一种电动汽车交直流充放电充电桩的制作方法

本实用新型涉及电动汽车电力设备技术，具体涉及一种电动汽车交直流充放电装置。

背景技术：

当前，随着电动汽车新能源产业的快速推进，各种新型充电设备和充电功能层出不穷。整体来看，目前的充电设备无非分为两大类：交流充电设备和直流充电设备。现在的新能源充电设备只具备相对单一的电动汽车充电功能。电动汽车本身就是一个大型的移动充电宝，有些特殊场合在无法实现电力供电的条件下，可以使用电动汽车作为一个临时应急电源，来满足使用需求。这时，就需要将电动汽车中储存的电能进行释放，如何释放电动汽车中的电能，这就对具备双向充放电功能的充电桩提出了需求。现行方案中，只在非车载充电机端提供了充电电流供电接口，车辆端提供了充电接口，且充放电顺序无法实现可逆。当外部对电动汽车提出供电需求时，电动汽车无法实现供电功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提出一种电动汽车交直流充放电充电桩，以实现充电桩充放电一体化。

本实用新型采用以下述技术方案予以实现：

一种电动汽车交直流充放电充电桩包括读卡器、计费控制单元、LCD、控制单元、电源模块、通信模块、充电模块、输出接口，所述的充电模块包括直流转交流逆变电路和放电电路，逆变电路包括输入接口部分：输入部分有3个信号，12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V，当ENB＝0时，Inverter不工作，而ENB＝3V时，Inverter处于正常工作状态，而DIM电压由主板提供，其变化范围在0～5V之间，将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端，Inverter向负载提供的电流也将不同，DIM值越小，Inverter输出的电流就越大；电压启动回路：ENB为高电平时，输出高压去点亮Panel的背光灯灯管；PWM控制器：有以下几个功能组成：内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管；直流变换：由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压；LC振荡及输出回路：保证灯管启动需要的1600V电压，并在灯管启动以后将电压降至800V；输出电压反馈：当负载工作时，反馈采样电压，起到稳定Inventer电压输出的作用。

直流电源线路：DC+、DC-；设备地线：PE；充电通信线路：S+、S-；充电连接确认线路：CC1、CC2；低压辅助电源线路：A+、A-。

图2左边是非车载充电机，右边是电动汽车，二者通过车辆插座相连。图中的S开关是一个常闭开关，与直流充电枪头上的按键(即机械锁)相关联，当我们按下充电枪头上的按键，S开关即打开。而图中的U1、U2是一个12V上拉电压，R1～R5是阻值约1000欧的电阻，R1、R2、R3在充电枪上，R4、R5在车辆插座上。

车辆接口连接确认阶段：

当我们按下枪头按键，插入车辆插座，再放开枪头按键。充电桩的检测点1将检测到12V-6V-4V的电平变化。一旦检测到4V、充电桩将判断充电枪插入成功，车辆接口完全连接，并将充电枪中的电子锁进行锁定，防止枪头脱落。

直流充电桩自检阶段：

在车辆接口完全连接后，充电桩将闭合K3、K4，使低压辅助供电回路导通，为电动汽车控制装置供电(有的车辆不需要供电)(车辆得到供电后，将根据监测点2的电压判断车辆接口是否连接，若电压值为6V，则车辆装置开始周期发送通信握手报文)，接着闭合K1、K2，进行绝缘检测，所谓绝缘检测，即检测DC线路的绝缘性能，保证后续充电过程的安全性。绝缘检测结束后，将投入泄放回路泄放能量，并断开K1、K2，同时开始周期发送通信握手报文。

充电准备就绪阶段：

电动汽车与充电桩相互配置，车辆控制K5、K6闭合，使充电回路导通，充电桩检测到车辆端电池电压正常(电压与通信报文描述地电池电压误差≤±5％，且在充电桩输出最大、最小电压的范围内)后闭合K1、K2，那么直流充电线路导通，电动汽车就准备开始充电了。

充电阶段：

在充电阶段，车辆向充电桩实时发送电池充电需求的参数，充电桩会根据该参数实时调整充电电压和电流，并相互发送各自的状态信息(充电桩输出电压电流、车辆电池电压电流、SOC等)。

充电结束阶段：

车辆会根据BMS是否达到充满状态或是受到充电桩发来的“充电桩中止充电报文”来判断是否结束充电。满足以上充电结束条件，车辆会发送“车辆中止充电报文”，在确认充电电流小于5A后断开K5、K6。充电桩在达到操作人员设定的充电结束条件，或者收到汽车发来的“车辆中止充电报文”会发送“充电桩中止充电报文”，并控制充电桩停止充电，在确认充电电流小于5A后断开K1、K2，并再次投入泄放电路，然后再断开K3、K4。

放电时，电动汽车车内电池作为放电电源，车和设备连接之后，由设备端提供车内BMS低压辅助电源上电，实现充放电设备和BMS的握手，车端和设备端按照放电协议进行通信，充放电模块内部切换到放电回路，握手成功后，设备端开关K1、K2先行闭合，闭合后确认绝缘监测通过后，闭合K5、K6形成放电回路。对设备提供直流电源输出，实现电动汽车电池包的放电。

与现有技术相比，本实用新型不仅能够解决充电设备现有的充电功能，而且将原有设备结构再次进行使用，通过对充电模块的硬件电路改进，将模块内部加入新的DC-AC逆变电路，实现电动汽车电池的放电功能，实现模块的充放电一体化，整个放电回路完全在原有的充电回路上实现，仅需要通过修改软件部分实现对于不同开关部分的控制，通过更改控制时序来满足使用要求，无需增加额外的系统硬件电路。

附图说明

图1：本实用新型充放电连接时序图；

图2：本实用新型充电接口连接示意图；

图3：充放电模块中的逆变回路结构示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种电动汽车交直流充放电充电桩，包括读卡器、计费控制单元、LCD、控制单元、电源模块、通信模块、充电模块、输出接口，所述的充电模块包括直流转交流逆变电路和放电电路，所述的逆变回路包括输入接口：

电压启动回路：ENB为高电平时，输出高压去点亮Panel的背光灯灯管；

PWM控制器：由内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管组成。

直流变换：由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压。

LC振荡及输出回路：保证1600V电压，灯管启动以后将电压降至800V。

电动汽车通过车辆接口与充电桩连接，控制开关及电路完成充电和放电过程。

通信模块包括GPRS接口和3G、4G无线通信接口。充电桩包括充电过程保护模块，充电过程保护模块对充电桩和电动汽车进行漏电保护和过载保护。

以上所述仅是本实用新型的基本原理，并非对本实用新型作任何限制，凡是依据本实用新型对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。