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CN110497808A - 一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统及充电方法 - Google Patents

一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统及充电方法 Download PDF

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Abstract

一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统及充电方法，属于电动汽车充电技术领域。解决了由于现有电池充电站中电压转换装置的限制，导致无法满足电动汽车的大功率充电需求或快充需求的问题。本发明通过从AC/DC变换器将电网电能储存到扩充结构的电池组。当电动汽车需要快速充电时，电网及扩充结构的电池组同时对电动汽车进行充电；当电动汽车进行慢充时，电网通过主AC/DC变换器直接对电动汽车的充电端口供电；当无电动汽车充电时，电网对扩充结构的电池组充电；当电动汽车充电功率需求不同时，判断电动汽车的需求功率是否大于转换装置的额定输出功率，若是则使扩充结构与电网一起供电。本发明适用于作为电动汽车充电桩使用。

Description

一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统及充电方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车储能充电系统，属于电动汽车充电技术领域。
背景技术
当今世界人们对环境问题越来越重视，为了改善环境，使用清洁能源已经在世界范围内达成共识，尤其用电动汽车替代燃油汽车来减少排放大气污染物。然而随着电动汽车使用量的增加，对电动汽车的续航里程增加的要求尤为明显，通常采用增加电池容量的方式增加电池的续航里程。但是该种方式电池的充电时间长，影响人们对汽车的使用，因此，大幅度的缩短充电时间是当前电池充电技术发展的一个重要方向。
由于电动汽车电池充电时需要采用AC/DC变换器将电网输出的交流电转换为直流电，在电动汽车充电需求功率过大或有快充需求时，由于现有电池充电站中电压转换装置的限制，无法满足电动汽车的快充需求。
发明内容
本发明是为了解决由于现有电池充电站中电压转换装置的限制，导致无法满足电动汽车的大功率充电需求或快充需求的问题，提出一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统及充电方法。
本发明所述的一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统，该系统包括扩充结构1、主控制器2、主AC/DC变换器3、电动汽车充电端口4和三个开关S1、S2和S3；
电动汽车充电端口4用于为电动汽车电池提供充电端口，同时采集或设定电动汽车充电的需求功率，并将采集或设定的电动汽车电池充电的需求功率发送至主控制器2；
电动汽车充电端口4还设置负载检测端，在检测到无负载连接时，向主控制器2发送负载未连接信号；
主控制器2用于接收电动汽车充电端口4发送的电动汽车电池充电的需求功率信号，根据电动汽车电池充电的需求功率和主AC/DC变换器3的额定功率，判断是否需要进行扩充，若是，控制开关S2和S3闭合，使电网与扩充结构1同时为电动汽车充电端口4供电，否则，控制开关S3闭合，使电网为电动汽车充电端口4供电；
主控制器2根据接收的负载未连接信号，向扩充结构1发送自充电控制信号；并在接收到扩充结构1发送的自充电请求信号时，控制开关S1闭合；
扩充结构1包括n条供电支路，所述n条供电支路用于在开关S2闭合时为电动汽车充电端口4供电；还用于根据主控制器2发送的自充电控制信号，判断n条供电支路是否需要进行充电，当有至少一条供电支路需要进行自充电时，向主控制器2发送自充电请求信号；
主AC/DC变换器3用于对电网输出的电信号进行交流直流转换，并将转换后的信号输出至电动汽车充电端口4。
一种具有多种充电模式的电动汽车的充电方法，该方法基于上述一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统实现，该方法包括：
电网单独供电模式；当主AC/DC变换器3的额定输出功率满足电动汽车需求功率时，控制开关S3闭合；电网单独对电动汽车充电端口4进行供电；
电网与扩充结构1同时供电模式：当电动汽车充电需求功率大于主AC/DC变换器3的额定输出功率时，控制开关S2和S3闭合，使电网与扩充结构1同时对电动汽车充电端口4供电。
本发明通过从AC/DC变换器将电网电能储存到扩充结构的电池组。当电动汽车需要快速充电时，电网及扩充结构的电池组同时对电动汽车进行充电；当电动汽车进行慢充时，电网通过主AC/DC变换器直接对电动汽车的充电端口供电；当无电动汽车充电时，电网对扩充结构的电池组充电；当电动汽车充电功率需求不同时，判断电动汽车的需求功率是否大于转换装置的额定输出功率，若是则使扩充结构与电网一起供电，实现了当电池有快充需求或大功率供电需求时，采用扩充结构与电网一起进行大功率供电，满足了快充需求。
附图说明
图1是不同充电模式的电动汽车充电系统原理框图。
具体实施方式
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种不同具有多种充电模式的电动汽车充电系统，该系统包括扩充结构1、主控制器2、主AC/DC变换器3、电动汽车充电端口4和三个开关S1、S2和S3；
电动汽车充电端口4用于为电动汽车电池提供充电端口，同时采集或设定电动汽车充电的需求功率，并将采集或设定的电动汽车电池充电的需求功率发送至主控制器2；
电动汽车充电端口4还设置负载检测端，在检测到无负载连接时，向主控制器2发送负载未连接信号；
主控制器2用于接收电动汽车充电端口4发送的电动汽车电池充电的需求功率信号，根据电动汽车电池充电的需求功率和主AC/DC变换器3的额定功率，判断是否需要进行扩充，若是，控制开关S2和S3闭合，使电网与扩充结构1同时为电动汽车充电端口4供电，否则，控制开关S3闭合，使电网为电动汽车充电端口4供电；
主控制器2根据接收的负载未连接信号，向扩充结构1发送自充电控制信号；并在接收到扩充结构1发送的自充电请求信号时，控制开关S1闭合；
扩充结构1包括n条供电支路，所述n条供电支路用于在开关S2闭合时为电动汽车充电端口4供电；还用于根据主控制器2发送的自充电控制信号，判断n条供电支路是否需要进行充电，当有至少一条供电支路需要进行自充电时，向主控制器2发送自充电请求信号；
主AC/DC变换器3用于对电网输出的电信号进行交流直流转换，并将转换后的信号输出至电动汽车充电端口4。
本实施方式所述的电动汽车充电端口4采用键盘或触控屏设置需求功率，所述键盘或触控屏的设置信号输出端连接主控制器2的需求功率信号输出入端。这样当主控制器接收到电动汽车充电端口4的需求功率信号时，判断接收的需求功率是否大于主AC/DC变换器的额定功率，若是，主控制器控制开关S2闭合，控制电网与扩充结构1同时进行供电，否则，控制S3闭合电网单独为电动汽车充电端口4进行供电。
进一步地，本实施方式中，扩充结构1包括n个从AC/DC变换器101、n组电池102、n个SOC检测单元103、扩充控制器104、DC/DC变换器105和n个常闭开关Sn1、Sn2、Sn3……Snn；
所述n个从AC/DC变换器101分别与n组电池102对应连接构成n条供电支路；
n个常闭开关Sn1、Sn2、Sn3……Snn对应控制n条供电支路同时与开关S1相连；
每个SOC检测单元103对应检测一组电池102的剩余电量，每个SOC检测单元103的电池剩余电量信号输出端对应连接扩充控制器104的一个剩余电量信号输入端；
扩充控制器104用于在接收主控制器2发送的自充电控制信号时，判断n条供电支路中电池的剩余电量是否大于90％，在至少一条供电支路电池电量低于90％时，向主控制器2发送自充电请求信号；
DC/DC变换器105用于对n条供电支路输出的电信号进行DC/DC变换，并经由开关S2为电动汽车充电端口4供电。
本实施方式中的n个常闭开关Sn1、Sn2、Sn3……Snn用于控制n个供电支路中的一个或多个接入扩充结构，便于电池的更换，同时本发明中所述的n个供电支路中的电池均采用废旧电池实现，这样有效的实现了废旧电池的再次利用，提高了供电站的经济性，节约了能源，且本实施方式所述的扩充结构采用并联的方式设置n条供电支路，使每条支路进行电池更换时，对扩充结构供电的影响减小。
本实施方式所述的不同充电模式的电动汽车充电系统用于对不同功率需求的电动汽车进行充电，所述电动汽车的功率需求可以在电动汽车充电端口设置需求功率设置模块也可以根据电动汽车充电电池的充电功率直接通过键盘或人机交互单元等器件进行设置，同时当无需求功率设置信号时，还可以检测连接负载的需求功率，将检测的需求功率信号发送至主控制器。本发明根据电池的需求功率有效的实现了对电池的快速充电，保证了电动汽车的使用时间。
具体实施方式二：本实施方式所述一种不同具有多种充电模式的电动汽车充电系统的充电方法，该方法基于具体实施方式一所述的一种不同具有多种充电模式的电动汽车充电系统实现，该方法包括：
电网单独供电模式；当主AC/DC变换器3的额定输出功率满足电动汽车需求功率时，控制开关S3闭合；电网单独对电动汽车充电端口4进行供电；
电网与扩充结构1同时供电模式：当电动汽车充电需求功率大于主AC/DC变换器3的额定输出功率时，控制开关S2和S3闭合，使电网与扩充结构1同时对电动汽车充电端口4供电。
进一步地，本实施方式中，还包括：自充电模式：当电动汽车充电端口无供电需求时，判断扩充结构1内每组电池组的剩余电量是否为100％；当任意一组的电池组剩余电量低于100％时，控制开关S1闭合，当扩充结构1内所有电池组的剩余电量达到100％时，控制开关S1断开，完成自充电。
本实施方式所述的电动汽车电池充电包括四个模式，首先在检测到电动汽车充电端口无连接时，对扩充结构内的电池进行充电，在进行充前采用SOC检测单元(剩余电量检测)检测n组电池组的电量是否为满电，当不是所供电支路的电池组均为满电时，对扩充结构进行充电，直至扩充结构内的所有电池组满电，停止对扩充结构进行充电，当有电动汽车进行充电时，判断电动汽车的需求功率是否大于DC/DC变换器输出功率，若是大于则控制电网和扩充结构同时为电动汽车供电端口同时供电，否则，电网单独为电动汽车供电端口进行供电。在电网单独为电动汽车供电端口进行供电时，还可以判断电池组的需求功率是否小于主AC/DC变换器3的额定输出功率，当电池组的需求功率小于主AC/DC变换器3的额定输出功率时，同时控制电网在给电动汽车充电端口供电的同时，为扩充结构充电。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (4)

1.一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统，其特征在于，该系统包括扩充结构(1)、主控制器(2)、主AC/DC变换器(3)、电动汽车充电端口(4)和三个开关S1、S2和S3；
电动汽车充电端口(4)用于为电动汽车电池提供充电端口，同时采集或设定电动汽车充电的需求功率，并将采集或设定的电动汽车电池充电的需求功率发送至主控制器(2)；
电动汽车充电端口(4)还设置负载检测端，在检测到无负载连接时，向主控制器(2)发送负载未连接信号；
主控制器(2)用于接收电动汽车充电端口(4)发送的电动汽车电池充电的需求功率信号，根据电动汽车电池充电的需求功率和主AC/DC变换器(3)的额定功率，判断是否需要进行扩充，若是，控制开关S2和S3闭合，使电网与扩充结构(1)同时为电动汽车充电端口(4)供电，否则，控制开关S3闭合，使电网为电动汽车充电端口(4)供电；
主控制器(2)根据接收的负载未连接信号，向扩充结构(1)发送自充电控制信号；并在接收到扩充结构(1)发送的自充电请求信号时，控制开关S1闭合；
扩充结构(1)包括n条供电支路，所述n条供电支路用于在开关S2闭合时为电动汽车充电端口(4)供电；还用于根据主控制器(2)发送的自充电控制信号，判断n条供电支路是否需要进行充电，当有至少一条供电支路需要进行自充电时，向主控制器(2)发送自充电请求信号；
主AC/DC变换器(3)用于对电网输出的电信号进行交流直流转换，并将转换后的信号输出至电动汽车充电端口(4)。
2.根据权利要求1所述一种具有多种充电模式的电动汽车充电系统，其特征在于，扩充结构(1)包括n个从AC/DC变换器(101)、n组电池(102)、n个SOC检测单元(103)、扩充控制器(104)、DC/DC变换器(105)和n个常闭开关Sn1、Sn2、Sn3……Snn；
所述n个从AC/DC变换器(101)分别与n组电池(102)对应连接构成n条供电支路；
n个常闭开关Sn1、Sn2、Sn3……Snn对应控制n条供电支路同时与开关S1相连；
每个SOC检测单元(103)对应检测一组电池(102)的剩余电量，每个SOC检测单元(103)的电池剩余电量信号输出端对应连接扩充控制器(104)的一个剩余电量信号输入端；
扩充控制器(104)用于在接收主控制器(2)发送的自充电控制信号时，判断n条供电支路中电池的剩余电量是否大于90％，在至少一条供电支路电池电量低于90％时，向主控制器(2)发送自充电请求信号；
DC/DC变换器(105)用于对n条供电支路输出的电信号进行DC/DC变换，并经由开关S2为电动汽车充电端口(4)供电。
3.一种具有多种充电模式的电动汽车充电方法，该方法基于权利1所述一种不同具有多种充电模式的电动汽车充电系统实现，其特征在于，该方法包括：
电网单独供电模式；当主AC/DC变换器(3)的额定输出功率满足电动汽车需求功率时，控制开关S3闭合；电网单独对电动汽车充电端口(4)进行供电；
电网与扩充结构(1)同时供电模式：当电动汽车充电需求功率大于主AC/DC变换器(3)的额定输出功率时，控制开关S2和S3闭合，使电网与扩充结构(1)同时对电动汽车充电端口(4)供电。
4.根据权利要求3所述的一种具有多种充电模式的电动汽车充电方法，其特征在于，还包括自充电模式，所述自充电模式：当电动汽车充电端口无供电需求时，判断扩充结构(1)内每组电池组的剩余电量是否为100％；当任意一组的电池组剩余电量低于100％时，控制开关S1闭合，当扩充结构(1)内所有电池组的剩余电量达到100％时，控制开关S1断开，完成自充电。
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