电动汽车充电系统及其充电方法

电动汽车充电系统及其充电方法
【专利摘要】本发明公开了一种电动汽车充电系统及其充电方法，其中，所述电动汽车充电系统包括通讯模块、开关控制模块以及多个开关模块，所述开关控制模块分别与多个开关模块电连接；所述直流母线的数量为至少两组，所述充电模块通过开关模块可接入两组直流母线上；所述直流出配电开关的数量与直流母线的数量适配；所述通讯模块一端与直流输出配电开关电连接，另一端与开关控制模块电连接。本发明可以实现配置最小数量的充电模块对多台电动汽车同时充电，以便充分利用充电模块满负荷工作，提高充电模块的利用率，充电效率高，有利于降低系统的投资。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车的充电系统，尤其涉及一种电动汽车充电系统及其充电方 法。 电动汽车充电系统及其充电方法

【背景技术】
[0002] 随着化石能源的紧缺以及空气污染的加剧，亟需对化石能料型的汽车进行改进， 由此，以蓄电池为汽车供电的电动汽车应运而生。传统的电动汽车充电系统一般分为一体 式充电机，或者分体式充电机，其特点是包含一台充电机和充电桩，只能连接一台电动汽车 电池与BMS(电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM))，实现给一台电动汽车充电，即 一机一充，如图1所不。
[0003] 如图2所示，传统电动汽车一机一充具有如下特点：包括交流总输入配电开关 QF1，交流测量多功能表，AC/DC充电模块Ml?M10,模块交流输入开关Q1?Q10,充电模块 输出直流母线L+/L-，直流输出计量多功能表，直流输出配电开关QF2。交流总输入配电开 关接通后，充电机的市电经AC/DC充电模块转化成直流电并经直流母线L+/L-到直流配电 输出开关给电动汽车充电。然而，发明人在长期实验中发现蓄电池充电的特点是开始时需 要大电流充电，渐进充满后，只需要小电流，而小电流充电时间远长于大电流充电时间，这 样上述的一机一冲的充电模式中充电机存在利用率低、充电效率低的问题；并且当需充电 多台汽车时，需要多个充电机，成本高。为此，有必要对上述电动汽车的充电系统进行改进。


【发明内容】

[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种充电模块利用率高、充电效率高，且能实 现一台充电机对多台电动汽车充电的电动汽车充电系统。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种电动汽车充电系统， 包括交流总输入配电开关、直流母线、直流输出配电开关及多个充电模块，还包括通讯模 块、开关控制模块以及多个开关模块，所述开关控制模块分别与多个开关模块电连接；所述 直流母线的数量为至少两组，所述充电模块通过开关模块可接入两组直流母线上；所述直 流出配电开关的数量与直流母线的数量适配；所述通讯模块一端与待充电的电动汽车电池 管理系统连接，另一端与开关控制模块电连接；
[0006] 所述通讯模块，用于将采集后的电动汽车的充电数量及充电数据转换为控制信息 传送至开关控制模块，其中，所述充电数据为各电动汽车所需的充电电流和充电电压；
[0007] 所述开关模块，用于接通/断开充电模块与充电母线；
[0008] 所述开关控制模块，用于根据每一电动汽车的充电数据接通/断开对应的开关模 块的子开关，使直流母线上并接与所述充电数据相适应的两个或两个以上的充电模块为电 动汽车充电。
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：提供一种电动汽车充 电系统的充电方法，包括步骤：
[0010] SOI、分配两个或两个以上的电动车充电端；
[0011] S02、检测充电端的电动汽车的充电数量并采集每一电动汽车的充电数据，其中， 所述充电数据为电动汽车的充电电压及充电电流；
[0012] S03、将充电数据传送至开关控制模块；
[0013] S04、根据每一电动汽车的充电数据接通/切换对应的充电模块，使直流母线上并 接与所述充电数据相适应的两个或两个以上的充电模块为电动汽车充电。
[0014] 本发明的有益效果在于：本发明电动汽车充电系统采用将充电模块通过开关模块 接入两组或两组以上的直流母线上，并且配置一开关控制模块，该开关控制模块能够根据 电动汽车的数量及充电数据接通开关模块，并且还在直流输出端配备通讯模块，能够将采 集的电动汽车的数据及其充电数据输送至开关控制模块，通过开关模块、开关控制模块、通 讯模块以及两组或两组以上的直流母线，能够实现对两台或两台以上的电动汽车充电。本 发明可以实现配置最小数量的充电模块对多台电动汽车同时充电，以便充分利用充电模块 满负荷工作，提高充电模块的利用率，充电效率高，有利于降低系统的投资。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 图1是现有技术中的电动汽车充电系统连接图；
[0016] 图2是图1中电动车充电系统的电路图；
[0017] 图3是本发明的电动车充电系统连接图；
[0018] 图4是图3中电动车充电系统的电路图；
[0019] 图5是本发明电动车充电系统的充电方法流程图；
[0020] 图6是充电模块Μ的切换示意图；
[0021] 图7是充电模块Μ的切换前后的电压、电流以及开关Κ1和Κ2的时序图。
[0022] 标号说明：
[0023] QF1-交流总输入配电开关、11-交流测量多功能表、12-第一直流母线、13-第二直 流母线、14-直流输出计量多功能表、QF2-直流输出配电开关、15-充电模块、16-交流输入 开关、17-开关控制模块、18-开关模块。

【具体实施方式】
[0024] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。
[0025] 本发明最关键的构思在于：本发明采用通讯模块将电动汽车的充电数据输送至开 关控制模块，并通过开关控制模块控制开关模块接通充电模块与直流母线，能够实现一机 多充，充电模块利用率高、充电效率高。
[0026] 请参阅图3及图4,请参阅图3及图4, 一种电动汽车充电系统，包括交流总输入配 电开关QF1、直流母线、直流输出配电开关QF2及多个充电模块15,还包括通讯模块、开关控 制模块17以及多个开关模块18,所述开关控制模块17分别与多个开关模块18电连接；所 述直流母线的数量为至少两组，所述充电模块15通过开关模块18可接入两组直流母线上； 所述直流出配电开关的数量与直流母线的数量适配；所述通讯模块一端与待充电的电动汽 车电池管理系统连接，另一端与开关控制模块17电连接；
[0027] 所述通讯模块，用于将采集后的电动汽车的充电数量及充电数据转换为控制信息 传送至开关控制模块17,其中，所述充电数据为各电动汽车所需的充电电流和充电电压；
[0028] 所述开关模块18,用于接通/断开充电模块15与充电母线；
[0029] 所述开关控制模块17,用于根据每一电动汽车的充电数据接通/断开对应的开关 模块18的子开关，使直流母线上并接与所述充电数据相适应的两个或两个以上的充电模 块15为电动汽车充电。
[0030] 上述的直流输出配电开关QF2可设置于充电桩上，在充电桩上可以通过引线外接 充电枪。
[0031] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明电动汽车充电系统采用将充电 模块15通过开关模块18接入两组或两组以上的直流母线上，并且配置一开关控制模块 17,该开关控制模块17能够根据电动汽车的数量及充电数据接通开关模块18,并且还在直 流输出端配备通讯模块，能够将采集的电动汽车的数据及其充电数据输送至开关控制模块 17,通过开关模块18、开关控制模块17、通讯模块以及两组或两组以上的直流母线，能够实 现对两台或两台以上的电动汽车充电。本发明可以实现充电机配置最小数量的充电模块 15,实现多台电动汽车同时充电，以便充分利用充电模块15满负荷工作。
[0032] 进一步的，还包括隔离模块，所述隔离模块的一端与充电模块15连接，隔离模块 的另一端与开关模块18电连接。该隔离模块的具体器件为二极管，二极管的正端连接充电 模块15,二极管的负端连接开关模块18,在充电模块15切换时，二极管能够起到隔离电流 的作用，延长开关的寿命。
[0033] 进一步的，所述直流母线包括第一直流母线12以及第二直流母线13,所述第一直 流母线12及第二直流母线13均包括直流母线L+以及直流母线L-，所述开关模块18包括 第一子开关、第二子开关、第三子开关及第四子开关，所述充电模块15的两输出端分别通 过第一子开关及第二子开关对应接入第一直流母线12的直流母线L+及直流母线L-上，所 述充电模块15的两输出端还分别通过第三子开关及第四子开关对应接入第二直流母线13 的直流母线L+及直流母线L-上。
[0034] 进一步的，所述第一子开关、第二子开关、第三子开关及第四子开关均为断路器开 关、继电器开关、Mosfet开关或IGBT开关中任意一种。
[0035] 进一步的，还包括与直流母线电连接的直流输出计量多功能表14,所述直流输出 计量多功能表14的数量与直流输出配电开关QF2的数量相适配。还包括交流测量多功能 表11以及交流输入开关16。
[0036] 综上所述，本发明提供的电动汽车充电系统，采用将充电模块通过开关模块接入 两组或两组以上的直流母线上，并且配置一开关控制模块，该开关控制模块能够根据电动 汽车的数量及充电数据接通开关模块中对应的子开关，并且还在直流输出端配备通讯模 块，能够将采集的电动汽车的数据及其充电数据输送至开关控制模块，通过开关模块、开关 控制模块、通讯模块以及两组或两组以上的直流母线，能够实现对两台或两台以上的电动 汽车充电。另外，开关模块中的子开关能够控制充电模块接入直流母线的数量，该子开关的 类型为常用的电子开关；本发明可以实现配置最小数量的充电模块对多台电动汽车同时充 电，以便充分利用充电模块满负荷工作，提高充电模块的利用率，充电效率高，有利于降低 系统的投资。
[0037] 参阅图5, 一种电动汽车充电系统的充电方法，包括步骤：
[0038] S01、分配两个或两个以上的电动车充电端；
[0039] S02、检测充电端的电动汽车的充电数量并采集每一电动汽车的充电数据，其中， 所述充电数据为电动汽车的充电电压及充电电流；
[0040] S03、将充电数据传送至开关控制模块；
[0041] S04、根据每一电动汽车的充电数据接通/切换对应的充电模块，使直流母线上并 接与所述充电数据相适应的两个或两个以上的充电模块为电动汽车充电。
[0042] 单一电动汽车的充电只需接通与充电数据对应的充电模块，而对两个或两个以上 的电动汽车充电会涉及到充电模块的切换问题。
[0043] 进一步的，所述步骤S04中切换充电模块的步骤包括：
[0044] S41、调低待切换充电模块所在的直流母线电压；
[0045] S42、判断待切换充电模块所在的直流母线电压是否大于待充电直流母线电压的 大小，若否，则执行步骤S43,若是，则执行步骤S41 ;
[0046] S43、断开待切换充电模块与直流母线的连接；
[0047] S44、将带切换充电模块接入待充电直流母线上。
[0048] 通过上述步骤能够实现两个开关的零电流断开，零电压零电流吸合平滑切换。
[0049] 进一步的，所述步骤S04之后还包括步骤S05,统计每一电动汽车的充电电量。对 充电电量的统计，方便根据充电电量来计费。
[0050] 综上所述，本发明提供的电动汽车充电系统的充电方法，采用在充电端对电动汽 车的充电数量及充电数据进行采集，对充电数据进行解析后接通对应的开关模块的子开 关，使直流母线上并接与所述充电数据相适应的两个或两个以上的充电模块为电动汽车充 电，能够现多台电动汽车同时充电，以便充分利用充电模块满负荷工作，提高充电模块的利 用率，充电效率高，有利于降低系统的投资。另外，还包括统计充电点亮的步骤，便于计费。
[0051] 参阅图6和图7,在一具体的不例中，假设一机两充系统输出直流母线一并联有 1?Μ共Μ个模块并联工作，输出直流母线二并联有Ml?N共（N-M)个模块并联工作；先 需要动态切换充电模块Μ由直流母线Vbusl到直流母线Vbus2 ;
[0052] St印1 :调低充电模块Μ直流母线Vbusl的电压；
[0053] Step2 :等待其电压VR由Vbusl降低到小于等于Vbus2 ;
[0054] St印3 :断开K1开关，使充电模块Μ脱离母线Vbusl的连接，由于有输出二极管的 隔尚，实现开关K1的零电流断开，提商其使用寿命；
[0055] St印4 :吸合K2开关，使充电模块Μ并联到直流母线Vbus2的连接工作，由于有输 出二极管的隔离，实现开关K2的零电压、零电流吸合，提高其使用寿命。
[0056] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种电动汽车充电系统，包括交流总输入配电开关、直流母线、直流输出配电开关及 多个充电模块，其特征在于，还包括通讯模块、开关控制模块以及多个开关模块，所述开关 控制模块分别与多个开关模块电连接；所述直流母线的数量为至少两组，所述充电模块通 过开关模块可接入两组直流母线上；所述直流出配电开关的数量与直流母线的数量适配； 所述通讯模块一端与待充电的电动汽车电池管理系统连接，另一端与开关控制模块电连 接； 所述通讯模块，用于将采集后的电动汽车的充电数量及充电数据转换为控制信息传送 至开关控制模块，其中，所述充电数据为各电动汽车所需的充电电流和充电电压； 所述开关模块，用于接通/断开充电模块与充电母线； 所述开关控制模块，用于根据每一电动汽车的充电数据接通/断开对应的开关模块的 子开关，使直流母线上并接与所述充电数据相适应的两个或两个以上的充电模块为电动汽 车充电。
2. 根据权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，还包括隔离模块，所述隔离 模块的一端与充电模块连接，隔离模块的另一端与开关模块电连接。
3. 根据权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述直流母线包括第一直 流母线以及第二直流母线，所述第一直流母线及第二直流母线均包括直流母线L+以及直 流母线L-，所述开关模块包括第一子开关、第二子开关、第三子开关及第四子开关，所述充 电模块的两输出端分别通过第一子开关及第二子开关对应接入第一直流母线的直流母线 L+及直流母线L-上，所述充电模块的两输出端还分别通过第三子开关及第四子开关对应 接入第二直流母线的直流母线L+及直流母线L-上。
4. 根据权利要求2所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述第一子开关、第二子开 关、第三子开关及第四子开关均为断路器开关、继电器开关、Mosfet开关或IGBT开关中任 意一种。
5. 根据权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，还包括与直流母线电连接 的直流输出计量多功能表，所述直流输出计量多功能表的数量与直流输出配电开关的数量 相适配。
6. -种电动汽车充电系统的充电方法，其特征在于，包括步骤： 501、 分配两个或两个以上的电动车充电端； 502、 检测充电端的电动汽车的充电数量并采集每一电动汽车的充电数据，其中，所述 充电数据为电动汽车的充电电压及充电电流； 503、 将充电数据传送至开关控制模块； 504、 根据每一电动汽车的充电数据接通/切换对应的充电模块，使直流母线上并接与 所述充电数据相适应的两个或两个以上的充电模块为电动汽车充电。
7. 根据权利要求6所述的电动汽车充电系统的充电方法，其特征在于，所述步骤S04中 切换充电模块的步骤包括： 541、 调低待切换充电模块所在的直流母线电压； 542、 判断待切换充电模块所在的直流母线电压是否大于待充电直流母线电压的大小， 若否，则执行步骤S43,若是，则执行步骤S41 ; 543、 断开待切换充电模块与直流母线的连接； S44、将带切换充电模块接入待充电直流母线上。
8.根据权利要求6所述的电动汽车充电系统的充电方法，其特征在于，所述步骤S04之 后还包括步骤S05,统计每一电动汽车的充电电量。
【文档编号】H02J7/02GK104065148SQ201410323966
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】吕有根 申请人:深圳市英可瑞科技开发有限公司