CN107933341A - 一种电动汽车群控充电***及矩阵开关转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车群控充电***及矩阵开关转换装置,包括至少两个充电机模块、至少两个矩阵开关转换模块及至少一个充电桩模块,各矩阵开关转换模块的输入端口与充电机模块的数量相同,且各输入端口与各充电机模块对应连接;各矩阵开关转换模块的输出端口与对应的充电桩连接;各矩阵开关转换模块包括与输入端口相对应数量的开关支路,其特征在于,各开关支路上串设有半导体器件开关管和开关,所述开关为接触器开关或继电器开关。由于半导体器件的迟滞控制方法能够实现输出回路中直流接触器或继电器的零电流开通及零电压关断,有效保护直流接触器或继电器的触点,延长直流接触器或继电器的使用寿命,提高充电的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域,特别涉及一种电动汽车群控充电***及矩阵开关转换装置。
背景技术
随着全球节能和环保意识的不断增强,新能源领域的电动汽车产业迅速发展,随着国家对电动汽车的大力推广,电动汽车得到普及,加快培育和发展电动汽车,既是有效缓解能源和环境压力,推动汽车产业可持续发展的紧迫任务,也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措。随着未来电动乘用车的不断推广,快速充电是电动汽车未来电能供给模式的主要发展方向。因此为了满足电动汽车的快速电能补给,充电设施的功率变得越来越大,由于国内电动汽车的种类繁多,各种类型电动汽车对于充电设施的输出功率大小要求不一,因此导致大功率充电设施输出功率不能够得到有效的充分利用。
如公开号为“CN106405425A”,名称为“一种基于矩阵式电池老化测试设备的充放电方法及装置”的中国专利文件,该装置包括充电机、矩阵控制模块,其中,充电机包括若干个充电机模块,矩阵控制模块包括若干个接触器,各充电控制模块通过对应的接触器与电池组连接,将电池组的充电需求功率与充电机的功率比较,若大于充电机的功率,则计算所需充电机模块的数量,并将计算结果发送给矩阵控制模块,控制相应的接触器闭合为电池组充电。但是该专利文件的矩阵控制模块的接触器的触点容易坏掉,影响接触器的使用寿命,进一步降低充电的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车群控充电***,用于解决现有技术中群控充电***的矩阵控制模块寿命短影响充电可靠性的问题;同时,还提供了一种矩阵开关转换装置。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种电动汽车群控充电***,包括至少两个充电机模块、至少两个矩阵开关转换模块及至少一个充电桩模块,各矩阵开关转换模块的输入端口与充电机模块的数量相同,且各输入端口与各充电机模块对应连接;各矩阵开关转换模块的输出端口与对应的充电桩连接;各矩阵开关转换模块包括与输入端口相对应数量的开关支路,各开关支路上串设有半导体器件开关管和开关,所述开关为接触器开关或继电器开关。
进一步地,所述接触器开关或继电器开关为两个。
进一步地,各矩阵开关转换模块包括正输出母线和负输出母线,所述正输出母线通过矩阵开关转换模块的各输入端口与充电机模块的正输出端连接,所述正输出母线与矩阵开关转换模块的各输入端口之间串设有半导体器件开关和其中一个接触器开关或继电器开关;所述负输出母线通过矩阵开关转换模块的各输出端口与充电机模块的负输出端连接,所述负输出母线与矩阵开关转换模块的各输出端口之间串设有另一个接触器开关或继电器开关。
进一步地,所述半导体器件开关管为IGBT或MOS管。
进一步地,所述各充电机模块设置有编号及地址。
进一步地,所述充电机模块与矩阵开关转换模块之间设置有PCB板,各充电机模块的输出端与所述PCB板的输入端连接,各矩阵开关转换模块的输入端与所述PCB板的输出端连接。
进一步地,还包括功率控制单元、群充控制单元及充电控制单元,功率控制单元、群充控制单元及充电控制单元之间通讯连接,所述功率控制单元与各充电机模块检测连接,所述群充控制单元与各矩阵开关转换模块连接。
本发明还提供了一种矩阵开关转换装置,包括矩阵开关转换模块,所述矩阵开关转换模块包括输入端口和输出端口,各输入端口用于连接对应的充电机模块,各矩阵开关转换模块的输出端口用于与对应的充电桩连接;还包括与输入端口相对应数量的开关支路,各开关支路上串设有半导体器件开关管和开关,所述开关为接触器开关或继电器开关。
进一步地,所述接触器开关或继电器开关为两个。
进一步地,各矩阵开关转换模块包括正输出母线和负输出母线,所述正输出母线通过矩阵开关转换模块的各输入端口与充电机模块的正输出端连接,所述正输出母线与矩阵开关转换模块的各输入端口之间串设有半导体器件开关和其中一个接触器开关或继电器开关;所述负输出母线通过矩阵开关转换模块的各输出端口与充电机模块的负输出端连接,所述负输出母线与矩阵开关转换模块的各输出端口之间串设有另一个接触器开关或继电器开关。
本发明的有益效果是:
本发明的矩阵开关转换模块包括若干个开关支路,该开关支路上依次串联有继电器或接触器开关、半导体器件关管及继电器或接触器开关。由于半导体器件开关的迟滞控制方法能够实现输出回路中直流接触器或继电器的零电流开通及零电压关断,有效保护直流接触器或继电器的触点,延长直流接触器或继电器的使用寿命,提高充电的可靠性。本发明可实现根据充电终端需求功率的大小对充电机模块的输出进行合理的分配,充分利用充电***的剩余充电功率输出,提高了充电桩的输出功率的利用效率。
附图说明
图1为本发明的电动汽车群控充电***结构框图;
图2为矩阵开关转换装置结构框图;
图3为本发明的电动汽车群控充电方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明:
一种电动汽车群控充电***,如图1所示,包括至少两个充电机模块,该***采用集装箱式集中设计,减小了充电***的安装占地面积,通过设计一块功率PCB板,将各充电机模块的输出端一一连接至PCB板,PCB板上各充电机模块的输出端子采用插接的方式,方便安装,各充电机模块的输出端与PCB板的输入端连接,各矩阵开关转换模块的输入端与PCB板的输出端连接;还包括至少两个矩阵开关转换模块及至少一个充电桩,通过该模块实现充电机模块的输出端扩展。***还包括功率控制单元、群充控制单元及充电控制单元,功率控制单元、群充控制单元及充电控制单元之间通讯连接,所述功率控制单元与各充电机模块检测连接,所述群充控制单元与各矩阵开关转换模块连接。本实施例提供的电动汽车群控充电***,也适用于一个充电机模块和一个矩阵转换模块的情况,当车辆需要充电时,直接闭合矩阵转换模块由充电机模块为车辆充电。
如图2所示,各矩阵转换模块包括若干个输入端口和若干个输出端口,各矩阵开关转换模块的输入端口与充电机模块的数量相同,且各输入端口与各充电机模块对应连接;各矩阵开关转换模块的输出端口与对应的充电桩连接;各矩阵开关转换模块包括与输入端口相对应数量的开关支路,各开关支路上串设有半导体器件开关管和开关,所述开关为接触器开关或继电器开关,如图2所示,其中接触器或继电器开关为两个,半导体器件开关管为IGBT或MOS管,作为其他实施方式,也可采用和IGBT或MOS管功能相似或相同的半导体器件开关。此外,各矩阵开关转换模块还包括正输出母线和负输出母线,所述正输出母线通过矩阵开关转换模块的各输入端口与充电机模块的正输出端连接,所述正输出母线与矩阵开关转换模块的各输入端口之间串设有半导体器件开关和其中一个接触器开关或继电器开关;所述负输出母线通过矩阵开关转换模块的各输出端口与充电机模块的负输出端连接,所述负输出母线与矩阵开关转换模块的各输出端口之间串设有另一个接触器开关或继电器开关。本实施例的矩阵开关转换模块采可用批量化生产,降低生产成本,很容易实现充电机输出扩展,兼容性强,方便安装与维护。
利用上述充电***对电动汽车充电的方法,如图3所示,包括如下步骤:
1)当某一个充电终端需要充电操作时,充电控制单元与功率控制单元进行报文交互,功率控制单元检测充电***是否有剩余未分配输出功率,并根据报文交互结果判断该充电终端的当前工作状态,即可使用状态或者暂停服务状态。
2)若有剩余未分配输出功率,将充电终端的需求功率与充电***的剩余未分配功率进行比较,由群充控制单元根据比较结果分配可使用的充电机模块,并记录该充电机模块的编号及地址,同时向分配可使用的充电机模块下发开机命令。
3)群充控制单元根据记录的充电机模块的编号及地址控制相对应的开关支路(即相应正负母线上的开关)的第一接触器或继电器开关和第三接触器或继电器开关导通,当第一接触器或继电器开关和第三接触器或继电器开关完全导通后,控制该开关支路上的半导体器件开关管导通,***根据电动汽车的充电需求调整充电机模块的输出参数,***正式进入充电阶段,矩阵控制单元内部正负母线上的开关和半导体的迟滞控制方法实现了正负母线上的开关的零电流开通。
4)当进入关机流程时,群充控制单元控制矩阵开关转换模块内部相应的半导体器件关断,待内部相应正负母线上的半导体器件开关管完全关断后,控制矩阵开关转换模块内部相应的正负母线上的开关(继电器或者接触器等)关断,矩阵开关转换模块内部正负母线上的开关和半导体器件的迟滞控制方法实现了正负母线上的开关的零电压关断。
以上给出了具体的实施方式,但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案,对本领域普通技术人员而言,根据本发明的教导,设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电动汽车群控充电***,包括至少两个充电机模块、至少两个矩阵开关转换模块及至少一个充电桩模块,各矩阵开关转换模块的输入端口与充电机模块的数量相同,且各输入端口与各充电机模块对应连接;各矩阵开关转换模块的输出端口与对应的充电桩连接;各矩阵开关转换模块包括与输入端口相对应数量的开关支路,其特征在于,各开关支路上串设有半导体器件开关管和开关,所述开关为接触器开关或继电器开关。
2.根据权利要求1所述的电动汽车群控充电***,其特征在于,所述接触器开关或继电器开关为两个。
3.根据权利要求2所述的电动汽车群控充电***,其特征在于,各矩阵开关转换模块包括正输出母线和负输出母线,所述正输出母线通过矩阵开关转换模块的各输入端口与充电机模块的正输出端连接,所述正输出母线与矩阵开关转换模块的各输入端口之间串设有半导体器件开关和其中一个接触器开关或继电器开关;所述负输出母线通过矩阵开关转换模块的各输出端口与充电机模块的负输出端连接,所述负输出母线与矩阵开关转换模块的各输出端口之间串设有另一个接触器开关或继电器开关。
4.根据权利要求1所述的电动汽车群控充电***,其特征在于,所述半导体器件开关管为IGBT或MOS管。
5.根据权利要求1所述的电动汽车群控充电***,其特征在于,所述各充电机模块设置有编号及地址。
6.根据权利要求1所述的电动汽车群控充电***,其特征在于,所述充电机模块与矩阵开关转换模块之间设置有PCB板,各充电机模块的输出端与所述PCB板的输入端连接,各矩阵开关转换模块的输入端与所述PCB板的输出端连接。
7.根据权利要求1所述的电动汽车群控充电***,其特征在于,还包括功率控制单元、群充控制单元及充电控制单元,功率控制单元、群充控制单元及充电控制单元之间通讯连接,所述功率控制单元与各充电机模块检测连接,所述群充控制单元与各矩阵开关转换模块连接。
8.一种矩阵开关转换装置,其特征在于,包括矩阵开关转换模块,所述矩阵开关转换模块包括输入端口和输出端口,各输入端口用于连接对应的充电机模块,各矩阵开关转换模块的输出端口用于与对应的充电桩连接;还包括与输入端口相对应数量的开关支路,各开关支路上串设有半导体器件开关管和开关,所述开关为接触器开关或继电器开关。
9.根据权利要求8所述的矩阵开关转换装置,其特征在于,所述接触器开关或继电器开关为两个。
10.根据权利要求9所述的矩阵开关转换装置,其特征在于,各矩阵开关转换模块包括正输出母线和负输出母线,所述正输出母线通过矩阵开关转换模块的各输入端口与充电机模块的正输出端连接,所述正输出母线与矩阵开关转换模块的各输入端口之间串设有半导体器件开关和其中一个接触器开关或继电器开关;所述负输出母线通过矩阵开关转换模块的各输出端口与充电机模块的负输出端连接,所述负输出母线与矩阵开关转换模块的各输出端口之间串设有另一个接触器开关或继电器开关。
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