CN208337183U - 可扩展式充换电设备及其充放电单元 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于充换电技术领域，具体提供了一种可扩展式充换电设备及其充放电单元。本实用新型旨在解决现有的充换电站扩容时工程量大、成本高的问题。为此目的，本实用新型的充放电单元分别配置有电流电压转换模块和控制模块，本实用新型的充换电设备上预先设置有多个电源输出端，充放电单元在其输入端与该电源输出端相连接时能够通过控制模块控制电流电压转换模块为电动汽车或电动汽车的动力电池进行充电。因此，本实用新型采用上述技术手段的充换电设备能够快速完成扩容，而不需要进行重新改造，减少了工程量，节约了成本。

Description

可扩展式充换电设备及其充放电单元
技术领域
本实用新型属于充换电技术领域，具体提供了一种可扩展式充换电设备及其充放电单元。
背景技术
电动汽车主要分为充电式和换电式两种，其中换电式电动汽车是将电动汽车上乏电的动力电池与充换电站内满电的动力电池进行更换。换电式电动汽车的换电时间要远远小于充电式电动汽车加满电的所需时间，因此，换电式电动汽车以其快速补能的优势被越来越多的人所接受。
通常充换电站内放置的动力电池的数量为固定值。随着换电式电动汽车使用量的增加，充换电站内动力电池的数量不能再满足用户的日常换电所需。因此，需要对充换电站进行扩容，即对现有的充换电站进行重新设计、线路铺设、调试等，不仅工程量大，而且成本较高。
相应地，本领域需要一种新的可扩展式充放电设备来解决上述问题。
实用新型内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的充换电站扩容时工程量大、成本高的问题，本实用新型提供了一种用于可扩展式充换电设备的充放电单元，所述充放电单元包括电流电压转换模块和与所述电流电压转换模块相连接的控制模块，其中，所述电流电压转换模块的输入端与所述充换电设备的电源输出端相连接，所述电流电压转换模块的输出端与待充电对象相连接，所述电流电压转换模块用于将所述充换电设备输出的电流和/或电压转换成所述待充电对象所需的电流和/或电压；所述控制模块用于控制所述电流电压转换模块的工作状态。
在上述充放电单元的优选技术方案中，所述电流电压转换模块包括多个并联的电流电压转换子模块，每个所述电流电压转换子模块分别与所述控制模块连接，以便所述控制模块能够分别控制每个所述电流电压转换子模块的工作状态。
在上述充放电单元的优选技术方案中，每个所述电流电压转换子模块分别配置有与所述控制模块相连接的第一开关，所述控制模块通过控制所述第一开关的通断来控制所述电流电压转换子模块的工作状态。
在上述充放电单元的优选技术方案中，所述充放电单元还包括与所述控制模块相连接的第二开关，所述电流电压转换模块通过所述第二开关与所述充换电设备的电源输出端连接；并且/或者，所述充放电单元还包括与所述控制模块相连接的第三开关，所述电流电压转换模块通过所述第三开关与所述待充电对象连接。
在上述充放电单元的优选技术方案中，所述充放电单元还包括与所述控制模块通信连接的保护模块，所述保护模块用于监测所述电流电压转换模块的工作情况，并在所述电流电压转换模块发生故障时通知所述控制模块使所述第二开关和/或所述第三开关断开。
在上述充放电单元的优选技术方案中，所述待充电对象是电动汽车或电动汽车的动力电池。
此外，本实用新型还提供了一种可扩展式充换电设备，所述充换电设备包括多个上述充放电单元的优选技术方案中任一项所述的充放电单元。
在上述充换电设备的优选技术方案中，所述充换电设备还包括主控模块，所述主控模块分别与每一个所述充放电单元连接，所述主控模块用于采集和/或控制每一个所述充放电单元的工作状态。
在上述充换电设备的优选技术方案中，所述充换电设备还包括多个所述电源输出端，每个充放电单元都分别连接一个所述电源输出端。
在上述充换电设备的优选技术方案中，所述充换电设备是充换电柜或电池仓。
本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，通过为每一个充放电单元分别配置单独的电流电压转换模块，使得每一个充放电单元都能够分别为待充电对象提供充电服务；通过为每一个充放电单元分别配置单独的控制模块，使得每一个电流电压转换模块都能够被与其对应的控制模块控制工作与否。因此，本实用新型的充放电单元在输入端有电源接通的情况下能够独立地为待充电对象提供充电服务。
进一步，通过在充换电设备上预先设置多个电源输出端，使得充放电单元的输入端在与其中一个电源输出端接通时就能够为待充电对象提供充电服务。因此，本实用新型的充换电设备在需要时能够快速扩容，即添加充放电单元，而不需要对充换电设备进行重新改造、布线和调试，降低了工程量，节约了成本。
附图说明
下面参照附图并结合充换电柜来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：
图1是本实用新型的充换电柜的效果示意图；
图2是本实用新型的充换电柜的系统原理图；
图3是本实用新型的电流电压转换模块的原理图。
附图标记列表：
1、柜体；11、主控模块；12、第一插框；13、第二插框；14、电源母线；15、电源输出端；2、充放电单元；21、控制模块；22、电流电压转换模块；221、电流电压转换子模块；222、第一开关；23、第二开关；24、第三开关；25、第四开关；3、动力电池；31、BMS控制器；32、电池包；
具体实施方式
本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。例如，虽然本实用新型的可扩展式充换电设备是以电动汽车的充换电柜为例来进行说明的，但是本实用新型的可扩展式充换电设备还可以是电动汽车的充电桩、电动汽车的充换电站、电动汽车的换电站等，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，调整后的技术方案仍将落入本实用新型的保护范围。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型的充换电柜主要包括柜体1、设置在柜体1上的充放电单元2和动力电池3。柜体1上设置有主控模块11、多个用于容纳充放电单元2的第一插框12和多个用于容纳动力电池3的第二插框13。其中，主控模块11用于分别采集和/或控制每一个充放电单元2的工作状态，即控制每一个充放电单元2是否为与其对应的动力电池3提供充电服务和控制每一个充放电单元2输出功率的大小。
在本实用新型的优选实施方案中，柜体1上设置的第一插框12和第二插框13的数量要多于充放电单元2和动力电池3的数量，以便充换电柜在前期运行时，投放少量的充放电单元2和动力电池3就能够满足市场需求。而当市场上换电式电动汽车增多时，充换电柜能根据需要增加充放电单元2和动力电池3的数量。既节约了成本，又能够方便充换电柜的扩容。或者，本领域技术人员还可以根据需要，在充换电柜需要扩容时，再对柜体1添加第一插框12和第二插框13。
如图2所示，柜体1上还设置有电源母线14和与该电源母线14相连接的多个电源输出端15。当充放电单元2插入第一插框12内时，充放电单元2的输入端能够与电源输出端15电连接。
虽然图中并未示出，但是在本实用新型的优选实施方案中，每一个电源输出端15上都分别设置有一个常开开关，用于防止该电源输出端15在没有连接充放电单元2时，操作人员意外触碰该电源输出端15发生触电。并且，上述的每一个常开开关都与主控模块11控制连接，以便在电源输出端15与充放电单元2连接时，主控模块11能够使对应的常开开关闭合，进而接通电源输出端15和充放电单元2。或者本领域技术人员还可以根据需要，将上述常开开关设置成能够被插进第一插框12的充放电单元2触碰的机械控制式开关，以便该常开开关在充放电单元2插进第一插框12时便及时闭合，进而接通电源输出端15和充放电单元2。
如图1和图2所示，当动力电池3插进第二插框13时，充放电单元2的输出端与动力电池3接通，能够为动力电池3提供充电服务。
继续参阅图2，本实用新型的充放电单元2主要包括控制模块21、电流电压转换模块22、第二开关23、第三开关24和第四开关25。其中，控制模块21通过CAN线与电流电压转换模块22通信连接，控制模块21通过信号线分别与第二开关23、第三开关24和第四开关25控制连接，以便控制模块21能够控制第二开关23、第三开关24和第四开关25的通断状态，以及控制电流电压转换模块22输出电流和/或电压的大小以及其他工作状态。
如图2中所示的，第二开关23、第三开关24和第四开关25均是常开开关，以便电流电压转换模块22在初始状态分别与电源输出端15和动力电池3处于断开状态。此外，本领域技术人员也可以根据需要，将第二开关23、第三开关24和第四开关25设置成常闭开关。从图2中不难看出，第二开关23用于控制电流电压转换模块22和电源输出端15之间的通断，第三开关24用于控制电流电压转换模块22和动力电池3之间的通断，第四开关25用于控制控制模块21和主控模块11之间的通断。当第四开关25闭合时，主控模块11能够通过控制模块21使充放电单元2执行相应的操作。本领域技术人员能够理解的是，第四开关25在这里起的作用主要是连通主控模块11和控制模块21，因此，第四开关25还可以被其它任意可行的连接端子替换。
如图1和图2所示，动力电池3主要包括BMS控制器31和电池包32。在动力电池3插入第二插框13内时，电池包32通过第三开关24与电流电压转换模块22连接，BMS控制器31通过CAN线与控制模块21连接。控制模块21能够通过BMS控制器31实时监测电池包32的荷电状态，并在电池包32充满电时使第二开关23和/或第三开关24断开。
如图3所示，在本实用新型的优选实施方案中，每一个电流电压转换模块22还包括多个并联的电流电压转换子模块221，每一个电流电压转换子模块221上还分别配置有一个由控制模块21控制的第一开关222。通过切换第一开关222的通断状态能够改变并联到通电回路中的电流电压转换子模块221的数量。本领域技术人员能够理解的是，通过改变并联到回路中的电流电压转换子模块221的数量能够改变电流电压转换模块22的输出功率，以便使电流电压转换模块22为动力电池3提供不同的充电模式，例如需要快充时提供大功率的充电服务，需要慢充时提供小功率的充电服务。
虽然图中并未示出，但是本实用新型的充放电单元2还包括与控制模块21通信连接的保护模块，该保护模块用于实时监测电流电压转换模块22的工作状态，在电流电压转换模块22发生故障时，发信号给控制模块21，使控制模块21将第二开关23和/或第三开关24断开。或者，本领域技术人员也可以根据需要，为每一个电流电压转换子模块221配置一个保护模块，以便对每一个电流电压转换子模块221进行实时保护，并在其中一个电流电压转换子模块221发生故障时，选用其他未并联的电流电压转换子模块221将其替换，并联进回路中。本领域技术人员能够理解的是，上述故障包括过载、短路、断路等。
需要说明的是，在电流电压转换模块22能够实现上述功能的情况下，第二开关23和第三开关24还可以择一设置。
综上所述，本实用新型的充换电柜在扩容时只需将动力电池3、拥有独立控制模块21和独立电流电压转换模块22的充放电单元2插进预先设置的第一插框12、第二插框13即可。而不需要对充换电柜进行重新改造、布线和调试，降低了工程量，节约了成本。
本领域技术人员能够理解的是，本实用新型的充换电柜还可以在城市用电高峰时，通过充放电单元2将动力电池3内的电能反哺给供电网络。
虽然图中并未示出，但是在本实用新型的另一个实施例中，充放电单元2还可以设置在电池仓内。电池仓内设置有多个用于存放动力电池3的仓储单元，为每一个仓储单元配置一个充放电单元2，以便通过充放电单元2为放置到每一个仓储单元内的动力电池3提供充放电服务。或者本领域技术人员也可以根据需要，预留几个闲置的仓储单元，待后续需要使用时再为其配置充放电单元2。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于可扩展式充换电设备的充放电单元，其特征在于，所述充放电单元包括电流电压转换模块和与所述电流电压转换模块相连接的控制模块，
其中，所述电流电压转换模块的输入端与所述充换电设备的电源输出端相连接，所述电流电压转换模块的输出端与待充电对象相连接，所述电流电压转换模块用于将所述充换电设备输出的电流和/或电压转换成所述待充电对象所需的电流和/或电压；
所述控制模块用于控制所述电流电压转换模块的工作状态；
所述充放电单元还包括与所述控制模块相连接的第二开关，所述电流电压转换模块通过所述第二开关与所述充换电设备的电源输出端连接；
并且/或者，所述充放电单元还包括与所述控制模块相连接的第三开关，所述电流电压转换模块通过所述第三开关与所述待充电对象连接。
2.根据权利要求1所述的用于可扩展式充换电设备的充放电单元，其特征在于，所述电流电压转换模块包括多个并联的电流电压转换子模块，每个所述电流电压转换子模块分别与所述控制模块连接，以便所述控制模块能够分别控制每个所述电流电压转换子模块的工作状态。
3.根据权利要求2所述的用于可扩展式充换电设备的充放电单元，其特征在于，每个所述电流电压转换子模块分别配置有与所述控制模块相连接的第一开关，所述控制模块通过控制所述第一开关的通断来控制所述电流电压转换子模块的工作状态。
4.根据权利要求1所述的用于可扩展式充换电设备的充放电单元，其特征在于，所述充放电单元还包括与所述控制模块通信连接的保护模块，所述保护模块用于监测所述电流电压转换模块的工作情况，并在所述电流电压转换模块发生故障时通知所述控制模块使所述第二开关和/或所述第三开关断开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于可扩展式充换电设备的充放电单元，其特征在于，所述待充电对象是电动汽车或电动汽车的动力电池。
6.一种可扩展式充换电设备，其特征在于，所述充换电设备包括多个权利要求1至5中任一项所述的充放电单元。
7.根据权利要求6所述的可扩展式充换电设备，其特征在于，所述充换电设备还包括主控模块，所述主控模块分别与每一个所述充放电单元连接，所述主控模块用于采集和/或控制每一个所述充放电单元的工作状态。
8.根据权利要求7所述的可扩展式充换电设备，其特征在于，所述充换电设备还包括多个所述电源输出端，每个充放电单元都分别连接一个所述电源输出端。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的可扩展式充换电设备，其特征在于，所述充换电设备是充换电柜或电池仓。
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