一种双母线充电电路及其系统的制作方法

本实用新型实施方式涉及充电技术领域，特别是一种双母线充电电路及其系统。

背景技术：

随着电动汽车的兴起，充电桩双枪、多枪输出在业界广泛应用，充电系统一般采用柔性充电方式，通过分配和控制自身的功率以满足负载的需要。

然而如果充电母线上一个接触器发生故障，充电系统就无法正常给负载充电，更不能保证系统的柔性调配。

技术实现要素：

本实用新型实施例目的旨在提供一种双母线充电电路及其系统，其工作可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种双母线充电电路，包括：

至少两个充电模块，用于提供电源，每个所述充电模块均包括正极与负极；

主母线单元，包括第一开关与第二开关，所述第一开关连接在每相邻两个所述充电模块的正极之间，所述第二开关连接在每相邻两个所述充电模块的负极之间；

备母线单元，包括第三开关与第四开关，所述第三开关连接在每相邻两个所述充电模块的正极之间，所述第四开关连接在每相邻两个所述充电模块的负极之间；

汇流电路，分别与所述主母线单元、所述备母线单元及所述充电模块连接，用于汇聚所述充电模块提供的电流；以及

控制单元，分别与每个所述充电模块、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关及所述第四开关连接，用于控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关及所述第四开关的开关状态。

在一些实施例中，所述汇流电路包括第一汇流母线与第二汇流母线，所述第一汇流母线一端与其中一个所述充电模块的正极连接，所述第一汇流母线另一端用于连接第一负载，所述第二汇流母线一端与其中一个所述充电模块的负极连接，所述第二汇流母线另一端用于连接第一负载。

在一些实施例中，所述汇流电路还包括第一汇流开关，所述第一汇流开关设置在所述第一汇流母线上并与所述控制单元连接。

在一些实施例中，所述汇流电路还包括第二汇流开关，所述第二汇流开关设置在所述第二汇流母线上并与所述控制单元连接。

在一些实施例中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第一汇流开关及所述第二汇流开关均为接触器。

在一些实施例中，所述控制单元和所述充电模块通过can总线连接。

在一些实施例中，所述充电模块的数量为四个；

所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关的数量均为三个；

所述汇流电路包括第三汇流母线与第四汇流母线，所述第三汇流母线一端与另一个所述充电模块的正极连接，所述第三汇流母线另一端用于连接第二负载，所述第四汇流母线一端与另一个所述充电模块的负极连接，所述第四汇流母线另一端用于连接第二负载。

在一些实施例中，所述充电模块包括高频开关电源。

本实用新型实施例的另一个方面，提供一种电子系统，该电子系统包括如上所述的双母线充电电路及充电枪，所述双母线充电电路与所述充电枪连接。

在一些实施例中，所述充电枪的数量为2个。

本实用新型实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施方式提供了一种柔性双母线充电电路，在双母线充电电路中，至少两个充电模块用于提供电源，每个充电模块均包括正极与负极，主母线单元包括第一开关与第二开关，第一开关连接在每相邻两个充电模块的正极之间，第二开关连接在每相邻两个充电模块的负极之间，备母线单元包括第三开关与第四开关，第三开关连接在每相邻两个充电模块的正极之间，第四开关连接在每相邻两个充电模块的负极之间，汇流电路分别与主母线单元、备母线单元及充电模块连接，用于汇聚充电模块提供的电流，控制单元分别与每个充电模块、第一开关、第二开关、第三开关及第四开关连接，用于控制第一开关、第二开关、第三开关及第四开关的开关状态。因此，当主母线单元接触器发生故障时，备母线单元接通电路，继续给负载充电，通过这种设计，保证了电路的柔性充电按需分配功率，提高了充电电路的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种柔性双母线充电电路系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种双母线充电电路的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的一种双母线充电电路的结构示意图；

图4是是本实用新型又另一实施例提供的一种柔性双母线充电电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种柔性双母线充电电路系统的结构示意图。如图1所示，柔性双母线充电电路系统包括双母线充电电路100与负载单元200。

双母线充电电路100用于为负载单元200提供电源，其中，双母线充电电路100中包含有主母线、备母线以及多个开关，双母线充电电路100根据负载单元200对电量的需求，控制各个开关的闭合，进而对负载单元200进行可靠充电，其中，负载单元200可以为任意合适类型的充电设备，诸如充电枪等等。

参阅图2，图2是本实用新型提供的一种柔性双母线充电电路的电路结构示意图。如图2所示，该双母线充电电路100包括：至少两个充电模块10、主母线单元20、备母线单元30、汇流电路40及控制单元50。

充电模块10包括第一充电模块和第二充电模块，其用于提供电源，每个充电模块10均包括正极与负极；

主母线单元20包括第一开关21与第二开关22，第一开关21连接在每相邻两个充电模块10的正极之间，第二开关22连接在每相邻两个充电模块10的负极之间。

备母线单元30包括第三开关31与第四开关32，第三开关31连接在每相邻两个所述充电模块10的正极之间，第四开关32连接在每相邻两个充电模块10的负极之间。

汇流电路40分别与主母线单元20、备母线单元30及充电模块10连接，用于汇聚所述充电模块10提供的电流。

控制单元50分别与每个充电模块10、第一开关21、第二开关22、第三开关31及第四开关32连接，用于控制第一开关21、第二开关22、第三开关31及第四开关32的开关状态，控制单元50与充电模块10的一端进行双向通信连接，控制单元50向充电模块10传输控制信息，充电模块10向控制单元50传输充电电压、电流等信息，同时该充电模块10的另一端包括正极和负极，该充电模块10的正极和负极分别与主母线单元20和备母线单元30连接，该充电模块10通过主母线单元20、备母线单元30给负载单元200供电，控制单元50可以是cpu、控制器、处理器以及一些控制芯片等类型。

在本实施例中，当负载单元需要柔性充电时，控制单元50控制充电模块10控制主母线单元20中的第一开关21和第二开关22闭合，与汇流电路40和负载单元200形成闭合回路，汇流电路40将充电模块10中的电流进行汇流，进而给负载单元200按需充电，达到功率按需分配的目的，当主母线单元20发生故障时，控制单元50调用备母线单元30继续给负载单元按需充电，保证电路继续柔性充电并达到功率按需分配的目的，提高电路充电的可靠性。

进一步地，请参阅图3，图3是本实用新型提供的一种柔性双母线充电电路的电路结构示意图。如图3所示，该双母线充电电路100包括：充电模块10、主母线单元20、备母线单元30、汇流电路40及控制单元50。

进一步地，同样参阅图3，充电模块10包括第一充电模块、第二充电模块、第三充电模块及第四充电模块，每个充电模块都包括正极和负极，用于给负载充电，但并不是所有的充电模块都参与充电，充电模块被调用的数量是根据负载对电量的需求量来决定的，例如，每个充电模块可以提供15kw的功率，而负载需要45kw的功率，那么控制单元50会调用3个充电模块接入电路，用以给负载充电，控制单元50与每个充电模块之间可以通过can总线进行信息传输，而充电模块可以是高频开关电源，该充电模块10包括整流滤波电路，高频变压器、高频开关管以及输出滤波器等，交流电源经过整流滤波变成直流，再经过高频变压器及高频开关管，将直流电转换成高频脉冲输出，再经过输出滤波器等其他电路变成稳定的输出直流电压。

进一步地，同样参阅图3，主母线单元20包括三个第一开关21，三个第二开关22，第一开关21均用于连接每相邻两个充电模块的正极，第二开关22均用于连接每相邻两个充电模块的负极，备母线单元30包括三个第三开关31，三个第四开关32，第三开关31均用于连接每相邻两个充电模块的正极，第四开关32均用于连接每相邻两个充电模块的负极，当负载单元200需要充电时，控制单元50通过控制各个开关的分合来调用相应的充电模块，给负载充电，其中，第一开关21、第二开关22、第三开关31及第四开关32可以是接触器、继电器、电子开关、延时开关、光电开关、轻触开关、接近开关以及双控开关等类型。

进一步地，请继续参阅图3，汇流电路40包括四条汇流母线、第一汇流开关、第二汇流开关、第三汇流开关以及第四汇流开关，负载单元200包括第一负载单元和第二负载单元，每个负载单元均包括正极和负极，第一汇流开关的一端分别连接第一充电模块的正极，另一端连接第一充负载单元的正极，第二汇流开关的一端分别连接第一充电模块的负极，另一端连接第一负载单元的负极，第三汇流开关的一端分别连接第四充电模块的正极，另一端连接第二负载单元的正极，第四汇流开关的一端分别连接第四充电模块的负极，另一端连接第二负载单元的负极，当第一负载单元需要充电时，控制单元50控制第一汇流开关和第二汇流开关闭合，接通电路，当第二负载单元需要充电时，控制单元50控制第三汇流开关和第四汇流开关闭合，接通电路，其中第一汇流开关、第二汇流开关、第三汇流开关以及第四汇流开关可以是接触器、继电器、电子开关、延时开关、光电开关、轻触开关、接近开关、以及双控开关等类型。

进一步地，请参阅图4，图4是本实用新型提供的一种柔性双母线充电电路的电路结构示意图。

充电模块10包括第一充电模块，第二充电模块，第三充电模块以及第四充电模块，该充电模块10可以是高频开关电源，该充电模块10包括整流滤波电路，高频变压器、高频开关管以及输出滤波器等，交流电源经过整流滤波变成直流，再经过高频变压器及高频开关管，将直流电转换成高频脉冲输出，再经过输出滤波器等其他电路变成稳定的输出直流电压。而第一开关21包括接触器km1、km7和km11，第二开关22包括接触器km2、km8和km12，接触器km1的一端连接第一充电模块的正极，另一端连接第二充电模块的正极，接触器km2一端连接第一充电模块的负极，另一端连接第二充电模块的负极，接触器km7的一端连接第二充电模块的正极，另一端连接第三充电模块的正极，接触器km8的一端连接第二充电模块的负极，另一端连接第三充电模块的负极，接触器km11的一端连接第三充电模块的正极，另一端连接第四充电模块的正极，接触器km12连接第三充电模块和第四充电模块的负极，同时，接触器km1、km2、km11、km12分别与汇流电路40连接，当负载单元200需要充电时，控制单元10控制主母线单元20中相应的接触器闭合，使得充电模块10和负载单元200之间的电路接通，进而给负载进行充电。

需要说明的是，当负载单元200需要柔性充电时，根据负载功率的需求量，控制单元50控制主母线单元20上的接触器分合来达到功率按需分配的目的，例如，每个充电模块可以提供15kw的功率，而负载需要45kw的功率，那么控制单元会控制接触器km1、km2、km7以及km8闭合，其他接触器处于断开状态，使第一充电模块、第二充电模块以及第三充电模块接入电路，通过汇流电路40给负载单元200进行充电。

进一步地，同样参考图4，第三开关31包括接触器km3、km9和km13，第四开关32包括接触器km4、km10和km14，接触器km3的一端连接第一充电模块的正极，另一端连接第二充电模块的正极，接触器km4一端连接第一充电模块的负极，另一端连接第二充电模块的负极，接触器km9的一端连接第二充电模块的正极，另一端连接第三充电模块的正极，接触器km10的一端连接第二充电模块的负极，另一端连接第三充电模块的负极，接触器km13的一端连接第三充电模块的正极，另一端连接第四充电模块的正极，接触器km14连接第三充电模块和第四充电模块的负极，同时，接触器km3、km4、km13、km14分别与汇流电路40连接，当负载单元200需要充电时，控制单元50控制主母线单元20中相应的接触器闭合，使得充电模块10和负载单元200之间的电路接通，按功率所需分合主母线单元20上相应接触器，若第一开关21中的某个接触器发生单点故障，控制单元50控制第三开关31上相应接触器的分合以达到继续充电的目的，同样地，若第二开关22中的某个或多个接触器发生故障，控制单元50会控制第四开关32上相应接触器的分合以达到继续充电的目的，充电电路的容错性更高，充电的可靠性更强。

进一步地，同样参阅图4，所述汇流电路40包括四条汇流母线、接触器km5、km6、km15和km16，所述负载单元200包括充电枪a和充电枪b，每一个负载都包括正极和负极，接触器km5一端连接第一充电模块的正极，另一端连接充电枪a的正极，接触器km6一端连接第一充电模块的正极，另一端连接充电枪a的负极，接触器km15一端连接第四充电模块的正极，另一端连接充电枪b的正极，接触器km16一端连接第四充电模块的正极，另一端连接充电枪b的负极。汇流电路40主要用于汇合充电模块10的电流，以传输给负载单元200，根据实际情况需要，充电枪a和充电枪b可以单独工作，也可以同时工作，若充电枪a需要充电时，控制单元50控制接触器km5和km6闭合，接通电路，若充电枪b需要充电时，控制单元50控制接触器km15和km16闭合，若充电枪a和充电枪b同时需要充电时，则接触器km5、km6、km15和km16均闭合。

进一步地，负载单元200可以是单个或多个充电枪。

有益效果：在本实用新型中，本实用新型以控制单元为核心，通过控制备母线单元上的接触器开合，解决主母线上发生单点故障，系统无法正常工作的问题，从而实现柔性双母线充电调配，该实用新型控制方式简单，兼容性强，适用于所有的柔性充电系统，且提高了充电电路的可靠性。

本实用新型实施例还提供了一种充电系统，该充电系统包括如图2或图3或图4所示的充电电路。

其中，该系统可以是充电桩、矩阵式柔性充电堆。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施方式，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。