一种电动汽车的充电系统和充电桩的制作方法

本申请涉及新能源汽车技术领域，更具体地说，涉及一种电动汽车的充电系统和充电桩。

背景技术：

为了人类有个天蓝水清的良好生存环境，必须对各类污染源进行有效治理，其中作为污染物来源之一的汽车排放也必须予以重视，当然，对于内燃汽车来说无论如何采取技术进步和革新也无法从根本上消除其污染物的排放，从这个意义上来说发展新能源汽车才能够解决这一问题。作为新能源汽车的电动汽车已经较为普及，对于电动汽车来说，必须有足够的充电桩以满足其充电需求，因此，无论是市区内还是交通干线上，必须加快充电桩的基础建设。为了缩短充电时间和降低使用成本，充电桩的建设必须满足体积小、效率高、功率大等要求。

由于汽车厂商众多，造成其产品的充电电压和充电功率并不完全相同，而目前的充电桩的输出电压和输出功率相对固定，由此造成无法满足不同电动汽车对不同充电电压和充电功率的需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种电动汽车的充电系统和充电桩，用于对电动汽车进行充电，以满足不同电动汽车对相应充电电压和充电功率的需求。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种电动汽车的充电系统，应用于对电动汽车进行充电的充电桩，所述充电系统包括能量池模块、连接模块和多个电能输出模块，其中：

所述能量池模块的电能输入端用于连接市电网络，并将从所述市电网络接收交流市电转换为预设电压的直流电；

所述连接模块用于将所述能量池的电能输出端与所述电能输出模块的电能输入端相连接，并将所述直流电输出到所述电能输出模块；

所述电能输出模块用于与待充电动汽车相连接，根据所述电动汽车上传的充电参数对所述直流电进行直-直转换，并将转换后与所述充电参数所指定的充电电压和充电功率相匹配的充电电流输出到所述代充电动汽车。

可选的，所述多个电能输出模块的最大输出功率之和大于所述能量池模块的最大输出功率。

可选的，所述能量池模块包括一个或多个并联连接的交-直转换单元，其中：

所述交-直转换单元用于将所述交流市电转换为所述直流电。

可选的，所述连接模块包括直流母线，其中：

所述直流母线分别与所述能量池模块的电能输出端、所述电能输出模块的电能输入端相连接。

可选的，所述直流母线还用于连接新增电能输出模块的电能输入端。

可选的，所述电能输出模块包括利用igbt元件组成的转换电路；

所述转换电路的电路为全桥移相拓扑结构。

可选的，还包括负荷分配控制模块，其中：

所述负荷分配控制模块用于从所述待充电动汽车接收所述充电参数，并根据所述充电参数向所述电能输出模块输出充电控制参数，所述电能输出模块用于根据所述充电控制参数输出所述充电电流。

可选的，所述负荷分配控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，其中：

所述第一控制单元用于当有部分所述电能输出模块连接有待充电动汽车时，对后续接入的待充电动汽车利用所述能量池模块的剩余功率进行充电；

所述第二控制单元用于当有部分所述电能输出模块连接有待充电动汽车时，降低先前接入的部分或全部的代充电动汽车的充电功率，对后续接入的待充电动汽车利用所述能量池模块的剩余负荷进行充电。

可选的，还包括第一can总线、第二can总线和第三can总线，其中：

所述第一can总线用于将所述负荷分配模块与所述能量池模块相连接；

所述第二can总线用于将所述负荷分配模块分别与每个所述电能输出模块相连接；

所述第三can总线用于将所述负荷分配模块与充电控制模块相连接。

一种充电桩，设置有如上所述的充电系统。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种电动汽车的充电系统和充电桩，应用于对电动汽车进行充电的充电桩，具体包括能量池模块、连接模块和多个电能输出模块，能量池模块的电能输入端用于连接市电网络，并将从市电网络接收交流市电转换为预设电压的直流电；连接模块用于将能量池的电能输出端与电能输出模块的电能输入端相连接，并将直流电输出到电能输出模块；电能输出模块用于与待充电动汽车相连接，根据电动汽车上传的充电参数对直流电进行直-直转换，并将转换后与充电参数所指定的充电电压和充电功率相匹配的充电电流输出到代充电动汽车。由于本技术方案中电能输出模块输出的电压与功率不是固定不变的，而是与连接的待充电动汽车的充电参数所指定的充电电压和充电功率相匹配，从而能够满足不同电动汽车对相应充电充电电压和充电功率的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种电动汽车的充电系统实施例的结构框图；

图1a为本申请提供的另一种电动汽车的充电系统的结构框图；

图2为本申请提供的充电系统的通信架构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请提供的一种电动汽车的充电系统实施例的结构框图。

如图1所示，本实施例提供的充电系统应用于对电动汽车进行充电的充电桩，具体包括能量池模块10、连接模块20和多个电能输出模块30，其中连接模块分别与能量池模块的电能输出端、每个电能输出模块的电能输入端相连接。

能量池模块用于连接市电网络，并接收市电网络上的交流市电，这里的交流市电可以为380伏三相交流电，也可以为220伏的单相交流电。能量池模块具体在于市电网络连接时，在连接线上设置有进线总开会jk，用于在市电网络出现过载、欠压、失压或断路的情况下闭合或断开能量池模块与市电网络的连接；连接线上还设置有交流接触器，用于根据系统的控制要求切断系统的主回路的供电，只保留监控系统处于工作状态。

能量池模块在接收到市电网络的交流市电后，将该交流市电转换为预设电压的直流电，该预设电压为200～750伏这一数值范围的任意数值，也可以根据这一原理提供其他电压的直流电。

能量池模块具体包括一个或多个交-直转换单元组成，当由多个交-直转换单元组成时，单元之间通过并联方式连接，每个交-直转换单元用于将交流市电转换为上述电压的直流电。

连接模块用于将能量池模块与多个电能输出模块分别相连接，从而使能量池模块能够为每个电能输出模块进行供电。本实施例中优选用直流母线21作为该连接模块，如图1a所示。直流母线分别与能量池模块的电能输出端、每个电能输出模块的电能输入端相连接。

本实施例采用8个电能输出模块的实例，分别为1#～8#电能输出模块，除了这些电能输出模块外，还可以利用直流母线方便地根据实际需要和新设计规范新增任意个电能输出模块，也可以新增能量池模块或者交-直转换单元。

本实施中8个电能输出模块与用于对待充电动汽车进行充电的充电终端100相连接，用于在接收到直流母线上的直流电后，根据待充电动汽车上传的充电参数进行直-直变换，变换为电压和功率分别该充电参数所指定的充电电压和充电功率，并利用具有上述电压和功率的直流电实现对待充电动汽车进行充电。

其中，每个电能输出模块由igbt元件构成的转换电路构成，该转换电路的结构优选全桥移相拓扑结构，输出与输入通过高频隔离，将前级直流母线上的直流电的电压等级通过直-直转换得到电动汽车所需的充电电压和充电功率。

另外，一般来说电能输出模块会因为充电的实际需求，有时不会全部连接有待充电动汽车，因此，可以多个电能输出模块的最大输出功率之和设置为大于能量池模块的最大输出功率。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种电动汽车的充电系统，应用于对电动汽车进行充电的充电桩，具体包括能量池模块、连接模块和多个电能输出模块，能量池模块的电能输入端用于连接市电网络，并将从市电网络接收交流市电转换为预设电压的直流电；连接模块用于将能量池的电能输出端与电能输出模块的电能输入端相连接，并将直流电输出到电能输出模块；电能输出模块用于与待充电动汽车相连接，根据电动汽车上传的充电参数对直流电进行直-直转换，并将转换后与充电参数所指定的充电电压和充电功率相匹配的充电电流输出到代充电动汽车。由于本技术方案中电能输出模块输出的电压与功率不是固定不变的，而是与连接的待充电动汽车的充电参数所指定的充电电压和充电功率相匹配，从而能够满足不同电动汽车对相应充电充电电压和充电功率的需求。

实施例二

图2为本申请提供的充电系统的通信架构图。

本实施例中的充电系统相比上一实施例而言，具有负荷分配控制模块40，该模块用于接收待充电动汽车的电池管理系统相连接，具体的连接方式如图2所示。

负荷分配模块用于当待充电动汽车通过充电终端与电能输出模块相连接时，通过充电终端上的数据端口接收电池管理系统输出的充电参数，并根据该充电参数向电能输出模块输出与充电参数相匹配的充电控制参数，该充电控制参数中包含有上述充电参数所指定的充电电压和充电功率，从而使电能输出模块能够输出具有该充电电压和充电功率的充电电流。

另外，本实施例中还包括充电控制器50，充电控制器主要负责电动汽车的电池管理系统进行信息交互，响应电动汽车充电参数需求，控制充电流程、测控充电终端各元器件信号反馈及动作、生成并上传充电业务数据、连接ui设备(显示屏、读卡器及指示灯等)、连接智能负荷分配控制器请求充电功率需求等等。

用户在使用充电终端连接待充电动汽车并启动充电流程，充电控制器与电动汽车的电池管理系统进行信息交互。充电过程中，充电控制器接收电池管理系统的充电参数，并转发给负荷分配控制模块，负荷分配控制模块采集能量池模块和电能输出模块的模块信息，根据电动汽车的电池管理系统的充电需求，控制电压和电流输出。

负荷分配控制模块通过3路can总线分别和能量池模块、电能输出模块和充电控制器相连，即与能量池模块相连接的第一can总线41、与电能输出模块相连接的第二can总线42和与充电控制模块相连接的第三can总线43。以能量池模块的最大功率为约束条件，对多路电能书模块的输出功率进行动态分配，实施有序充电控制，既能合理保障用户充电需求，又能确保充电负荷控制在能量池模块的安全限额之内，实现对充电系统的负荷调控。

当各电能输出模块的电动汽车充电需求总功率小于能量池模块的功率时，充电系统满负荷响应全部车辆的充电需求

当各电能输出模块的电动汽车充电需求总功率大于能量池模块的功率时，有2种控制方案可供选择，鉴于此，该负荷分配控制模块包括第一控制单元和第二控制单元。

第一控制单元按照“先来后到”的原则进行功率控制，即先到车辆满负荷运行，以求快速充电结束，后续车辆排队等待；

第二控制单元按照“劫富济贫”的原则进行功率控制，即主动降低大功率车辆的充电需求，保证有充电终端处于闲置状态时就可以使用，提高充电终端的利用率，避免用户焦急排队等待。

实施例三

本实施例提供了一种充电桩，该充电桩设置有上述实施例所提供的充电系统。由于本技术方案中充电系统的电能输出模块输出的电压与功率不是固定不变的，而是与连接的待充电动汽车的充电参数所指定的充电电压和充电功率相匹配，从而能够满足不同电动汽车对相应充电充电电压和充电功率的需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。