同一列中所有的投切电路单元的驱动电路5的控制控制和电流传感器7的输出信号，都受控于该列中的CPLD；所有列的CPLD都受控于 MCU，MCU受控于设备的MAINMCU；投切电路单元的PCB 12和IGBT固定在该列的汇流母排上。
本发明中：其全功率全动态分配矩阵的投切电路单元中IGBT为共集电极电路或为共发射极电路；投切电路单元中IGBT功率器件或为MOS管功率器件或为继电器；在每一路模块输入端串联有二极管。
基于全功率全动态分配矩阵的集成化模组：由电源输入单元21、整流模块组23、全功率全动态分配矩阵25、充电终端的接线端子11和集成化模组架26组成；整流模块组23从集成化模组架26的前方置入并固定，电源输入单元21固定于集成化模组架26的一侧，全功率全动态分配矩阵25固定于集成化模组架26的另一侧；电源AC由电源输入单元21通过连接线22与整流模块组23的电源输入端连接连接，整流模块组23的输出经连接线24与全功率全动态分配矩阵25连接；全功率全动态分配矩阵25通过汇流母排CK经继电器9和10连接充电终端的接线端子11。
基于集成化模组的充电站：有充电站外壳30、充电站外壳30分为密闭制冷室31和散热室32；密闭制冷室31内装置有集成化模组40、冷凝器37、进风总成33、出风总成35、进风总成33的外侧装有防水的百叶窗34、出风总成35外侧装有防水的百叶窗36；散热室32内装置有散热器和压缩机总成 38、散热室32的两侧装有防水的百叶窗39；在夏季和下雨天时，充电站自动启用冷凝器37和散热器和压缩机总成38制冷系统，通过制冷方式降低集成化模组40的温升，春秋冬季采用室外风冷散热；冷凝器37为顶置或为挂壁方式。
发明优点
全功率全动态功率分配有效提示全部模块的使用效率、集成化模组优化配电回路和控制回路的结构、基于集成化模组的充电站可以大大简化充电站的结构和生产过程，雨天和夏季自动进入制冷散热模式能够极大提升充电站的效率和可靠性。
附图说明
图1是全功率全动态功率分配电路原理图
图2是全功率全动态功率分配结构示意图
图3是基于全功率全动态功率分配集成化模组原理框图
图4是基于全功率全动态功率分配集成化模组结构示意图
图5是基于集成化模组的充电站结构示意图
图1-5中：1是投切单路单元IK与整流模块PI-接线端、2是投切单路单元与汇流母排CK的接线端、3是投切单路单元的IGBT 6的控制端、4是投切单路单元的电流输出端、5是投切单路单元的IGBT驱动电路、6是投切单路单元IGBT、7是投切单路单元的电流传感器、8是二极管、9是负极端继电器、10是正极端继电器、11是充电终端的输出端子、12是投切电路单元的PCB；21是电源输入单元、22是电源输入单元与整流模块组23连接线、23 是整流模块组、24是整流模块组23的输出与全功率全动态分配矩阵de线连接、25是全功率全动态分配矩阵、26是集成化模组架；30是充电站外壳、 31是密闭制冷室、32是散热室、33是进风总成、34是进风总成33防水百叶窗、35是出风总成、36是出风总成35的防水百叶窗、37是冷凝器、38是压缩机和散热器总成、39是散热室32的防水百叶窗。
具体实施例
附图非限制性地公开本发明的原理及其实施结构，以下就实施例作进一步说明。
图2是全功率全动态分配矩阵具体实施列，投切电路单元的PCB 12和 IGBT固定在该列的输出母排。
图4是基于全功率全动态分配矩阵的集成化模组的实施例，其全功率全动态分配矩阵的投切电路单元中采用IGBT作为功率器件，IGBT为共集电极电路。
图5是基于集成化模组的充电站的具体实施例，该实施例中的冷凝器37 为顶置式，其进风总成33和出风总成35的进出风道具有电动启闭装置。
上述具体实施例公开如上，实施例和附图并不是用来限定本发明，在不脱离本发明之精神和范围内，尽可作各种变化或润饰，同样在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全功率全动态分配矩阵有：M个整流模块和N个充电终端构成M×N矩阵，每个整流模块对应M中一行，每个充电终端对应N列中一列，其特征是：对应M×N矩阵的一个交叉点(坐标I、K为例)上连接有投切电路单元(IK)；投切电路单元(IK)中IGBT(6)的集电极连接到汇流母排(CK)，整流模块PI的负极PI-通过电流传感器(7)与投切电路单元(IK)中IGBT(6)的发射极连接，电流传感器(7)的电流输出信号与CPLDK的I/O口(4I)连接，投切电路单元(IK)中IGBT(6)的基极通过驱动电路(5)与CPLDK的I/O口(3I)连接；MCU发送导通IGBT(6)的指令给CPLDK，CPLDK的I/O口(3I)输出高电平给投切电路单元(IK)中IGBT(6)的基极，投切电路单元(IK)中IGBT(6)为导通状态，整流模块PI的负极PI-被连接至汇流母排(CK)，经二极管(8)和继电器(9)至充电终端的接线端子(11)负极，充电终端的接线端子(11)正极经继电器(10)与整流模块PI的正极P+连接；MCU发送关断指令给CPLDK，CPLDK的I/O口(3I)输出低电平，投切电路单元IK中IGBT(6)被关断，整流模块PI的负极PI-断开连接。
2.一种如权利要求1所述的全功率全动态分配矩阵，其特征是：M×N矩阵中的整流模块PI可单独连接到任一个汇流母排，多个模块可以同时连接到任一个汇流母排，任何一个整流模块PI不能同时连接到二个或二个以上不同的汇流母排；整流模块PI的工作次序是：闭合继电器(9)和(10)、整流模块PI复位、闭合投切电路单元(IK)中IGBT(6)，根据CAN调整整流模块PI输出；断开过程次序是：整流模块PI复位关断输出、断开投切电路单元IK中IGBT(6)，断开继电器(9)和(10)；当整流模块PI导通时，当电流传感器(7)电流传感器的输出信号大于CPLDK的I/O口(4I)的整定值时，CPLDK的I/O口(3I)立即输出低电平，投切电路单元IK中IGBT(6)被关断，整流模块PI断开连接，CPLDK同时上报该信号给MCU，IBGT(6)被闭锁后，须有MCU下发解锁指令，否则矩阵交叉点的IBGT(6)始终处于闭锁状态。
3.一种如权利要求1所述的全功率全动态分配矩阵，其特征是：同一列中所有的投切电路单元的驱动电路(5)的控制控制和电流传感器(7)的输出信号，都受控于该列中的CPLD；所有列的CPLD都受控于MCU，MCU受控于设备的MAIN MCU；投切电路单元的PCB(12)和IGBT固定在该列的汇流母排上。
4.一种如权利要求1所述的全功率全动态分配矩阵，其特征是：其全功率全动态分配矩阵的投切电路单元中IGBT为共集电极电路或为共发射极电路；投切电路单元中IGBT功率器件或为MOS管功率器件或为继电器；在每一路模块输入端串联有二极管。
5.一种基于如权利要求1所述的全功率全动态分配矩阵的集成化模组，其特征是：由电源输入单元(21)、整流模块组(23)、全功率全动态分配矩阵(25)、充电终端的接线端子(11)和集成化模组架(26)组成；整流模块组(23)从集成化模组架(26)的前方置入并固定，电源输入单元(21)固定于集成化模组架(26)的一侧，全功率全动态分配矩阵(25)固定于集成化模组架(26)的另一侧；电源AC由电源输入单元(21)通过连接线(22)与整流模块组(23)的电源输入端连接，整流模块组(23)的输出经连接线(24)与全功率全动态分配矩阵(25)连接；全功率全动态分配矩阵(25) 通过汇流母排(CK)经继电器(9)和(10)连接充电终端的接线端子(11)。
6.一种基于如权利要求5所述的全功率全动态分配矩阵的集成化模组的充电站，其特征是：有充电站外壳(30)、充电站外壳(30)内部分为密闭制冷室(31)和散热室(32)；密闭制冷室(31)内装置有集成化模组(40)、冷凝器(37)、进风总成(33)、出风总成(35)；进风总成(33)的外侧装有防水的百叶窗(34)、出风总成(35)外侧装有防水的百叶窗(36)；散热室(32)内装置有散热器和压缩机总成(38)、散热室(32)的两侧装有防水的百叶窗(39)；在夏季和下雨天时，充电站自动启用冷凝器(37)和散热器和压缩机总成(38)制冷系统，通过制冷方式降低集成化模组(40)的温升，春秋冬季采用室外风冷散热；冷凝器(37)为顶置或为挂壁方式。
7.一种基于如权利要求6所述的全功率全动态分配矩阵的集成化模组的充电站，其特征是：其进风总成(33)和出风总成(35)的进出风道具有电动启闭装置。
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