用于控制电动车辆充电系统的设备的制作方法

本公开内容涉及一种用于控制电动车辆充电系统的设备。

背景技术：

通常，电动车辆充电系统为其中从再生能源(例如太阳光、风能、燃料电池)或从电力系统生成的电力可以被存储在电动车辆的电池中的站。

取决于电动车辆的类型，对电动车辆进行充电的方式可以被分成直接充电方式和电池更换方式。

直接充电方式被分成慢充电方式和快速充电方式。慢充电方式用于住宅或停车场。以这种方式，电价是便宜的，但是存在的缺点在于花费大约5小时充分地对电池进行充电。如在加油站加燃料进行快速充电方式。它在电动车辆旅行之后当对电池放电时使用，且在短时段内对该电池进行充电，声称以大功率30分钟。

电池更换方式通常通过使用机器手臂半自动或自动更换电池来进行。以这种方式，花费短时间来更换电池，但是存在的缺点在于它需要用于安装站且更换电池的额外费用。

图1是直接充电类型的现有电动车辆充电系统的框图。

现有电动车辆充电系统包括电池100、电力转换系统(pcs)200和电力系统300。pcs200使用来自电力系统300的电力以缓慢或快速地对电池100进行充电。

这样做时，电池管理系统(bms)400监视电池的充电状态(soc)、电池100的电流、电压、温度等且向该系统的控制单元提供信息。

系统的这种现有电动车辆横截面单向地操作。单个转换器用于对单个电池进行充电。在大城市或人口密集的区域，需要增加这种电动车辆充电系统的效率以减小空间约束或成本。

技术实现要素：

本公开内容的目的在于提供一种用于控制电动车辆充电系统的设备，其能够通过使用单个转换器同时对多个电池进行充电。

根据本公开内容的一个方面，一种用于控制电动车辆充电系统的设备包括：电池管理系统(bms)，其被配置为提供与多个电池的充电状态相关联的信息；多个磁开关，每个连接到相应多个电池；转换器单元，其被配置为将从电力系统施加的ac电压转换成dc电压以将其供应到电池；以及控制单元，其被配置为：通过电压控制对多个电池中的每个进行充电直到第一预设电压，通过电流控制对多个电池进行充电直到第二预设电压的百分比，且通过电压控制对多个电池进行充电直到第二预设电压，其中，第一电压低于完全充电电压且第二电压为完全充电电压。

控制单元可以接通连接到多个电池中的第一电池的第一磁开关，且当第一电池的电压达到第一预设电压时可以断开第一磁开关。

如果多个电池被充电直到第一预设电压，则控制单元可以接通分别连接到多个电池的多个磁开关。

转换器单元可以将从多个电池中的至少一个供应的dc电压转换成ac电压且将其供应到电力系统。

该设备还可以包括：dc断路器，其被布置在多个磁开关和转换器单元且被配置为防止过载电流被引入到电池。

该设备还可以包括：ac断路器，其被布置在转换器单元和电力系统之间且被配置为防止过载电流被引入到电力系统。

根据本公开内容的示例性实施例，可以同时对多个电池进行充电且因此可以改善该系统的效率。

附图说明

图1是现有电动车辆充电系统的框图；

图2是根据本公开内容的电动车辆充电系统的框图；以及

图3是用于示出根据本公开内容的示例性实施例的控制电动车辆充电系统的方法的流程图。

具体实施方式

由于本公开内容可以不同地修改且具有几个示例性实施例，所以具体示例性实施例将在附图中示出且在详细描述中详细描述。然而，要理解，本公开内容不限于特定示例性实施例，而包括在本公开内容的精神和范围中包括的所有修改、等同物和替换。

在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的示例性实施例。

图2是根据本公开内容的示例性实施例的电动车辆充电系统的框图。

如图2所示，根据示例性实施例的充电系统连接到由多个电池组成的电池单元10。该系统可以包括：由多个磁开关(每个磁开关将相应电池连接到该系统)组成的磁开关单元20、首次充电单元30、dc断路器40、双向转换器单元50、第一滤波器单元60、第二滤波器单元70、ac断路器75、电池管理系统(bms)80和控制单元90。

电池单元10可以由多个电池11到1n组成。虽然附图仅仅示出电动车辆的电池，但是将理解电池被安装在电动车辆中。

电池单元10的多个电池11到1n可以分别通过磁开关单元20的dc磁开关21到2n连接到该系统/与该系统断开。磁开关21到2n中的每个的接触点可以通过电子线圈打开/关闭。

首次充电单元30限制峰电流以防止磁开关21到2n中的故障到峰电流。例如，首次充电单元30可以由继电器和电阻器组成。然而，也可以使用其它类型的首次充电单元30。

dc断路器40可以中断电流的流动以防止当过载电流即超过额定电流的电流从转换器单元50引入到电池单元10时出现的事故。

虽然在图2中未示出，但是保险丝可以被布置在dc磁开关单元20和dc断路器40之间，以保护转换器单元50的开关单元52的开关元件。

ac断路器75可以中断电流的流动以防止当超过额定电流的电流从电力系统引入到充电系统时出现的事故。

第二滤波器70为电磁兼容性(emc)滤波器，例如，且过滤从电力系统中供应的电力中的噪声。该第一滤波器单元60可以为lcl滤波器，例如，且可以减小从转换器50供应到电力系统的电力中的谐波。

本领域的技术人员将明白，第一滤波器单元70和第二滤波器单元75的配置仅仅是说明性的且根据本公开内容的示例性实施例的系统可以包括更多滤波器。

双向转换器50包括平滑单元51和开关单元52。开关单元52可以包括多个开关元件例如电力半导体开关元件，诸如绝缘栅双极型模式晶体管(igbt)。多个开关元件可以由控制单元90接通/断开。

双向转换器50的开关单元52可以在控制单元90的控制下将与从电力系统供应的主电力对应的ac电压转换成dc电压，以供应它到平滑单元51，或者可以将在平滑单元510中存储的从电池单元10供应的dc电压转换成ac电压以供应它到电力系统。

利用双向转换器50的这种配置，根据示例性实施例的系统也可以用作能量存储系统(ess)或分布式电源。

平滑单元51包括电解质电容器。它可以平滑由开关单元52供应的dc电压或者可以平滑从电池单元10供应的dc电压。

bms80可以测量与多个电池11到1n中的每个的充电状态相关联的实时信息，例如多个电池11到1n的电压、电流、温度，且可以将其提供到控制单元90。

根据本公开内容的示例性实施例的控制单元90从bms90接收与多个电池的充电状态相关联的信息且控制多个电池的充电。当多个电池连接到充电系统时，控制单元90可以经由bms80检查电池的输入量且因此可以控制开关单元52的多个开关元件。

首先，当多个电池连接到充电系统时，bms80可以检查每个电池的电流、电压、温度等以确定充电状态且可以预测剩余电量。

控制单元90从bms80接收与充电状态相关联的数据且确定多个电池的充电状态。随后，当连接第一电池11时，它首先通过首次充电单元30充电，闭合连接第一电池11的第一磁开关21，且控制转换器50的开关单元52。因此，第一电池可以通过电压控制被充电直到预设电压例如400v。电压控制是指通过以恒定电压提供电流来对电池进行充电。当第一电池11被充电直到预设电压例如400v时，打开第一磁开关21，且然后第二电池12按上述顺序通过电压控制充电。

在电池单元10的所有电池被充电之后，磁开关单元20的所有磁开关被关闭，从而多个电池彼此并联连接，且控制开关单元52，从而电池通过电流控制被充电到预设电压。电流控制是指通过以恒定电流供应电压来对电池进行充电。为了电池的安全起见，用于电流控制充电的预设电压可以被设置为完全充电的95％例如570v。

随后，开关单元52被控制，使得多个电池再次通过电压控制完全充电，且然后可以完成并行充电。这将参照图3再次详细描述。

图3是用于示出控制根据本公开内容的示例性实施例的电动车辆充电系统的方法的流程图。图3示出根据本公开内容的示例性实施例的控制单元90通过其控制该系统的方法。

如图3所示，根据本公开内容的示例性实施例，如果检测到多个电池连接到该系统(在步骤s31中，是)，则控制单元90可以从bms80接收与每个电池的充电状态相关联的信息(步骤s33)。

随后，控制单元90接通连接到多个电池中的一个的磁开关，例如连接到第一电池11的第一磁开关21(步骤s35)。如果确定了所连接的第一电池11的电压低于第一预设电压，在该示例性实施例中400v，其低于完全充电(在步骤s37中，是)，则控制单元90控制开关单元52，从而第一电池11以电压控制模式充电(步骤s39)。即，第一电池11可以通过供应电流到第一电池11同时维持电压恒定来充电。

控制单元90以这种方式继续对第一电池11进行充电，且如果第一电池11的电压达到第一预设电压，即400v(在步骤s41中，是)，则控制单元可以中断对第一电池11进行充电(步骤s43)。

控制单元90可以检查其他电池的充电状态且可以确定是否已经对所有电池进行充电(步骤s45)。如果未充电所有电池，则控制单元90可以断开第一磁开关21且接通另一个磁开关，例如第二磁开关22(步骤s47)，从而它可以返回到步骤s37以对连接到第二磁开关22的电池(即第二电池12)进行充电。

当已经充电了多个电池时，控制单元90可以接通与多个电池相关联的磁开关(步骤s49)，且可以控制开关单元52，从而多个连接的电池以电流控制模式被充电(步骤s51)。即多个电池中的每个可以在维持电流恒定的同时用电压充电。

随后，当多个电池的电压达到完全充电电压的预设百分比例如在该示例性实施例中，95％，其例如为570v(在步骤s53中，是)时，控制单元90可以再次以电压控制模式对多个电池进行充电(步骤s55)。当所有电池被完全充电即在该示例性实施例中充电达到600v(在步骤s57中，是)时，控制单元90可以断开磁开关以完成充电。

像这样，根据本公开内容的示例性实施例，多个电池可以同时充电，且因此可以改善该系统的效率。

虽然已经详细描述本公开内容的示例性实施例，但是这些仅仅是说明性的。本领域的那些技术人员要明白，各种修改和等同物在不脱离本公开内容的范围下是可能的。因此，追求保护的本公开内容的真实范围仅由所附权利要求限定。