一種適應(yīng)分布式充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊及充電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適應(yīng)分布式充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊及充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了一定成績，積累了大量經(jīng)驗(yàn)。但是在當(dāng)前充電設(shè)施發(fā)展過程中仍然存在認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一、協(xié)調(diào)推進(jìn)難度大、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不健全等問題。2015年下半年，國家明確提出到2020年要完成為500萬輛電動(dòng)汽車配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的充電基礎(chǔ)設(shè)施的任務(wù)目標(biāo)，為此，加快全國充電基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)范化、政策的統(tǒng)一化才能保障此項(xiàng)任務(wù)目標(biāo)的順利完成。
[0003]目前，在運(yùn)行中的電動(dòng)汽車充電機(jī)單機(jī)功率基本都在15kw以下，單機(jī)功率根本無法滿足電動(dòng)乘用車汽車和電動(dòng)大巴車對(duì)大功率快速充電的需求，分布式充電系統(tǒng)可以解決這個(gè)問題。作為底層的電能轉(zhuǎn)換核心部分，電動(dòng)汽車充電機(jī)也需要適應(yīng)分布式充電系統(tǒng)；因?yàn)槿绻褂梅植际匠潆娤到y(tǒng)的話，要求充電功率小到單機(jī)單粧工作，充電功率大到多機(jī)多粧并機(jī)工作。所以開發(fā)適應(yīng)分布式直流充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車充電機(jī)具有非常重要的意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種適應(yīng)分布式充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊及充電機(jī)，采用全數(shù)字控制，控制方式更靈活，能實(shí)現(xiàn)單機(jī)工作、多機(jī)并機(jī)工作、單粧多機(jī)工作、多粧多機(jī)工作方式等。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0006]—種適應(yīng)分布式充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊，包括:第一數(shù)字控制電路、第二數(shù)字控制電路、三相交流輸入及濾波電路、前級(jí)有源功率因數(shù)校正電路、后級(jí)高頻整流電路和整流濾波輸出電路；
[0007]所述三相交流輸入及濾波電路、前級(jí)有源功率因數(shù)校正電路、后級(jí)高頻整流電路和整流濾波輸出電路依次串聯(lián)連接，所述整流濾波輸出電路與電動(dòng)汽車充電電路連接;所述第一數(shù)字控制電路和第二數(shù)字控制電路連接，第一數(shù)字控制電路與整流濾波輸出電路、后級(jí)高頻整流電路分別連接;所述第一數(shù)字控制電路通過CAN通信線與充電粧充電控制系統(tǒng)連接。
[0008]在所述第一數(shù)字控制電路與整流濾波輸出電路之間設(shè)置直流電壓采樣電路和直流電流采樣電路;在所述第二數(shù)字控制電路與三相交流輸入及濾波電路之間設(shè)置交流電壓米樣電路和交流電流米樣電路。
[0009]在所述前級(jí)有源功率因數(shù)校正電路和后級(jí)高頻整流電路之間分別設(shè)置過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路。
[0010]所述三相交流輸入及濾波電路連接系統(tǒng)輔助電源為第一數(shù)字控制電路和第二數(shù)字控制電路供電。[0011 ]進(jìn)一步地，一種任一電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊組成的充電機(jī)，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊并聯(lián)連接在同一條輸出母線上，所述若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的CAN通信線的高、低電平分別連接在一起，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的正、負(fù)輸出線分別連接在一起。
[0012]進(jìn)一步地，一種任一電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊組成的充電機(jī)，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊并聯(lián)連接在同一個(gè)充電粧內(nèi)，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊分別與充電粧充電控制系統(tǒng)連接。
[0013]所述若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的CAN通信線的高、低電平分別連接在一起，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的正、負(fù)輸出線分別連接在一起后輸出，其輸出端連接電動(dòng)汽車充電電池。
[0014]進(jìn)一步地，一種任一電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊組成的充電機(jī)，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊并聯(lián)連接在同一個(gè)充電粧內(nèi)，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊分別與充電粧充電控制系統(tǒng)連接;若干上述充電粧并聯(lián)連接在一起，每一個(gè)充電粧內(nèi)的充電控制系統(tǒng)之間通過CAN通信線通信。
[0015]每一個(gè)所述充電控制系統(tǒng)的CAN通信線的高、低電平分別連接在一起，若干充電粧的正、負(fù)輸出線分別連接在一起后輸出，其輸出端連接電動(dòng)汽車充電電池。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017]本實(shí)用新型的充電機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際需要分別工作在單機(jī)工作、多機(jī)并機(jī)工作、單粧多機(jī)工作和多粧多機(jī)工作等模式下，并通過接收can通訊的指令進(jìn)行多種工作模式的控制輸出，可以滿足適應(yīng)分布式充電系統(tǒng)對(duì)充電機(jī)模塊的要求。
[0018]充電機(jī)模塊采用數(shù)字控制，控制方式更靈活，能夠快速適應(yīng)充電粧對(duì)充電機(jī)模塊的要求。
【附圖說明】
[0019]圖1是充電機(jī)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是多機(jī)并機(jī)充電結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3是單粧多機(jī)充電結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是多粧多機(jī)充電結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是均流控制環(huán)路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0025]—種適應(yīng)分布式充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊，如圖1所不，包括:第一數(shù)字控制電路、第二數(shù)字控制電路、三相交流輸入及濾波電路、前級(jí)有源功率因數(shù)校正電路、后級(jí)高頻整流電路和整流濾波輸出電路；
[0026]三相交流輸入及濾波電路、前級(jí)有源功率因數(shù)校正電路、后級(jí)高頻整流電路和整流濾波輸出電路依次串聯(lián)連接，整流濾波輸出電路與電動(dòng)汽車充電電路連接;第一數(shù)字控制電路和第二數(shù)字控制電路連接，第一數(shù)字控制電路與整流濾波輸出電路、后級(jí)高頻整流電路分別連接;第一數(shù)字控制電路通過CAN通信線與充電粧充電控制系統(tǒng)連接。
[0027]在前級(jí)有源功率因數(shù)校正電路和后級(jí)高頻整流電路之間設(shè)置保護(hù)電路。保護(hù)電路是過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路，防止輸出電壓過高或者電流過大燒壞開關(guān)管。
[0028]三相交流輸入及濾波電路連接系統(tǒng)輔助電源為第一數(shù)字控制電路和第二數(shù)字控制電路供電。系統(tǒng)輔助電源是為整個(gè)主功率電路的控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、前端顯示電路以及通訊電路等提供小功率電源信號(hào)。
[0029]上述的過壓保護(hù)電路和過流保護(hù)電路，以及系統(tǒng)輔助電源均采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)即可，無需改進(jìn)。
[0030]充電機(jī)模塊主控控制采用全數(shù)字DSP控制結(jié)構(gòu)，相對(duì)于模擬控制，控制更靈活，更精確。充電機(jī)模塊控制原理圖如圖1所示，本實(shí)用新型的充電機(jī)模塊主功率拓?fù)浒嗳€制的交流信號(hào)依次經(jīng)過濾波電路、基于三相三電平VIENNA電路的有源功率因數(shù)校正電路、基于全橋電路的高頻整流電路以及整流濾波輸出電路后與電動(dòng)汽車充電電路連接。弱電部分包含系統(tǒng)所需的輔助電源電路、所需信號(hào)的采樣電路(交流電壓采樣電路，交流電流采樣電路，直流電壓采樣電路，直流電流采樣電路等)，保護(hù)電路，支持模塊內(nèi)部通訊的SCI通訊電路，支持模塊對(duì)外通訊的Can通訊電路，以及第一數(shù)字控制電路和第二數(shù)字控制電路，兩個(gè)數(shù)字主控電路的控制芯片都是DSP，本實(shí)施例中選用型號(hào)是TMS320F28035的DSP控制芯片。充電機(jī)根據(jù)第一數(shù)字控制電路來實(shí)現(xiàn)恒流或者恒壓下的均流工作。
[0031 ]三相交流輸入，讓充電機(jī)模塊內(nèi)部的輔助電源工作。充電機(jī)模塊通過對(duì)外CAN通訊電路得到充電粧充電控制系統(tǒng)的指令后，將充電指令送到第一數(shù)字控制電路中，第一數(shù)字控制電路與第二數(shù)字控制電路之間也相互傳遞所需信號(hào)。整個(gè)主功率系統(tǒng)在兩個(gè)主控電路的控制下開始工作并最終輸出滿足直流輸出。充電粧充電控制系統(tǒng)的指令一般包含充電粧所需電壓電流信息等。充電粧充電控制系統(tǒng)采用原有的充電粧控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)，無需另外配置。
[0032]本實(shí)用新型中涉及到的三相交流輸入及濾波電路、前級(jí)有源功率因數(shù)校正電路、后級(jí)高頻整流電路、整流濾波輸出電路、電動(dòng)汽車充電電路、交流電壓采樣電路、交流電流采樣電路、直流電壓采樣電路、直流電流采樣電路以及保護(hù)電路等電路結(jié)構(gòu)均采用現(xiàn)有的已知電路結(jié)構(gòu)。
[0033]作為另外一種實(shí)施方式，為了進(jìn)一步滿足分布式充電系統(tǒng)就對(duì)充電機(jī)大功率快速充電的需求，本實(shí)用新型公開了幾種由上述充電機(jī)模塊組成的充電機(jī)。
[0034]實(shí)施例一:
[0035]如圖2所示，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊并聯(lián)連接在同一條輸出母線上，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的CAN通信線的高、低電平分別連接在一起，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的正、負(fù)輸出線分別連接在一起。圖2中的Can_!^PCan_L實(shí)現(xiàn)充電機(jī)模塊之間均流通訊線，Vout+和Vout-是充電機(jī)模塊的正負(fù)輸出線。均流實(shí)現(xiàn)方式是數(shù)字均流控制，利用每臺(tái)充電機(jī)模塊之間Can通訊的電流信息進(jìn)行相應(yīng)的均流運(yùn)算。均流運(yùn)算過程采用現(xiàn)有方式實(shí)現(xiàn)。通過數(shù)字均流實(shí)現(xiàn)了充電機(jī)模塊并機(jī)工作時(shí)的均流功能，保證每臺(tái)充電機(jī)模塊的熱效應(yīng)基本一致。
[0036]實(shí)施例二:
[0037]若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊并聯(lián)連接在同一個(gè)充電粧內(nèi)，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊分別與充電粧充電控制系統(tǒng)連接。若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的CAN通信線的高、低電平分別連接在一起，若干電動(dòng)汽車充電機(jī)模塊的正、負(fù)輸出線分別連接在一起后輸出，其輸出端連接電動(dòng)汽車充電電池。
[0038]—般一個(gè)單體充電粧內(nèi)少有2臺(tái)，或多達(dá)幾臺(tái)甚至十幾臺(tái)充電機(jī)模塊并機(jī)工作。充電粧充電控制系統(tǒng)通過can通訊下發(fā)指令給粧內(nèi)的每臺(tái)充