一种共母线智能柔性充电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种共母线智能柔性充电系统，包括：设置于交流输入侧的第一至第N AC/DC整流模块、设置于充电输出侧的第一至第M DC/DC充电模块以及一控制器，第一至第N AC/DC整流模块的正输出端分别接至正直流母线BUS+，负输出端分别接至负直流母线BUS?；第一至第M DC/DC充电模块的正输入端分别接至正直流母线BUS+，负输入端分别接至负直流母线BUS?；控制器分别接至第一至第N AC/DC整流模块、第一至第M DC/DC充电模块以及第一至第M充电终端，其中，N与M均为正整数。本实用新型所提出的系统，提高了充电系统的可靠性，实现了电器隔离，提供了设备利用率，降低了成本。
【专利说明】
-种共母线智能柔性充电系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种电动汽车充电系统，具体设及一种一种共母线智能柔性充电 系统。
【背景技术】
[0002] 目前充电粧的快速发展对于电网的用电冲击是一个需要急需解决的问题，而柔性 充电系统不但可W解决电网冲击问题，还可W优化充电系统，满足不同汽车的充电需求；
[0003] 现有的柔性充电系统基本上都是采用开关系统来对输出充电终端进行充电管理， W达到柔性充电的目的，系统图如图1所示，采用模块化设计，前级由N个充电模块组成，完 成交流转直流的功能，输出电压根据电动汽车的需求进行调节。每个充电模块的功率在 7.5kW~20kW不等，N的数量根据系统总功率和单个充电模块的功率确定。充电模块输出连接 到开关系统。开关系统由电子开关或者机械开关构成，根据控制器的命令进行不同开关状 态的切换。开关系统输出直接连到M个充电终端，M的数量根据不用的应用场景确定。每个充 电终端可W给1辆电动汽车进行独立充电。
[0004] 现有的柔性充电系统的复杂在于开关系统的控制和可靠性。每个充电终端的功率 细分得越细，则开关系统越复杂，需要的开关数量越多，可靠性越差，成本越高，因此在实际 应用中存在很多隐患，实际推广应用很少。
[0005] 现有充电系统存在的缺点如下:开关系统控制逻辑复杂，一套充电系统需要几十 个电子开关或机械开关，控制难度大，容易出错，导致输出无法保证安全的电气隔离;庞大 的开关系统，需要复杂的接线，占用空间大，器件=防保护困难，难W维护；由于电子开关和 机械开关在充电过程中需要频繁切换，而且是直流切换，器件使用寿命降低，可靠性差;开 关系统和每个模块之间连接复杂，不利于模块化扩容或者配置调整。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种母线智能柔性充电系统，W克服现有技术中存在 的缺陷。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种共母线智能柔性充电系统，包括： 设置于交流输入侧的第一至第N AC/DC整流模块、设置于充电输出侧且分别对应于充电终 端相连的第一至第M DC/DC充电模块W及一控制器，所述第一至第N AC/DC整流模块的正输 出端分别接至正直流母线脚S+，负输出端分别接至负直流母线脚S-;所述第一至第M DC/DC 充电模块的正输入端分别接至所述正直流母线BUS+，负输入端分别接至所述负直流母线 BUS-;所述控制器分别接至所述第一至第N AC/DC整流模块W及所述第一至第M DC/DC充电 模块，其中，N与M均为正整数。
[0007] 在本实用新型一实施例中，M为2,所述第一DC/DC充电模块与第二DC/DC充电模块 还连接一开关切换系统，所述开关切换系统包括第一开关至第八开关，所述第一 DC/DC充电 模块的正输出端接第一开关的一端、第六开关的一端;所述第一 DC/DC充电模块的负输出端 接至第S开关一端、第八开关一端;所述第二DC/DC充电模块的正输出端接第二开关的一 端、第五开关的一端;所述第二DC/DC充电模块的负输出端接至第四开关一端、第屯开关一 端;所述第一开关的另一端接第二开关的另一端作为系统的第一正输出端，所述第=开关 的另一端接第四开关的另一端作为系统的第一负输出端，所述第五开关的另一端接第六开 关的另一端为系统的第二正输出端;所述第屯开关的另一端接第八开关的另一端为系统的 第二负输出端。
[000引在本实用新型一实施例中，第一DC/DC充电模块与第二DC/DC充电模块均连接至第 一开关切换系统，第SDC/DC充电模块与第四DC/DC充电模块分别接至第二开关切换系 统，…，第M-I DC/DC充电模块和第M DC/DC充电模块分别接至第M/2开关切换系统，其中，M 为大于2的偶数。
[0009] 在本实用新型一实施例中，所述第一开关切换系统至所述第M/2开关切换系统均 包括第一开关至第八开关。
[0010] 在本实用新型一实施例中，所述第一DC/DC充电模块、所述第；0(：/0(：充电模 块、…、所述第M-I DC/DC充电模块的正输出端分别对应连接至所述第一开关切换系统至所 述第M/2开关切换系统中的第一开关的一端W及第六开关的一端，负输出端分别对应连接 至所述第一开关切换系统至所述第M/2开关切换系统中的第=开关的一端W及第八开关的 一端。
[0011] 在本实用新型一实施例中，所述第二DC/DC充电模块、所述第四DC/DC充电模 块、…、所述第M DC/DC充电模块的正输出端分别对应连接至所述第一开关切换系统至所述 第M/2开关切换系统中的第二开关的一端W及第五开关的一端，负输出端分别对应连接至 所述第一开关切换系统至所述第M/2开关切换系统中的第四开关的一端W及第屯开关的一 JLjJU 乂而。
[0012] 在本实用新型一实施例中，所述第一开关切换系统至所述第M/2开关切换系统中 的第一开关的另一端与第二开关的另一端相连，并分别作为第一正输出端、第=正输出 端、…、第M-I正输出端;所述第一开关切换系统至所述第M/2开关切换系统中的第=开关的 另一端与第四开关的另一端相连，并分别作为第一负输出端、第=负输出端、…、第M-I负输 出端。
[0013] 在本实用新型一实施例中，所述第一开关切换系统至所述第M/2开关切换系统中 的第五开关的另一端与第六开关的另一端相连，并分别作为第二正输出端、第四正输出 端、…、第M正输出;所述第一开关切换系统至所述第M/2开关切换系统中的第屯开关的另一 端与第八开关的另一端相连，并分别作为第二负输出端、第四负输出端、…、第M负输出端。
[0014] 在本实用新型一实施例中，所述第一至第N AC/DC整流模块均为S相四线制的AC/ DC模块;所述第一至第N AC/DC整流模块的A相输入端分别接至S相四线制市电的A相，B相 输入端分别接至S相四线制市电的B相，C相输入端分别接至S相四线制市电的C相，阳端分 别接至S相四线制市电的PE端。
[0015] 在本实用新型一实施例中，所述第一至第M DC/DC充电模块均为隔离型DC/DC模 块。
[0016] 在本实用新型一实施例中，所述第一至第M DC/DC充电模块均为隔离型DC/DC模 块。
[0017] 相较于现有技术，本实用新型具有W下有益效果：
[0018] 1、用直流母线取代开关系统，大大提高充电系统的可靠性，降低复杂程度，提高可 维护性;前级和后级均采用模块化技术，方便扩容和系统升级;每个充电终端之间能够达到 完全的电气隔离，大大提高系统的安全可靠性，也有利于电动汽车的安全充电；
[0019] 2、输出功率分配更加灵活，真正实现无级调整功率，实现柔性充电；同时不存在多 个模块之间的功率切换，系统可靠性大大提高；
[0020] 3、每个输出终端可W实现输出功率的无缝切换，基本不受切换开关系统的影响， 两个DC/DC充电模块使用一套开关切换系统，最多只有8个开关，数量少、容易控制，可靠性 得到保证，每套开关切换系统互相独立，实现电气隔离，安全等级得到保证；
[0021] 4、系统整机功率比现有共母线技术降低50%，同时充电终端的最大输出功率和现 有技术一样，大大提高了系统的设备利用率，从而降低成本。
【附图说明】
[0022] 图1为现有的柔性充电系统。
[0023] 图2为本实用新型一实施例共母线智能柔性充电系统的原理图。
[0024] 图3为本实用新型另一实施例共母线智能柔性充电系统的原理图。
[0025] 图4为本实用新型另一实施例共母线智能柔性充电系统的原理图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0027] 实施例1
[002引本实用新型提供一种共母线智能柔性充电系统，如图2所示，包括第一至第N AC/ DC整流模块、第一至第M DC/DC充电模块、控制器，第一至第N整流模块的正输出端分别接至 正直流母线BUS+，第一至第N整流模块的负输出端分别接至负直流母线BUS-，第一至第M DC/DC充电模块的正输入端分别接至正直流母线BUS+，第一至第M DC/DC充电模块的负输入 端分别接至负直流母线BUS-;控制器分别接至第一至第N AC/DC整流模块、第一至第M DC/ DC充电模块；
[0029] 进一步的，在本实施例中，第一至第N AC/DC整流模块分别为一S相四线制的AC/ D对莫块，第一至第N AC/DC整流模块的A相输入端分别接至S相四线制市电的A相，第一至第 N AC/DC整流模块的B相输入端分别接至S相四线制市电的B相，第一至第N AC/DC整流模块 的C相输入端分别接至S相四线制市电的C相，第一至第N AC/DC整流模块的阳端分别接至 S相四线制市电的PE。
[0030] 进一步的，在本实施例中，DC/DC充电模块为隔离型DC/DC模块构成。
[0031] 进一步的，在本实施例中，母线电压是恒定不变的，该种连方式可W优化整理模块 的设计，提高效率，降低成本。每个整流模块的功率在7.5kW~20kW不等，N的数量根据系统总 功率和单个充电模块的功率确定。
[0032] 直流母排输出直接连到M个充电模块，充电模块只进行一级DC/DC转换，输出电压 根据电动汽车的需求进行调整。充电模块的功率根据实际应用而确定，一般在60kW~120kW 之间。每个充电模块单独连接到对应的充电终端，给电动汽车进行独立充电。M的数量根据 不用的应用场景确定。
[0033] 进一步的，在本实施例中，充电模块在没有电动汽车充电需求时处于休眠状态，不 会从直流母线获取功率能量。控制器根据实际充电需求，选择整流模块的工作数量(不工作 则进入休眠状态），从而达到柔性充电的目的，不会对电网形成冲击；由于规避了开关系统， 从而大大提供整个充电系统的可靠性。
[0034] 实施例2
[0035] 为了进一步提供系统安全性，在两路的DC/DC充电模块接一开关切换系统，实现 DC/DC充电模块和充电终端间实现电气隔离。
[0036] 如附图3所示，提供另一种共母线智能柔性充电系统，包括第一至第N AC/DC整流 模块、分别对应于充电终端相连的第一至第M DC/DC充电模块、控制器，第一至第N整流模块 的正输出端分别接至正直流母线BUS+，第一至第N整流模块的负输出端分别接至负直流母 线BUS-，第一至第M DC/DC充电模块的正输入端分别接至正直流母线BUS+，第一至第M DC/ DC充电模块的负输入端分别接至负直流母线BUS-;控制器分别接至第一至第N AC/DC整流 模块、第一至第M DC/DC充电模块。
[0037] 在本实施例中，充电终端包括连接有充电负载充电粧或不带充电负载的充电粧。 [003引进一步的，在本实施例中，第一至第N AC/DC整流模块分别为一S相四线制的AC/ D对莫块，第一至第N AC/DC整流模块的A相输入端分别接至S相四线制市电的A相，第一至第 N AC/DC整流模块的B相输入端分别接至S相四线制市电的B相，第一至第N AC/DC整流模块 的C相输入端分别接至S相四线制市电的C相，第一至第N AC/DC整流模块的阳端分别接至 S相四线制市电的PE。
[0039] 进一步的，在本实施例中，M为偶数，第一DC/DC充电模块和第二DC/DC充电模块分 别接至第一开关切换系统，第SDC/DC充电模块和第四DC/DC充电模块分别接至第二开关切 换系统，……，W此类推，第M-I DC/DC充电模块和第M DC/DC充电模块分别接至第M/2开关 切换系统。
[0040] 进一步的，在本实施例中，第一至第M/2开关切换系统均由第一至第八开关构成。 其中，第一DC/DC充电模块的正输出端分别接至第一开关Kl的一端、第六开关K6的一端，第 一DC/DC充电模块的负输出端分别接至第S开关K3的一端、第八开关K8的一端，对应的，第 SDC/DC充电模块、第五DC/DC充电模块、? ? ?、第M-I DC/DC充电模块均按此方式连接至 对应的开关切换系统中的开关。
[0041] 第二DC/DC充电模块的正输出端分别接至第二开关K2的一端、第五开关K5的一端， 第二DC/DC充电模块的负输出端分别接至第四开关K4的一端、第屯开关K7的一端，对应的， 第四DC/DC充电模块、第六DC/DC充电模块、? ? ?、第M DC/DC充电模块均按此方式连接至 对应的开关切换系统中的开关。
[0042] 第一开关切换系统中的第一开关Kl的另一端接至第二开关K2的另一端作为第一 正输出端，连接至第一充电终端的正输入端;第S开关K3的另一端接至第四开关K4的另一 端作为第一负输出端，连接至第一充电终端的负输入端;对应的，第二至第M/2开关切换系 统中的开关对应连接至第=充电终端、第五充电终端、???、第M-I充电终端的输入端。
[0043] 第一开关切换系统中的第五开关K5的另一端接至第六开关K6的另一端作为第二 正输出端，连接至第二充电终端的正输入端;第屯开关K7的另一端接至第八开关K8的另一 端作为第二负输出端，连接至第二充电终端的负输入端。对应的，第二至第M/2开关切换系 统中的开关对应连接至第四充电终端、第六充电终端、???、第M充电终端的输入端。
[0044]进一步的，在本实施例中，第一至第M/2开关切换系统中的各个开关具体工作模式 如下：
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[0046] 采用本实施例的充电系统，其的整机功率比现有技术降低50%，同时充电终端的最 大输出功率和现有技术一样，大大提高了系统的设备利用率，从而降低成本;每个输出终端 可W实现输出功率的无缝切换，基本不受切换开关系统的影响;两个模块使用一套开关切 换系统，最多只有8个开关，数量少、容易控制，可靠性得到保证;每套开关切换系统互相独 立，实现电气隔离，安全等级得到保证。
[0047] 实施例3
[0048] 还提供一种共母线智能柔性充电系统，可用于2个充电终端使用，设置于交流输入 侧的第一至第N AC/DC整流模块、设置于充电输出侧且分别对应于充电终端相连的第一至 第二DC/DC充电模块W及一控制器，第一至第N AC/DC整流模块的正输出端分别接至正直 流母线BUS+，负输出端分别接至负直流母线BUS-;第一至第M DC/DC充电模块的正输入端分 别接至正直流母线BUS+，负输入端分别接至负直流母线BUS-;控制器分别接至第一至第N AC/DC整流模块W及第一至第二DC/DC充电模块。
[0049] 第一 DC/DC充电模块与第二DC/DC充电模块还连接一开关切换系统，开关切换系统 包括第一开关至第八开关Kl~K8,第一 DC/DC充电模块的正输出端接第一开关Kl的一端、第 六开关K6的一端;第一 DC/DC充电模块的负输出端接至第S开关K3-端、第八开关K8-端； 第二DC/DC充电模块的正输出端接第二开关K2的一端、第五开关K5的一端;第二DC/DC充电 模块的负输出端接至第四开关K4 一端、第屯开关K7-端;第一开关Kl的另一端接第二开关 K2的另一端作为系统的第一正输出端，第S开关K3的另一端接第四开关K4的另一端作为系 统的第一负输出端，第五开关K5的另一端接第六开关K6的另一端为系统的第二正输出端； 第屯开关K7的另一端接第八开关K8的另一端为系统的第二负输出端。
[0050] W上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生 的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，包括:设置于交流输入侧的第一至第N AC/DC整流模块、设置于充电输出侧且分别对应于充电终端相连的第一至第M DC/DC充电模 块以及一控制器，所述第一至第N AC/DC整流模块的正输出端分别接至正直流母线BUS+，负 输出端分别接至负直流母线BUS-;所述第一至第M DC/DC充电模块的正输入端分别接至所 述正直流母线BUS+，负输入端分别接至所述负直流母线BUS-;所述控制器分别接至所述第 一至第N AC/DC整流模块以及所述第一至第M DC/DC充电模块，其中，N与Μ均为正整数。2. 根据权利要求1所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，Μ为2,所述第一 DC/DC充电模块与第二DC/DC充电模块还连接一开关切换系统，所述开关切换系统包括第一 开关至第八开关，所述第一 DC/DC充电模块的正输出端接第一开关的一端、第六开关的一 端;所述第一 DC/DC充电模块的负输出端接至第三开关一端、第八开关一端;所述第二DC/DC 充电模块的正输出端接第二开关的一端、第五开关的一端;所述第二DC/DC充电模块的负输 出端接至第四开关一端、第七开关一端;所述第一开关的另一端接第二开关的另一端作为 系统的第一正输出端，所述第三开关的另一端接第四开关的另一端作为系统的第一负输出 端，所述第五开关的另一端接第六开关的另一端为系统的第二正输出端;所述第七开关的 另一端接第八开关的另一端为系统的第二负输出端。3. 根据权利要求1所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，第一DC/DC充电 模块与第二DC/DC充电模块均连接至第一开关切换系统，第三DC/DC充电模块与第四DC/DC 充电模块分别接至第二开关切换系统，…，第M-1 DC/DC充电模块和第M DC/DC充电模块分 别接至第Μ/2开关切换系统，其中，Μ为大于2的偶数。4. 根据权利要求3所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，所述第一开关切 换系统至所述第Μ/2开关切换系统均包括第一开关至第八开关。5. 根据权利要求4所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，所述第一DC/DC 充电模块、所述第三DC/DC充电模块、…、所述第Μ-1 DC/DC充电模块的正输出端分别对应连 接至所述第一开关切换系统至所述第Μ/2开关切换系统中的第一开关的一端以及第六开关 的一端，负输出端分别对应连接至所述第一开关切换系统至所述第Μ/2开关切换系统中的 第三开关的一端以及第八开关的一端。6. 根据权利要求4所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，所述第二DC/DC 充电模块、所述第四DC/DC充电模块、…、所述第M DC/DC充电模块的正输出端分别对应连接 至所述第一开关切换系统至所述第Μ/2开关切换系统中的第二开关的一端以及第五开关的 一端，负输出端分别对应连接至所述第一开关切换系统至所述第Μ/2开关切换系统中的第 四开关的一端以及第七开关的一端。7. 根据权利要求4所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，所述第一开关切 换系统至所述第Μ/2开关切换系统中的第一开关的另一端与第二开关的另一端相连，并分 别作为第一正输出端、第三正输出端、…、第Μ-1正输出端;所述第一开关切换系统至所述第 Μ/2开关切换系统中的第三开关的另一端与第四开关的另一端相连，并分别作为第一负输 出端、第三负输出端、…、第Μ-1负输出端。8. 根据权利要求4所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，所述第一开关切 换系统至所述第Μ/2开关切换系统中的第五开关的另一端与第六开关的另一端相连，并分 别作为第二正输出端、第四正输出端、…、第Μ正输出；所述第一开关切换系统至所述第Μ/2 开关切换系统中的第七开关的另一端与第八开关的另一端相连，并分别作为第二负输出 端、第四负输出端、…、第Μ负输出端。9. 根据权利要求1所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，所述第一至第Ν AC/DC整流模块均为三相四线制的AC/DC模块;所述第一至第N AC/DC整流模块的Α相输入端 分别接至三相四线制市电的A相，B相输入端分别接至三相四线制市电的B相，C相输入端分 别接至三相四线制市电的C相，PE端分别接至三相四线制市电的PE端。10. 根据权利要求1所述的一种共母线智能柔性充电系统，其特征在于，所述第一至第Μ DC/DC充电模块均为隔离型DC/DC模块。
【文档编号】H02J7/02GK205610301SQ201620465766
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】陈亚梯, 林志良, 刘旭, 吴波
【申请人】深圳市科华恒盛科技有限公司