CN109474049A - 用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置及方法，本装置中ACDC模块、储能模块、BMS模块、能量转移模块、第一及第二三位切换开关设于充电桩本体内，BMS模块连接储能模块，ACDC模块输入端连接电网、输出端连接第一三位切换开关，储能模块和能量转移模块输入、输出端分别连接第一三位切换开关和第二三位切换开关，第二三位切换开关的输出端连接电动汽车电池组。本方法将充电分为移动模式和静止模式，移动模式下储能模块向电池组充电，静止模式下实现电池组维护和常规充电模式。本装置及方法为电动汽车电池组提供完整的充电过程，不仅可以标定电动汽车当前电池组容量，还可以实现移动充电、快速充电，满足电动汽车充电的需求。

Description

用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置及方法。

背景技术

随着新能源汽车的普及，充电桩在公共场所随处可见，有的被固定在地面，有的被固定在墙壁。充电桩大多被安装于公共楼房、大型商场、居民小区的停车场或是专门的充电站。充电桩的功能类似于加油站的加油机，主要是为电动汽车提供电力能源，满足汽车动力系统的持续续航需求。充电桩输入端与电网直接连接，输出端配有充电插头，可以与电动汽车插座相连接对其充电。

通常用户可以选择常规充电模式和快速充电模式，在一般情况下，用户倾向于在电动汽车电池组还有一定剩余电量的时候就对电池组充电，但是在这种情况下就无法得到电池组的实际容量，从而无法估计出电动汽车剩余行驶里程，对于电动汽车而言，目前还没有通过在使用过程中将电池组的剩余电量耗尽，然后再对电池组充满电来估计电池组的容量的做法。所以如何标定电动汽车当前电池组容量是一个具有挑战性的问题。

另外，电动汽车的数量与日俱增，而公共场所的充电桩很少，现有的固定充电桩满足不了用户对电动汽车充电的需求，目前充电桩大都是固定安装的，当电动汽车由于特殊情况无法行驶到充电桩位置，只能停靠在充电桩的一定范围内时，无法实现对电动汽车的紧急充电。因此如何将充电桩变成如手机充电宝一样具有移动充电的模式也是一个具有挑战性的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置及方法，本装置及方法克服传统充电桩充电的缺陷，可以为电动汽车电池组提供一个完整的充电过程，不仅可以标定电动汽车当前电池组容量，还可以实现移动充电、快速充电，满足电动汽车充电的需求。

为解决上述技术问题，本发明用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置包括充电桩本体、ACDC模块、储能模块、BMS模块、能量转移模块、第一三位切换开关、第二三位切换开关、驱动电机和滚轮，所述ACDC模块、储能模块、能量转移模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关分别设于所述充电桩本体内，所述滚轮设于所述充电桩本体底面四角并且通过所述驱动电机驱动，所述储能模块提供所述驱动电机工作电源，所述BMS模块连接储能模块并检测储能模块的SOC值，所述ACDC模块输入端连接电网、输出端连接所述第一三位切换开关的输入端，所述第一三位切换开关的第一输出端连接所述储能模块输入端、第二输出端悬空、第三输出端直连所述第二三位切换开关的第三输入端，所述储能模块输出端经所述能量转移模块连接所述第二三位切换开关的第一输入端，所述第二三位切换开关的第二输入端悬空，所述第二三位切换开关的输出端连接电动汽车电池组。

进一步，所述能量转移模块是双向DCDC变换器。

进一步，所述驱动电机通过串接于驱动电路的开关和力传感器运行。

进一步，本装置还包括散热风扇和把手，所述散热风扇设于所述充电桩本体顶面，所述把手设于所述充电桩本体侧面，所述充电桩本体上部设有若干散热风口。

进一步，所述充电桩本体底面一侧的滚轮为直行滚轮、另一侧的滚轮为转向滚轮，所述驱动电机驱动所述直行滚轮。

一种基于上述装置的用于电动汽车充电的可移动多模式充电方法包括如下步骤：

步骤一、本装置对电动汽车电池组充电分为移动模式和静止模式；

步骤二、在移动模式下，储能模块提供驱动电机工作电源，驱动电机带动滚轮转动使充电桩本体移动至充电位置并且电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端；

步骤三、BMS模块检测储能模块的SOC值，若SOC值低于设定值；执行步骤五，若SOC值高于设定值，电动汽车电池组进入维护充电模式；

步骤四、维护充电模式下，第一三位切换开关处于悬空位，第二三位切换开关第一输入端连接输出端，电池组剩余电能经能量转移模块转移到储能模块，直至电池组剩余电能放空并静置一段时间；

步骤五、电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端，第二三位切换开关输出端与第一输入端连接，第一三位切换开关处于悬空位，储能模块经能量转移模块、第二三位切换开关向电动汽车电池组充电，在储能模块的SOC值高于设定值时，根据充电过程所充入的实际电量进而标定电池组的实际容量；

步骤六、在静止模式下，无电动汽车电池组充电时，第一三位切换开关输入端与第一输出端接通，电网通过ACDC模块给储能模块充电；当电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端时，分为电池组维护充电模式和常规充电模式；

步骤七，维护充电模式下，第一三位切换开关处于悬空位，第二三位切换开关第一输入端连接输出端，电池组剩余电能经能量转移模块转移到储能模块，直至电池组剩余电能放空并静置一段时间，将储能模块中的电能通过能量转移模块转移到电池组；第二三位切换开关第三输入端连接输出端，第一三位切换开关与第二三位切换开关直通连接，电网经ACDC模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关对电池组进行充电，并根据充电过程所充入的实际电量进而标定电池组的实际容量。

步骤八、常规充电模式下、第一三位切换开关与第二三位切换开关直通连接，电网经ACDC模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关对电池组进行充电。

由于本发明用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置及方法采用了上述技术方案，即本装置中ACDC模块、储能模块、BMS模块、能量转移模块、第一及第二三位切换开关设于充电桩本体内，滚轮设于充电桩本体底面四角并且由驱动电机驱动，储能模块提供驱动电机工作电源，BMS模块连接储能模块，ACDC模块输入端连接电网、输出端连接第一三位切换开关的输入端，第一三位切换开关的第一输出端连接储能模块输入端、第二输出端悬空、第三输出端直连第二三位切换开关的第三输入端，储能模块输出端经能量转移模块连接第二三位切换开关的第一输入端，第二三位切换开关的第二输入端悬空，第二三位切换开关的输出端连接电动汽车电池组。本方法将充电分为移动模式和静止模式，移动模式下实现电池组维护充电模式和快速充电模式，静止模式下实现电池组维护充电模式和常规充电模式。本装置及方法克服传统充电桩充电的缺陷，可以为电动汽车电池组提供一个完整的充电过程，不仅可以标定电动汽车当前电池组容量，还可以实现移动充电、快速充电，满足电动汽车充电的需求。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置原理框图；

图2为本装置中充电桩本体外观示意图；

图3为本方法的流程图。

具体实施方式

实施例如图1和图2所示，本发明用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置包括充电桩本体1、ACDC模块2、储能模块3、BMS模块14、能量转移模块4、第一三位切换开关5、第二三位切换开关6、驱动电机7和滚轮8，所述ACDC模块2、储能模块3、能量转移模块4、第一三位切换开关5和第二三位切换开关6分别设于所述充电桩本体1内，所述滚轮8设于所述充电桩本体1底面四角并且通过所述驱动电机7驱动，所述储能模块3提供所述驱动电机7工作电源，所述BMS模块14连接储能模块3并检测储能模块3的SOC值，所述ACDC模块2输入端连接电网21、输出端连接所述第一三位切换开关5的输入端B，所述第一三位切换开关5的第一输出端D1连接所述储能模块3输入端、第二输出端D0悬空、第三输出端D2直连所述第二三位切换开关6的第三输入端C2，所述储能模块3输出端经所述能量转移模块4连接所述第二三位切换开关6的第一输入端C1，所述第二三位切换开关6的第二输入端C0悬空，所述第二三位切换开关6的输出端A连接电动汽车电池组61。其中BMS模块为电池管理系统（Batterymanagement system），SOC值为储能模块的荷电状态（State of Charge）。

优选的，所述能量转移模块4是双向DCDC变换器。

优选的，所述驱动电机7通过串接于驱动电路的开关71和力传感器72运行。

优选的，本装置还包括散热风扇11和把手12，所述散热风扇11设于所述充电桩本体1顶面，所述把手12设于所述充电桩本体1侧面，所述充电桩本体1上部设有若干散热风口13。

优选的，所述充电桩本体1底面一侧的滚轮为直行滚轮、另一侧的滚轮为转向滚轮，所述驱动电机7驱动所述直行滚轮。

在本装置移动模式下，开关71闭合，储能模块给驱动电机7供电，驱动电机7带动滚轮8转动使充电桩本体1向前缓慢移动，其中后轮只能前行不能转向，前轮可以360°转向，移动时用手握住把手，往需要的方向推动前进，在力传感器72的作用下，驱动电机7提供相对应的助力，充电桩本体1就能在驱动电机7的助力下实现移动模式，当充电桩本体1到达所需的充电位置时，再次按下开关71，驱动电机7停止转动，本装置即可静止。

如图3所示，一种基于上述装置的用于电动汽车充电的可移动多模式充电方法包括如下步骤：

步骤一、本装置对电动汽车电池组充电分为移动模式和静止模式；

步骤二、在移动模式下，储能模块提供驱动电机工作电源，驱动电机带动滚轮转动使充电桩本体移动至充电位置并且电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端；

步骤三、BMS模块检测储能模块的SOC值，若SOC值低于设定值；执行步骤五，若SOC值高于设定值，电动汽车电池组进入维护充电模式；

步骤四、维护充电模式下，第一三位切换开关处于悬空位，第二三位切换开关第一输入端连接输出端，电池组剩余电能经能量转移模块转移到储能模块，直至电池组剩余电能放空并静置一段时间；

步骤五、电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端，第二三位切换开关输出端与第一输入端连接，第一三位切换开关处于悬空位，储能模块经能量转移模块、第二三位切换开关向电动汽车电池组充电，在储能模块的SOC值高于设定值时，根据充电过程所充入的实际电量进而标定电池组的实际容量；

步骤六、在静止模式下，无电动汽车电池组充电时，第一三位切换开关输入端与第一输出端接通，电网通过ACDC模块给储能模块充电；当电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端时，分为电池组维护充电模式和常规充电模式；

步骤七，维护充电模式下，第一三位切换开关处于悬空位，第二三位切换开关第一输入端连接输出端，电池组剩余电能经能量转移模块转移到储能模块，直至电池组剩余电能放空并静置一段时间，将储能模块中的电能通过能量转移模块转移到电池组；第二三位切换开关第三输入端连接输出端，第一三位切换开关与第二三位切换开关直通连接，电网经ACDC模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关对电池组进行充电，并根据充电过程所充入的实际电量进而标定电池组的实际容量。

步骤八、常规充电模式下、第一三位切换开关与第二三位切换开关直通连接，电网经ACDC模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关对电池组进行充电。

其中，电池组实际容量的标定通过充电桩内的微型计算机实现，微型计算机计算给电动汽车电池组充电的时间和充电的电流，再通过安时积分法，从而标定电动汽车电池组的实际容量，并且在充电桩的显示屏中显示。

本装置及方法可以根据用户的实际需求选择进行移动充电、维护充电、常规充电或快速充电，并且可标定电动汽车当前电池组容量，具有多模式、操作简便的优点，满足电动汽车充电的多样化需求。

Claims (6)

1.一种用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置，其特征在于：本装置包括充电桩本体、ACDC模块、储能模块、BMS模块、能量转移模块、第一三位切换开关、第二三位切换开关、驱动电机和滚轮，所述ACDC模块、储能模块、BMS模块、能量转移模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关分别设于所述充电桩本体内，所述滚轮设于所述充电桩本体底面四角并且通过所述驱动电机驱动，所述储能模块提供所述驱动电机工作电源，所述ACDC模块输入端连接电网、输出端连接所述第一三位切换开关的输入端，所述BMS模块连接储能模块并检测储能模块的SOC值，所述第一三位切换开关的第一输出端连接所述储能模块输入端、第二输出端悬空、第三输出端直连所述第二三位切换开关的第三输入端，所述储能模块输出端经所述能量转移模块连接所述第二三位切换开关的第一输入端，所述第二三位切换开关的第二输入端悬空，所述第二三位切换开关的输出端连接电动汽车电池组。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置，其特征在于：所述能量转移模块是双向DCDC变换器。

3.根据权利要求1或2所述的用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置，其特征在于：所述驱动电机通过串接于驱动电路的开关和力传感器运行。

4.根据权利要求3所述的用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置，其特征在于：本装置还包括散热风扇和把手，所述散热风扇设于所述充电桩本体顶面，所述把手设于所述充电桩本体侧面，所述充电桩本体上部设有若干散热风口。

5.根据权利要求4所述的用于电动汽车充电的可移动多模式充电装置，其特征在于：所述充电桩本体底面一侧的滚轮为直行滚轮、另一侧的滚轮为转向滚轮，所述驱动电机驱动所述直行滚轮。

6.一种基于所述权利要求1至5任一项所述装置的用于电动汽车充电的可移动多模式充电方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、本装置对电动汽车电池组充电分为移动模式和静止模式；

步骤二、在移动模式下，储能模块提供驱动电机工作电源，驱动电机带动滚轮转动使充电桩本体移动至充电位置并且电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端；

步骤三、BMS模块检测储能模块的SOC值，若SOC值低于设定值；执行步骤五，若SOC值高于设定值，电动汽车电池组进入维护充电模式；

步骤四、维护充电模式下，第一三位切换开关处于悬空位，第二三位切换开关第一输入端连接输出端，电池组剩余电能经能量转移模块转移到储能模块，直至电池组剩余电能放空并静置一段时间；

步骤五、电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端，第二三位切换开关输出端与第一输入端连接，第一三位切换开关处于悬空位，储能模块经能量转移模块、第二三位切换开关向电动汽车电池组充电，在储能模块的SOC值高于设定值时，根据充电过程所充入的实际电量进而标定电池组的实际容量；

步骤六、在静止模式下，无电动汽车电池组充电时，第一三位切换开关输入端与第一输出端接通，电网通过ACDC模块给储能模块充电；当电动汽车电池组接入第二三位切换开关输出端时，分为电池组维护充电模式和常规充电模式；

步骤七，维护充电模式下，第一三位切换开关处于悬空位，第二三位切换开关第一输入端连接输出端，电池组剩余电能经能量转移模块转移到储能模块，直至电池组剩余电能放空并静置一段时间，将储能模块中的电能通过能量转移模块转移到电池组；第二三位切换开关第三输入端连接输出端，第一三位切换开关与第二三位切换开关直通连接，电网经ACDC模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关对电池组进行充电，并根据充电过程所充入的实际电量进而标定电池组的实际容量；

步骤八、常规充电模式下、第一三位切换开关与第二三位切换开关直通连接，电网经ACDC模块、第一三位切换开关和第二三位切换开关对电池组进行充电。