一种充电装置和充电控制方法
【专利摘要】本发明提供一种充电装置和充电控制方法，充电装置包括：电压转换模块、整流模块、斩波模块、车载储能模块和地面储能模块；其中电压转换模块用于接收市电电压，将市电电压转换为第一输出电压，输出至整流模块；整流模块用于接收第一输出电压，将第一输出电压转换为第二输出电压，输出至斩波模块；斩波模块用于接收第二输出电压，并在储能式车辆到站时，将第二输出电压转换为第三输出电压输出至车载储能模块，且同时将地面储能模块输出的第四输出电压转换为第五输出电压输出至车载储能模块，以及用于在储能式车辆离站时，将第二输出电压转换为第六输出电压，将第六输出电压输出至地面储能模块，本发明充分发挥了充电装置的充电功能。
【专利说明】一种充电装置和充电控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及充电【技术领域】，更具体地说，涉及一种充电装置和充电控制方法。
【背景技术】
[0002]储能式车辆要求充电装置必须在极短的时间内对车载储能装置充满电能。为了满足储能式车辆在短时间内完成充电的要求，目前国内外采用通过供电网直接提供1KV高压交流电源给充电装置，由充电装置经过整流、斩波等处理后给车载储能装置充电，或利用变电所直接提供1500V直流电源给充电装置，由充电装置经过斩波等处理后给车载储能装置充电。
[0003]然而在利用上述两种为车载储能装置充电的实现方式的过程中，储能式车辆配置的充电装置的供电系统为1KV高压交流电源或1500V直流电源，供电容量都较大，电压都较高，那么在城市闹市区设置充电装置，由于其配电均为高压，危险系数大，限制了充电装置配置区域。
[0004]同时在具体应用时，储能式车辆到站，充电装置开始工作为储能式车辆中的车载储能装置充电，储能式车辆离站后，充电装置停止工作，不再为车载储能装置充电。因此现有技术中的充电装置处于半工作状态，充电装置的作用没有被充分发挥。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种充电装置和充电控制方法，以解决现有技术中充电装置配电均为高压，危险系数大，充电装置配置区域受到限制，以及充电装置的作用无法充分发挥的问题。技术方案如下:
[0006]基于本发明的一方面，本发明提供一种充电装置，包括:电压转换模块、整流模块、斩波模块、车载储能模块和地面储能模块；其中，
[0007]所述电压转换模块用于接收市电电压，将所述市电电压转换为第一输出电压，并将所述第一输出电压输出至所述整流模块；
[0008]所述整流模块用于接收所述第一输出电压，将所述第一输出电压转换为第二输出电压，并将所述第二输出电压输出至所述斩波模块；
[0009]所述斩波模块用于接收所述第二输出电压，并在储能式车辆到站时，将所述第二输出电压转换为第三输出电压，将所述第三输出电压输出至所述车载储能模块，为所述车载储能模块充电，且同时将所述地面储能模块输出的第四输出电压转换为第五输出电压输出至所述车载储能模块，同时为所述车载储能模块充电；
[0010]以及所述斩波模块用于在所述储能式车辆离站时，将所述第二输出电压转换为第六输出电压，将所述第六输出电压输出至所述地面储能模块，为所述地面储能模块充电；
[0011]所述地面储能模块用于在所述储能式车辆离站时接收所述第六输出电压，实现充电，并在所述储能式车辆到站时，输出所述第四输出电压，同时为所述车载储能模块充电。
[0012]优选地，所述斩波模块包括双向直流转直流DC/DC模块和单向DC/DC模块；
[0013]其中所述双向DC/DC模块与所述地面储能模块连接，所述单向DC/DC模块与所述车载储能模块连接。
[0014]优选地，所述斩波模块包括三电平转换电路。
[0015]优选地，所述整流模块包括第一整流模块和第二整流模块，所述第一整流模块和第二整流模块均为6脉波整流电路，所述第一整流模块和第二整流模块串联或并联连接。
[0016]优选地，所述电压转换模块包括变压器；
[0017]所述变电器具体用于接收380V的市电电压，将所述380V的市电电压转换为330V的第一输出电压，并将所述第一输出电压输出至所述整流模块；
[0018]其中，所述变电器的输出电压相位相差30度。
[0019]基于本发明的另一方面，本发明提供一种充电控制方法，应用于上述权利要求任一项所述的充电装置，方法包括:
[0020]当检测到储能式车辆到站后，为车载储能模块充电，且控制地面储能模块同时为所述车载储能模块充电；
[0021]当检测到储能式车辆离站后，为所述地面储能模块充电。
[0022]应用本发明上述技术方案，本发明提供一种充电装置和充电控制方法，其中充电装置包括电压转换模块、整流模块、斩波模块、车载储能模块和地面储能模块。具体地，电压转换模块用于接收市电电压，将市电电压转换为第一输出电压输出至整流模块；整流模块用于接收第一输出电压，将第一输出电压转换为第二输出电压，并将第二输出电压输出至斩波模块；斩波模块用于接收第二输出电压，并在储能式车辆到站时，将第二输出电压转换为第三输出电压，将第三输出电压输出至车载储能模块，为车载储能模块充电，且同时将地面储能模块输出的第四输出电压转换为第五输出电压输出至车载储能模块，同时为车载储能模块充电；以及用于在储能式车辆离站时，将第二输出电压转换为第六输出电压，将第六输出电压输出至地面储能模块，为地面储能模块充电；地面储能模块用于在储能式车辆离站时接收第六输出电压，实现充电，并在储能式车辆到站时，输出第四输出电压，同时为车载储能模块充电。因此，本发明通过增设地面储能模块，当储能式车辆离站时，充电装置仅为地面储能模块充电，当储能式车辆到站时，充电装置和地面储能模块同时为车载储能模块充电，保证了车载储能模块在短时间内完成充电的要求，充电装置一直处于工作状态中，充分发挥了充电装置的充电功能，提高了充电装置的工作效率。同时，本发明提供的充电装置接收的是市电电压，危险系数小，不会限制充电装置配置区域。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明提供的一种充电装置的一种结构示意图；
[0025]图2为本发明中整流模块的一种结构示意图；
[0026]图3为本发明中整流模块的另一种结构示意图；
[0027]图4为本发明中斩波模块的结构示意图；
[0028]图5为本发明提供的一种充电装置的另一种结构示意图；
[0029]图6为本发明提供的一种充电控制方法的一种流程图；
[0030]图7为本发明提供的一种充电控制方法的另一种流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]请参阅图1，其示出了本发明提供的一种充电装置的结构示意图，包括:电压转换模块100、整流模块200、斩波模块300、车载储能模块400和地面储能模块500。其中，
[0033]电压转换模块100用于接收市电电压，将市电电压转换为第一输出电压，并将第一输出电压输出至整流模块200。
[0034]具体地，电压转换模块100可以为变压器，市电电压可以为380V交流电压。
[0035]具体在实际应用过程中，电网侧输入三相交流380V电压，经过断路器控制总电源、预充电电路，对输出直流电容限流充电。变压器接收380V的交流市电电压，并将380V的交流市电电压转换为交流330V的第一输出电压，并将交流330V的第一输出电压输出至整流模块200。其中，变压器包括I组输入，2组输出，其I组输入的连接方式可以采用Λ接线方式，2组输出的连接方式可以分别采用Λ和Y接线方式，其变电器的两组输出电压相位相差30度。
[0036]本发明中，变压器起到隔离电网作用，为充电装置接收输入电压，总容量为50KW。
[0037]整流模块200用于接收第一输出电压，将第一输出电压转换为第二输出电压，并将第二输出电压输出至斩波模块300。
[0038]具体地，整流模块200为AC/DC (交流-直流)转换模块，将交流380V的第一输出电压转换为直流980V的第二输出电压。
[0039]本发明中，整流模块200包括第一整流模块201和第二整流模块202，其中第一整流模块201和第二整流模块202均为6脉波整流电路，第一整流模块201和第二整流模块202串联或并联连接，如图2和3所示。
[0040]通过2组6脉波整流电路串联连接形成12相串联整流器，将接收到的两组相位差30度的交流330V的第一输出电压整流输出直流电，经LC滤波器滤波后输出直流980V的第二输出电压。
[0041]斩波模块300用于接收第二输出电压，并在储能式车辆到站时，将第二输出电压转换为第三输出电压，将第三输出电压输出至车载储能模块400，为车载储能模块400充电，且同时将地面储能模块500输出的第四输出电压转换为第五输出电压输出至车载储能模块400，同时为车载储能模块400充电；以及斩波模块300用于在储能式车辆离站时，将第二输出电压转换为第六输出电压，将第六输出电压输出至地面储能模块500，为地面储能模块500充电。
[0042]地面储能模块500用于在储能式车辆离站时接收第六输出电压，实现充电，并在储能式车辆到站时，输出第四输出电压，同时为车载储能模块400充电。
[0043]具体地，斩波模块300包括双向DC/DC (直流转直流)模块301和单向DC/DC模块302，如图4所示。其中双向DC/DC模块301与地面储能模块500连接，单向DC/DC模块302与车载储能模块400连接。
[0044]在本发明中，当储能式车辆离站时，本发明提供的充电装置控制双向DC/DC模块301变换模式工作，通过电抗给地面储能装置500充电，储能电源电压达到DC720V ;当储能式车辆到站时，充电装置控制双向DC/DC模块301和单向DC/DC模块302同时工作，其中双向DC/DC模块301反向工作，将地面储能装置500输出的第四输出电压转换为第五输出电压输出至车载储能模块500，将车载储能模块400的电能回馈给直流电容，为车载储能模块500充电，其回馈电流可以达到500A。同时，单向DC/DC模块302正向工作，通过电抗对车载储能模块500充电，充电电流可以达到400A。其中，DC/DC模块采用交错并联控制，极大的降低了纹波。
[0045]本发明提供的斩波模块300可以具体为三电平转换电路，当然还可以为其他能够满足双向转换的斩波模块，本发明对于斩波模块300的具体实现形式不做限定。
[0046]基于上述各模块的具体形式方式，可参阅图5，其示出了本发明提供的一种充电的另一种结构不意图。
[0047]因此应用本发明上述技术方案，本发明提供的充电装置包括电压转换模块100、整流模块200、斩波模块300、车载储能模块400和地面储能模块500。具体地，电压转换模块100用于接收市电电压，将市电电压转换为第一输出电压输出至整流模块200 ;整流模块200用于接收第一输出电压，将第一输出电压转换为第二输出电压，并将第二输出电压输出至斩波模块300 ;斩波模块300用于接收第二输出电压，并在储能式车辆到站时，将第二输出电压转换为第三输出电压，将第三输出电压输出至车载储能模块400，为车载储能模块400充电,且同时将地面储能模块500输出的第四输出电压转换为第五输出电压输出至车载储能模块400，同时为车载储能模块400充电；以及用于在储能式车辆离站时，将第二输出电压转换为第六输出电压，将第六输出电压输出至地面储能模块500，为地面储能模块500充电；地面储能模块500用于在储能式车辆离站时接收第六输出电压，实现充电，并在储能式车辆到站时，输出第四输出电压，同时为车载储能模块400充电。因此，本发明通过增设地面储能模块500，当储能式车辆离站时，充电装置仅为地面储能模块500充电，当储能式车辆到站时，充电装置和地面储能模块500同时为车载储能模块400充电，保证了车载储能模块400在短时间内完成充电的要求，充电装置一直处于工作状态中，充分发挥了充电装置的充电功能，提高了充电装置的工作效率。同时，本发明提供的充电装置接收的是市电电压，危险系数小，不会限制充电装置配置区域。
[0048]基于前文本发明提供的一种充电装置，本发明还提供一种充电控制方法，如图6所示，包括:
[0049]步骤101，实时检测储能式车辆的运行状态。
[0050]其中储能式车辆的运行状态可以包括储能式车辆处于运行状态中和储能式车辆处于静止状态中，当储能式车辆处于运行状态中可以表示储能式车辆处于离站状态，当储能式车辆处于静止状态中可以表示储能式车辆处于到站状态。
[0051]步骤102，当检测到储能式车辆到站后，为车载储能模块充电，且控制地面储能模块同时为车载储能模块充电。
[0052]步骤103，当检测到储能式车辆离站后，为地面储能模块充电。
[0053]更具体的，结合前述充电装置的结构形式，本发明还提供一种充电控制方法的另一种流程图，如图7所示,包括:
[0054]步骤201，当检测到储能式车辆到站后，控制双向DC/DC模块反向工作，且控制单向DC/DC模块正向工作，由充电装置和地面储能模块同时为车载储能模块充电。
[0055]步骤202，当车载储能模块的电源电压达到额定电压时，停止向车载储能模块充电。
[0056]步骤203，当检测到储能式车辆离站后，判断地面储能模块的电容电压是否小于标准电压。当电容电压小于标准电压时，执行步骤204，否则执行步骤206。控制双向DC/DC模块正向工作，为地面储能模块充电
[0057]步骤204，控制双向DC/DC模块正向工作，为地面储能模块充电。
[0058]步骤205，判断地面储能模块的电容电压是否达到标准电压，当达到标准电压时，执行步骤206，否则返回步骤204，继续为地面储能模块充电。
[0059]步骤206，停止向地面储能模块充电。
[0060]因此本发明在普通充电装置设计基础上，增加了地面储能模块，有效的缓解了配电容量不足与充电装置利用效率过低的矛盾，保障了供电容量，也提高了充电装置的利用效率，稳定网压，节约能量。
[0061]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0062]以上对本发明所提供的一种充电装置和充电控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种充电装置，其特征在于，包括:电压转换模块、整流模块、斩波模块、车载储能模块和地面储能模块；其中， 所述电压转换模块用于接收市电电压，将所述市电电压转换为第一输出电压，并将所述第一输出电压输出至所述整流模块； 所述整流模块用于接收所述第一输出电压，将所述第一输出电压转换为第二输出电压，并将所述第二输出电压输出至所述斩波模块； 所述斩波模块用于接收所述第二输出电压，并在储能式车辆到站时，将所述第二输出电压转换为第三输出电压，将所述第三输出电压输出至所述车载储能模块，为所述车载储能模块充电，且同时将所述地面储能模块输出的第四输出电压转换为第五输出电压输出至所述车载储能模块，同时为所述车载储能模块充电； 以及所述斩波模块用于在所述储能式车辆离站时，将所述第二输出电压转换为第六输出电压，将所述第六输出电压输出至所述地面储能模块，为所述地面储能模块充电； 所述地面储能模块用于在所述储能式车辆离站时接收所述第六输出电压，实现充电，并在所述储能式车辆到站时，输出所述第四输出电压，同时为所述车载储能模块充电。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述斩波模块包括双向直流转直流DC/DC模块和单向DC/DC模块； 其中所述双向DC/DC模块与所述地面储能模块连接，所述单向DC/DC模块与所述车载储能模块连接。
3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述斩波模块包括三电平转换电路。
4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述整流模块包括第一整流模块和第二整流模块，所述第一整流模块和第二整流模块均为6脉波整流电路，所述第一整流模块和第二整流模块串联或并联连接。
5.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述电压转换模块包括变压器； 所述变电器具体用于接收380V的市电电压，将所述380V的市电电压转换为330V的第一输出电压，并将所述第一输出电压输出至所述整流模块； 其中，所述变电器的输出电压相位相差30度。
6.一种充电控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-5任一项所述的充电装置，方法包括: 当检测到储能式车辆到站后，为车载储能模块充电，且控制地面储能模块同时为所述车载储能模块充电； 当检测到储能式车辆离站后，为所述地面储能模块充电。
【文档编号】H02J7/02GK104393659SQ201410798557
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】柯建明, 张彦林, 张伟先, 陈朝晖, 陈盛才, 刘洋, 胡润文, 文午, 李玉梅, 黄钰强, 沈朝喜, 王雪莲, 汪俊, 董凯文, 付亚娥 申请人:南车株洲电力机车有限公司