CN203481899U

CN203481899U - 电动车辆的充电器

Info

Publication number: CN203481899U
Application number: CN201320439462.4U
Authority: CN
Inventors: G.J.K.M.库伦
Original assignee: ABB T&D Technology AG
Current assignee: Abb Electric Transportation Co ltd; ABB AS Norway
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-07-23

Abstract

本实用新型涉及电动车辆的充电器，其包括：至少一个功率交换端口，用于与电动车辆能量交换；至少一个电源；和至少两个功率转换器模块；每个包括：至少一个转换器，用于将来自电源的电力转换成适合的水平和波形用于对车辆充电；和控制回路，用于调节至少一个转换器；充电协议接口，其布置成：确定电动车辆的功率需求、基于接收的功率需求确定电压和电流设定值；在功率转换器模块之间分配这些电压和电流设定值，其中基于功率转换器模块的额定功率在功率转换器模块上分配这些电压和电流设定值。

Description

电动车辆的充电器

技术领域

本实用新型涉及电动车辆的充电器。

背景技术

最接近要求保护的本实用新型的现有技术是电动车辆充电器，其将在这里参考图1描述。该充电器包括充电协议接口（CPI），其仅实现电动车辆充电协议的硬件层并且与通过CAN通信的电动车辆一起充当通信网关。负责电动车辆参数（类似功率需求、充电停止/开始和充电器容量）的交换和处理的充电协议软件在工业PC上实现。工业PC将来自电动车辆的功率需求转化成电压和电流设定值，并且对接口块命令电压和电流设定值，其中实现控制回路用于调节谐振AC/DC转换器。多个AC/DC转换器在请求功率时全部传递相同量的功率。

甚至在需求的功率与它们的额定功率相比是低时，现有技术中提到的功率转换器模块也全部以相同的功率工作。例如，当电动车辆需求2kW并且充电器具有两个功率模块时，功率模块中的每个将传递1kW。

上文提到的现有技术的设计具有若干劣势。因为高的电流和电压，谐振转换器需要高质量的组件，这将使制造电动车辆充电器的成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目标是克服这些劣势。本实用新型于此提出电动车辆的充电器，其包括：至少一个功率交换端口，用于与电动车辆能量交换；至少一个电源；和至少两个功率转换器模块；每个包括：至少一个转换器，用于将来自电源的功率转换成适合的水平和波形用于对车辆充电；和控制回路，用于调节至少一个转换器；充电协议接口，其布置成：确定电动车辆的功率需求、基于接收的功率需求确定电压和电流设定值；在功率转换器模块之间分配这些电压和电流设定值，其中基于功率转换器模块的额定功率在功率转换器模块上分配这些电压和电流设定值。

已知转换器在接近它们的谐振频率（即，最大频率）操作它们时实现最高效率。因此期望尽可能接近它们的最大频率操作功率模块中的每个。控制回路位于功率转换器模块中的每个上，使得功率模块中的每个可以以不同的功率比操作，这取决于电动车辆的功率需求。

充电协议接口确定电动车辆的功率需求并且基于接收的功率需求确定电压和电流设定值。这些电压和电流设定值采用实现最大功率效率这样的方式在功率模块之间分配。

例如，功率需求是10kW并且存在两个10kW的功率转换器模块可用。在前者的电动车辆充电器的情况下，因为中央控制回路使功率需求在可用功率转换器模块上均等地分配，功率需求将以5kW在两个功率模块上分配。根据本实用新型，功率模块中的一个被切断并且另一个以全功率操作来实现最大总效率。

功率模块提供有CAN收发器用于将它们的电流和电压能力和通过控制总线（其包括CAN总线）传递给电动车辆的实际电流和电压传送到充电协议接口。

充电器还可包括接口模块，其位于功率转换器模块与充电协议接口之间，该接口模块包括CAN中继器，用于充电协议接口和功率转换器模块的耦合；以及联锁处理，用于防止充电器中不期望的状态。接口模块还可包括24V分配器，用于将来自24V供应的24V分配给充电器组件，例如充电协议接口。

每个功率模块可布置成转换多相电力，并且每个功率模块可包括多个单谐振转换器，每个相至少一个。包括多个连接的单相谐振转换器的功率模块具有转换器可以耦合这样的优势。当三相功率模块的需要功率是10kW时，要求保护的本实用新型的功率模块使用三个单谐振转换器（每个相一个），这些转换器必须每个传递3.3kW。这些转换器比现有技术的多个额定值为10kW的AC/DC转换器便宜得多。这样，可以使用具有较低额定电流和电压、更便宜的组件。

附图说明

在下列图中示出的非限制性示例的基础上进一步解释本实用新型。其中示出：

○图1是根据现有技术的充电器的示意表示；

○图2是根据本实用新型的充电器的示意表示；以及

○图3是根据本实用新型的功率转换器模块的示意表示。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的充电器（1）。该充电器（1）包括充电协议接口（2），其仅实现电动车辆充电协议的硬件层并且与通过CAN通信的电动车辆（3）一起充当通信网关。负责电动车辆参数（类似功率需求、充电停止/开始和充电器容量）的交换和处理的充电协议软件在工业PC（4）上实现。该工业PC（4）将来自电动车辆（3）的功率需求转化成电压和电流设定值，并且对接口模块（5）命令电压和电流设定值，其中实现控制回路（6）用于调节谐振AC/DC转换器（7，8）。AC/DC转换器（7，8）在请求功率时全部传递相同量的功率。联锁由隔离监测器（9）和AC/DC功率转换器（7，8）设置/重设。在障碍或故障情况下，联锁由接口模块（5）中的联锁处理（10）操纵。提供24V辅助电力供应（11），其接线到车辆充电器（1）中的所有装置。

图2示出根据本实用新型的充电器（20）。该充电器（20）包括用于将AC电力转化成DC电力的两个功率转换器模块（21，22），每个具有控制回路（23，24）。充电器（20）还包括充电协议接口（25），其布置成确定电动车辆（26）的功率需求、基于接收的功率需求确定电压和电流设定值以及在功率转换器模块（21，22）之间分配这些电压和电流设定值；其中基于功率转换器模块（21，22）的额定功率在功率转换器模块（21，22）上分配这些电压和电流设定值。充电器（20）还具有接口模块（27），其位于功率转换器模块（21，22）与充电协议接口（25）之间，该接口模块（27）包括：CAN中继器（28），用于充电协议接口（25）与功率转换器模块（21，22）的耦合；联锁处理（29），用于防止充电器（20）中的不期望状态；和24V分配器（30），用于将来自24V供应（31）的24V分配给充电器组件，例如充电协议接口（25）。关于电动车辆（26）的充电的信息还可以经由CAN中继器（28）转发到计算机（32）。提供3G收发器（33），用于与后端服务器通信。在充电器中存在隔离监测装置（34）用于检测DC总线上的隔离故障。

图3示出布置成将来自AC的三相电力转化成DC的功率转换器模块（40），其具有三个单谐振转换器（41，42，43），每个相（L1、L2、L3）至少一个。转换器（41，42，43）中的每个通过控制转换器（41，42，43）的脉宽调制（45）而受控制回路（44）的控制。在转换后，电压和电流信息由控制回路（44）收集（46），其然后可以由控制总线（47）转发到接口模块和/或充电协议接口。

Claims

1.一种电动车辆的充电器，其包括：

●至少一个功率交换端口，用于与所述电动车辆能量交换；

●至少一个电源；和

●至少两个功率转换器模块，其位于所述电源与所述功率交换端口之间；每个包括：

○至少一个转换器，用于将来自所述电源的电力转换成适合的水平用于对车辆充电；和

○控制回路，用于调节所述至少一个转换器；

●充电协议接口，其布置成：

○确定所述电动车辆的功率需求；

○基于接收的功率需求确定电压和电流设定值；

○在所述功率转换器模块之间分配所述电压和电流设定值；

●其中基于所述功率转换器模块的额定功率在所述功率转换器模块上分配所述电压和电流设定值。

2.如权利要求1所述的电动车辆的充电器，其中，所述功率转换器模块中的每个提供有CAN收发器，用于将下列参数中的至少一个传送到所述充电协议接口：

●所述功率转换器模块的电流和电压能力，

●传递到所述电动车辆的实际电流，和

●传递到所述电动车辆的实际电压。

3.如权利要求1或2所述的电动车辆的充电器，还包括接口模块，所述接口模块位于所述功率转换器模块与所述充电器协议接口之间，所述接口模块包括：

●CAN中继器，用于所述充电协议接口和所述功率转换器模块的耦合；

●联锁处理，用于防止所述充电器中不期望的状态。

4.如前述权利要求1或2所述的电动车辆的充电器，其中每个功率转换器模块布置成转换多相电力，并且每个功率转换器模块包括多个单谐振转换器，每个相至少一个。

5.如权利要求4所述的电动车辆的充电器，其中，每个功率转换器模块布置成转换三相电力，并且每个功率转换器模块包括三个单谐振转换器，每个相一个。