电池充电机与充电设施灵活配置的充换电站的制作方法

本发明属于电动汽车充换电领域，具体提供一种电池充电机与充电设施灵活配置的充换电站。

背景技术：

随着电动汽车产业的快速发展，电动汽车充电站和换电站正在被快速地建设，对应的交流充电桩、直流快速充电桩、电动汽车换电站的建设数量也越来越多，覆盖面也越来越大。

对于电动乘用车换电站来说，其工作具有间歇性，例如，在夜间或某个时间段内没有电动乘用车换电时，换电站是不工作的，此时如果电动乘用车换电站的备用电池在充满电的情况下，其直流充电机处于不工作状态，造成了资源浪费；如果在电动乘用车换电站周围建设新的直流快速充电桩，会存在同时用电负荷大，电动乘用车换电站供配电系统峰谷值的波动性很大，对电动乘用车换电站所在的场所存在建设难度过大、资源重复建设等问题。

相应地，本领域需要一种新的换电站来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有电动汽车换电站在不工作状态下直流充电机合理利用的问题和换电站与直流充电桩结合应用的问题，本发明提供了一种电池充电机与充电设施灵活配置的充换电站，其特征在于，所述充换电站包括所述电池充电机、电开关、能够通过所述电开关与所述电池充电机电连接的电池组以及能够通过所述电开关与所述电池充电机电连接的所述充电设施，所述电开关能够使所述电池充电机在与所述电池组导通的同时与所述充电设施断开，或者使所述电池充电机在与所述充电设施导通的同时与所述电池组断开。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述充换电站还包括控制系统，所述控制系统分别与所述电池充电机、所述电池组、所述电开关和所述充电设施电连接；所述控制系统用于控制所述电开关，从而使所述电池充电机与所述电池组导通时与所述充电设施断开，或者使所述电池充电机与所述充电设施导通时与所述电池组断开。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述电开关包括第一接触器和第二接触器，所述电池组通过所述第一接触器与所述电池充电机电连接，所述充电设施通过所述第二接触器与所述电池充电机电连接；所述控制系统用于控制所述电开关，从而使所述第一接触器闭合时所述第二接触器断开，或者使所述第二接触器闭合时所述第一接触器断开。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述充换电站还包括电气互锁系统，所述电气互锁系统用于使所述第一接触器和所述第二接触器不能同时闭合。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述电开关包括第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器，所述电池充电机的正极通过所述第一单刀双掷继电器分别与所述电池组的正极或所述充电设施的正极电连接，所述电池充电机的负极通过所述第二单刀双掷继电器分别与所述电池组的负极或所述充电设施的负极电连接；所述控制系统用于控制所述电开关，从而使所述电池充电机的正极通过所述第一单刀双掷继电器与所述电池组的正极电连接时所述电池充电机的负极通过所述第二单刀双掷继电器与所述电池组的负极电连接，或者使所述电池充电机的正极通过所述第一单刀双掷继电器与所述充电设施的正极电连接时所述电池充电机的负极通过所述第二单刀双掷继电器与所述充电设施的负极电连接。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述充换电站还包括电气互锁系统，所述电气互锁系统用于在所述第一单刀双掷继电器和所述第二单刀双掷继电器同时动作时使所述电池充电机只能与所述电池组和所述充电设施中的一个导通。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述电开关是双刀双掷继电器，所述双刀双掷继电器用于选择性地将所述电池充电机连接到所述电池组和所述充电设施中的一个。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述充换电站包括多个所述电池充电机，所述多个电池充电机能够以并联方式与所述充电设施或所述电池组电连接。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述电池充电机是直流充电机，并且/或者所述充电设施是直流充电桩。

在上述充换电站的优选实施方式中，所述充换电站还包括电池管理系统，所述控制系统通过所述电池管理系统与所述电池组电连接；并且/或者所述充换电站还包括人机交互界面，所述人机交互界面用于显示所述电池充电机、所述电池组和所述充电设施的运行参数。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过电开关将直流充电机分别与电池组和直流充电桩电连接，使得换电站在电池组充满电时，控制系统能够控制电开关将直流充电机与电池组断开连接，并将直流充电机与直流充电桩导通，使直流充电机直接为电动汽车充电。进一步，通过电气互锁系统使电池组和直流充电桩不能同时与直流充电机连通。因此，本发明的换电站能够最大程度地利用换电站的直流充电机，降低供配电的峰谷波动，减少周边直流充电桩的建设成本，减小区域供配电的压力。

附图说明

图1是本发明的电池充电机与充电桩灵活配置的充换电站的第一种实施方式；

图2是本发明的电池充电机与充电桩灵活配置的充换电站的第二种实施方式；

图3是本发明的电池充电机与充电桩灵活配置的充换电站的第三种实施方式。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图中仅有一个直流充电桩、一个电池组和一个直流充电机，但是很明显直流充电桩、电池组和直流充电机的数量不仅限于此，还可以是任意数量，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的导通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图3所示，本发明的充换电站包括：直流充电机1、直流充电桩2、电池组3、控制系统4和BMS(电池管理系统)。直流充电机1的输入端与三相交流电连接，三相交流电通过直流充电机1后转变成直流电，以供充换电站使用。直流充电机1的输出端通过电开关(下文将详细描述)分别与直流充电桩2和电池组3电连接，并且直流充电机1不能与直流充电桩2和电池组3同时导通。控制系统4分别与直流充电机1和直流充电桩2电连接，并且控制系统4还通过BMS与电池组3电连接，使控制系统4分别与直流充电机1、直流充电桩2和电池组3之间建立通讯关系，以便控制系统4能够监测直流充电机1、直流充电桩2和电池组3的工作情况。其中，控制系统4至少监测直流充电机1的输出电流、输出电压和温度信息，至少监控充电桩2的输出功率和温度信息，至少监控电池组3的充电状态(SOC)和温度信息。进一步，控制系统4还可以与电开关电连接(图中未示出这种连接)，以便控制系统4能够在电池组3充满电时控制电开关自动切断直流充电机1与电池组3的连接，并将直流充电机1与直流充电桩2导通；在电池组3需要充电时，自动切断直流充电机1与直流充电桩2的连接，并将直流充电机1与电池组3导通。

本领域技术人员能够理解的是，虽然本发明的充换电站是以直流充电机1和直流充电桩2作为实施对象的，但是很明显充电机和充电桩不仅限于直流，还可以是交流充电机和/或交流充电桩；并且，直流充电机1、直流充电桩2和电池组3的数量不仅限于图1至图3中所示的一个，其数量可以是任意值。

进一步，本发明的充换电站还可以包括人机交互界面(图中未示出)，该人机交互界面用于显示充换电站内电池组3的充电状态和直流充电桩2的输出功率等信息，或者本领域技术人员还可以根据需要在人机交互界面上显示其他信息，例如，电动汽车的充电费用等。更进一步，操作人员还可以通过人机交互界面控制并联接入直流充电桩2的直流充电机1的数量，以满足直流充电桩2输出不同功率的需求。

如图1所示，该图示出了本发明的充换电站的第一种实施方式。在该实施例中，直流充电机1通过第一接触器5与电池组3电连接，通过第二接触器6与直流充电桩2电连接。当第一接触器5闭合时直流充电机1与电池组3导通，当第一接触器5断开时直流充电机1与电池组3断开连接；当第二接触器6闭合时直流充电机1与直流充电桩2导通，当第二接触器6断开时直流充电机1与直流充电桩2断开连接。为了避免第一接触器5和第二接触器6同时闭合，该实施方式中的充换电站还设置有电气互锁系统(图中未示出)。本领域技术人员能够理解的是，电气互锁系统可以是第一接触器5和第二接触器6在结构上相关联的装置，也可以是通过在控制系统中设置互锁程序将第一接触器5和第二接触器6进行互锁，即当第一接触器5闭合时第二接触器6断开，当第一接触器5断开时第二接触器6闭合。本领域技术人员容易理解的是，第一接触器5可以是一个单独的双路电开关结构，也可以是两个单路电开关，如图1中的第一开关51和第二开关52；类似地，第二接触器6可以是一个单独的双路电开关结构，也可以是两个单路电开关，如图1中的第三开关61和第四开关62。

如图2所示，该图示出了本发明的充换电站的第二种实施方式。在该实施例中，直流充电机1的正极通过第一单刀双掷继电器7与电池组3的正极或直流充电桩2的正极电连接，直流充电机1的负极通过第二单刀双掷继电器8与电池组3的负极或直流充电桩2的负极电连接。第一单刀双掷继电器7包括第一自由端71、第一触点72和第二触点73；第二单刀双掷继电器8包括第二自由端81、第三触点82和第四触点83。当第一自由端71与第一触点72闭合，第二自由端81与第三触点82闭合时，直流充电机1和电池组3导通；当第一自由端71与第二触点73闭合，第二自由端81与第四触点83闭合时，直流充电机1和直流充电桩2导通。在该实施方式中，充换电站还设置有电气互锁系统(图中未示出)。本领域技术人员能够理解的是，电气互锁系统可以是第一单刀双掷继电器7和第二单刀双掷继电器8在结构上相关联的装置，也可以是通过在控制系统中设置互锁程序将第一单刀双掷继电器7和第二单刀双掷继电器8进行互锁，即当第一自由端71与第一触点72闭合时，第二自由端81只能与第三触点82同时闭合；当第一自由端71与第二触点73闭合时，第二自由端81只能与第四触点83同时闭合；以便缩短直流充电机1与直流充电桩2或电池组3之间的导通时间，同时避免了因第一自由端71或第二自由端81切换不及时而导致漏电情况的发生。

如图3所示，该图示出了本发明的充换电站的第三种实施方式。在该实施例中，直流充电机1通过双刀双掷继电器9分别与电池组3和直流充电桩2电连接。具体地，双刀双掷继电器9包括自由端91、第一双触点92和第二双触点93，自由端91与直流充电机1电连接，第一双触点92与电池组3电连接，第二双触点93与直流充电桩2电连接。当自由端91与第一双触点92闭合时，直流充电机1与电池组3导通；当自由端91与第二双触点93闭合时，直流充电机1与直流充电桩2导通。

本领域技术人员能够理解的是，虽然上述三种实施例都是以一个直流充电机1、一个直流充电桩2和一个电池组3对本发明的充换电站进行说明的，但是很明显在实际应用当中，直流充电机1、直流充电桩2和电池组3的数量可以根据需要是任意值，并且直流充电机1还可以多个并联共同给一个电池组3充电，或者多个并联通过直流充电桩2给电动汽车充电，以提高电动汽车的充电效率。

进一步，除了图1至图3的三种实施方式外，本领域技术人员还可以采用其他连接方式将直流充电机1分别与直流充电桩2和电池组3连接在一起，只要保证充换电站优先给电池组3充电，并且充电机1不能同时与直流充电桩2和电池组3导通即可。基于此，用户可以使用直流充电桩2的预约充电服务，当直流充电机1为电池组3完成充电后，便自动切换到为电动汽车提供充电服务的状态。此外，控制系统也可以采用本领域技术人员熟知的各种硬件来实现，例如各种类型的控制器，包括但不限于组合逻辑控制器和微程序控制器等。

综上所述，本发明的充换电站中的直流充电机1不仅可以为电池组3进行充电，还可以任意数量组合并联地通过直流充电桩2给电动汽车充电，因此，本发明的充换电站能够降低供配电的峰谷波动，减少周边直流充电机的建设，降低了电动汽车充换电配套设施的成本。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。