一种带储能电池的大功率充电桩主电路结构

1.本发明涉及电路结构设计技术领域，尤其涉及一种带储能电池的大功率充电桩主电路结构。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着电动汽车的逐渐普及，大功率充电桩作为电动汽车发展基础设施建设中重要的设备也越来越普及。由于大功率充电桩的功率较大，就会出现一些用电单位现有的配电设施不能提供足够的电容量，从而不满足安装大功率充电桩的条件。这时采用带储能电池的大功率充电桩就很好地解决了这一问题。
4.现有的带储能电池的大功率充电桩主电路结构都采用了双向dc/dc变换器来实现储能电池的充放电功能，但是双向dc/dc变换器的使用增加了电路中全控型开关管的数量，并增加了控制电路的复杂程度，从而增加了电路的成本。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种带储能电池的大功率充电桩主电路结构，用单向dc/dc变换器来实现平时给储能电池充电，使用时通过电网和储能电池同时给电动汽车电池充电，从而降低了电路的成本。
6.在一些实施方式中，采用如下技术方案：
7.一种带储能电池的大功率充电桩主电路结构，包括：
8.与配电箱连接的至少一个充电模块，所述充电模块包括：单相ac/dc电路，所述单相ac/dc电路的输出端能够直接连接两路或两路以上的单相dc/dc电路，其中一路单相ac/dc电路的输出端能够通过单相dc/dc电路与储能电池连接，或者，储能电池的输出端连接单相dc/dc电路后，连接至电动汽车电池；其余单相dc/dc电路的输出端连接电动汽车电池。
9.进一步地，所述主电路系统能够分别工作在市电给电动汽车电池充电模式、市电和储能电池同时给电动汽车电池充电模式、储能电池给电动汽车电池充电模式和市电给储能电池充电模式。
10.进一步地，各个充电模块并联连接，各个充电模块并联连接后，通过开关元件与配电箱连接；
11.或者，
12.各个充电模块分别通过开关元件与配电箱连接。
13.进一步地，所述单相ac/dc电路的输出端通过开关元件并联连接两路或者两路以上的单相dc/dc电路；至少一路单相dc/dc电路的输入端连接第一单刀双掷开关的不动端，输出端连接第二单刀双掷开关的不动端；所述第一单刀双掷开关的动端分别连接至单相ac/dc电路和储能电池端；所述第二单刀双掷开关的动端分别连接至电动汽车电池和储能
电池端；上述两个连接至储能电池端的端点分别作为第三单刀双掷开关的动端，第三单刀双掷开关的不动端连接储能电池。
14.进一步地，各路单相dc/dc电路与电动汽车电池之间设置开关元件。
15.进一步地，控制开关元件的开闭，能够使得单相ac/dc电路与配电箱连接，同时，单相ac/dc电路与至少一路单相dc/dc电路连接，所述单相dc/dc电路连接电动汽车电池。
16.进一步地，控制开关元件的开闭，能够使得单相ac/dc电路与配电箱连接，同时，单相ac/dc电路与至少一路单相dc/dc电路连接，所述单相dc/dc电路连接储能电池。
17.进一步地，配电箱断电时，控制开关元件的开闭，能够使得储能电池连接至所述单相dc/dc电路的输入端，所述单相dc/dc电路连接电动汽车电池。
18.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
19.一种大功率充电桩，包括上述带储能电池的大功率充电桩主电路系统。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明采用单向dc/dc变换器来实现平时给储能电池充电，使用时通过电网和储能电池同时给电动汽车电池充电的功能，大大减少了开关管的数量，从而减小了电路的成本。
22.本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
23.图1是本发明实施例中带储能电池的大功率充电桩主电路系统结构示意图。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.实施例一
27.根据本发明实施例，公开了一种带储能电池的大功率充电桩主电路结构，包括：与配电箱连接的至少一个充电模块，所述充电模块包括：单相ac/dc电路，所述单相ac/dc电路的输出端能够直接连接两路或两路以上的单相dc/dc电路，其中一路单相ac/dc电路的输出端能够通过单相dc/dc电路与储能电池连接，或者，储能电池的输出端连接单相dc/dc电路后，连接至电动汽车电池；其余单相dc/dc电路的输出端连接电动汽车电池。
28.具体地，参照图1，各个充电模块并联连接后，通过开关元件s1与配电箱连接；当然，各个充电模块也可以分别通过开关元件与配电箱连接。本实施例中，各充电模块中的单相ac/dc电路的输入端分别连接相应的开关元件后，与开关元件s1连接。
29.以图1中第一充电模块为例进行说明，单相ac/dc电路的输出端通过开关元件s3并
联连接两路单相dc/dc电路；其中，第一路单相dc/dc电路的输入端连接第一单刀双掷开关s4的不动端，输出端连接第二单刀双掷开关s5的不动端；第一单刀双掷开关的s4动端1连接至单相ac/dc电路，动端2连接至储能电池端，并作为第三单刀双掷开关s6的动端2；第二单刀双掷开关s5的动端1连接至储能电池端，并作为第三单刀双掷开关s6的动端1，动端2连接至电动汽车电池。第三单刀双掷开关s6的不动端连接储能电池。
30.作为可选的实施方式，各个充电模块的输出端通过开关元件s14连接电动汽车电池。
31.本实施例中，第二充电模块的结构与第一充电模块的结构相同，也可以根据所需要的充电桩的充电功率选择并联更多的充电模块。每一个充电模块中，并联的单相dc/dc电路的数量也可以根据实际需要进行选择。电路结构中的开关元件，也可以根据实际需要进行选择，比如：开关元件s3、s9、s
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可根据实际需要选择是否设置。
32.通过上述的电路结构形式，本实施例主电路结构能够分别实现如下工作模式：
33.工作模式一：市电给电动汽车电池充电模式
34.控制开关元件s1和s2闭合，来自电网中的交流电接至单向ac/dc整流器输入端，开关元件s4、s5、s6均断开，开关元件s3、s7、s
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闭合，则ac/dc整流器输出的直流电经过单向dc/dc变换器变压后给电动汽车电池充电。此工作方式仅用来自电网中的市电直接给电动汽车充电，当电动汽车有足够的充电时间时可用此工作方式。
35.当然，也可以选择将单刀双掷开关元件s4置于动端1，单刀双掷开关元件s5置于动端2，使得该路单向dc/dc变换器为电动汽车充电。
36.可以理解的，可以通过开关元件的开闭，使得两路单向dc/dc变换器同时为电动汽车充电。
37.工作模式二：市电和储能电池同时给电动汽车电池充电模式
38.控制开关元件s1、s2闭合，来自电网中的交流电接至单向ac/dc整流器输入端，开关元件s3、s7、s
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闭合，则ac/dc整流器输出的直流电经过单向dc/dc变换器变压后给电动汽车电池充电；同时单刀双掷开关元件s4、s5、s6均置于动端2，由储能电池输出的直流电经过单向dc/dc变换器变压后给电动汽车电池充电。此工作方式由市电和储能电池同时给电动汽车电池充电，当电动汽车需要快速完成充电时可使用此工作方式。
39.工作模式三：储能电池给电动汽车电池充电模式
40.当市电断电时，开关元件s1、s2、s3、s7均断开，开关元件s4、s5、s6均置于位置2，s
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闭合，此时仅用储能电池给电动汽车电池充电。
41.工作模式四：市电给储能电池充电模式
42.开关元件s1、s2、s3闭合，单刀双掷开关元件s4、s5、s6均置于位置1，开关元件s7、s
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断开，此时由市电给储能电池充电。当不需要给电动汽车电池充电时可用此工作方式给储能电池充电。
43.本实施例中，所有单向ac/dc整流器和单向dc/dc变换器都是按额定功率满负荷工作设计的。比如每个ac/dc整流器或dc/dc变换器的额定功率是15kw，那图1中由两个充电模块并联的充电桩给电动汽车电池充电的额定功率在工作工作模式一和工作模式三时都是30kw，工作模式二是60kw，其中30kw直接由市电提供，30kw由储能电池提供。
44.实际中大功率充电桩一般采用三相供电，所以图1中的单向ac/dc整流器选择
vienna整流器，单向dc/dc变换器选择单向全桥llc谐振变换器。一个单向全桥llc谐振变换器需要4个全控型开关管，而双向全桥llc谐振变换器需要8个全控型开关管，所以本结构大大减少了开关管的数量，从而减小了电路的成本。
45.实施例二
46.根据本发明实施例，公开了一种大功率充电桩的实施例，其包括了实施例一中所述带储能电池的大功率充电桩主电路系统。
47.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。