专利名称：一种电动汽车充电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及充电技术，更具体地说，涉及一种电动汽车充电系统。
背景技术：
电动汽车是新兴产业，需要建设大量的充电站为电动汽车充电，而目前的充电站， 一台电动汽车直流充电机只能为一部电动汽车充电(通过充电电缆来充电)，如图1所示。由于电动车的电池容量有大有小，而容量不同会导致充电电流不同。为了使直流 充电机能够为不同规格(充电参数)的电动汽车充电，直流充电机的容量(一般用充电电 流来度量)必须按照最大要求配置(目前约500A)。而这种大容量的直流充电机如果给小 型车充电或者慢速充电(充电电流约50A)，会造成直流充电机的浪费，造成效率低下。为了 提高直流充电机的利用效率，需要提供一种新的充电方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述无法充分使用造成直流充电 机的浪费、以及效率低下的缺陷，提供一种充电效率高、使用灵活的电动汽车充电系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种电动汽车充电系统，包括 大容量充电机、与所述大容量充电机电连接的切换单元；所述切换单元用于依据连接至切换单元的至少一个中小容量的电动汽车所需的 充电参数向所述至少一个中小容量的电动汽车输出充电电流，以便为所述至少一个中小容 量的电动汽车充电。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述切换单元包括与所述大容量充电机电 连接的充电母线、连接到所述充电母线上的多个直流_直流变换器；所述直流_直流变换器，用于在空闲状态时识别连接至所述直流_直流变换器的 中小容量的电动汽车所需的充电参数是否与其输出参数匹配，若是，则将所述大容量充电 机送至充电母线的功率进行转换以便为该中小容量的电动汽车充电。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述输出参数包括输出电流和/或输出电 压。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述大容量充电机包括多个并联连接的充 电模块。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述大容量充电机包括多个充电模块；所述切换单元包括无源切换网络，用于依据连接至无源切换网络的每一中小容量 的电动汽车所需的充电参数选择所述多个充电模块中处于空闲状态的一个或多个充电模 块，从而为对应的中小容量的电动汽车充电。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述无源切换网络还用于当一中小容量的 电动汽车连接至无源切换网络，而所述多个充电模块都处于工作状态时，持续等待直至出 现空闲的一个或多个充电模块，从而为该中小容量的电动汽车充电。
在本发明所述的电动汽车充电系统中，当选择多个充电模块时，所述无源切换网 络还用于将所选择的多个充电模块并联从而为对应的中小容量的电动汽车充电。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述无源切换网络包括以下任一种或其组 合接触器、电子开关。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述大容量充电机的充电电流为500A。在本发明所述的电动汽车充电系统中，所述充电参数包括充电电流和/或充电电压。本发明的有益效果是，切换单元可依据中小容量的电动汽车所需的充电参数来提 供其所需的充电电流，将大容量充电机输出功率进行二次分配，从而提高设备利用率的目 的。根据电动汽车所需来动态地分配充电电流，使得电动汽车充电系统的使用非常灵活。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有技术中直流充电机为电动汽车充电的示意图；图2是依据本发明一实施例的电动汽车充电系统结构示意图；图3是依据本发明另一实施例的电动汽车充电系统结构示意图；图4是依据本发明另一实施例的电动汽车充电系统结构示意图；图5是图4所示的无源切换网络结构示意图。
具体实施例方式图2是依据本发明一实施例的电动汽车充电系统200结构示意图。电动汽车充电 系统200包括大容量充电机201、与大容量充电机201电连接的切换单元202。大容量充电 机201可以为例如直流充电机。本文中所述的中小容量电动汽车是相对于充电站而言的，并非限制的是电动车本 身的电池容量大小。例如，如果充电站可以输出的最小均充充电电流为N安培，那么相对于 该充电站，充电电流为N安培 2N安培的电动车即为中小容量电动汽车，而总输出电流能 力大于2N安培的充电机称为大容量充电机。此处仅为示例，关于中小容量、大容量的具体 数值的描述仅为了更好地阐述本发明，并不作为对本发明的限制。其中，切换单元202用于依据连接至切换单元的至少一个中小容量的电动汽车所 需的充电参数向所述至少一个中小容量的电动汽车输出充电电流，以便为所述至少一个中 小容量的电动汽车充电。一个或多个需要充电的中小容量的电动汽车连接至切换单元202。 充电参数包括充电电流和/或充电电压。通过切换单元202，大容量充电机201就可以为多个中小容量的电动汽车充电， 不会造成充电机的浪费，可以充分地利用充电机。大容量充电机的充电电流例如但不限于 500A(安培)。中小容量的电动汽车例如但不限于充电电流为50A的电动汽车。图3是依据本发明另一实施例的电动汽车充电系统300结构示意图。电动汽车充 电系统300包括大容量充电机301、与大容量充电机301电连接的切换单元302。切换单元 302包括与所述大容量充电机电连接的充电母线302a、连接到充电母线上的多个直流-直 流(DC-DC)变换器=DC-DC变换器1、DC-DC变换器2、DC—DC变换器3、……、DC—DC变换器η。图3中，η个DC-DC变换器为η个中小容量的电动汽车充电。这里的η意指切换单元302包括多个DC-DC变换器，比如η = 3、5、10等，并不作 为对本发明的限制。每一 DC-DC变换器可以相同也可以不同。DC-DC变换器是将直流输入 直流输出的功率变换器。因此可依据需要设置各种输出参数的DC-DC变换器，例如可以选 择输出参数是50Α、20Α的DC-DC变换器。输出参数可包括输出电流和/或输出电压。所示出的DC-DC变换器，用于在空闲状态(也即未使用或非工作状态)时识别连 接至所述DC-DC变换器的中小容量的电动汽车所需的充电参数是否与其输出参数一致，若 是，则将所述大容量充电机送至充电母线的电流进行转换以便为该中小容量的电动汽车充 H1^ ο关于中小容量的电动汽车所需充电参数与DC-DC变换器的输出参数的识别过 程大致是DC-DC变换器内置的控制器通过CAN(控制器局域网络(Controller Area Network)通信接口与电动汽车上的BMS (Battery ManagementSystem，电池管理系统)通 信，充电参数或输出参数主要包括充电电压、充电电流等信息。如果中小容量的电动汽车所需充电参数与DC-DC变换器的输出参数不一致时，会 出现两种情况1)当DC-DC变换器的电流输出能力小于中小容量的电动车可接受的充电电 流值时，DC-DC变换器可满载给电动车充电，同时向用户报告充电电流不足。2)当DC-DC变 换器的电流输出能力大于中小容量的电动车可接受的充电电流值时，DC-DC变换器根据电 动车可接受的充电电流值限流输出充电。当中小容量的电动汽车连接至某一 DC-DC变换器上时，该DC-DC变换器就会检测 自己的输出参数如输出电流与该电动汽车的充电电流是否匹配，如是，则将来自充电母线 的功率进行转换直接为该电动汽车提供充电电流和电压。通常，充电母线302a的电压为400V，DC_DC变换器工作时，不会影响到充电母线的电压。一般情况下，大容量充电机内部包括多个并联连接的充电模块。在本发明一实施 例中，就是由DC-DC变换器将这多个并联而成的充电模块提供的充电电流转换为合适的充 电电流从而为中小容量的电动汽车充电。图4是依据本发明另一实施例的电动汽车充电系统400结构示意图。电动汽车充 电系统400包括大容量充电机401、与大容量充电机401电连接的切换单元402，切换单元 402包括无源切换网络402a。图4中，无源切换网络402a可为至少一个中小容量的电动汽 车充电，图示的电动汽车个数为η个。这里的η意指可为多个电动汽车充电，比如η = 3、5、 10等，并不作为对本发明的限制。大容量充电机的充电电流例如但不限于500Α。大容量充电机401包括多个互不相连的多个充电模块，图中示出了 m个充电模块， 充电模块的输出电流例如但不限于50A，每一充电模块的输出电流的大小可依据实际需要 来设置。无源切换网络402a用于依据连接至无源切换网络402a的每一中小容量的电动汽 车所需的充电参数选择多个充电模块中处于空闲状态的一个或多个充电模块，从而为对应 的中小容量的电动汽车充电。无源切换网络402a识别电动汽车的充电参数后发现需要多个充电模块为电动汽 车充电。那么在当选择多个充电模块时，无源切换网络402a还用于将所选择的多个充电模 块并联连接从而为对应的中小容量的电动汽车充电。
例如，中小容量的电动汽车1连接至无源切换网络时，若该电动汽车的充电电流 为50A，而处于空闲状态的充电模块1的充电电流为50A，那么无源切换网络402a就会将充 电模块1与电动汽车1电连接，从而为电动汽车1充电。再例如，中小容量的电动汽车1连接至无源切换网络时，若该电动汽车的充电电 流为100A，而处于空闲状态的充电模块1、2的充电电流均为50A，仅使用一个充电模块，不 能为电动汽车提供足够的充电电流，那么无源切换网络402a就会将充电模块1、2并联连接 后，再将这两个模块与电动汽车1电连接，从而为电动汽车1提供100A的充电电流。类似地，若充电的电动汽车需要较大的充电电流，无源切换网络402a就会选择适 当数目的充电模块为其充电，如果在同一时刻没有足够多的充电模块可供使用，例如需要3 个充电模块提供电能，而目前仅有两个充电模块可用，那么，无源切换网络402a可以先使 用这两个充电模块为该电动汽车慢速充电，待有空闲的充电模块时，再使用三个并联的充 电模块为该电动汽车充电。类似地，若无源切换网络402a检测到目前没有可用(空闲)的充电模块时，也即 当一中小容量的电动汽车连接至无源切换网络402a，而所述多个充电模块都处于工作状态 时，无源切换网络402a可以持续等待直至出现空闲的一个或多个充电模块后再为该中小 容量的电动汽车充电。在本发明一实施例中，无源切换网络402a的主要切换部件包括以下任一种或其 组合接触器、电子开关。优选地，无源切换网络402a包括多个接触器。图5是图4所示的无源切换网络结构示意图。图5中，多条水平线表示多个充电 模块的输出电源线，竖直线代表无源切换网络输出给多个电动汽车的功率线。水平线与竖 直线的交点处(例如交点501、交点502)为接触器或者电子开关，若该交点的接触器或电子 开关接通，则说明对应的水平线的充电模块为该交点对应的电动汽车充电。图中示出了 5条输出电源线，6条功率线，关于具体的数值仅为示例，并不作为对 本发明的限制。图中示出了两个接通的交点(有黑点的交点视为接通的交点)501和502，说明第 1条输出电源线和第2条输出电源线为第1条功率线对应的电动汽车充电，而第1条输出电 源线对应的充电模块和第2条输出电源线对应的充电模块并联连接。采用无源切换网络，使得大容量电动汽车直流充电机可动态的变换出多个各种规 格的充电电流来满足不同电动汽车的充电要求，无源切换网络采用接触器或电子开关切 换，由于没有功率变换故整个充电机系统的效率很高，设备利用率也比较高。采用无源切换 网络能够根据电动汽车的充电参数来动态地选择可用的充电模块，相当于将大容量充电机 的电能进行分配，更好地为中小容量的电动汽车充电，解决了大容量充电机为中小容量的 电动汽车充电时使用效率低下的问题。无论是DC-DC模块还是无源切换网络都相当于是对大容量充电机的输出进行电 流的二次分配，以达到提高设备利用率的目的。根据电动汽车所需来动态地分配充电电流， 使得电动汽车充电系统的使用非常灵活。
权利要求
一种电动汽车充电系统，其特征在于，包括大容量充电机、与所述大容量充电机电连接的切换单元；所述切换单元用于依据连接至切换单元的至少一个中小容量的电动汽车所需的充电参数向所述至少一个中小容量的电动汽车输出充电电流和电压，以便为所述至少一个中小容量的电动汽车充电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述切换单元包括与所述 大容量充电机电连接的充电母线、连接到所述充电母线上的多个直流-直流变换器；所述直流_直流变换器，用于在空闲状态时识别连接至所述直流_直流变换器的中小 容量的电动汽车所需的充电参数是否与其输出参数匹配，若是，则将所述大容量充电机送 至充电母线的功率进行转换以便为该中小容量的电动汽车充电。
3.根据权利要求2所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述输出参数包括输出电 流和/或输出电压。
4.根据权利要求2所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述大容量充电机包括多 个并联连接的充电模块。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述大容量充电机包括多 个充电模块；所述切换单元包括无源切换网络，用于依据连接至无源切换网络的每一中小容量的电 动汽车所需的充电参数选择所述多个充电模块中处于空闲状态的一个或多个充电模块，从 而为对应的中小容量的电动汽车充电。
6.根据权利要求5所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述无源切换网络还用于 当一中小容量的电动汽车连接至无源切换网络，而所述多个充电模块都处于工作状态时， 持续等待直至出现空闲的一个或多个充电模块，从而为该中小容量的电动汽车充电。
7.根据权利要求5所述的电动汽车充电系统，其特征在于，当选择多个充电模块时，所 述无源切换网络还用于将所选择的多个充电模块并联从而为对应的中小容量的电动汽车 充电。
8.根据权利要求5所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述无源切换网络包括以 下任一种或其组合接触器、电子开关。
9.根据权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述大容量充电机的充电 电流为500A。
10.根据权利要求1 9任一项所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述充电参数 包括充电电流和/或充电电压。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车充电系统，包括大容量充电机、与所述大容量充电机电连接的切换单元；所述切换单元用于依据连接至切换单元的至少一个中小容量的电动汽车所需的充电参数向所述至少一个中小容量的电动汽车输出充电电流和电压，以便为所述至少一个中小容量的电动汽车充电。本发明的切换单元可依据中小容量的电动汽车所需的充电参数来提供其所需的充电电流和电压，将大容量充电机输出功率进行二次分配，从而提高设备利用率的目的。根据电动汽车所需来动态地分配充电电流，使得电动汽车充电系统的使用非常灵活。
文档编号H02J7/00GK101931252SQ20101026370
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者张志国 申请人:艾默生网络能源有限公司