專利名稱：一機(jī)多充電動車充電系統(tǒng)及充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動車充電的充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前電動車行業(yè)正在興起，隨之配備的電動車充電機(jī)也跟著發(fā)展起來，但目前由于價格高、電池可靠性低、充電時間長等影響，只能在局部小范圍應(yīng)用，電動車的充電設(shè)施也無法進(jìn)行大規(guī)模布局，因而電動車活動范圍受到極大限制，必須加大充電設(shè)施的大規(guī)模布局，才能促進(jìn)電動車的大規(guī)模發(fā)展。充電設(shè)施的大規(guī)模布局又受到充電設(shè)施投入高、城市中心地帶地皮稀缺昂貴無法大規(guī)模建設(shè)充電站、電動車少、充電時間長影響充電站效益等影響，嚴(yán)重影響電動車行業(yè)的快速發(fā)展。因此目前交流充電樁就出現(xiàn)了一種一機(jī)兩充(輸出充電插口)或一機(jī)四充的交流充電設(shè)施，因交流充電設(shè)施輸出功率可直接來自電網(wǎng)，中間不用進(jìn)行功率變換，只要輸入與輸出間的配電器件電流等級滿足總功率最大要求就可以。但交流充電時間長，無法滿足快速充電要求，同時對于電動公交等大功率的電動汽車充電電池，電壓等級較高，無法直接采用交流進(jìn)行充電，必須采用直流充電機(jī)進(jìn)行充電，目前的直流充電機(jī)絕大部分為單機(jī)單充，一次只能給一輛電動汽車進(jìn)行充電，也有部分充電機(jī)開始采用一機(jī)兩充的直流充電機(jī)，但只能做到將充電模塊分成兩組，分別接兩個充電輸出插頭，能同時給兩輛電動汽車進(jìn)行充電，如圖1所示，這種由于充電機(jī)體積不變或單機(jī)功率不變的情況下一機(jī)兩充的直流充電機(jī)存在著充電時間變長將近一倍，只是將兩個充電機(jī)簡單裝在一個柜子里，利用一套控制管理系統(tǒng)，沒有根本解決問題。另一種一機(jī)兩充的直流充電機(jī)如圖2所示，它只是在充電機(jī)的輸出端設(shè)計了一套切換系統(tǒng)，多了一組輸出口，同一時間只能給一輛電動車充電，另一輛電動汽車必須等前一輛電動汽車充電完成后才能開始充電，也沒有解決電動車充電設(shè)施發(fā)展面臨的實際難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有充電機(jī)利用率低、充電設(shè)施投資大，占地大，不能同時給多模塊充電，充電功率受限等問題而提出一種多充電動車充電系統(tǒng)及充電方法。本發(fā)明多充電動車充電系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是有兩個及以上的整流模塊和輸出充電口，其特征是整流模塊分成固定組與切換組，固定組模塊輸出分別與每個輸出充電口相連，切換組的每個模塊的輸出正負(fù)極與每個輸出充電口之間連接有一組雙向可控電子開關(guān)，主控制、顯示、通信單元模塊分別連接各個模塊和輸出控制切換單元模塊，輸出控制切換單元模塊連接于雙向可控電子開關(guān)。本發(fā)明多充電動車充電系統(tǒng)的充電方法采用的技術(shù)方案是具有如下步驟
I)獲取電動車充電所需的電壓電流，開啟固定組模塊，根據(jù)每個模塊所能輸出電流的大小，主控制單元同時控制開啟切換組模塊的個數(shù)，使開啟的模塊輸出電流滿足充電需求；當(dāng)所開啟模塊的輸出電壓上升至與電動車電池電壓接近相等時，切換組模塊同時開啟這部分模塊的輸出可控電子開關(guān)，固定組與切換組的模塊都與電池相連充電； 2)當(dāng)充電電量逐步上升時，控制單元根據(jù)電流大小計算能否關(guān)閉一個模塊，當(dāng)關(guān)閉一個模塊能滿足充電電流要求時，主控制單元關(guān)閉一個切換組模塊，相應(yīng)的全部斷開此模塊的輸出可控電子開關(guān)；切換組模塊可根據(jù)充電電流的需要逐步切換進(jìn)相應(yīng)的充電口，也可同時切換至相應(yīng)的充電口 ；切換組模塊可逐步切換出，直到該充電口所有的可切換模塊全部切換斷開，固定組模塊根據(jù)充電電流的需要再逐步關(guān)閉連在該充電口的固定組各個模塊，直到完成充電。本發(fā)明技術(shù)效果是1、本發(fā)明采用了一種多模塊化直流充電系統(tǒng)及自動切換輸出模塊，模塊的利用率大幅提升，不同充電口都能得到系統(tǒng)較大功率對外進(jìn)行充電，能實現(xiàn)快速充電要求，解決客戶對充電時間的要求；同時也可以根據(jù)客戶或BMS要求對電動車電池進(jìn)行定制化充電，當(dāng)客戶不需快速充電時，采用這種充電模式可以提高電池的壽命。2、由于模塊的效率最高點通常有一個范圍，這種充電系統(tǒng)對每個充電口都能實行節(jié)能充電模式，讓各充電口對應(yīng)工作模塊都工作在效率最高點范圍間，提高系統(tǒng)整體充電效率，達(dá)到節(jié)能目的。3、本發(fā)明系統(tǒng)可以一方面可以減少輸出雙向開關(guān)(高壓直流開關(guān)器件成本較高)的數(shù)量，同時可以保證每個充電口都能有模塊進(jìn)行充電。切換組模塊可以根據(jù)需要靈活切換到需要的充電口，做到對優(yōu)質(zhì)客戶優(yōu)先服務(wù)。4、本發(fā)明系統(tǒng)中的模塊個數(shù)可以不用在一開始就配齊，可能根據(jù)電動車的發(fā)展靈活增加，當(dāng)電動車增加時，再逐步補(bǔ)充模塊，達(dá)到節(jié)省投資的目的，同時，不用進(jìn)行重復(fù)建設(shè)。


圖1和圖2是現(xiàn)有兩種不同的充電機(jī)結(jié)構(gòu) 圖3是本發(fā)明一種多充電動車充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖4是本發(fā)明的一個實例 圖5是本發(fā)明的應(yīng)用例圖。
具體實施例方式如圖3所示，本發(fā)明系統(tǒng)有N個整流模塊，有M個輸出充電口，N、M都是兩個及以上。將整流模塊分成兩個類別，稱之為固定組與切換組，每個組的模塊并不一定要放在一起，可以根據(jù)系統(tǒng)需求靈活放置。固定組模塊輸出分別與每個輸出充電口相連，中間不用加切換開關(guān)，每個輸出充電口所連接的模塊個數(shù)不一定相同。切換組的每個模塊(也可以將幾個模塊并聯(lián)在一起當(dāng)作一個模塊來用)的輸出正負(fù)極與每個輸出充電口間都有一組雙向可控電子開關(guān)裝置。主控制、顯示、通信單元模塊分別連接各個模塊和輸出控制切換單元模塊，輸出控制切換單元模塊連接于雙向可控電子開關(guān)裝置。當(dāng)任意一個充電口有電動車固定相連的模塊輸出電流不滿足本充電口充電需要時，切換組的模塊根據(jù)電動車充電電流(或功率)要求切換相應(yīng)個數(shù)的模塊至該充電口。整個充電過程可以如下，但并不限于此工作過程充電機(jī)與需充電的電動車通過通信建立信息交互，獲取電動車的電池信息，如車有BMS (電池管理系統(tǒng))時，就可以獲取電動車充電所需的電壓電流，固定組的整流模塊開啟，根據(jù)每個模塊所能輸出電流的大小，系統(tǒng)主控制單元同時控制開啟切換組模塊的個數(shù)，使這部分開啟的模塊輸出電流能滿足這輛電動車充電需求，所開啟模塊的輸出電壓上升至與電動車電池電壓接近相等時，固定組與切換組的模塊都開始與電池相連開始充電，只是切換組模塊需要同時開啟這部分模塊的輸出可控開關(guān)，所有模塊開始給電動車電池充電。輸出可控開關(guān)應(yīng)該用雙向可控開關(guān)，可以防止不同電動車在充電時由于它們電池電壓不同相互影響(如反灌、串流等)甚至造成一定的危險。當(dāng)充電電量逐步上升時，充電電流會開始下降，這時，控制單元根據(jù)電流大小計算能否關(guān)閉一個模塊，當(dāng)關(guān)閉一個模塊也能滿足此時的充電電流要求時，主控制單元關(guān)閉一個切換組的模塊，相應(yīng)的此模塊的輸出開關(guān)全部斷開。所斷開模塊可以切換到另一需要充電的輸出充電口或斷開閑置(待機(jī)狀態(tài))，對另一輛電動進(jìn)行充電。切換組的模塊可以根據(jù)充電電流(或功率)的需要逐步切換進(jìn)相應(yīng)的充電口，可也以同時切換至相應(yīng)的充電口 ；同樣的，切換組的模塊可以逐步切換出(斷開)；直到該充電口所有的可切換模塊全部切換斷開。固定組模塊根據(jù)充電電流的需要再逐步關(guān)閉連在該充電口的固定組各個模塊，直到該充電口完成充電。根據(jù)不同電動汽車電池充電電壓、電流的不同，將模塊化的直流充電系統(tǒng)所有模塊輸出進(jìn)行按需切換。由于電池充電的電壓與充電電流是與電池的內(nèi)特性直接相關(guān)，不同電池均有不同的充電曲線要求，如鉛酸電池有浮充、均充等不同狀態(tài)，浮充電壓與均充電壓不同，充電電流隨著充電容量的增加是不斷變化的，因而在充電過程中不同時間對充電機(jī)的功率要求也是變化的，本發(fā)明根據(jù)電池充電的電壓電流隨充電時間的變化而變化這個特點進(jìn)行充電。本發(fā)明中的每個模塊的輸出可以只在輸出一極加雙向可控開關(guān)，另一極并聯(lián)在一起，如輸出正加雙向可控開關(guān)，所有輸出負(fù)并聯(lián)有一起，也能達(dá)到同樣的效果。如圖4所示。本發(fā)明中的輸出雙向可控電子開關(guān)可以選用不同的開關(guān)，如雙M0SFET、繼電器、接觸器、可控空開等，圖5就是以雙MOSFET為例的一種具體應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種一機(jī)多充電動車充電系統(tǒng)，有兩個及以上的整流模塊和輸出充電口，其特征是整流模塊分成固定組與切換組，固定組模塊輸出分別與每個輸出充電口相連，切換組的每個模塊的輸出正負(fù)極與每個輸出充電口之間連接有一組雙向可控電子開關(guān)，主控制、顯示、通信單元模塊分別連接各個模塊和輸出控制切換單元模塊，輸出控制切換單元模塊連接于雙向可控電子開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一機(jī)多充電動車充電系統(tǒng)，其特征是每個模塊的輸出一極連接雙向可控開關(guān)，另一極并聯(lián)在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一機(jī)多充電動車充電系統(tǒng)，其特征是雙向可控電子開關(guān)是雙MOSFET、繼電器、接觸器或可控空開。
4.一種如權(quán)利要求1所述多充電動車充電系統(tǒng)的充電方法，其特征是具有如下步驟 1)獲取電動車充電所需的電壓電流，開啟固定組模塊，根據(jù)每個模塊所能輸出電流的大小，主控制單元同時控制開啟切換組模塊的個數(shù)，使開啟的模塊輸出電流滿足充電需求；當(dāng)所開啟模塊的輸出電壓上升至與電動車電池電壓接近相等時，切換組模塊同時開啟這部分模塊的輸出可控電子開關(guān)，固定組與切換組的模塊都與電池相連充電； 2)當(dāng)充電電量逐步上升時，控制單元根據(jù)電流大小計算能否關(guān)閉一個模塊，當(dāng)關(guān)閉一個模塊能滿足充電電流要求時，主控制單元關(guān)閉一個切換組模塊，相應(yīng)的全部斷開此模塊的輸出可控電子開關(guān)；切換組模塊可根據(jù)充電電流的需要逐步切換進(jìn)相應(yīng)的充電口，也可同時切換至相應(yīng)的充電口 ；切換組模塊可逐步切換出，直到該充電口所有的可切換模塊全部切換斷開，固定組模塊根據(jù)充電電流的需要再逐步關(guān)閉連在該充電口的固定組各個模塊，直到完成充電。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于電動車充電的一機(jī)多充電動車充電系統(tǒng)及充電方法，整流模塊分成固定組與切換組，固定組模塊輸出分別與每個輸出充電口相連，切換組的每個模塊的輸出正負(fù)極與每個輸出充電口之間連接有一組雙向可控電子開關(guān)；根據(jù)每個模塊所能輸出電流的大小，主控制單元同時控制開啟切換組模塊的個數(shù)；當(dāng)所開啟模塊的輸出電壓上升至與電動車電池電壓接近相等時，切換組模塊同時開啟這部分模塊的輸出可控電子開關(guān)，固定組與切換組的模塊都與電池相連充電；模塊的利用率大幅提升，能實現(xiàn)快速充電要求，解決客戶對充電時間的要求；同時也可以根據(jù)客戶或BMS要求對電動車電池進(jìn)行定制化充電，可提高電池壽命。
文檔編號H02J7/04GK103023106SQ20121051052
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者吳連日 申請人:江蘇嘉鈺新能源技術(shù)有限公司