CN209046342U - 一种宽范围输出充电桩系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种宽范围输出充电桩系统，它包括第一输入电感、第一输入整流电路、第一升压电路、第一全桥电路、第一高频变压器、第二输入电感、第二输入整流电路、第二升压电路、第二全桥电路、第二高频变压器、功率分配单元、第一低压输出整流电路、第一高压输出整流电路、第二低压输出整流电路、第二高压输出整流电路。本实用新型一种宽范围输出充电桩系统，通过控制功率分配单元中接触器的导通情况，可实现500V/700V充电电压切换功能，30kW/60kW充电功率切换功能，从而达到宽范围、高效率输出的目的。

Description

一种宽范围输出充电桩系统
技术领域
本实用新型涉及新能源电动汽车充电技术，尤其涉及一种宽范围输出充电桩系统。
背景技术
随着化石能源的消耗与节能减排带来的压力，新能源电动汽车行业体现出明显的优势，不断发展壮大。新能源电动汽车行业的发展将有助于能源供给侧改革，减少交通行业对化石能源的依赖，提高生态文明建设水平，呵护人类命运共同体。除此之外，“发展新能源汽车是迈向汽车强国的必由之路”，其对我国汽车工业体系及未来发展建设的影响是具有显著积极意义的。
新能源电动汽车需要充电桩对其进行快速充电，但目前的充电桩系统通常存在以下几个问题：不能同时兼容乘用车常用的500V充电电压和大巴车常用的700V充电电压；不能合理地或无法进行充电功率配置，充电桩系统只按最大功率设计，导致充电效率较低。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提出了一种宽范围输出充电桩系统，包括：原边电路，第一输入电感、第一输入整流电路、第一升压电路、第一全桥电路、第一高频变压器、第二输入电感、第二输入整流电路、第二升压电路、第二全桥电路、第二高频变压器；副边电路，功率分配单元、第一低压输出整流电路、第一高压输出整流电路、第二低压输出整流电路、第二高压输出整流电路。
其特征在于：所述第一输入电感、第一输入整流电路、第一升压电路、第一全桥电路、第一高频变压器依次连接，构成第一原边电路，提供30kW充电功率。所述第二输入整流电路、第二升压电路、第二全桥电路、第二高频变压器依次连接，构成第二原边电路，可与第一原边电路共同提供60kW充电功率。第一原边电路与第二原边电路构成原边电路。所述功率分配单元与原边电路连接，可实现500V/700V充电电压切换功能，30kW/60kW充电功率切换功能。所述第一低压输出整流电路、第一高压输出整流电路、第二低压输出整流电路、第二高压输出整流电路与功率分配单元连接，输出根据功率分配单元分配的充电电压和功率。
所述第一输入电感包括并不限于：电感L1_1，L2_1，L3_1，提供第一升压电路所需的能量。
所述第一输入整流电路包括并不限于：二极管D1_1，D2_1，D3_1，D4_1，D5_1，D6_1，构成三相全桥不控整流电路。
所述第一升压电路包括并不限于：开关管SWB_1，二极管D7_1，电解电容C1_1，构成升压电路，将整流后的直流电压提升至900V。
所述第一全桥电路包括并不限于：开关管SW1_1，SW2_1，SW3_1，SW4_1，构成桥式逆变电路，将直流电压转换成高频脉冲电压。
所述第一高频变压器包括并不限于：降压变压器T1_1，隔直电容C2_1，降压变压器T1_1原边含一个绕组并串联隔直电容C2_1，副边含低压绕组和高压绕组两个绕组，实现充电桩系统电气隔离。
所述第二输入电感包括并不限于：电感L1_2，L2_2，L3_2，提供第二升压电路所需的能量。
所述第二输入整流电路包括并不限于：二极管D1_2，D2_2，D3_2，D4_2，D5_2，D6_2，构成三相全桥不控整流电路。
所述第二升压电路包括并不限于：开关管SWB_2，二极管D7_2，电解电容C1_2，构成升压电路，将整流后的直流电压提升至900V。
所述第二全桥电路包括并不限于：开关管SW1_2，SW2_2，SW3_2，SW4_2，构成桥式逆变电路，将直流电压转换成高频脉冲电压。
所述第二高频变压器包括并不限于：降压变压器T1_2，隔直电容C2_2，降压变压器T1_2原边含一个绕组并串联隔直电容C2_2，副边含低压绕组和高压绕组两个绕组，实现充电桩系统电气隔离。
所述功率分配单元包括并不限于：接触器K1_1，K2_1，K，K1_2，K2_2，用于实现500V/700V充电电压切换功能，30kW/60kW充电功率切换功能。
所述第一低压输出整流电路包括并不限于：二极管D8_1，D9_1，D10_1，D11_1，构成全桥整流电路；输出电感L4_1，电解电容C3_1，构成输出滤波电路，第一低压输出整流电路将第一高频变压器低压绕组输出的高频脉冲电压转换成500V充电电压。
所述第一高压输出整流电路包括并不限于：二极管D12_1，D13_1，D14_1，D15_1，构成全桥整流电路；输出电感L5_1，电解电容C4_1，构成输出滤波电路。第一高压输出整流电路将第一高频变压器高压绕组输出的高频脉冲电压转换成700V充电电压。
所述第二低压输出整流电路包括并不限于：二极管D8_1，D9_1，D10_1，D11_1，构成全桥整流电路；输出电感L4_1，电解电容C3_1，构成输出滤波电路。第一低压输出整流电路将第一高频变压器低压绕组输出的高频脉冲电压转换成500V充电电压。
所述第二高压输出整流电路包括并不限于：二极管D12_1，D13_1，D14_1，D15_1，构成全桥整流电路；输出电感L5_1，电解电容C4_1，构成输出滤波电路。第一高压输出整流电路将第一高频变压器高压绕组输出的高频脉冲电压转换成700V充电电压。
与现有的充电桩系统相比：本实用新型通过低压绕组与高压绕组的使用，可以输出500V/700V两种充电电压，同时满足乘用车和大巴车的使用。通过功率分配单元实现30kW/60kW充电功率切换功能，使充电桩系统在不同功率等级下均可工作在高效率状态。
附图说明
图1为一种宽范围输出充电桩系统的原边电路原理图。
图2为一种宽范围输出充电桩系统的副边电路原理图。
图中：1-第一输入电感、2-第一输入整流电路、3-第一升压电路、4-第一全桥电路、5-第一高频变压器、6-第二输入电感、7-第二输入整流电路、8-第二升压电路、9-第二全桥电路、10-第二高频变压器、11-功率分配单元、12-第一低压输出整流电路、13-第一高压输出整流电路、14-第二低压输出整流电路、15-第二高压输出整流电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施方式做详细说明，一种宽范围输出充电桩系统，包括以下部分：第一输入电感1、第一输入整流电路2、第一升压电路3、第一全桥电路4、第一高频变压器5、第二输入电感6、第二输入整流电路7、第二升压电路8、第二全桥电路9、第二高频变压器10、功率分配单元11、第一低压输出整流电路12、第一高压输出整流电路13、第二低压输出整流电路14、第二高压输出整流电路15。
请参阅图1，充电桩系统原边电路包括：第一输入电感1、第一输入整流电路2、第一升压电路3、第一全桥电路4、第一高频变压器5、第二输入电感6、第二输入整流电路7、第二升压电路8、第二全桥电路9、第二高频变压器10。
请参阅图2，充电桩系统副边电路包括：功率分配单元11、第一低压输出整流电路12、第一高压输出整流电路13、第二低压输出整流电路14、第二高压输出整流电路15。
所述第一输入电感1包括并不限于：电感L1_1，L2_1，L3_1。电网三相电分别与电感L1_1，L2_1，L3_1的一端相连，电感L1_1，L2_1，L3_1的另有一端分别与所述第一输入整流电路2中二极管D1_1与D4_1的连接点、D2_1与D5_1的连接点、D3_1与D6_1的连接点相连。通过电感L1_1，L2_1，L3_1充放电，为所述第一升压电路3所需的能量，并实现充电桩系统的PFC(Power Factor Correction，功率因数矫正)功能。
所述第一输入整流电路2包括并不限于：二极管D1_1，D2_1，D3_1，D4_1，D5_1，D6_1。其中二极管D1_1，D2_1，D3_1阴极相连构成直流正电压点，D4_1，D5_1，D6_1阳极相连构成直流负电压点，全部六个二极管共同构成三相全桥不控整流电路。直流正电压点与所述第一升压电路3中二极管D7_1阴极及开关管SWB_1的一端相连，直流负电压点与所述第一升压电路3中开关管SWB_1的另一端相连。
所述第一升压电路3包括并不限于：开关管SWB_1，二极管D7_1，电解电容C1_1。电容C1_1一端与二极管D7_1的阴极相连，另一端与直流负电压点相连。通过开关管SWB_1的开通关断，所述第一输入电感1充放电，所述第一升压电路3将所述第一输入整流电路2输出的直流电压提升至900V。
所述第一全桥电路4包括并不限于：开关管SW1_1，SW2_1，SW3_1，SW4_1。开关管SW1_1，SW2_1一端并联至直流电压900V正，另一端分别与SW3_1，SW4_1的一端相连，开关管SW3_1，SW4_1的另一端并联至直流电压900V负。开关管SW1_1，SW2_1，SW3_1，SW4_1构成桥式逆变电路，SW1_1与SW2_1的连接点，SW3_1与SW4_1的连接点分别连接至所述第一高频变压器5中降压变压器T_1的原边同名端，隔直电容C2_1的一端，并在这两点之间产生高频脉冲电压。
所述第一高频变压器5由降压变压器T1_1与隔直电容C2_1构成。T1_1为降压变压器，副边低压绕组和高压绕组分别与所述功率分配单元11中接触器K1_1，K2_1相连，并实现充电桩系统电气隔离。
所述第二高频变压器10由降压变压器T1_2与隔直电容C2_2构成。T1_2为降压变压器，副边低压绕组和高压绕组分别与所述功率分配单元11中接触器K1_2，K2_2相连。其他所述第二输入电感6、第二输入整流电路7、第二升压电路8、第二全桥电路9、第二高频变压器10所包括器件及连接方式与所述第一输入电感1、第一输入整流电路2、第一升压电路3、第一全桥电路4、第一高频变压器5一致。
所述第一低压输出整流电路12包括并不限于：二极管D8_1，D9_1，D10_1，D11_1，输出电感L4_1，电解电容C3_1。二极管D8_1，D9_1阴极相连，与输出电感L4_1一端相连；输出电感L4_1另一端与电解电容C3_1一端相连构成输出直流正电压点；二极管D8_1，D9_1阳极分别与D10_1，D11_1阴极相连，二极管D10_1，D11_1阳极相连，电解电容C3_1另一端相连构成输出直流负电压点。其中二极管D8_1，D9_1，D10_1，D11_1构成全桥整流电路，输出电感L4_1，电解电容C3_1构成输出滤波电路。输出直流负电压点、输出直流负电压点与所述第一高压输出整流电路13并联。
所述第二低压输出整流电路14输出直流负电压点、输出直流负电压点与所述第二高压输出整流电路15并联，经由所述功率分配单元11中接触器K，与所述第一低压输出整流电路12、所述第一高压输出整流电路13并联。其他所述第一高压输出整流电路13、第二低压输出整流电路14、第二高压输出整流电路15所包括器件及连接方式与所述第一低压输出整流电路12一致。
所述功率分配单元11包括并不限于：接触器K1_1，K2_1，K，K1_2，K2_2。其中接触器K1_1与K1_2连动，K2_1与K2_2连动，且状态互异。当接触器K1_1与K1_2导通时，K2_1与K2_2关断，充电桩系统输出500V充电电压，根据充电功率需求，接触器K关断时输出30kW充电功率，K导通时输出60kW充电功率。当接触器K2_1与K2_2导通时，K1_1与K1_2关断，充电桩系统输出700V充电电压，根据充电功率需求，接触器K关断时输出30kW充电功率，K导通时输出60kW充电功率，从而达到宽范围、高效率输出的目的。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种宽范围输出充电桩系统，其特征在于：包括：原边电路、第一输入电感(1)、第一输入整流电路(2)、第一升压电路(3)、第一全桥电路(4)、第一高频变压器(5)、第二输入电感(6)、第二输入整流电路(7)、第二升压电路(8)、第二全桥电路(9)、第二高频变压器(10)；副边电路，功率分配单元(11)、第一低压输出整流电路(12)、第一高压输出整流电路(13)、第二低压输出整流电路(14)、第二高压输出整流电路(15)。
2.根据权利要求1所述的一种宽范围输出充电桩系统，其特征在于：所述第一输入电感(1)、第一输入整流电路(2)、第一升压电路(3)、第一全桥电路(4)、第一高频变压器(5)依次连接，提供30kW充电功率；所述第二输入电感(6)、第二输入整流电路(7)、第二升压电路(8)、第二全桥电路(9)、第二高频变压器(10)依次连接，可与第一原边电路共同提供60kW充电功率；所述功率分配单元(11)与原边电路连接，可实现500V/700V充电电压切换功能，30kW/60kW充电功率切换功能；所述第一低压输出整流电路(12)、第一高压输出整流电路(13)、第二低压输出整流电路(14)、第二高压输出整流电路(15)与功率分配单元(11)连接，输出根据功率分配单元(11)分配的充电电压和功率。
3.根据权利要求1所述的一种宽范围输出充电桩系统，其特征在于：所述第一输入电感(1)包括并不限于：电感L1_1，L2_1，L3_1；所述第一输入整流电路(2)包括并不限于：二极管D1_1，D2_1，D3_1，D4_1，D5_1，D6_1；所述第一升压电路(3)包括并不限于：开关管SWB_1，二极管D7_1，电解电容C1_1；所述第一全桥电路(4)包括并不限于：开关管SW1_1，SW2_1，SW3_1，SW4_1；所述第一高频变压器(5)包括并不限于：降压变压器T1_1，隔直电容C2_1；所述第二输入电感(6)包括并不限于：电感L1_2，L2_2，L3_2；所述第二输入整流电路(7)包括并不限于：二极管D1_2，D2_2，D3_2，D4_2，D5_2，D6_2；所述第二升压电路(8)包括并不限于：开关管SWB_2，二极管D7_2，电解电容C1_2；所述第二全桥电路(9)包括并不限于：开关管SW1_2，SW2_2，SW3_2，SW4_2；所述第二高频变压器(10)包括并不限于：降压变压器T1_2，隔直电容C2_2；所述功率分配单元(11)包括并不限于：接触器K1_1，K2_1，K，K1_2，K2_2；所述第一低压输出整流电路(12)包括并不限于：二极管D8_1，D9_1，D10_1，D11_1，输出电感L4_1，电解电容C3_1；所述第一高压输出整流电路(13)包括并不限于：二极管D12_1，D13_1，D14_1，D15_1，输出电感L5_1，电解电容C4_1；所述第二低压输出整流电路(14)包括并不限于：二极管D8_2，D9_2，D10_2，D11_2，输出电感L4_2，电解电容C3_2；所述第二高压输出整流电路(15)包括并不限于：二极管D12_2，D13_2，D14_2，D15_2，输出电感L5_2，电解电容C4_2。
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