CN216374267U - 一种电动汽车模块化组合快充系统及充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车模块化组合快充系统及充电桩，包括电池管理模块、慢充电路、可扩展的储能组件、放电电路和快充电路，所述慢充电路与储能组件电性连接，所述储能组件与放电电路电性连接，所述电池管理模块分别与慢充电路、储能组件、放电电路和快充电路电性连接，所述电池管理模块包括估测SOC组件、动态监测组件和电池间均衡组件；本实用新型主要是通过电池管理模块、慢充电路、储能组件、放电电路和快充电路的配合，在不改变电网的情况下，确保电动汽车电池使用寿命，使电动汽车在较短时间内获得较高的电能，同时可以为电力系统提供功率缓冲，降低功率需求，一定程度上给电动汽车的充电带来便捷。

Description

一种电动汽车模块化组合快充系统及充电桩

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，具体为一种电动汽车模块化组合快充系统。

背景技术

目前国内电动汽车充电主要采用两种方式：一种是采用低压AC220V交流充电桩，功率为3-7KW，然后通过电动汽车的慢充口输入到车载充电机，车载充电机转换为直流充到电池，这种属于慢充方式，充电时间一般为8-10小时。另一种是采用380V电源，通过大功率整流器转换为直流电，通过电动汽车快充口，直接给电动汽车电池充电，由于快充直流充电桩功率太大，普通办公园区、居民小区变压容器一般无太大余量，如果强行安装会对当地局域网进行冲击，产生电压巨大波动甚至掉闸。

还有一种办法就是需要增容变压器，改造原有的线路，通过地埋高压电缆将AC380电源从配电室引入停车位，需要经电力部门审批，施工，耗资耗时，费用高大数十万，所有的设计施工、设备改造均由电力部门实施，推广难度很大，以上三种充电的方式均给电动汽车充电带来不便，因此我们需要提出一种电动汽车模块化组合快充系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动汽车模块化组合快充系统，通过电池管理模块、慢充电路、储能组件、放电电路和快充电路的配合，使其在不改变电网的情况下，确保电动汽车电池使用寿命，使电动汽车在较短时间内获得较高的电能；同时可以为电力系统提供功率缓冲，降低功率需求，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电动汽车模块化组合快充系统，包括电池管理模块、慢充电路、可扩展的储能组件、放电电路和快充电路，所述慢充电路与储能组件电性连接，所述储能组件与放电电路电性连接，所述放电电路与快充电路电性连接，所述电池管理模块分别与慢充电路、储能组件、放电电路和快充电路电性连接，所述电池管理模块包括估测SOC组件、动态监测组件和电池间均衡组件，所述估测SOC组件与动态监测组件电性连接，所述动态监测组件与电池间均衡组件电性连接。

优选的，所述慢充电路包括充电接口和标准恒功率组件，所述标准恒功率组件的标准功率为15KW，所述充电接口与220V交流电源连接。

优选的，所述储能组件包括框架、壳体和储能组件，所述储能组件安装在壳体的内部，所述壳体固定在框架的内部，所述壳体与框架组合成抽屉式的箱体，且所述箱体的侧壁设置有多个串联口和并联口。

优选的，所述放电电路包括控制组件，所述控制组件与储能组件电性连接，所述控制组件包括PLC控制器。

优选的，所述储能组件包括锂电池组和超级电容，所述锂电池组和超级电容分别电性连接所述电池管理模块。

优选的，所述锂电池组与所述超级电容之间通过切换电路电性连接，所述切换电路为串联与并联之间的切换。

优选的，所述锂电池组包括多组锂电池，多组所述锂电池之间采用切换电路电性连接。

优选的，所述快充电路包括充电枪，所述充电枪的一端与超级电容电性连接，所述充电枪的另一端与电动汽车的充电接口连接。

优选的，所述估测SOC组件包括电量监测仪；所述动态监测组件包括电压传感器、温度传感器和电流传感器；所述电池间均衡组件包括多个控制开关，所述控制开关与锂电池电性连接。

一种电动汽车模块化组合快充充电桩，搭载了上述任意一项所述的电动汽车模块化组合快充系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型主要通过电池管理模块、慢充电路、储能组件、放电电路和快充电路的配合，且电池管理模块可使储能组件中的各电池都达到均衡一致的状态，慢充电路将小电流交流通过给储能组件充电储能，储能组件为可扩展设置，便于增大储存容量，放电电路可实现快速放电，提高给电动汽车充电速率，快充电路便于与电动汽车的连接，在不改变电网的情况下，确保电动汽车电池使用寿命，使电动汽车在较短时间内获得较高的电能，同时可以为电力系统提供功率缓冲，降低功率需求，一定程度上给电动汽车的充电带来便捷。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的储能组件框图；

图3为本实用新型的电压传感器电路图；

图4为本实用新型的电流传感器电路图；

图5为本实用新型的温度传感器电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种电动汽车模块化组合快充系统，包括电池管理模块、慢充电路、可扩展的储能组件、放电电路和快充电路，慢充电路与储能组件电性连接，储能组件与放电电路电性连接，放电电路与快充电路电性连接，电池管理模块分别与慢充电路、储能组件、放电电路和快充电路电性连接，电池管理模块包括估测SOC组件、动态监测组件和电池间均衡组件，估测SOC组件与动态监测组件电性连接，动态监测组件与电池间均衡组件电性连接；

慢充电路包括充电接口和标准恒功率组件，标准恒功率组件的标准功率为15KW，充电接口与220V交流电源连接，标准恒功率组件安装在电动汽车充电桩内，通过标准恒功率组件使充电桩的小电流交流给储能组件充电储能；

储能组件包括框架、壳体、超级电容和锂电池组，所述锂电池组和超级电容分别电性连接所述电池管理模块；超级电容安装在壳体的内部，壳体与框架组合成抽屉式的箱体，锂电池组插入箱体即可完成装配，且箱体的侧壁设置有多个串联口和并联口，通过多个串联口和并联口使其可以根据充电的功率和放点时间来进行组合，且通过抽屉式箱体的设置，便于将储能组件快捷的放置、取出壳体从而便捷的实现扩容和增压。

放电电路包括控制组件，控制组件与储能组件电性连接，控制组件包括 PLC控制器，PLC控制器用于控制电能分别从锂电池和超级电容获取电能进行放电，通过配合超级电容的特性可以实现快速放电，提高给电动车充电速率。

锂电池组包括多个锂电池，本实施例中仅展示4个，并不代表本实用新型只能使用4个。锂电池的容量设置为21700mAH，也可以是其他容量；超级电容与锂电池呈对应设置，所述锂电池组包括多组锂电池，多组所述锂电池之间采用切换电路电性连接，所述切换电路为串联与并联之间的切换；通过储能组件上的并联口，可以将4个储能组件快速并联达到增大储存容量，这样可以达到电压DC350V左右，电池容量230Ah，可以满足给75KW电动汽车充电容量，另外还可以通过储能组件上的串联口，实现储能组件的串联，达到增加充电电压，提高充电速率；且超级电容与锂电池通过切换电路电性连接，将超级电容与锂电池并联，当满充模块将交流点变为直流，输出储能组件后，通过控制组件将电能分别输送给锂电池和超级电容，蓄电池组作用于充电站峰值负荷的降低和日负荷曲线的平滑；超级电容与充电枪协同工作，作为充电机与配电网之间的电力缓冲，平抑高频负荷波动；同时，将蓄电池和超级电容结合组成配电网之间的电力缓冲，可发挥各自优势；

快充电路包括充电枪，充电枪的一端与超级电容电性连接，充电枪的另一端与电动汽车的充电接口连接，通过充电枪与电动汽车的充电接口快速连接，便于给电动汽车充电；

估测SOC组件包括电量监测仪，电量监测仪准确估测动力电池组的荷电状态(State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池造成损伤，并随时显示混合动力汽车储能电池的剩余能量，即储能电池的荷电状态；动态监测组件包括电压传感器、温度传感器和电流传感器，如图3为电压传感器电路图，图4为电流传感器电路图，图5为温度传感器电路图；

在电池充放电过程中，通过电压传感器、温度传感器和电流传感器实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象；同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能；电池间均衡组件包括多个控制开关，控制开关与锂电池电性连接，电池间的均衡即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态；

使用时，将充电枪与电动汽车充电接口连接，通过标准恒功率组件将小电流交流给储能组件充电储能，储能组件根据实际充电汽车的容量，将多个储能组件快速并联达到增大储能组件的储存容量，还可以通过储能组件上的串联口，实现储能组件的串联，达到增加充电电压，提高充电速率；将超级电容与锂电池并联，当满充模块将交流点变为直流，输出储能组件后，通过控制组件将电能分别输送给锂电池和超级电容，蓄电池组作用于充电站峰值负荷的降低和日负荷曲线的平滑；超级电容与充电枪协同工作，作为充电机与配电网之间的电力缓冲，平抑高频负荷波动；同时，将蓄电池和超级电容结合组成配电网之间的电力缓冲，可发挥各自优势；

通过估测SOC组件、动态监测组件和电池间均衡组件的配合，便于管理储能组件的充放电和检测锂电池实时状态，使储能组件中的每个锂电池充放电保持均衡，在不改变电网的情况下，确保电动汽车电池使用寿命，使电动汽车在较短时间内获得较高的电能，同时可以为电力系统提供功率缓冲，降低功率需求，一定程度上给电动汽车的充电带来便捷。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电动汽车模块化组合快充系统，包括电池管理模块、慢充电路、可扩展的储能组件、放电电路和快充电路，其特征在于：所述慢充电路与储能组件电性连接，所述储能组件与放电电路电性连接，所述放电电路与快充电路电性连接，所述电池管理模块分别与慢充电路、储能组件、放电电路和快充电路电性连接，所述电池管理模块包括估测SOC组件、动态监测组件和电池间均衡组件，所述估测SOC组件与动态监测组件电性连接，所述动态监测组件与电池间均衡组件电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述慢充电路包括充电接口和标准恒功率组件，所述标准恒功率组件的标准功率为15KW，所述充电接口与220V交流电源连接。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述储能组件包括框架、壳体和储能组件，所述储能组件安装在壳体的内部，所述壳体固定在框架的内部，所述壳体与框架组合成抽屉式的箱体，且所述箱体的侧壁设置有多个串联口和并联口。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述放电电路包括控制组件，所述控制组件与储能组件电性连接，所述控制组件包括PLC控制器。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述储能组件包括锂电池组和超级电容，所述锂电池组和超级电容分别电性连接所述电池管理模块。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述锂电池组与所述超级电容之间通过切换电路电性连接，所述切换电路为串联与并联之间的切换。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述锂电池组包括多组锂电池，多组所述锂电池之间采用切换电路电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述快充电路包括充电枪，所述充电枪的一端与超级电容电性连接，所述充电枪的另一端与电动汽车的充电接口连接。

9.根据权利要求8所述的一种电动汽车模块化组合快充系统，其特征在于：所述估测SOC组件包括电量监测仪；所述动态监测组件包括电压传感器、温度传感器和电流传感器；所述电池间均衡组件包括多个控制开关，所述控制开关与锂电池电性连接。

10.一种电动汽车模块化组合快充充电桩，其特征在于，搭载了如权利要求1-9任意一项所述的电动汽车模块化组合快充系统。

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