專利名稱：用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
面對環(huán)境與能源的巨大挑戰(zhàn)，汽車能源動力系統(tǒng)的技術(shù)變革已經(jīng)成為汽車技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)和核心，這為我國汽車工業(yè)自主創(chuàng)新、跨越發(fā)展提供了歷史機(jī)遇。電動汽車作為新能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的重要組成部分，以及國務(wù)院確定的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，必將成為今后中國汽車工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。然而，電動汽車產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，電動汽車充電系統(tǒng)則是主要環(huán)節(jié)之一，必須與電動汽車其他領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)共同協(xié)調(diào)發(fā)展。電動汽車充電系統(tǒng)的核心部分之一是整流模塊，整流模塊在輸出接近100%功率時(shí)效率較高，一般可以達(dá)到擬％左右。但在輸出功率較低時(shí)，如20%負(fù)載時(shí)，由于整流模塊的內(nèi)部固有損耗，其效率并不高，通常只有80%左右。利用現(xiàn)有的電動汽車充電系統(tǒng)控制方法對電動汽車電池充電控制時(shí)，隨著電池容納電荷增加，充電電流隨著充電時(shí)間的增加逐漸減小，從而導(dǎo)致整流模塊隨著充電時(shí)間的增加，效率逐漸降低。充電系統(tǒng)中所有功率模塊一直長期工作，造成整流模塊較長時(shí)間工作在低負(fù)載、低效率的狀態(tài)下，導(dǎo)致總損耗很大，耗電量多。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有的電動汽車充電系統(tǒng)無論是大電流充電還是小電流充電所有功率模塊均一直工作，導(dǎo)致?lián)p耗大，耗電量多的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種能夠根據(jù)充電系統(tǒng)的實(shí)際輸出容量自動調(diào)整充電模塊的數(shù)量，既能保證系統(tǒng)的安全冗余和可靠度，又能夠提高充電系統(tǒng)的工作效率，延長充電模塊的使用壽命，提高系統(tǒng)的可靠性的用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)。用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，包括與交流電網(wǎng)連接的交流配電模塊，將交流配電模塊輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出的整流模塊，和根據(jù)負(fù)載的充電信息輸出負(fù)載所需的電壓和電流的直流輸出控制模塊；
其特征在于所述的整流模塊有多個(gè)，整流模塊輸出的電流之和輸入所述的直流輸出控制模塊中；
所述的模塊化充電系統(tǒng)還設(shè)有根據(jù)直流輸出控制模塊輸出的實(shí)際電流來控制整流模塊的監(jiān)控模塊；所述的監(jiān)控模塊包括與所述的直流輸出控制模塊連接、獲取直流控制模塊輸出的實(shí)際充電電流的直流輸出監(jiān)控單元，和控制所述的整流模塊的運(yùn)算判斷單元，所述的運(yùn)算判斷單元中預(yù)設(shè)有所述的整流模塊的額定工作電流
A0和整流模塊的冗余數(shù)量X，所述的運(yùn)算判斷單元控制所述的整流模塊的方法包括以下步
驟
1)、獲取所述的直流輸出監(jiān)控單元獲得的實(shí)際充電電流^1，計(jì)算獲得當(dāng)前所需額定工
3作的整流模塊的數(shù)量風(fēng)；
2)、獲取當(dāng)前處于工作狀態(tài)的整流模塊的數(shù)量N2 ,比較N1, JV2
若N1 < N1 ,則使任意N2 - JV1個(gè)處于工作狀態(tài)整流模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，處于休眠狀態(tài)的整流模塊向所述的直流控制模塊的輸出電流=0 ； 若風(fēng)=M2 ,則維持當(dāng)前工作的整流模塊數(shù)量；
若風(fēng)> N2,則喚醒N1 - N2個(gè)處于休眠狀態(tài)的整流模塊，被喚醒的整流模塊向所述的直流控制模塊的輸出電流為額定工作電流。整流充電模塊冗余是指系統(tǒng)中在假設(shè)正常工作的整流充電模塊有模塊故障而退出系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中其它整流充電模塊還能繼續(xù)輸出，則這假設(shè)的故障模塊最大數(shù)量稱為冗余模塊數(shù)。所述休眠是指自動關(guān)閉整流器模塊的主回路、散熱風(fēng)扇以及部分控制電路但是繼續(xù)保持輔助電源和其它部分控制電路繼續(xù)工作。所述的喚醒是指自動開啟休眠的整流充電模塊并入系統(tǒng)正常工作。進(jìn)一步，所述的運(yùn)算判斷單元內(nèi)預(yù)設(shè)有休眠周期，所述的運(yùn)算判斷單元隨機(jī)選擇起始休眠的整流模塊，在所述的休眠周期內(nèi)整流模塊輪流休眠。休眠周期為人為設(shè)定。進(jìn)一步，所述的整流模塊分別通過接插件與交流配電模塊和直流輸出控制模塊連接，所述的整流充電模塊包括完成交流輸入功率因數(shù)校正、使交流輸入電流波形與交流輸入電壓波形保持一致的有源功率因數(shù)校正整流單元，和能夠保證所述的整流模塊數(shù)的的直流電壓保持在統(tǒng)一的電壓標(biāo)準(zhǔn)的諧振型直流/直流變換雙級電路。進(jìn)一步，所述的直流輸出控制模塊通過CAN通信從待充電的電動汽車的車載電池管理系統(tǒng)獲取負(fù)載的充電信息，所述的充電信息包括電池組最大承受電壓和電流、電池組的當(dāng)前電壓、電池組S0C、當(dāng)前所需的充電電流；所述的直流輸出控制模塊采用恒壓限流方式輸出電壓和電流。進(jìn)一步，所述的監(jiān)控模塊還包括監(jiān)測所述的交流配電模塊輸入的交流電信號的交流配電監(jiān)控單元，所述的監(jiān)控模塊通過CAN信號電纜分別與所述的交流配電模塊、各個(gè)整流模塊和直流輸出控制模塊連接。監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)整個(gè)模塊化電動汽車充電系統(tǒng)的運(yùn)行、控制、監(jiān)控、故障記錄存儲和故障診斷、運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)顯示、提供本地和遠(yuǎn)程接口。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是根據(jù)負(fù)載所需的實(shí)際充電電流實(shí)時(shí)調(diào)整處于額定工作狀態(tài)的整流模塊的數(shù)量，通過增加或減少整流模塊的數(shù)量來調(diào)整輸出的電流和電壓，使工作著的整流模塊均處于高效率的額定工作狀態(tài)，休眠M(jìn)-N-X個(gè)整流模塊(M為整流模塊的總數(shù)量，N為需要工作的整流模塊數(shù)量，X為冗余整流模塊數(shù)量)，無需工作的整流模塊處于休眠狀態(tài)，減小或避免損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。使M-N-X個(gè)整流模塊輪流休眠，均勻整流模塊的工作時(shí)間，延長充電系統(tǒng)的使用壽命，提高了可靠性。本發(fā)明具有能夠根據(jù)充電系統(tǒng)的實(shí)際輸出容量自動調(diào)整充電模塊的數(shù)量，既能保證系統(tǒng)的安全冗余和可靠度，又能夠提高充電系統(tǒng)的工作效率，充電模塊的使用壽命長，系統(tǒng)的可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是運(yùn)算判斷單元控制整流模塊的流程圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明
用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，包括與交流電網(wǎng)連接的交流配電模塊，將交流配電模塊輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出的整流模塊，和根據(jù)負(fù)載的充電信息輸出負(fù)載所需的電壓和電流的直流輸出控制模塊；
所述的整流模塊有多個(gè)，整流模塊輸出的電流之和輸入所述的直流輸出控制模塊中； 所述的模塊化充電系統(tǒng)還設(shè)有根據(jù)直流輸出控制模塊輸出的實(shí)際電流來控制整流模塊的監(jiān)控模塊；所述的監(jiān)控模塊包括與所述的直流輸出控制模塊連接、獲取直流控制模塊輸出的實(shí)際充電電流的直流輸出監(jiān)控單元，和控制所述的整流模塊的運(yùn)算判斷單元，所述
的運(yùn)算判斷單元中預(yù)設(shè)有所述的整流模塊的額定工作電流A13和整流模塊的冗余數(shù)量X，所
述的運(yùn)算判斷單元控制所述的整流模塊的方法包括以下步驟
1)、獲取所述的直流輸出監(jiān)控單元獲得的實(shí)際充電電流1、，計(jì)算獲得當(dāng)前所需額定工
』
作的整流模塊的數(shù)量辦二++X ；
4)
2)、獲取當(dāng)前處于工作狀態(tài)的整流模塊的數(shù)量N2,比較NpiV2
若N1 < N2 ,則使任意N2 - N1個(gè)處于工作狀態(tài)整流模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，處于休眠狀態(tài)的整流模塊向所述的直流控制模塊的輸出電流=0 ； 若1<^ = IV2 ,則維持當(dāng)前工作的整流模塊數(shù)量；
若N1 > N1,則喚醒N1 — N2個(gè)處于休眠狀態(tài)的整流模塊，被喚醒的整流模塊向所述的直流控制模塊的輸出電流為額定工作電流。所述的運(yùn)算判斷單元內(nèi)預(yù)設(shè)有休眠周期，所述的運(yùn)算判斷單元隨機(jī)選擇起始休眠的整流模塊，在所述的休眠周期內(nèi)整流模塊輪流休眠。休眠周期為人為設(shè)定。所述的整流模塊分別通過接插件與交流配電模塊和直流輸出控制模塊連接，所述的整流充電模塊包括完成交流輸入功率因數(shù)校正、使交流輸入電流波形與交流輸入電壓波形保持一致的有源功率因數(shù)校正整流單元，和能夠保證所述的整流模塊數(shù)的的直流電壓保持在統(tǒng)一的電壓標(biāo)準(zhǔn)的諧振型直流/直流變換雙級電路。所述的直流輸出控制模塊通過CAN通信從待充電的電動汽車的車載電池管理系統(tǒng)獲取負(fù)載的充電信息，所述的充電信息包括電池組最大承受電壓和電流、電池組的當(dāng)前電壓、電池組S0C、當(dāng)前所需的充電電流；所述的直流輸出控制模塊采用恒壓限流方式輸出電壓和電流。所述的監(jiān)控模塊還包括監(jiān)測所述的交流配電模塊輸入的交流電信號的交流配電監(jiān)控單元，所述的監(jiān)控模塊通過CAN信號電纜分別與所述的交流配電模塊、各個(gè)整流模塊和直流輸出控制模塊連接。
5
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是充電系統(tǒng)開始對電動汽車電池進(jìn)行充電時(shí)，由于電動汽車電池電荷量很少，充電電流比較大，隨著電動汽車電池存儲電荷量的增加，充電系統(tǒng)對電池的充電電流逐漸減小，本發(fā)明隨著充電時(shí)間的逐漸減少工作模塊的數(shù)量。根據(jù)負(fù)載所需的實(shí)際充電電流實(shí)時(shí)調(diào)整處于額定工作狀態(tài)的整流模塊的數(shù)量，通過增加或減少整流模塊的數(shù)量來調(diào)整輸出的電流和電壓，使工作著的整流模塊均處于高效率的額定工作狀態(tài)，休眠M(jìn)-N-X個(gè)整流模塊(M為整流模塊的總數(shù)量，N為需要工作的整流模塊數(shù)量，X為冗余整流模塊數(shù)量)，無需工作的整流模塊處于休眠狀態(tài)，減小或避免損耗， 達(dá)到節(jié)能的目的。使M-N-X個(gè)整流模塊輪流休眠，均勻整流模塊的工作時(shí)間，延長充電系統(tǒng)的使用壽命，提高了可靠性。本發(fā)明具有能夠根據(jù)充電系統(tǒng)的實(shí)際輸出容量自動調(diào)整充電模塊的數(shù)量，既能保證系統(tǒng)的安全冗余和可靠度，又能夠提高充電系統(tǒng)的工作效率，充電模塊的使用壽命長，系統(tǒng)的可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，包括與交流電網(wǎng)連接的交流配電模塊，將交流配電模塊輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出的整流模塊，和根據(jù)負(fù)載的充電信息輸出負(fù)載所需的電壓和電流的直流輸出控制模塊；其特征在于所述的整流模塊有多個(gè)，整流模塊輸出的電流之和輸入所述的直流輸出控制模塊中；所述的模塊化充電系統(tǒng)還設(shè)有根據(jù)直流輸出控制模塊輸出的實(shí)際電流來控制整流模塊的監(jiān)控模塊；所述的監(jiān)控模塊包括與所述的直流輸出控制模塊連接、獲取直流控制模塊輸出的實(shí)際充電電流的直流輸出監(jiān)控單元，和控制所述的整流模塊的運(yùn)算判斷單元，所述的運(yùn)算判斷單元中預(yù)設(shè)有所述的整流模塊的額定工作電流A0和整流模塊的冗余數(shù)量X，所述的運(yùn)算判斷單元控制所述的整流模塊的方法包括以下步驟1)、獲取所述的直流輸出監(jiān)控單元獲得的實(shí)際充電電流11，計(jì)算獲得當(dāng)前所需額定工作的整流模塊的數(shù)量+ 1 ；2)、獲取當(dāng)前處于工作狀態(tài)的整流模塊的數(shù)量N2,比較N1I2 若N1 < N2 ,則使任意N2 — N1個(gè)處于工作狀態(tài)整流模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，處于休眠狀態(tài)的整流模塊向所述的直流控制模塊的輸出電流=0 ；若1義=JV2 ,則維持當(dāng)前工作的整流模塊數(shù)量；若風(fēng)> N2,則喚醒N1 - N2個(gè)處于休眠狀態(tài)的整流模塊，被喚醒的整流模塊向所述的直流控制模塊的輸出電流為額定工作電流。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，其特征在于所述的運(yùn)算判斷單元內(nèi)預(yù)設(shè)有休眠周期，所述的運(yùn)算判斷單元隨機(jī)選擇起始休眠的整流模塊，在所述的休眠周期內(nèi)整流模塊輪流休眠。
3.休眠周期為人為設(shè)定。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，其特征在于所述的整流模塊分別通過接插件與交流配電模塊和直流輸出控制模塊連接，所述的整流充電模塊包括完成交流輸入功率因數(shù)校正、使交流輸入電流波形與交流輸入電壓波形保持一致的有源功率因數(shù)校正整流單元，和能夠保證所述的整流模塊數(shù)的的直流電壓保持在統(tǒng)一的電壓標(biāo)準(zhǔn)的諧振型直流/直流變換雙級電路。
5.如權(quán)利要求3所述的用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，其特征在于所述的直流輸出控制模塊通過CAN通信從待充電的電動汽車的車載電池管理系統(tǒng)獲取負(fù)載的充電信息， 所述的充電信息包括電池組最大承受電壓和電流、電池組的當(dāng)前電壓、電池組S0C、當(dāng)前所需的充電電流；所述的直流輸出控制模塊采用恒壓限流方式輸出電壓和電流。
6.如權(quán)利要求4所述的用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)控模塊還包括監(jiān)測所述的交流配電模塊輸入的交流電信號的交流配電監(jiān)控單元，所述的監(jiān)控模塊通過CAN信號電纜分別與所述的交流配電模塊、各個(gè)整流模塊和直流輸出控制模塊連接。
全文摘要
用于電動汽車的模塊化充電系統(tǒng)，包括與交流電網(wǎng)連接的交流配電模塊，將交流配電模塊輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出的整流模塊，和根據(jù)負(fù)載的充電信息輸出負(fù)載所需的電壓和電流的直流輸出控制模塊；整流模塊有多個(gè)，整流模塊輸出的電流之和輸入直流輸出控制模塊中；模塊化充電系統(tǒng)還設(shè)有根據(jù)直流輸出控制模塊輸出的實(shí)際電流來控制整流模塊的監(jiān)控模塊；監(jiān)控模塊包括與直流輸出控制模塊連接、獲取直流控制模塊輸出的實(shí)際充電電流的直流輸出監(jiān)控單元，和控制整流模塊的運(yùn)算判斷單元，運(yùn)算判斷單元中預(yù)設(shè)有整流模塊的額定工作電流和整流模塊的冗余數(shù)量X。本發(fā)明具有能保證系統(tǒng)的安全冗余和可靠度，系統(tǒng)工作效率高，使用壽命長，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J7/02GK102427267SQ201110331940
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉宏森, 孫濤, 郭衛(wèi)農(nóng) 申請人:杭州中恒電氣股份有限公司