CN104716686A - 用于电动汽车的充电***和充电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车的充电***和充电站。其中，该***包括：N个直流充电装置，N个直流充电装置中的每一个包括AC/DC转换器以及设置在AC/DC转换器的直流输出端的接口器件，接口器件用于插接电动汽车的直流充电接口；电能转换***PCS以及与PCS连接的电池组；连接装置，连接在交流电源与N个直流充电装置以及PCS之间，在连接装置处于第一状态时，N个直流充电装置以及PCS均与交流电源连接，在连接装置处于第二状态时，N个直流充电装置中的M个直流充电装置与PCS连接，M小于N。本发明解决了现有的电动汽车的充电***不具备应急充电的功能的技术问题。

Description

用于电动汽车的充电***和充电站

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体而言，涉及一种用于电动汽车的充电***和充电站。

背景技术

在汽车尾气对城市空气造成的污染愈发难以忽视的背景下，电动汽车，作为一种高效、节能、低排放的传统汽车的替代产品成为了人们关注的热点。就目前而言，电动汽车产业的发展相当程度上依赖于配套的能源供给基础设施的同步建设，其中，由于国内在充电站的规划设计方面的理论尚不健全，仍处于示范和探索阶段，因此在当前阶段充电站的***优化设计是基础设施建设的重点研究内容，对工程建设的实施、安全稳定运行和经济运营管理均起到至关重要的作用。

目前对电动汽车进行充电的设备基本可以划分为交流慢充和直流快充两种充电方式，考虑到人们对充电时间的不同要求，交流慢充通常适用于家用的充电***，直流快充通常适用于为电动汽车进行快速充电的充电站。如图1所示，现有的充电站中的直流充电***通常是将直流充电装置102直接挂载在电网或者分布式的微电网上，从而与该直流充电装置102连接的待充电的电动汽车可以视为是电网的负载。

然而，这种充电***存在以下缺点：

1）在电网无法正常供电时，不具备应急充电的功能；

2）电动汽车对充电站的集中使用会对电网的电压、电能质量造成影响，尤其是在用电高峰时段；

3）用于直流快充的充电装置功率通常较大，在开机的瞬间会对电网造成一定的冲击。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于电动汽车的充电***和充电站，以至少解决现有的电动汽车的充电***不具备应急充电的功能的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于电动汽车的充电***，包括：N个直流充电装置，上述N个直流充电装置中的每一个包括AC/DC转换器以及设置在上述AC/DC转换器的直流输出端的接口器件，上述接口器件用于插接电动汽车的直流充电接口；电能转换***PCS以及与上述PCS连接的电池组；连接装置，连接在交流电源与上述N个直流充电装置以及上述PCS之间，在上述连接装置处于第一状态时，上述N个直流充电装置以及上述PCS均与上述交流电源连接，在上述连接装置处于第二状态时，上述N个直流充电装置中的M个直流充电装置与上述PCS连接，M小于N。

优选地，上述连接装置包括：第一开关，连接在上述交流电源与上述M个直流充电装置以及上述PCS之间，在上述第一开关闭合时，上述N个直流充电装置以及上述PCS均与上述交流电源连接，在上述第一开关断开时，上述N个直流充电装置中的M个直流充电装置与上述PCS连接。

优选地，上述第一开关的一端用于连接上述交流电源，上述第一开关的另一端直接或间接连接上述M个直流充电装置以及上述PCS。

优选地，上述连接装置还包括：M个第二开关，上述M个第二开关一一对应地连接在上述M个直流充电装置与上述第一开关之间。

优选地，上述M个直流充电装置为上述N个直流充电装置中的任意M个，其中，上述连接装置还包括：K个第三开关，上述K个第三开关中的每一个连接在上述第一开关与上述N个直流充电装置中除上述M个直流充电装置外的一个直流充电装置之间，K小于等于N与M的差值。

优选地，上述连接装置还包括：L个第四开关，上述L个第四开关中的每一个连接在上述交流电源与上述N个直流充电装置中除上述M个直流充电装置外的一个直流充电装置之间，L小于等于N与M的差值。

优选地，上述充电***还包括：控制器，连接上述连接装置，用于控制上述连接装置在上述第一状态与上述第二状态之间切换。

优选地，上述交流电源为三相交流电源；和/或，上述交流电源为微电网的负载输出端。

优选地，上述充电***还包括：箱体，用于装载上述PCS以及上述电池组，或者上述PCS、上述电池组以及上述连接装置，或者上述N个直流充电装置、上述PCS、上述电池组以及上述连接装置。

优选地，上述箱体内设置有冷却装置。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种用于电动汽车的充电站，其特征在于，包括：上述的用于电动汽车的充电***。

在本发明实施例中，由于PCS及电池组可以起到储能的作用，因此在电网无法正常供电时，还可以通过PCS及电池组与直流充电装置的电连接向待充电的电动汽车充电，换而言之，上述充电***提供了应急充电的功能，从而解决了现有的电动汽车的充电***不具备应急充电的功能的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种用于电动汽车的充电***的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的用于电动汽车的充电***的示意图；

图3是根据本发明实施例的另一种可选的用于电动汽车的充电***的示意图；

图4是根据本发明实施例的又一种可选的用于电动汽车的充电***的示意图；

图5是根据本发明实施例的又一种可选的用于电动汽车的充电***的示意图；

图6是根据本发明实施例的又一种可选的用于电动汽车的充电***的示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种用于电动汽车的充电***，如图2所示，该***包括：

1）N个直流充电装置102，N个直流充电装置102中的每一个包括AC/DC转换器以及设置在AC/DC转换器的直流输出端的接口器件，接口器件用于插接电动汽车的直流充电接口；

2）电能转换***PCS以及与PCS连接的电池组202；

3）连接装置204，连接在交流电源与N个直流充电装置102以及PCS之间，在连接装置204处于第一状态时，N个直流充电装置102以及PCS均与交流电源连接，在连接装置204处于第二状态时，N个直流充电装置102中的M个直流充电装置102与PCS连接，M小于N。

应当明确的是，本发明技术方案所要解决的问题之一是提供一种充电***，以便于为电动汽车进行充电，其中，类似与现有技术，在本发明实施例中，上述充电***可以包括多个直流充电装置102，以满足对该充电***同时服务于多个用户的设计要求。为便于表述，以下将上述多个直流充电装置102记为N个直流充电装置102。

具体地，在本发明实施例中，上述直流充电装置102的具体形式可以有多种，例如常见的直流快充充电机等，其中，这些直流充电装置102通常可以至少包括一个AC/DC转换器，用于将电网所提供的交流电转换为直流电，进而可以通过插接在电动汽车的直流充电接口上的接口器件向电能电动汽车充电。

在此基础上，如图1所示，区别与现有技术，根据本发明实施例提供的充电***还可以包括PCS以及与该PCS连接的电池组202。一般而言，PCS中通常包括充电电路和逆变电路，在处于电网的用电低谷时期，PCS中的充电电路可以将电网上的交流电转化为直流电，并为电池组202充电，在处于电网的用电高峰时期，电池组202的直流电通过PCS的逆变电路被转化为交流电能注入电网，从而可以起到对电网的供电能力的缓冲与均衡作用，进而缓解由于电动汽车对充电站的集中使用所造成的对电网的电压、电能质量的影响，以及直流充电装置102开机时对电网造成的冲击。此外，PCS中的逆变器通常还可以控制注入电网的电流与电网电压之间的相位，从而也可以实现无功功率调节的目的。

在另一方面，在本发明实施例中，由于PCS及电池组202可以起到储能的作用，因此在电网无法正常供电时，还可以通过PCS及电池组202与直流充电装置102的电连接向待充电的电动汽车充电，换而言之，上述充电***提供了应急充电的功能，从而解决了现有的电动汽车的充电***不具备应急充电的功能的问题。

进一步地，在本发明实施例中，上述充电***还可以包括连接在交流电源与N个直流充电装置102以及PCS之间的连接装置204，其中，在连接装置204处于第一状态时，N个直流充电装置102以及PCS均与交流电源连接，在连接装置204处于第二状态时，N个直流充电装置102中的M个直流充电装置102与PCS连接，M小于N。

一般而言，在本发明实施例中，作为储能***的PCS及电池组202的容量需要与其所连接的直流充电装置102的整体相匹配，若PCS与全部N个直流充电装置102连接，则对其容量的需求较大，PCS及电池组202的配置成本也随之提高，然而对于应急的功能设计而言，并不需要N个直流充电装置102均工作如常，因此在本发明实施例中，PCS可以仅连接N个直流充电装置102中的M个，从而可以更好地在功能与成本之间取得平衡。

具体地，如图1所示，PCS可以与N个直流充电装置102并列地间接连接到电网，或者说交流电源，而在交流电源与PCS以及N个直流充电装置102之间可以设置有连接装置204，通过该连接装置204，可以将N个直流充电装置102中的M个直流充电装置102与电网分离，并维持PCS及电池组202向该M个直流充电装置102的供电。其中，该M个直流充电装置102既可以是预先从N个直流充电装置102中指定的，也可以是临时配置的任意M个直流充电装置102，本发明对此不作限定。

在本发明实施例中，上述连接装置204的具体实施方式可以有多种，最基本地，可以通过开关或开关组来实现，例如，图3给出了一种可行的连接装置204的实施方式，其中，该连接装置204可以包括：

1）第一开关302，连接在交流电源与M个直流充电装置102以及PCS之间，在第一开关302闭合时，N个直流充电装置102以及PCS均与交流电源连接，在第一开关302断开时，N个直流充电装置102中的M个直流充电装置102与PCS连接。

具体地，如图3所示，在本发明实施例中，第一开关302的一端可以用于连接交流电源，第一开关302的另一端可以直接或间接连接M个直流充电装置102以及PCS。在上述场景下，在电网正常工作时，可以闭合第一开关302，电网为N个直流充电装置102以及PCS和电池组202供电，在电网非正常工作时，可以断开第一开关302，M个直流充电装置102转为由PCS和电池组202供电，从而解决了应急充电的问题。其中，第一开关302的闭合状态可以对应连接装置204的第一状态，第一开关302的断开状态可以对应连接装置204的第二状态。

当然，图3所示的充电***仅作为示例提出，并不会对本发明构成限定，在本发明的其他一些实施例中，第一开关302在交流电网与PCS及电池组202之间的连接方式还可以有多种，例如，图4给出了另一种可行的实施方式，其中，连接装置204还可以包括：

1）M个第二开关402，该M个第二开关402一一对应地连接在M个直流充电装置102与第一开关302之间。

在本发明实施例中，第二开关402可以进一步地在M个直流充电装置102之中选择出所需供电的直流充电装置102来与PCS及电池组202进行连接，其中，由于添加了M个第二开关402，在图4中示出的连接装置204在通过第一开关302进行配置的第一状态和第二状态之外，还可以切换到更多种其他状态，从而达到更灵活地对充电***的供电策略进行配置的目的。

进一步地，在本发明实施例中，在N个直流充电装置102中，除上述M个直流充电装置102外的其他直流充电装置102也可以连接有类似于开关的控制组件以进一步优化充电***的整体，从而实现对充电***整体的灵活配置，例如图5所示，连接装置204还可以包括：

1）K个第三开关502，K个第三开关502中的每一个连接在第一开关302与N个直流充电装置102中除M个直流充电装置102外的一个直流充电装置102之间，K小于等于N与M的差值。

如图5所示，在这一场景下，第三开关502及其连接的直流充电装置102与第二开关402及其连接的直流充电装置102从连接关系来看是等同的，从而连接有第二开关402或第三开关502的M加上K个直流充电装置102之中的任意一个或多个均可以随时与PCS及电池组202连接或断开，特别地，在本发明的一些实施例中，K还可以等于N与M的差值，或者说，N个直流充电装置102中的每一个均连接有一个第二开关402或第三开关502，从而在电网非正常工作时，可以断开第一开关302，进而通过第二开关402和第三开关502在断开与闭合状态之间的切换实现对PCS及电池组202与充电***中的每一直流充电装置102的连接关系的配置，比如，当电池组202电量不足时，可以断开多个第二开关402和第三开关502，以切断与之对应的多个直流充电装置102的连接，以确保仍维持连接及供电的直流充电装置102的供电质量。当然，这只是一种简单的应用，在本发明的一些实施例中，还可以结合控制器对第二开关402和第三开关502进行更为复杂的控制，以满足对充电***的更为细化的控制策略的要求，比如可以根据电池组202的电量以及各直流充电装置102的状态对N个直流充电装置102中的每一个的连接关系进行配置，等，本发明在此不作累述。

除此之外，作为另一种可选的方式，如图6所示，在本发明实施例中，连接装置204也可以包括：

1）L个第四开关602，L个第四开关602中的每一个连接在交流电源与N个直流充电装置102中除M个直流充电装置102外的一个直流充电装置102之间，L小于等于N与M的差值。

在这一场景下，与M个第二开关402一一对应地连接的M个直流充电装置102即可以视为预先指定的具有应急功能的直流充电装置102，例如，在充电站中，这些能够起到应急作用的直流充电装置102可以设置有特定的标识，以便于用户的识别。

通过上述实施例，对本发明技术方案及其工作原理进行了阐述，然而值得注意的是，上述实施例仅用于对本发明的理解，并不会对本发明构成任何不必要的限定，例如，在本发明的一些实施例中，上述的任何开关可以是手动的，从而可以通过人工手动操作对充电***进行配置，然而在本发明的另一些实施例中，上述的任何开关也可以是受控的，比如IGBT等半导体可控开关，其中，上述充电***可以包括与连接装置204相连的控制器，该控制器既可以用于控制连接装置204在第一状态与第二状态之间切换，也可以对一个或多个第二开关402、和/或第三开关502、和/或第四开关602进行控制，以满足对充电***的更为细化的控制策略的要求。此外，在本发明的一些实施例中，通过等同或类似的实施方式所形成的产品也可以不包括交流电源在内，而仅表现为用于连接交流电源的接口或端口，比如与作为交流电源的微电网的负载输出端匹配的连接端等。应当理解的是，这些实施方式均应视为在本发明的保护范围之内。

还需要说明的是，在本发明的上述实施例中，通过线条来表示附图中的各部件之间的连接关系，这些线条并不限于是单根传输线，也可以用于表示多个传输线的组合，例如，在本发明的一些实施例中，一根线条可以表示三相电缆或双绞线等，本发明对此不作限定。

在以上描述的基础上，根据本发明实施例提供的充电***还可以包括起到封装和保护作用的箱体，其中，该箱体可以用于装载以下至少之一的部件：直流充电装置102、PCS、电池组202、连接装置204、控制器，进一步可选地，在本发明的一些实施例中，该箱体内还可以设置有冷却装置，以使得上述设备至少之一，比如电池组202中的电池达到更佳的工作状态。

实施例2

根据本发明实施例，还提供了一种用于电动汽车的充电站，该充电站包括：

1）如实施例1所述的用于电动汽车的充电***。

在本发明实施例中，由于PCS及电池组可以起到储能的作用，因此在电网无法正常供电时，还可以通过PCS及电池组与直流充电装置的电连接向待充电的电动汽车充电，换而言之，上述充电***提供了应急充电的功能，从而解决了现有的电动汽车的充电***不具备应急充电的功能的问题。

此外，在本发明实施例中，也可以结合实施例1中所描述的对充电***的多种改进，实施该充电***的充电站可以达到与实施例1中所述的效果相似的效果，本发明在此不作累述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于电动汽车的充电***，其特征在于，包括：

N个直流充电装置，所述N个直流充电装置中的每一个包括AC/DC转换器以及设置在所述AC/DC转换器的直流输出端的接口器件，所述接口器件用于插接电动汽车的直流充电接口；

电能转换***PCS以及与所述PCS连接的电池组；

连接装置，连接在交流电源与所述N个直流充电装置以及所述PCS之间，在所述连接装置处于第一状态时，所述N个直流充电装置以及所述PCS均与所述交流电源连接，在所述连接装置处于第二状态时，所述N个直流充电装置中的M个直流充电装置与所述PCS连接，M小于N。

2.根据权利要求1所述的充电***，其特征在于，所述连接装置包括：

第一开关，连接在所述交流电源与所述M个直流充电装置以及所述PCS之间，在所述第一开关闭合时，所述N个直流充电装置以及所述PCS均与所述交流电源连接，在所述第一开关断开时，所述N个直流充电装置中的M个直流充电装置与所述PCS连接。

3.根据权利要求2所述的充电***，其特征在于，所述第一开关的一端用于连接所述交流电源，所述第一开关的另一端直接或间接连接所述M个直流充电装置以及所述PCS。

4.根据权利要求3所述的充电***，其特征在于，所述连接装置还包括：

M个第二开关，所述M个第二开关一一对应地连接在所述M个直流充电装置与所述第一开关之间。

5.根据权利要求4所述的充电***，其特征在于，所述M个直流充电装置为所述N个直流充电装置中的任意M个，其中，所述连接装置还包括：

K个第三开关，所述K个第三开关中的每一个连接在所述第一开关与所述N个直流充电装置中除所述M个直流充电装置外的一个直流充电装置之间，K小于等于N与M的差值。

6.根据权利要求4所述的充电***，其特征在于，所述连接装置还包括：

L个第四开关，所述L个第四开关中的每一个连接在所述交流电源与所述N个直流充电装置中除所述M个直流充电装置外的一个直流充电装置之间，L小于等于N与M的差值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的充电***，其特征在于，还包括：

控制器，连接所述连接装置，用于控制所述连接装置在所述第一状态与所述第二状态之间切换。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的充电***，其特征在于，

所述交流电源为三相交流电源；和/或，

所述交流电源为微电网的负载输出端。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的充电***，其特征在于，还包括：

箱体，用于装载所述PCS以及所述电池组，或者所述PCS、所述电池组以及所述连接装置，或者所述N个直流充电装置、所述PCS、所述电池组以及所述连接装置。

10.根据权利要求9所述的充电***，其特征在于，所述箱体内设置有冷却装置。

11.一种用于电动汽车的充电站，其特征在于，包括：

如权利要求1至10中任一项所述的用于电动汽车的充电***。