电能转换电路、充电机、充电站以及电动汽车充电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了电能转换电路、充电机、充电站以及电动汽车充电系统，其中电能转换电路，应用于电动汽车充电用的充电机中；电路包括：AC/DC模块，其交流侧连接交流电源，用于将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出；以及N个并联的DC/DC模块，所有DC/DC模块的输入端一起连接至所述AC/DC模块的直流侧，所有DC/DC模块的输出端一起作为充电输出端口，用于对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后通过所述充电输出端口输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源中，本发明简化充电机系统的设计，大大提高产品的可靠性，同时使系统成本大大降低。
【专利说明】
电能转换电路、充电机、充电站以及电动汽车充电系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及电动汽车充电领域，特别涉及电能转换电路、充电机、充电站以及电动汽车充电系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车已经成为未来发展绿色清洁经济的趋势，根据节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)的规划，到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。充电设施建设与新能源汽车产销规模相适应，根据“十三五”规划，预计到2020年，电动汽车集中式充电站将增长到1.2万座，分散式充电粧数量将增长100倍达到450万个;集中式充电站大部分采用大功率直流充电机设备，一般功率在60KW?180KW。
[0003]目前直流充电机的电能转换电路普遍采用模块化结构，目前主流产品为1KW的功率单元;模块化的好处是系统开发简单，不同系统功率只要进行模块并联就行；目前直流充电机的电能转换电路普遍采用模块化的设计，每个模块内部包含有两块主要电路:一个AC/DC电路，一个DC/DC电路，模块结构如图1所示。AC/DC电路(或称模块)主要将交流电压转换为直流电压，采用非隔离设计;DC/DC电路主要进行输出电压以及电流的调制，由于器件原因，隔离DC/DC的最大功率目前只能做到1KW左右;一个1KW充电模块的成本为:AC/DC部分为800元，DC/DC部分的成本为1200元。由于直流充电机的输出功率比较大，因此，目前直流充电机往往通过模块并联的方案来实现，如图2所示。例如目前市场上主流的模块功率为I OKff，主流的充电机功率为I OOKff。因此，设计完成一台10KW的直流充电机，需要1个模块并联;这个方案的特点是AC/DC电路和DC/DC电路数量一样，具有对称特性。
[0004]但是现有技术方案的缺点是系统的元器件数量倍增，系统的设计较复杂，系统的不良率会大大增加，产品的可靠性较低，同时系统成本较高，导致充电站的投资回报时间较长。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种电能转换电路、充电机、充电站以及电动汽车充电系统，以简化充电机系统的设计，大大提高产品的可靠性，同时使系统成本大大降低。
[0006]—方面，本发明实施例提供一种电能转换电路，应用于电动汽车充电用的充电机中，包括:
一个AC/DC模块，其交流侧连接交流电源，用于将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出；以及
N个并联的DC/DC模块，其中，所有DC/DC模块的输入端一起连接至所述AC/DC模块的直流侧，所有DC/DC模块的输出端一起作为充电输出端口，用于对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后通过所述充电输出端口输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源中；其中N为大于等于2的自然数。
[0007]可选的，所述N的取值与所述充电机的输出功率相关，功率越大，N的取值越大，功率越小，N的取值越小。
[0008]可选的，所述DC/DC模块采用隔离DC/DC模块。
[0009]本发明实施例还提供一种电能转换电路，应用于电动汽车充电用的充电机中，包括:
M个并联的AC/DC模块，所有AC/DC模块的交流侧一起作为输入端连接至交流电源，所有AC/DC模块的直流侧一起作为输出端，用于将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出；以及
N个并联的DC/DC模块，其中，所有DC/DC模块的输入端一起连接至所述AC/DC模块的输出端，所有DC/DC模块的输出端一起作为充电输出端口，用于对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后通过所述充电输出端口输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源中；其中N和M均为大于等于2的自然数，且M小于N。
[0010]可选的，所述M和N的取值与所述充电机的输出功率相关，功率越大，N和M的取值越大，功率越小，N和M的取值越小。
[0011]可选的，所述DC/DC模块采用隔离DC/DC模块。
[0012]另一方面，本发明实施例提供一种充电机，包括上述任一实施例所述的电能转换电路。
[0013]又一方面，本发明实施例提供一种充电站，包括至少一个上述实施例所述的充电机。
[0014]再一方面，本发明实施例提供一种电动汽车充电系统，包括后台控制中心计算机，还包括至少一个上述的充电站，每个充电站中的充电机与所述后台控制中心计算机通信连接。
[0015]可选的，每个充电站中的充电机与所述后台控制中心计算机通过有线或无线方式通信连接。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果:
本发明主要针对AC/DC，DC/DC两种电路的不同特点，找出目前直流充电机的不足之处，提出拓扑电路的改进方案，提出一种具有不对称特点的两级变换器直流充电机拓扑电路，其特点是AC/DC电路和DC/DC的电路数量不一样，且AC/DC电路数量要小于DC/DC电路数量，从而简化系统设计，减少系统元器件数量，提升产品可靠性以及降低产品成本。
【附图说明】
[0017]图1是现有的电能转换电路框图；
图2是另一种现有的电能转换电路框图；
图3是本发明实施例示出的电能转换电路框图；
图4是本发明实施例示出的另一电能转换电路框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0019]本发明主要针对AC/DC，DC/DC两种电路的不同特点，找出目前直流充电机的不足之处，提出拓扑电路的改进方案，提出一种具有不对称特点的两级变换器直流充电机拓扑电路，其特点是AC/DC电路和DC/DC的电路数量不一样，且AC/DC电路数量要小于DC/DC电路数量，从而简化系统设计，减少系统元器件数量，提升产品可靠性以及降低产品成本。下面结合附图具体说明。
[0020]如图3所示，本实施例提出一种具有不对称特点的两级变换器直流充电机中的能量转换电路。图3所示为本发明实施例示例性示出的一种电能转换电路，其应用于电动汽车充电用的充电机(如直流充电机)中，包括一个AC/DC模块和N个并联的DC/DC模块。所述一个AC/DC模块，其交流侧连接交流电源，用于将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出。所述N个并联的DC/DC模块，其中，所有DC/DC模块的输入端一起连接至所述AC/DC模块的直流侧，所有DC/DC模块的输出端一起作为充电输出端口(即图3中直流输出模块)，用于对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后通过所述充电输出端口输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源(如电池)中；其中N为大于等于2的自然数。
[0021 ]具体的，所述N的取值与所述充电机的输出功率相关，功率越大，N的取值越大，功率越小，N的取值越小，N的具体取值本领域技术人员可根据具体需要来设置，对此不作限制。为了提高电路安全性，可选的，所述DC/DC模块采用隔离DC/DC模块。所述AC/DC模块采用非隔呙设计。
[0022 ]和目前主流产品相比，该电路中AC/DC电路(S卩AC/DC模块)数量由原来的多个改为一个;其优点是大大的减少了 AC/DC器件的数量，提升了产品的可靠性，同时大大降低了材料成本。例如，一台10KW的直流充电机，目前主流产品需要1个模块并联，也就是需要1个AC/DC电路来完成，10个AC/DC电路的总成本为8000元;采用本实施例提出的方案后，只需要I个AC/DC电路来完成，该电路总成本为5000元左右。因此，该方案大大简化了产品的设计，减少零件数量，提升产品可靠性；同时降低了产品成本(100KW系统可以降低3000元，占总成本的8%左右)。
[0023]当然，由于部分直流充电机的功率非常大，AC/DC电路也可以采用2个或2个以上并联的方案实施(但DC/DC电路的数量一定是大于AC/DC电路的数量)，以在一定程度也可降低成本;因此，本发明实施例还提供另一个变形的能量转换电路。
[0024]如图4所示，为本发明实施例示例性示出的另一种电能转换电路，其应用于电动汽车充电用的充电机(即直流充电机)中，包括M个并联的AC/DC模块和N个并联的DC/DC模块。M个并联的AC/DC模块中，所有AC/DC模块的交流侧一起作为输入端连接至交流电源，所有AC/DC模块的直流侧一起作为输出端，用于将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出。N个并联的DC/DC模块，其中，所有DC/DC模块的输入端一起连接至所述AC/DC模块的输出端，所有DC/DC模块的输出端一起作为充电输出端口，用于对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后通过所述充电输出端口输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源中；其中N和M均为大于等于2的自然数，且M小于N。
[0025]具体的，所述M和N的取值与所述充电机的输出功率相关，功率越大，N和M的取值越大，功率越小，N和M的取值越小。M和N的具体取值本领域技术人员可根据具体需要来设置，对此不作限制。可选的，所述DC/DC模块采用隔离DC/DC模块以提高电路安全性。
[0026]本发明主要针对AC/DC，DC/DC两种电路的不同特点，找出目前直流充电机的不足之处，提出拓扑电路的改进方案，提出一种具有不对称特点的两级变换器直流充电机拓扑电路，其特点是AC/DC电路和DC/DC的电路数量不一样，且AC/DC电路数量要小于DC/DC电路数量，从而简化系统设计，减少系统元器件数量，提升产品可靠性以及降低产品成本。
[0027]本发明实施例还提供一种充电机(图未示)，包括交流电源和上述任一实施例所述的电能转换电路(参见图3或图4所示实施例)。电能转换电路中的AC/DC模块与交流电源连接，将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出，N个并联的DC/DC模块对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后，输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源中。
[0028]本实施例提出一种具有不对称特点的两级变换器直流充电机拓扑电路，其特点是AC/DC电路和DC/DC的电路数量不一样，且AC/DC电路数量要小于DC/DC电路数量，从而简化系统设计，减少系统元器件数量，提升产品可靠性以及降低产品成本。需要说明的是，所述充电机的如充电控制系统/显示屏/计费系统等均为现有成熟技术，不再详述。
[0029]又一方面，本发明实施例提供一种充电站(图未示)，包括至少一个上述实施例所述的充电机。所述充电机的内容参考前述实施例中的描述，此处不再详述。
[0030]本实施例提出一种用在充电站中的具有不对称特点的两级变换器直流充电机拓扑电路，其特点是AC/DC电路和DC/DC的电路数量不一样，且AC/DC电路数量要小于DC/DC电路数量，从而简化系统设计，减少系统元器件数量，提升产品可靠性以及降低产品成本。
[0031]再一方面，本发明实施例提供一种电动汽车充电系统(图未示)，包括后台控制中心计算机，还包括至少一个上述的充电站(可参看前述实施例内容)，每个充电站中的充电机与所述后台控制中心计算机通信连接。每个充电站中的充电机与所述后台控制中心计算机通过有线或无线方式(如通信电缆或者3G/4G等无线通信方式)通信连接。本实施例中未详述的其他内容均可参考现有成熟技术，此处不再详述。
[0032]本发明主要针对AC/DC，DC/DC两种电路的不同特点，找出目前直流充电机的不足之处，提出拓扑电路的改进方案，提出一种具有不对称特点的两级变换器直流充电机拓扑电路，其特点是AC/DC电路和DC/DC的电路数量不一样，且AC/DC电路数量要小于DC/DC电路数量，从而简化系统设计，减少系统元器件数量，提升产品可靠性以及降低产品成本。
[0033]上面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以做出各种修改或改型。
【主权项】
1.一种电能转换电路，应用于电动汽车充电用的充电机中，其特征在于，包括: 一个AC/DC模块，其交流侧连接交流电源，用于将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出；以及 N个并联的DC/DC模块，其中，所有DC/DC模块的输入端一起连接至所述AC/DC模块的直流侧，所有DC/DC模块的输出端一起作为充电输出端口，用于对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后通过所述充电输出端口输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源中；其中N为大于等于2的自然数。2.根据权利要求1所述的电能转换电路，其特征在于，所述N的取值与所述充电机的输出功率相关，功率越大，N的取值越大，功率越小，N的取值越小。3.根据权利要求1所述的电能转换电路，其特征在于，所述DC/DC模块采用隔离DC/DC模块。4.一种电能转换电路，应用于电动汽车充电用的充电机中，其特征在于，包括: M个并联的AC/DC模块，所有AC/DC模块的交流侧一起作为输入端连接至交流电源，所有AC/DC模块的直流侧一起作为输出端，用于将交流电源输入的交流电压转换为直流电压并通过直流侧输出；以及 N个并联的DC/DC模块，其中，所有DC/DC模块的输入端一起连接至所述AC/DC模块的输出端，所有DC/DC模块的输出端一起作为充电输出端口，用于对所述AC/DC模块输出的直流电压进行电压和/或电流的调制后通过所述充电输出端口输出调制后的电压和/或电流到待充电电动汽车的电源中；其中N和M均为大于等于2的自然数，且M小于N。5.根据权利要求4所述的电能转换电路，其特征在于，所述M和N的取值与所述充电机的输出功率相关，功率越大，N和M的取值越大，功率越小，N和M的取值越小。6.根据权利要求4所述的电能转换电路，其特征在于，所述DC/DC模块采用隔离DC/DC模块。7.一种充电机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的电能转换电路。8.一种充电站，其特征在于，包括至少一个如权利要求7所述的充电机。9.一种电动汽车充电系统，包括后台控制中心计算机，其特征在于，还包括至少一个如权利要求8所述的充电站，每个充电站中的充电机与所述后台控制中心计算机通信连接。10.根据权利要求9所述的电动汽车充电系统，其特征在于，每个充电站中的充电机与所述后台控制中心计算机通过有线或无线方式通信连接。
【文档编号】H02J7/02GK105978362SQ201610427118
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】戴国峰
【申请人】深圳驿普乐氏科技有限公司