一种模块化直流功率分配单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电动汽车充电领域，具体涉及一种模块化直流功率分配单元。
【背景技术】
[0002]随着我国电动汽车越来越普及，人们对电动汽车充电设施的需求越来越迫切，交流充电粧和直流充电粧应运而生。其中直流充电粧因其高压直流充电速度较快，在大型充电站和公共停车场应用更加普及。目前直流充电粧的主流设备厂家，功率组件和充电终端的组合形式上分为分立式充电粧和一体式充电粧，其共同的基本特征是，一个功率组件只对应一个充电终端。这样，如果大型充电站和公共停车场的充电终端的需求量较大，就意味着需要相应数量的功率组件。另一方面，所有充电终端同时满功率充电的概率极低，导致了功率组件利用率较低，充电设施投资大而成本回收期加长，不具备经济适用性。
[0003]目前行业中解决此问题的成熟方案有两种:一种是采用多个大功率高压直流继电器，对功率组件进行多种组合切换，使得输出终端功率一定程度上可调，这种方案一定程度上提高了功率组件的利用率，但是仍没有充分的灵活度，同时成本居高不下，难以满足经济性；另一种为采用整体机箱，内部采用开关进行组合，输入功率线和输出功率线的数量是确定的，这种方案不便于现场充电端口的灵活扩展，而且整体机箱安装非常复杂，现场维护非常复杂。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种模块化直流功率分配单元，以克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型具有充电终端扩展灵活、模块化安装、现场维护方便、配置成本低、系统集成度高的优点。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种模块化直流功率分配单元，包括机壳，机壳中平行设有直流正功率板和直流负功率板，所述直流正功率板和直流负功率板通过间隔柱连接，直流正功率板的一端上设有正功率板端子，正功率板端子通过正功率线连接至直流电源模块的输出正极，直流负功率板的一端上设有负功率板端子，负功率板端子通过负功率线连接至直流电源模块的输出负极，直流正功率板上设有用于切换正功率线的正功率切换开关，直流负功率板上设有用于切换负功率线的负功率切换开关，直流正功率板上连接有用于控制正功率切换开关及负功率切换开关以保证功率正常输出的控制板。
[0007]进一步地，正功率板端子上至少连接有两根正功率线，所述正功率线连接至不同直流电源模块的输出正极。
[0008]进一步地，所述的正功率切换开关至少为两个。
[0009]进一步地，负功率板端子上至少连接有两根负功率线，所述负功率线连接至不同直流电源模块的输出负极。
[0010]进一步地，所述的负功率切换开关至少为两个。
[0011]进一步地，直流负功率板上设有用于检测输出电流大小的电流检测部件。
[0012]进一步地，负功率线上集成有用于保证电路安全运行的保险管。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0014]本实用新型通过模块化设计的思路，将至少两个独立高压直流电源模块的正功率线和负功率线，分别采用正功率切换开关和负功率切换开关进行组合，进而进行直流功率总输出。模块化直流功率分配单元，生产和现场安装可以批量化进行，具有一致性。现场安装时可以直接插装至系统功率柜上，在直流功率模块数量一定的前提下，需要几个充电终端，就增加几个直流功率分配单元；而后期维护只需更换有故障的直流功率分配单元，而不影响其他的直流功率分配单元的使用，对直流充电设施的批量化应用有很大促进作用。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构组成示意图；
[0016]图2为本实用新型的应用效果示意图；
[0017]图3为本实用新型的原理示意图。
[0018]其中，1、正功率板端子；2、机壳；3、直流负功率板；4、直流正功率板；5、正功率切换开关；6、控制板；7、面板；8、负功率板端子；9、直流电源模块；10、直流功率分配单元。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述:
[0020]参见图2，一种模块化直流功率分配单元，其特征在于，包括机壳2，机壳2中平行设有直流正功率板4和直流负功率板3，所述直流正功率板4和直流负功率板3通过间隔柱连接，直流正功率板4的一端上设有正功率板端子1，正功率板端子1通过正功率线连接至直流电源模块9的输出正极，其中，正功率板端子1上至少连接有两根正功率线，所述正功率线连接至不同直流电源模块9的输出正极；直流负功率板3的一端上设有负功率板端子8，负功率板端子8通过负功率线连接至直流电源模块9的输出负极，其中，负功率板端子8上至少连接有两根负功率线，所述负功率线连接至不同直流电源模块9的输出负极；直流正功率板4上设有至少两个用于切换正功率线的正功率切换开关5，直流负功率板3上设有至少两个用于切换负功率线的负功率切换开关，直流正功率板4上连接有用于控制正功率切换开关5及负功率切换开关以保证功率正常输出的控制板6。
[0021]正功率板端子1和负功率板端子8作为模块化直流功率分配单元的对外接口，多个模块的正功率端子和负功率端子，可以插接在图2的系统背板上，实现灵活的功率配置；多个模块化直流功率分配单元对多个直流电源模块的输出支路进行组合时，多个直流功率分配单元的每路输入功率线并联在一起，而输出功率线则是分别独立的，每组独立的输出功率线则对应一个充电终端；在直流功率分配单元内部，直流正功率板4进行多路输入直流正功率的切换，而直流负功率板3进行多路输入直流负功率的切换；
[0022]多个直流正负功率线和信号线，集成于可插拔式连接器(成对，公头和母头连接器)，直流功率分配单元上安装公头插座连接器，可以插装于连接背板上的母头插头，实现模块化安装；直流正功率板4和直流负功率板3分别成对完成一组独立直流正功率线和负功率线的同步组合，保证每个独立的直流电源模块9的正负线被同时被模块化功率分配单元操作；
[0023]正功率切换开关5采用电子开关和通用功率继电器进行拓扑和逻辑组合，实现无电弧切换正高压直流功率线的功能；负功率切换开关仅采用通用功率继电器进行切换，在上述直流正功率板实现无电弧切换的前提下，切换负高压直流功率线；所述电子开关包括IGBT、MOSFET、IGCT等全控型功率开关，所述普通功率继电器则为通用交流型继电器；控制板6上有至少一个微控制器MCU，用于完成上述的正功率切换开关5和负功率切换开关的逻辑切换和状态检测，以保证功率的正常组合输出。
[0024]本实用新型还包含总输出的电流检测部件，放置于直流负功率板3上，其检测信号作为功率分配单元检测本模块的输出汇总电流大小，将此信号通过信号端口输出到系统上，也作为其应用系统的电流检测信号；如此简化了系统结构，降低系统成本。保险管集成于负功率线上，同样简化了系统结构。
[0025]下面对本实用新型的操作过程做详细描述:
[0026]如图1和2所示，充电系统柜上，至少有两个独立直流电源模块9，成对的至少两个正功率线和至少两个负功率线，通过背板上的阴式母头端子，进入所述的模块化直流功率分配单元10。下面以10个直流电源模块9 (每个直流电源模块输出为15KW)，5个模块化直流功率分配单元10的充电系统为例，对本实用新型的实现方式的进行说明:
[0027]如图1所示，10个直流电源模块的输出正功率线和10个直流电源模块的输出负功率线，分别通过正功率板端子1和负功率板端子8连通至直流正功率板4和直流负功率板3 ;10个直流电源模块的直流输出正功率线分别连接至10个正功率板端子1，10个直流模块的直流输出负功率线分别连接至10个负功率板端子8。
[0028]如图3所示，如果系统中10个直流电源模块9的5个的直流电源模块需要通过1#模块化直流功率分配单元10进行输出；而其他5个直流电源模块9的功率则分配与其余4个模块化直流功率分配单元10。现在详述1#模块化直流功率分配单元进行5个直流电源模块功率组合的实施方式。
[0029]如1#直流电源模块、2#直流电源模块、3#直流电源模块、4#直流电源模块、5#直流电源模块，则五个正功率切换开关S1+、S2+、S3+、S4+、S5+和五个负功率切换开关S1-、S2-、S3-、S4-、S5-分别以一定的顺序进行闭合，最终将5个直流电源模块的正功率和负功率进行汇合，作为充电终端的直流总功率进行输出。
【主权项】
1.一种模块化直流功率分配单元，其特征在于:包括机壳(2)，机壳(2)中平行设有直流正功率板(4)和直流负功率板(3)，所述直流正功率板(4)和直流负功率板(3)通过间隔柱连接，直流正功率板(4)的一端上设有正功率板端子(1)，正功率板端子(1)通过正功率线连接至直流电源模块(9)的输出正极，直流负功率板(3)的一端上设有负功率板端子(8)，负功率板端子(8)通过负功率线连接至直流电源模块(9)的输出负极，直流正功率板(4)上设有用于切换正功率线的正功率切换开关(5)，直流负功率板(3)上设有用于切换负功率线的负功率切换开关，直流正功率板(4)上连接有用于控制正功率切换开关(5)及负功率切换开关以保证功率正常输出的控制板(6)。2.根据权利要求1所述的一种模块化直流功率分配单元，其特征在于，正功率板端子(1)上至少连接有两根正功率线，所述正功率线连接至不同直流电源模块(9)的输出正极。3.根据权利要求2所述的一种模块化直流功率分配单元，其特征在于，所述的正功率切换开关(5)至少为两个。4.根据权利要求1所述的一种模块化直流功率分配单元，其特征在于，负功率板端子(8)上至少连接有两根负功率线，所述负功率线连接至不同直流电源模块(9)的输出负极。5.根据权利要求4所述的一种模块化直流功率分配单元，其特征在于，所述的负功率切换开关至少为两个。6.根据权利要求1所述的一种模块化直流功率分配单元，其特征在于，直流负功率板(3)上设有用于检测输出电流大小的电流检测部件。7.根据权利要求1所述的一种模块化直流功率分配单元，其特征在于，负功率线上集成有用于保证电路安全运行的保险管。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模块化直流功率分配单元，包括机壳，机壳中平行设有直流正功率板和直流负功率板，所述直流正功率板和直流负功率板通过间隔柱连接，直流正功率板的一端上设有正功率板端子，正功率板端子通过正功率线连接至直流电源模块的输出正极，直流负功率板的一端上设有负功率板端子，负功率板端子通过负功率线连接至直流电源模块的输出负极，直流正功率板上设有用于切换正功率线的正功率切换开关，直流负功率板上设有用于切换负功率线的负功率切换开关，直流正功率板上连接有用于控制正功率切换开关及负功率切换开关以保证功率正常输出的控制板。本实用新型具有充电端口扩展灵活、模块化安装维护方便、配置成本低、系统集成度高的优点。
【IPC分类】H02J1/10
【公开号】CN204992572
【申请号】CN201520789680
【发明人】袁庆民
【申请人】西安特锐德智能充电科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月12日