CN211364326U - 储能式电动汽车充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能式电动汽车充电装置，控制模块（1）通过CAN接口分别与AC/DC转换模块（2）、第一DC/DC转换模块（3）、电池包（4）通讯连接，AC/DC转换模块的输入端与交流配电器（5）的输出端连接，交流配电器的输入端与外部交流电源连接，第一DC/DC转换模块的输出端与充电接口（6）连接，AC/DC转换模块的输出端与电池包的直流端连接，AC/DC转换模块的直流输出端与第一DC/DC转换模块的输入端连接；充电接口与外部的电动汽车的充电口连接；充电装置包括热管理模块（8）。电动汽车无须在交流电网支持的充电桩旁边充电，不受外部电网状况影响，热管理模块能保证充电装置处于最佳工作温度。

Description

储能式电动汽车充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车充电装置，尤其涉及一种储能式电动汽车充电装置。

背景技术

当电动汽车需要充电时，通常是将车停在充电桩旁边，然后将充电桩的充电枪插入到电动汽车的充电口上，由充电桩提供电能为电动汽车充电。

传统的直流充电桩实际上是将外部的电源转换成适合电动汽车充电的直流电，由于传统充电桩需要有固定电源支持，由此会带来三个问题，第一，传统充电桩是无法移动的，第二，若外部电网断电或者电网的的容量不足时，传统充电桩则无法维持正常工作，从而无法继续给汽车充电，第三，无法建设快速直流充电站，从而无法满足汽车的直流快充需求；此外，传统充电桩中只有简单地风冷冷却装置，没有专门的热管理模块，这种风冷的装置只能单向的冷却，并不能进行有效地热量调控，比如充电时要求电池的温度要达到一定的温度以上时，传统的风冷装置则不能进行加热操作，而且这种风冷散热的方式要求被散热器件与外部环境直接接触，这样的话，外部环境中的粉尘、高温、高湿等因素都会影响器件的使用寿命和工作效率，甚至会影响其安全等级。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种储能式电动汽车充电装置，该充电装置具有充电存储电量的功能，将充满电量的充电装置移动至电动汽车旁对其充电，电动汽车则无须在固定充电桩旁边进行充电，并且该充电装置在对电动汽车充电时不受外部电网状况的影响，此外，充电装置中的热管理模块能保证充电装置始终处于最佳工作温度。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种储能式电动汽车充电装置，包括控制模块、AC/DC转换模块、第一DC/DC转换模块、电池包、交流配电器、充电接口和第二DC/DC转换模块；控制模块通过CAN接口分别与AC/DC转换模块、第一DC/DC转换模块、电池包通讯连接，AC/DC转换模块的交流输入端与交流配电器的输出端连接，交流配电器的输入端与外部交流电源连接，第一DC/DC转换模块的输出端与充电接口连接，AC/DC转换模块的直流输出端与电池包的直流端连接，AC/DC转换模块的直流输出端与第一DC/DC转换模块的输入端连接，AC/DC转换模块的直流输出端与第二DC/DC转换模块的输入端连接，第二DC/DC转换模块的输出端与控制模块的电源输入端连接；充电接口与外部电动汽车的充电口连接。

进一步地，所述充电装置还包括热管理模块，所述热管理模块中包括压缩机、热管理控制器、PTC加热器、风机，所述压缩机的电源输入端与AC/DC转换模块的直流输出端连接，热管理控制器和风机的低压输入端与第二DC/DC转换模块的输出端连接；所述热管理模块中还包括水循环器，水循环器的水管与所述压缩机和PTC加热器的热交换水管连接；所述充电装置还包括热管理水循环管路，所述热管理水循环管路的两端分别与所述水循环器的出水端和进水端连接，所述热管理水循环管路经过AC/DC转换模块、第一DC/DC转换模块和电池包。

进一步地，所述充电装置还包括辅助电源，所述辅助电源的直流端与第二DC/DC转换模块的输出端连接。

进一步地，所述控制模块通过移动4G网络与外部的云服务器通讯连接。

本实用新型的充电装置内部设置有电池包，设置有电池包的充电装置则具有充电存储电量的功能，这样一来，该充电装置则具有两方面的技术效果：第一，将充电装置充满电量后，可将充电装置移动至电动汽车旁对其充电，电动汽车则无须在固定充电桩旁边进行充电，充电的位置则更佳灵活；第二，当充电装置接入外部交流电源时，可以在正常对电动汽车充电的同时对电池包进行充电储能，而若外部电网容量不足时，电池包则可输出电能，并作为额外的电源与外部交流电源一起对电动汽车充电，充电装置则具有削峰平谷的作用，从而保证充电装置持续稳定地对电动汽车充电，因此，充电装置在对电动汽车充电时不受外部电网状况的影响。此外，本实用新型的充电装置内部还设置有热管理模块，热管理模块能对各个能量储存和转换的大功率发热器件进行冷却或加热，从而有效地对各个器件实施热量调控，实现了真正的热管理，从而保证各个器件能够正常稳定工作，充电装置则始终处于最佳工作温度。

附图说明

图1为本实用新型储能式电动汽车充电装置的电气原理图。

图中：1控制模块、2 AC/DC转换模块、3第一DC/DC转换模块、4电池包、5交流配电器、6充电接口、7辅助电源、8热管理模块、9第二DC/DC转换模块、10云服务器。

具体实施方式

本说明书中所述CAN为 Controller Area Network 的英文缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议，是针对汽车网络的标准协议。

本说明书中所述PTC为Positive Temperature Coefficient 的英文缩写，其意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

参见图1，本实施方式提供了一种储能式电动汽车充电装置，所述充电装置包括控制模块1、AC/DC转换模块2、第一DC/DC转换模块3、电池包4、交流配电器5、充电接口6和第二DC/DC转换模块9；控制模块1通过CAN接口分别与AC/DC转换模块2、第一DC/DC转换模块3、电池包4通讯连接，AC/DC转换模块2的交流输入端与交流配电器5的输出端连接，交流配电器5的输入端与外部交流电源连接，第一DC/DC转换模块3的输出端与充电接口6连接，AC/DC转换模块2的直流输出端与电池包4的直流端连接，AC/DC转换模块2的直流输出端与第一DC/DC转换模块3的输入端连接，AC/DC转换模块2的直流输出端与第二DC/DC转换模块9的输入端连接，第二DC/DC转换模块9的输出端与控制模块1的电源输入端连接；充电接口6与外部电动汽车的充电口连接。

在本实施方式中 ，交流配电器5的作用是将输入的交流电转换成适合AC/DC转换模块2输入的交流电，AC/DC转换模块2的作用是将交流配电器5输出的交流电转换成符合电池包4输入的直流电，电池包4的作用则是储存电能，第一DC/DC转换模块3的作用是将AC/DC转换模块2或电池包4输出的直流电转换成适合给电动汽车充电的直流电，控制模块1的作用则是对整个充电装置的工作过程进行全程监控，其中主要包括对各个器件电气信号采集以及控制各个器件协调工作。

本实施方式的充电装置用于对电动汽车充电。

在正常工作状态时，交流配电器5与外部交流电源连接，充电接口6连接外部电动汽车的充电口。由外部交流电源输入的交流电经过交流配电器5和AC/DC转换模块2的转换后变成直流电，控制模块1控制AC/DC转换模块2输出直流电压为电池包4的最大允许电压，该直流电同时传输至第一DC/DC转换模块3和电池包4，第一DC/DC转换模块3将AC/DC转换模块2输出的直流电转换成适合汽车充电的直流电，并通过充电接口6直接输出至外部的电动汽车的充电口进行充电，电池包4则利用AC/DC转换模块2输出的直流电进行充电储能。

此外，AC/DC转换模块2输出的直流电经过第二DC/DC转换模块9的转换后用于控制模块1的电源输入。

在正常充电过程中难免会遇到外部电网容量不足的情况，如果外部电网容量不足时，控制模块1则控制AC/DC转换模块2的输出直流电压与电池包4的直流端的实际电压一致，电池包4则开始释放电能，电池包4所释放的电能与AC/DC转换模块2的输出直流电能并行通过第一DC/DC转换模块3的转换输出至充电接口6，电池包4则能够作为额外的电源与外部交流电源一起对电动汽车充电，此时充电装置处于对外放电状态。这样一来，无论外部电网状况如何变化，诸如电网容量不足，甚至是断电的状况，都不会影响充电装置正常对电动汽车充电。更形象地说，充电装置就相当于是一个超级大电容，其针对电网输出电能的波动，具有削峰平谷的作用，从而保证充电装置持续稳定地对电动汽车充电。

当交流配电器5与外部交流电源连接，而充电接口6未与外部电动汽车连接时，则电池包4处于充电储能过程状态，外部交流电源的输入电能完全由电池包4收集存储，电池包4处于补能状态。

当交流配电器5断开与外部交流电源连接，该充电装置则可移动至电动汽车旁，然后将充电接口6与外部电动汽车连接，此时的充电装置处于离线对外充电状态，电池包4释放出的电能通过第一DC/DC转换模块3和充电接口6对外部电动汽车进行充电，这样一来，电动汽车则无须移动到充电桩旁边才能进行充电，充电的位置则更佳灵活。

在本实施方式中，所述充电装置还包括热管理模块8，所述热管理模块8中包括压缩机、热管理控制器、PTC加热器、风机，所述压缩机的电源输入端与AC/DC转换模块2的直流输出端连接，热管理控制器和风机的低压输入端与第二DC/DC转换模块9的输出端连接（图中未示出）；所述热管理模块8中还包括水循环器，水循环器的水管与所述压缩机和PTC加热器的热交换水管连接；所述充电装置还包括热管理水循环管路，所述热管理水循环管路的两端分别与所述水循环器的出水端和进水端连接，所述热管理水循环管路经过AC/DC转换模块2、第一DC/DC转换模块3和电池包4。

传统的充电桩中只有简单的风冷装置，而本实施方式中的热管理模块8不但能对各个器件进行冷却降温，而且还能进行升温。在本实施方式中，热管理模块8通过循环水管将所有需要温度控制的器件连接起来，该循环水管在热管理模块8中与压缩机和PTC加热器的热交换管路连通；当各个器件的温度过高时，压缩机则启动制冷模式，水循环管路中的循环水经过各个器件时将热量带出，然后循环水经过压缩机时则得到降温，循环水在管路中不断循环，从而保证各器件有效散热；相反地，若某器件温度过低时，比如电池包4的温度过低时无法充放电，所述热管理模块8的PTC加热器则启动制热模式，循环水则能将热量带至电池包4处，使其升温。本实施方式中的热管理模块8对各个器件，不但能够降温，还能够升温，从而有效地对各个器件实施热量调控，实现了真正的热管理，而且这种热管理方式无须被散热器件与外部环境直接接触，外部环境的因素，诸如粉尘、高温、高湿等就不会对器件产生影响，各个器件的使用寿命、工作效率以及安全等级均得以提升。

进一步优化地，本实施方式的充电装置还包括辅助电源7，所述辅助电源7的直流端与第二DC/DC转换模块9的输出端连接。

所述辅助电源7的作用是，当充电装置出现异常断电时，即外部交流电源和电池包4均不能供电时，辅助电源7给控制模块1提供应急电源，以便控制模块1进行一些应急处理过程，比如控制电池包4断开电路、进行异常处理及记录等等，辅助电源7是用作异常应急电源。在本实施方式中采用铅酸电池作为辅助电源7。

进一步优化地，本实施方式中的控制模块1通过移动4G网络与外部的云服务器10通讯连接，这样一来，只要所述充电装置处于4G网络下，监控人员可以通过云服务器10方便地监控该充电装置的状况。更进一步地，如果将所述云服务器10在接入到物联网系统中，充电装置中的数据还能得到更为广泛的应用，比如引入人工智能技术，以实现对所有的充电装置进行高效管理。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种储能式电动汽车充电装置，其特征在于：包括控制模块（1）、AC/DC转换模块（2）、第一DC/DC转换模块（3）、电池包（4）、交流配电器（5）、充电接口（6）和第二DC/DC转换模块（9）；控制模块（1）通过CAN接口分别与AC/DC转换模块（2）、第一DC/DC转换模块（3）、电池包（4）通讯连接，AC/DC转换模块（2）的交流输入端与交流配电器（5）的输出端连接，交流配电器（5）的输入端与外部交流电源连接，第一DC/DC转换模块（3）的输出端与充电接口（6）连接，AC/DC转换模块（2）的直流输出端与电池包（4）的直流端连接，AC/DC转换模块（2）的直流输出端与第一DC/DC转换模块（3）的输入端连接，AC/DC转换模块（2）的直流输出端与第二DC/DC转换模块（9）的输入端连接，第二DC/DC转换模块（9）的输出端与控制模块（1）的电源输入端连接；充电接口（6）与外部电动汽车的充电口连接。

2.根据权利要求1所述储能式电动汽车充电装置，其特征在于：所述充电装置还包括热管理模块（8），所述热管理模块（8）中包括压缩机、热管理控制器、PTC加热器、风机，所述压缩机的电源输入端与AC/DC转换模块（2）的直流输出端连接，热管理控制器和风机的低压输入端与第二DC/DC转换模块（9）的输出端连接；所述热管理模块（8）中还包括水循环器，水循环器的水管与所述压缩机和PTC加热器的热交换水管连接；所述充电装置还包括热管理水循环管路，所述热管理水循环管路的两端分别与所述水循环器的出水端和进水端连接，所述热管理水循环管路经过AC/DC转换模块（2）、第一DC/DC转换模块（3）和电池包（4）。

3.根据权利要求1所述储能式电动汽车充电装置，其特征在于：所述充电装置还包括辅助电源（7），所述辅助电源（7）的直流端与第二DC/DC转换模块（9）的输出端连接。

4.根据权利要求1所述储能式电动汽车充电装置，其特征在于：所述控制模块（1）通过移动4G网络与外部的云服务器（10）通讯连接。

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