CN109204025B - 一种车载充电装置及新能源车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车载充电装置及新能源车辆，车载充电装置包括受电连接模块、变流模块、充电控制模块、电压值检测模块，当电压值检测模块测到线网电压值为设定的集中充电的电压值时，则通过DC/DC变换器调节集中充电时的电压和电流，对车辆进行慢充电；当检测到的电压值为设定的快速充电时的电压值时，则接通地面的充电机，输出大电流对车辆进行充电，车载充电装置根据不同的充电需求，实现了集中充电和快速充电两种充电模式，使用小功率型的DC/DC变换器和地面充电机的结合即可完成两种充电方式，减小了DC/DC变换器的体积，降低了生产成本，实现了车载充电装置的小型化，节约了车辆的内部空间，降低了车辆的运行能耗和运营成本。

Description

一种车载充电装置及新能源车辆
技术领域
本发明属于新能源汽车充电系统领域，特别涉及一种车载充电装置及新能源车辆。
背景技术
随着城市化进程的发展和居民生活水平的不断提高，越来越多的家庭拥有了私家车，城市道路交通问题和城市大气污染问题也日益加剧，并且伴随着石油资源日益枯竭，选择新能源技术替代现有的石化资源已成为当今世界亟待解决的问题。
因此，新能源汽车成为了最佳的选择，目前，新能源汽车多采用电池或超级电容作为储能装置，由于电动汽车需要在停运期间集中充电；或者在运行期间处于缺电的情况下需要大功率快速补电，所以车载充电装置需要满足集中充电和快速充电两种充电需求，目前的车载充电装置通过DC/DC变换器和电池管理系统BMS等构成常规的充电模式，通过DC/DC变换器调节合适的充电电压和电流完成对多台车辆的集中充电。当车辆在运行期间需要快速补电时，由于是大功率充电，所以DC/DC变换器需要选用昂贵的大功率元器件，这势必增加DC/DC变换器制造成本从而增加车辆的制造成本；另外，大功率DC/DC变换器会占用车辆较大的空间并使车辆自重增大，造成车辆增加运营成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载充电装置，用于解决现有技术中车载充电装置中的DC/DC变换器为了同时满足对车辆集中充电和快速充电的要求，需要利用大功率元器件造成DC/DC变换器体积大、造价高的问题或采用传统充电方式的集中式充电站造价高的问题；本发明还提供了一种新能源车辆，用于解决现有技术中新能源车辆承载大功率DC/DC变换器而导致自重大造价高体积大产生的运营成本高的问题。
为实现上述目的，本发明的一种车载充电装置的技术方案如下：
一种车载充电装置，包括受电连接模块、变流模块、充电控制模块，还包括电压值检测模块和充电模式切换模块，所述受电连接模块的输出端分别与变流模块输入端和充电模式切换模块的快速充电模式输入端连接，所述变流模块输出端与充电模式切换模块的集中充电模式输入端连接，所述充电模式切换模块输出端与充电控制模块连接，所述受电连接模块用于连接充电架接通电源，所述电压值检测模块用于对受电连接模块输入电压的电压值进行判别，将判别结果输入到充电控制模块，以对充电模式切换模块中的充电模式进行控制切换。
进一步地，所述受电连接模块为受电弓或集电杆。
进一步地，所述充电模式切换模块包括两条支路，每条支路上串设有控制自身支路开通与关断的控制开关，其中每条支路的一端连接构成所述充电切换模块的输出端，其中一条支路的另一端构成所述充电切换模块的快速充电模式的输入端，另一条支路的另一端构成所述集中充电模式的输入端。
进一步地，所述电压值检测模块设置在变流模块中，电压值检测模块输出连接充电控制模块的控制模式信号输入端。
进一步地，所述充电控制模块为电池管理模块BMS，所述电池管理模块BMS控制连接变流模块输出端和充电模式切换模块输出端，所述充电模式切换模块用于通过所述电池管理模块BMS与储能模块连接。
进一步地，还包括与充电机通讯的无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述电池管理模块BMS连接。
本发明的有益效果是：
本发明提供的车载充电装置，包括电压值检测模块和充电模式切换模块，电压值检测模块检测受电连接模块输入的电压值，当检测到的电压值为设定的集中充电的电压值时，则通过DC/DC变换器调节集中充电时的电压和电流，对车辆进行慢充电；当检测到的电压值为设定的快速充电时的电压值时，则接通地面的充电机，输出大电流，通过充电模式切换模块而不用DC/DC变换器直接对车辆进行充电，实现了DC/DC变换器的小型化，减小了DC/DC变换器的体积，降低了车载充电装置的生产成本，提高了充电经济性。
本发明的一种新能源车辆的技术方案如下：
一种新能源车辆，包括车载充电装置，车载充电装置包括受电连接模块、变流模块、充电控制模块，还包括电压值检测模块和充电模式切换模块，所述受电连接模块的输出端分别与变流模块输入端和充电模式切换模块的快速充电模式输入端连接，所述变流模块输出端与充电模式切换模块的集中充电模式输入端连接，所述充电模式切换模块输出端与充电控制模块连接，所述受电连接模块用于连接充电架接通电源，所述电压值检测模块用于对受电连接模块输入的电压值进行判别，将判别结果输入到充电控制模块，以对充电模式切换模块中的充电模式进行控制切换。
进一步地，所述受电连接模块为受电弓或集电杆。
进一步地，所述受电弓在车体顶部、侧面或底端。
进一步地，所述充电模式切换模块包括两条支路，每条支路上串设有控制自身支路开通与关断的接触器，其中每条支路的一端连接构成所述充电切换模块的输出端，其中一条支路的另一端构成所述充电切换模块的快速充电模式的输入端，另一条支路的另一端构成所述集中充电模式的输入端。
进一步地，所述电压值检测模块设置在变流模块中，电压值检测模块的输出连接充电控制模块的控制模式信号输入端。
进一步地，所述充电控制模块为电池管理模块BMS，所述电池管理模块BMS控制连接变流模块输出端和充电模式切换模块输出端，所述充电模式切换模块用于通过所述电池管理模块BMS与储能模块连接。
进一步地，还包括与充电机通讯的无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述电池管理模块BMS连接。
本发明的有益效果是：
本发明提供的新能源车辆，包括车载充电装置，由地面充电机进行快速充电，由车载充电装置的DC/DC变换器调节充电电流进行小电流集中充电，因此，实现了车载充电装置的小型化，使汽车不用承担较大的车载充电装置，节约了车辆的内部空间，降低了车辆的运行能耗和运营成本。
附图说明
图1为本发明的车载充电装置的原理框图；
图2为本发明的另一种车载充电装置的原理框图；
图3为本发明的车载充电装置的充电方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
本发明的一种车载充电装置的实施例：
一种车载充电装置，如图1所示，包括受电连接模块、变流模块、充电控制模块，还包括电压值检测模块和充电模式切换模块。其中，受电连接模块为受电弓1，变流模块为DC/DC变换器3，充电控制模块为电池管理模块BMS4，受电连接模块的输出端分别与DC/DC变换器输入端和充电模式切换模块5的快速充电模式7输入端连接，DC/DC变换器输出端与充电模式切换模块的集中充电模式6输入端连接，充电模式切换模块输出端与电池管理模块BMS连接，受电弓用于连接充电架接通电源，电压值检测模块2用于对受电弓输入电压的电压值进行判别，将判别结果输入到电池管理模块BMS，以对充电模式切换模块中的充电模式进行控制切换，电池管理模块BMS控制连接变流模块输出端和充电模式切换模块输出端，充电模式切换模块通过电池管理模块BMS与储能模块连接。电压值检测模块设置在DC/DC变换器中，利用DC/DC变换器内部的主控电路实现电压值检测的功能，电压值检测模块输出连接充电控制模块的控制模式信号输入端。
上述的充电模式切换模块包括两条支路，每条支路上串设有控制自身支路开通与关断的控制开关，控制开关为接触器、继电器或半导体开关元器件。其中每条支路的一端连接构成充电切换模块的输出端，其中一条支路的另一端构成所述充电切换模块的快速充电模式的输入端，另一条支路的另一端构成所述集中充电模式的输入端。
本实施例的受电连接模块为受电弓，作为其他实施方式，受点连接模块为集电杆。
本实施例的车载充电装置还包括与充电机通讯的无线通讯模块8，所述无线通讯模块与所述电池管理模块BMS连接；还包括车辆储能模块9，车辆储能模块为电池、超级电容或电池与超级电容。
上述实施例中，电压值检测模块设置在变流模块中，作为其他实施方式，如图2所示的结构，电压值检测模块可以不设置在变流模块中。
利用本发明的车载充电装置对车辆储能模块充电的具体过程为：
如图3所示，打开场站充电系统，使充电架带电。车辆停放到位后，控制升弓，使受电弓弓头接触充电架，车载DC/DC变换器是母线电压转换为充电电压的部件，具备母线(线网)电压监测功能，实时监测线网电压，车载DC/DC变换器输出电流、电压受车辆BMS控制，此时电压值检测模块判断母线电压是否符合要求，判断母线电压符合(不为0V，如为600V)后，电压值检测模块反馈信号给车辆BMS，车辆BMS收到信号后，通过无线通讯模块尝试按照国标GB/T27930-2015与充电机握手通讯，延时等待无应答后，BMS控制充电模式切换模块切换成集中充电模式，BMS6控制车载DC/DC变换器启动，车载DC/DC变换器模块根据BMS请求的充电参数调整输出至车辆储能模块的电压、电流，然后为车辆充电，直到充电完成后车辆BMS向车载DC/DC变换器发送停止充电指令，车载DC/DC变换器停止输出，并发送充电完成指令给整车，车辆控制降弓，充电完成，从而解决搭载受电弓的新能源车辆夜间集中充电的问题。
如果电压值检测模块通过受电弓检测线网电压，当检测到线网电压为设定的电压值(通常为0-20V)时，电压值检测模块发线网电压信号给车辆BMS，车辆BMS接到线网电压信号后，通过无线通讯模块尝试与场站充电机握手通讯，充电机应答后，BMS控制充电模式切换模块切换成快速充电模式，充电机启动并根据BMS请求的充电参数调整输出至车辆储能模块的的充电电压和电流，为车辆快速补电，补电完成后车辆BMS给充电机发送停止充电指令，充电机停止输出并发送充电完成指令给整车控制器，车辆控制降弓，充电完成，从而解决搭载受电弓的新能源车辆白天快速补电的问题，提高运营灵活性。
本实施例中，受电连接装置为受电弓，作为其他实施方式，可采用集电杆。
本实施例中，车载受电弓形式不受限制，可为卧式受电弓、立式受电弓或其他形式的受电连接装置。
本实施例中，受电连接装置为安装在车辆侧面，也可为安装在车辆底部。
本实施例中，充电机通过无线通讯模块与车辆通讯，作为其他实施方式，可不具备与车辆通讯的功能。
本实施例中，变流模块为DC/DC变换器，作为其他实施方式，还可以采用其他具有变流功能的器件。
本实施例中，通过BMS控制DC/DC变换器和充电模式切换模块，作为其他实施方式，还可以采用具有相同功能的模块控制DC/DC变换器和充电模式切换模块的相互切换。
本实施例中，通过DC/DC变换器检测线网电压，作为其他实施方式，可以采用继电器判断电压大小。
本发明还提供了一种新能源车辆，包括储能模块、车载充电装置，车载充电装置包括受电连接模块、变流模块、控制模块及充电模式切换模块，受电连接模块的一端分别与变流模块输入端和充电模式切换模块的快速充电模式输入端连接，变流模块输出端与充电模式切换模块的集中充电模式输入端连接，充电模式切换模块输出端与控制模块连接，受电连接模块连接充电架对储能模块充电。
本发明的新能源车辆，由地面充电机进行快速充电，由车载充电装置的DC/DC变换器调节充电电流进行小电流集中充电，因此，实现了车载充电装置的小型化，使汽车不用承担较大的车载充电装置，节约了车辆的内部空间，降低了车辆的运行能耗和运营成本。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种车载充电装置，包括受电连接模块、变流模块、充电控制模块，其特征在于，还包括电压值检测模块和充电模式切换模块，所述受电连接模块的输出端分别与变流模块输入端和充电模式切换模块的快速充电模式输入端连接，所述变流模块输出端与充电模式切换模块的集中充电模式输入端连接，所述充电模式切换模块输出端与充电控制模块连接，所述受电连接模块用于连接充电架接通电源，所述电压值检测模块用于对受电连接模块输入电压的电压值进行判别，将判别结果输入到充电控制模块，以对充电模式切换模块中的充电模式进行控制切换，具体是：所述电压值检测模块检测受电连接模块输入的电压值，当检测到的电压值为设定的集中充电的电压值时，通过变流模块调节集中充电时的电压和电流，对车辆进行慢充电；当检测到的电压值为设定的快速充电时的电压值时，接通地面的充电机，输出大电流，通过充电模式切换模块直接对车辆进行充电，以实现变流模块的小型化。
2.根据权利要求1所述的车载充电装置，其特征在于，所述受电连接模块为受电弓或集电杆。
3.根据权利要求1所述的车载充电装置，其特征在于，所述充电模式切换模块包括两条支路，每条支路上串设有控制自身支路开通与关断的控制开关，其中每条支路的一端连接构成所述充电模式切换模块的输出端，其中一条支路的另一端构成所述充电模式切换模块的快速充电模式的输入端，另一条支路的另一端构成所述集中充电模式的输入端。
4.根据权利要求1-3任一项所述的车载充电装置，其特征在于，所述电压值检测模块设置在变流模块中，电压值检测模块输出连接充电控制模块的控制模式信号输入端。
5.根据权利要求4所述的车载充电装置，其特征在于，所述充电控制模块为电池管理模块BMS，所述电池管理模块BMS控制连接变流模块输出端和充电模式切换模块输出端，所述充电模式切换模块用于通过所述电池管理模块BMS与储能模块连接。
6.根据权利要求5所述的车载充电装置，其特征在于，还包括与充电机通讯的无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述电池管理模块BMS连接。
7.一种新能源车辆，包括车载充电装置，其特征在于，车载充电装置包括受电连接模块、变流模块、充电控制模块，还包括电压值检测模块和充电模式切换模块，所述受电连接模块的输出端分别与变流模块输入端和充电模式切换模块的快速充电模式输入端连接，所述变流模块输出端与充电模式切换模块的集中充电模式输入端连接，所述充电模式切换模块输出端与充电控制模块连接，所述受电连接模块用于连接充电架接通电源，所述电压值检测模块用于对受电连接模块输入的电压值进行判别，将判别结果输入到充电控制模块，以对充电模式切换模块中的充电模式进行控制切换，具体是：所述电压值检测模块检测受电连接模块输入的电压值，当检测到的电压值为设定的集中充电的电压值时，通过变流模块调节集中充电时的电压和电流，对车辆进行慢充电；当检测到的电压值为设定的快速充电时的电压值时，接通地面的充电机，输出大电流，通过充电模式切换模块直接对车辆进行充电，以实现变流模块的小型化。
8.根据权利要求7所述的新能源车辆，其特征在于，所述受电连接模块为受电弓或集电杆。
9.根据权利要求8所述的新能源车辆，其特征在于，所述受电弓在车体顶部、侧面或底端。
10.根据权利要求7所述的新能源车辆，其特征在于，所述充电模式切换模块包括两条支路，每条支路上串设有控制自身支路开通与关断的接触器，其中每条支路的一端连接构成所述充电模式切换模块的输出端，其中一条支路的另一端构成所述充电模式切换模块的快速充电模式的输入端，另一条支路的另一端构成所述集中充电模式的输入端。
11.根据权利要求7-10任一项所述的新能源车辆，其特征在于，所述电压值检测模块设置在变流模块中，电压值检测模块的输出连接充电控制模块的控制模式信号输入端。
12.根据权利要求11所述的新能源车辆，其特征在于，所述充电控制模块为电池管理模块BMS，所述电池管理模块BMS控制连接变流模块输出端和充电模式切换模块输出端，所述充电模式切换模块用于通过所述电池管理模块BMS与储能模块连接。
13.根据权利要求12所述的新能源车辆，其特征在于，还包括与充电机通讯的无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述电池管理模块BMS连接。
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