CN214590721U - 一种车辆充电*** - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种车辆充电***，包括光伏组件，该车辆充电***还包括输入端与光伏组件连接、输出端与电网连接的逆变器；输入端与光伏组件连接、输出端与车辆的充电口连接、用于将光伏组件输出的电能转换为当前车辆充电需求对应的第一电能的能量转换装置；输入端与电网连接、输出端与车辆的充电口连接、控制端与能量转换装置的控制端连接、用于将电网电能转换为当前车辆充电需求对应的第二电能的充电机。本申请中，光伏组件输出的能量只经过一次变换即可进入车辆，减少了能量损耗，提高了充电效率，同时还能实现上网卖电的目的。

Description

一种车辆充电***
技术领域
本申请涉及电动汽车充电领域，特别涉及一种车辆充电***。
背景技术
随着世界能源短缺和环境污染问题的日益严重，电动汽车得到飞速发展。在全球能源危机的大背景下，将电动汽车与可再生能源结合是大势所趋，一方面可以实现可再生能源的就地消纳利用，有效提高可再生能源的利用率，降低碳排放量，另一方面可以减少电动汽车发展对电网建设和能源结构调整带来的负担。因此，如何提供一种将可再生能源和电动汽车充电设施整合到一起以减少能量损耗、提高充电效率的方案，是本领域技术人员目前需要解决的问题。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种车辆充电***，光伏组件输出的能量只经过一次变换即可进入车辆，减少了能量损耗，提高了充电效率，同时还能实现上网卖电的目的。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种车辆充电***，包括光伏组件，该车辆充电***还包括：
输入端与所述光伏组件连接、输出端与电网连接的逆变器；
输入端与所述光伏组件连接、输出端与车辆的充电口连接、用于将所述光伏组件输出的电能转换为当前车辆充电需求对应的第一电能的能量转换装置；
输入端与所述电网连接、输出端与所述车辆的充电口连接、控制端与所述能量转换装置的控制端连接、用于将电网电能转换为当前车辆充电需求对应的第二电能的充电机。
优选的，所述能量转换装置包括多个DC/DC模块及多个功率分配模块，每个所述功率分配模块与所有所述DC/DC模块连接。
优选的，每个所述DC/DC模块均包括控制电路、Buck-Boost电路及LLC电路，其中：
所述Buck-Boost电路的输入端与所述光伏组件连接，所述Buck-Boost电路的输出端与所述LLC电路的输入端连接，所述LLC电路的输出端与所述功率分配模块连接，所述Buck-Boost电路的控制端和所述LLC电路的控制端均与所述控制电路连接。
优选的，每个所述DC/DC模块还包括：
第一端与所述光伏组件连接、第二端与所述控制电路连接的绝缘检测模块。
优选的，每个所述DC/DC模块还包括：
与所述Buck-Boost电路的两端、所述LLC电路的两端及所述控制电路连接的采样模块。
优选的，所述充电机包括多个AC/DC模块和多个功率分配模块，每个所述功率分配模块与所有所述AC/DC模块连接；
所述充电机的多个所述功率分配模块与所述能量转换装置的多个所述功率分配模块一一对应连接。
优选的，所述充电机的多个所述功率分配模块的功率线束与所述能量转换装置的多个所述功率分配模块的功率线束一一对应连接；
所述充电机的多个所述功率分配模块的通讯线束与所述能量转换装置的多个所述功率分配模块的通讯线束一一对应连接。
优选的，所述充电机的多个所述功率分配模块与所述车辆的电池管理***连接；
或，
所述能量转换装置的多个所述功率分配模块与所述车辆的电池管理***连接。
优选的，该车辆充电***还包括：
控制装置；
与所述控制装置连接的投切装置。
优选的，所述投切装置包括：
设于所述光伏组件和所述能量转换装置之间的第一开关模块；
设于所述光伏组件和所述逆变器之间的第二开关模块。
本申请提供了一种车辆充电***，通过能量转换装置对光伏组件输出的能量进行一次转换得到当前车辆充电需求对应的第一电能，通过充电机对电网电能进行一次转换得到当前充电需求对应的第二电能，能量转换装置和充电机并联向车辆输出电能，以满足车辆充电需求，且光伏组件输出的能量只经过一次变换即可进入车辆，减少了能量损耗，提高了充电效率，同时通过逆变器将光伏组件输出的直流电转换为交流电后并入电网，从而实现上网卖电的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的一种车辆充电***的结构示意图；
图2为本申请所提供的另一种车辆充电***的结构示意图；
图3为本申请所提供的一种DC/DC模块的结构示意图；
图4为本申请所提供的一种绝缘检测模块的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种车辆充电***，光伏组件输出的能量只经过一次变换即可进入车辆，减少了能量损耗，提高了充电效率，同时还能实现上网卖电的目的。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参照图1，图1为本申请所提供的一种车辆充电***，该车辆充电***包括光伏组件1，该车辆充电***还包括：
输入端与光伏组件1连接、输出端与电网连接的逆变器2；
输入端与光伏组件1连接、输出端与车辆的充电口连接、用于将光伏组件1输出的电能转换为当前车辆充电需求对应的第一电能的能量转换装置3；
输入端与电网连接、输出端与车辆的充电口连接、控制端与能量转换装置3的控制端连接、用于将电网电能转换为当前车辆充电需求对应的第二电能的充电机4。
具体的，光伏组件1安装在电动汽车充电站内，输出端与能量转换装置3连接，光伏组件1将太阳能转换为电能后接入能量转换装置3中。电动汽车充电站内还设置有充电机4，充电机4用于将市电AC380V转换为可给电动汽车充电的直流电。
具体的，本申请中的能量转换装置3和充电机4均可与车辆的电池管理***连接，以获取车辆的当前充电需求。能量转换装置3的控制端和充电机4的控制端连接，以便能量转换装置3和充电机4之间传输车辆的当前充电需求对应的信息，可以理解的是，这里的控制端具体指通信端。能量转换装置3按当前充电需求将光伏组件1输出的电能转换为第一电能，充电机4按当前充电需求将电网电能转换为第二电能。能量转换装置3的输出端和充电机4的输出端均与车辆的充电口连接，从而实现能量转换装置3和充电机4并联输出电能，以满足车辆充电需求。
可以理解的是，本实施例中的光伏组件1输出的能量只经过一次变换即可进入车辆，减少了能量损耗，提高了充电效率。作为一种优选的实施例，为减少设计成本，可以选用充电机4与车辆的电池管理***进行通信。
进一步的，本实施例中还包括逆变器2，光伏组件1输出的能量还可经逆变器2进行直流至交流的转换，然后经变压器并入电网，以实现上网卖电的目的。
作为一种优选的实施例，该车辆充电***还包括控制装置及与控制装置连接的投切装置，投切装置包括设于光伏组件1和能量转换装置3之间的第一开关模块，设于光伏组件1和逆变器2之间的第二开关模块。
具体的，控制装置和投切装置用于实现车辆充电***的工作模式的切换。当充电站内无电动汽车充电时，控制第二开关模块导通，光伏组件输出的电能通过逆变器2交流并网，并通过变压器实现上网卖电。当充电站充电负荷充足，可消纳完光伏组件1的发电量时，控制第一开关模块闭合，控制第二开关模块断开，光伏能量通过能量转换装置3实现DC/DC变换，与充电机4并联为电动汽车充电。当充电站有电动汽车充电但无法消纳完光伏发电量时，控制第一开关模块和第二开关模块均闭合，光伏组件1的电能一部分通过能量转换装置3实现DC/DC变换，为电动汽车充电，多余部分通过逆变器2和变压器上网卖电，从而实现充电站内光伏组件1自发自用，余电上网的目的。
可见，本实施例中，通过能量转换装置3对光伏组件1输出的能量进行一次转换得到当前车辆充电需求对应的第一电能，通过充电机4对电网电能进行一次转换得到当前充电需求对应的第二电能，能量转换装置3和充电机4并联向车辆输出电能，以满足车辆充电需求，且光伏组件1输出的能量只经过一次变换即可进入车辆，减少了能量损耗，提高了充电效率，同时通过逆变器2将光伏组件1输出的直流电转换为交流电后并入电网，从而实现上网卖电的目的。
请参照图2，图2为本申请所提供的另一种车辆充电***的结构示意图，该车辆充电***在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，能量转换装置3包括多个DC/DC模块31及多个功率分配模块32，每个功率分配模块32与所有DC/DC模块31连接。
具体的，能量转换装置3中包括多个DC/DC模块31及多个功率分配模块32，图2中仅以6个DC/DC模块31、3个功率分配模块32为例进行示意，每个功率分配模块32与所有DC/DC模块31均连接，以便每个功率分配模块32可以对所有DC/DC模块31进行调用。当确定车辆的当前充电需求，当前工作的功率分配模块32调用对应数目的DC/DC模块31工作，对光伏组件输出的能量进行转换，以使能量转换装置3输出与当前车辆充电需求对应的第一电能。
作为一种优选的实施例，每个DC/DC模块31均包括控制电路313、Buck-Boost电路311及LLC电路312，其中：
Buck-Boost电路311的输入端与光伏组件1连接，Buck-Boost电路311的输出端与LLC电路312的输入端连接，LLC电路312的输出端与功率分配模块32连接，Buck-Boost电路311的控制端和LLC电路312的控制端均与控制电路313连接。
具体的，参照图3所示，每个DC/DC模块31包括Buck-Boost电路311、LLC电路312、控制电路313以及供电电路314，LLC电路312即谐振电路。其中，Buck-Boost电路311用于调节中间母线电压，LLC电路312用于实现高频隔离，以便为电动车辆充电，供电电路314负责为控制电路313供电。在控制电路313的控制下，通过Buck-Boost电路与LLC电路，可以实现单向DC/DC转换功能，也可以实现对光伏输入的转换，以使DC/DC模块既支持光伏输入又支持直流输入。
本实施例中，控制电路313可以设置两路控制器，即第一控制器与第二控制器，第一控制器连接Buck-Boost电路311，实现对Buck-Boost电路311的控制，第二控制器连接LLC电路312，实现对LLC电路312的控制。
作为一种优选的实施例，每个DC/DC模块31还包括与Buck-Boost电路311的两端、LLC电路312的两端及控制电路313连接的采样模块。
进一步的，采样模块包括设置在Buck-Boost电路311的输入端与输出端的电压采样装置和电流采样装置，通过对应的采样装置对Buck-Boost电路311的输入电压、输出电压、输入电流及输出电流进行采样，第一控制器根据获取Buck-Boost电路311两侧的电压与电流，利用扰动观察法或电导增量法对光伏组件1进行最大功率控制的算法，生成驱动Buck-Boost电路311中IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)管的驱动信号来驱动Buck-Boost电路311工作。相应的，采样模块还包括设置在LLC电路312的输入端与输出端的电压采样装置及电流采样装置，通过对应的采样装置对LLC电路312的输入端与输出端的输入电压、输出电压、输入电流及输出电流进行采样，第二控制器根据获取的LLC电路312两侧的电压、电流，生成驱动LLC电路312中MOS(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)管的驱动信号来驱动LLC电路312工作。
另外，第一控制器与第二控制器之间可通过串行通信接口进行通信。此外，第一控制器与第二控制器之间还可以传输硬件故障信号，如果前后级通信中断，即第一控制器与第二控制器之间通信中断的时候，可将此硬件故障信号直接传输给后级，以便判断故障关机。第一控制器与第二控制器均可选用DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)控制器。相应的，供电电路314设置两路电源，即第一电源与第二电源。由第一电源为第一控制器供电，由第二电源为第二控制器供电。
作为一种优选的实施例，每个DC/DC模块31还包括：
第一端与光伏组件1连接、第二端与控制电路313连接的绝缘检测模块。
具体的，DC/DC模块31还包括绝缘检测模块，绝缘检测模块用于识别光伏组件1是否存在绝缘故障，当存在绝缘故障时，及时报警，从而防止人员触电。
具体的，当DC/DC模块31的输入端连接光伏组件1时，绝缘检测模块采样所述光伏组件1输出端的电压，根据该电压检测所述光伏组件1是否存在漏电流。
其中，绝缘检测模块可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一可控开关K1、第二可控开关K2以及第三可控开关K3，具体电路结构参照图4所示。各可控开关可选择继电器、接触器、开关管等。通过切换第一可控开关K1、第二可控开关K2以及第三可控开关K3的导通或断开状态，可改变第三电阻R3至第六电阻R6的串并联状态，从而调整进入控制电路313的电压值。进入控制电路313的电压值与第一电阻R1以及第二电阻R2相关，基于此可以计算出光伏正极对地和光伏负极对地的等效绝缘阻抗，根据等效绝缘阻抗可以识别出光伏组件1是否存在绝缘故障。
作为一种优选的实施例，每个DC/DC模块31还具有功率跟踪功能，以便最大程度挖掘光伏组件11功率，能快速追踪相应光伏因光照不稳定而产生的功率变化，以便通过对应的逻辑算法将DC/DC模块31与AC/DC模块41的输出稳定在车辆充电需求功率，从而不会导致过功率充电或欠功率充电，进一步提高充电效率。
作为一种优选的实施例，充电机4包括多个AC/DC模块41和多个功率分配模块42，每个功率分配模块42与所有AC/DC模块41连接；
充电机4的多个功率分配模块42与能量转换装置3的多个功率分配模块32一一对应连接。
作为一种优选的实施例，充电机4的多个功率分配模块42的功率线束与能量转换装置3的多个功率分配模块32的功率线束一一对应连接；
充电机4的多个功率分配模块42的通讯线束与能量转换装置3的多个功率分配模块32的通讯线束一一对应连接。
具体的，充电机4中包括多个AC/DC模块41及多个功率分配模块42，图2中仅以6个AC/DC模块41、3个功率分配模块42为例进行示意，每个功率分配模块42与所有AC/DC模块41均连接，以便每个功率分配模块42可以对所有AC/DC模块41进行调用。当确定当前车辆充电需求，当前工作的功率分配模块42调用对应数目的AC/DC模块41工作，对电网能量进行转换，以使充电机4输出与当前车辆充电需求对应的第二电能。本申请可以快速实现机柜间并联，改造成本极低，在物理连接上，以充电机4中的一种功率分配模块42和能量转换装置3中的一个功率分配模块32的并联接进行说明，其他功率分配模块的并联关系，同理。将功率分配模块42的DC+与功率分配模块32的DC+连接在一起，功率分配模块42的DC-与功率分配模块32的DC-连接在一起，将功率分配模块42和功率分配模块32与车辆的电池管理***通讯的CAN线并联，即S+和S+连接，S-和S-连接，此外，还需要将电表的远端电压采样进行并联，即DC+采样和DC+采样连接在一起，DC-采样DC-采样连接在一起。按照上述方式将充电机4和能量转换装置3中的功率分配模块并联后，可调用的充电模块增多，从而进一步提高充电效率。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车辆充电***，包括光伏组件，其特征在于，该车辆充电***还包括：
输入端与所述光伏组件连接、输出端与电网连接的逆变器；
输入端与所述光伏组件连接、输出端与车辆的充电口连接、用于将所述光伏组件输出的电能转换为当前车辆充电需求对应的第一电能的能量转换装置；
输入端与所述电网连接、输出端与所述车辆的充电口连接、控制端与所述能量转换装置的控制端连接、用于将电网电能转换为当前车辆充电需求对应的第二电能的充电机。
2.根据权利要求1所述的车辆充电***，其特征在于，所述能量转换装置包括多个DC/DC模块及多个功率分配模块，每个所述功率分配模块与所有所述DC/DC模块连接。
3.根据权利要求2所述的车辆充电***，其特征在于，每个所述DC/DC模块均包括控制电路、Buck-Boost电路及LLC电路，其中：
所述Buck-Boost电路的输入端与所述光伏组件连接，所述Buck-Boost电路的输出端与所述LLC电路的输入端连接，所述LLC电路的输出端与所述功率分配模块连接，所述Buck-Boost电路的控制端和所述LLC电路的控制端均与所述控制电路连接。
4.根据权利要求3所述的车辆充电***，其特征在于，每个所述DC/DC模块还包括：
第一端与所述光伏组件连接、第二端与所述控制电路连接的绝缘检测模块。
5.根据权利要求3所述的车辆充电***，其特征在于，每个所述DC/DC模块还包括：
与所述Buck-Boost电路的两端、所述LLC电路的两端及所述控制电路连接的采样模块。
6.根据权利要求2所述的车辆充电***，其特征在于，所述充电机包括多个AC/DC模块和多个功率分配模块，每个所述功率分配模块与所有所述AC/DC模块连接；
所述充电机的多个所述功率分配模块与所述能量转换装置的多个所述功率分配模块一一对应连接。
7.根据权利要求6所述的车辆充电***，其特征在于，所述充电机的多个所述功率分配模块的功率线束与所述能量转换装置的多个所述功率分配模块的功率线束一一对应连接；
所述充电机的多个所述功率分配模块的通讯线束与所述能量转换装置的多个所述功率分配模块的通讯线束一一对应连接。
8.根据权利要求6所述的车辆充电***，其特征在于，所述充电机的多个所述功率分配模块与所述车辆的电池管理***连接；
或，
所述能量转换装置的多个所述功率分配模块与所述车辆的电池管理***连接。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的车辆充电***，其特征在于，该车辆充电***还包括：
控制装置；
与所述控制装置连接的投切装置。
10.根据权利要求9所述的车辆充电***，其特征在于，所述投切装置包括：
设于所述光伏组件和所述能量转换装置之间的第一开关模块；
设于所述光伏组件和所述逆变器之间的第二开关模块。
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