電能轉換電路、充電機、充電站以及電動汽車充電系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了電能轉換電路、充電機、充電站以及電動汽車充電系統，其中電能轉換電路，應用于電動汽車充電用的充電機中；電路包括：AC/DC模塊，其交流側連接交流電源，用于將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出；以及N個并聯的DC/DC模塊，所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側，所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口，用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后通過所述充電輸出端口輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中，本發明簡化充電機系統的設計，大大提高產品的可靠性，同時使系統成本大大降低。
【專利說明】
電能轉換電路、充電機、充電站以及電動汽車充電系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及電動汽車充電領域，特別涉及電能轉換電路、充電機、充電站以及電動汽車充電系統。
【背景技術】
[0002]電動汽車已經成為未來發展綠色清潔經濟的趨勢，根據節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)的規劃，到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展。充電設施建設與新能源汽車產銷規模相適應，根據“十三五”規劃，預計到2020年，電動汽車集中式充電站將增長到1.2萬座，分散式充電粧數量將增長100倍達到450萬個;集中式充電站大部分采用大功率直流充電機設備，一般功率在60KW?180KW。
[0003]目前直流充電機的電能轉換電路普遍采用模塊化結構，目前主流產品為1KW的功率單元;模塊化的好處是系統開發簡單，不同系統功率只要進行模塊并聯就行；目前直流充電機的電能轉換電路普遍采用模塊化的設計，每個模塊內部包含有兩塊主要電路:一個AC/DC電路，一個DC/DC電路，模塊結構如圖1所示。AC/DC電路(或稱模塊)主要將交流電壓轉換為直流電壓，采用非隔離設計;DC/DC電路主要進行輸出電壓以及電流的調制，由于器件原因，隔離DC/DC的最大功率目前只能做到1KW左右;一個1KW充電模塊的成本為:AC/DC部分為800元，DC/DC部分的成本為1200元。由于直流充電機的輸出功率比較大，因此，目前直流充電機往往通過模塊并聯的方案來實現，如圖2所示。例如目前市場上主流的模塊功率為I OKff，主流的充電機功率為I OOKff。因此，設計完成一臺10KW的直流充電機，需要1個模塊并聯;這個方案的特點是AC/DC電路和DC/DC電路數量一樣，具有對稱特性。
[0004]但是現有技術方案的缺點是系統的元器件數量倍增，系統的設計較復雜，系統的不良率會大大增加，產品的可靠性較低，同時系統成本較高，導致充電站的投資回報時間較長。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種電能轉換電路、充電機、充電站以及電動汽車充電系統，以簡化充電機系統的設計，大大提高產品的可靠性，同時使系統成本大大降低。
[0006]—方面，本發明實施例提供一種電能轉換電路，應用于電動汽車充電用的充電機中，包括:
一個AC/DC模塊，其交流側連接交流電源，用于將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出；以及
N個并聯的DC/DC模塊，其中，所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側，所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口，用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后通過所述充電輸出端口輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中；其中N為大于等于2的自然數。
[0007]可選的，所述N的取值與所述充電機的輸出功率相關，功率越大，N的取值越大，功率越小，N的取值越小。
[0008]可選的，所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。
[0009]本發明實施例還提供一種電能轉換電路，應用于電動汽車充電用的充電機中，包括:
M個并聯的AC/DC模塊，所有AC/DC模塊的交流側一起作為輸入端連接至交流電源，所有AC/DC模塊的直流側一起作為輸出端，用于將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出；以及
N個并聯的DC/DC模塊，其中，所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的輸出端，所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口，用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后通過所述充電輸出端口輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中；其中N和M均為大于等于2的自然數，且M小于N。
[0010]可選的，所述M和N的取值與所述充電機的輸出功率相關，功率越大，N和M的取值越大，功率越小，N和M的取值越小。
[0011]可選的，所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。
[0012]另一方面，本發明實施例提供一種充電機，包括上述任一實施例所述的電能轉換電路。
[0013]又一方面，本發明實施例提供一種充電站，包括至少一個上述實施例所述的充電機。
[0014]再一方面，本發明實施例提供一種電動汽車充電系統，包括后臺控制中心計算機，還包括至少一個上述的充電站，每個充電站中的充電機與所述后臺控制中心計算機通信連接。
[0015]可選的，每個充電站中的充電機與所述后臺控制中心計算機通過有線或無線方式通信連接。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果:
本發明主要針對AC/DC，DC/DC兩種電路的不同特點，找出目前直流充電機的不足之處，提出拓撲電路的改進方案，提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機拓撲電路，其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數量不一樣，且AC/DC電路數量要小于DC/DC電路數量，從而簡化系統設計，減少系統元器件數量，提升產品可靠性以及降低產品成本。
【附圖說明】
[0017]圖1是現有的電能轉換電路框圖；
圖2是另一種現有的電能轉換電路框圖；
圖3是本發明實施例示出的電能轉換電路框圖；
圖4是本發明實施例示出的另一電能轉換電路框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0019]本發明主要針對AC/DC，DC/DC兩種電路的不同特點，找出目前直流充電機的不足之處，提出拓撲電路的改進方案，提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機拓撲電路，其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數量不一樣，且AC/DC電路數量要小于DC/DC電路數量，從而簡化系統設計，減少系統元器件數量，提升產品可靠性以及降低產品成本。下面結合附圖具體說明。
[0020]如圖3所示，本實施例提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機中的能量轉換電路。圖3所示為本發明實施例示例性示出的一種電能轉換電路，其應用于電動汽車充電用的充電機(如直流充電機)中，包括一個AC/DC模塊和N個并聯的DC/DC模塊。所述一個AC/DC模塊，其交流側連接交流電源，用于將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出。所述N個并聯的DC/DC模塊，其中，所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側，所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口(即圖3中直流輸出模塊)，用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后通過所述充電輸出端口輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源(如電池)中；其中N為大于等于2的自然數。
[0021 ]具體的，所述N的取值與所述充電機的輸出功率相關，功率越大，N的取值越大，功率越小，N的取值越小，N的具體取值本領域技術人員可根據具體需要來設置，對此不作限制。為了提高電路安全性，可選的，所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。所述AC/DC模塊采用非隔咼設計。
[0022 ]和目前主流產品相比，該電路中AC/DC電路(S卩AC/DC模塊)數量由原來的多個改為一個;其優點是大大的減少了 AC/DC器件的數量，提升了產品的可靠性，同時大大降低了材料成本。例如，一臺10KW的直流充電機，目前主流產品需要1個模塊并聯，也就是需要1個AC/DC電路來完成，10個AC/DC電路的總成本為8000元;采用本實施例提出的方案后，只需要I個AC/DC電路來完成，該電路總成本為5000元左右。因此，該方案大大簡化了產品的設計，減少零件數量，提升產品可靠性；同時降低了產品成本(100KW系統可以降低3000元，占總成本的8%左右)。
[0023]當然，由于部分直流充電機的功率非常大，AC/DC電路也可以采用2個或2個以上并聯的方案實施(但DC/DC電路的數量一定是大于AC/DC電路的數量)，以在一定程度也可降低成本;因此，本發明實施例還提供另一個變形的能量轉換電路。
[0024]如圖4所示，為本發明實施例示例性示出的另一種電能轉換電路，其應用于電動汽車充電用的充電機(即直流充電機)中，包括M個并聯的AC/DC模塊和N個并聯的DC/DC模塊。M個并聯的AC/DC模塊中，所有AC/DC模塊的交流側一起作為輸入端連接至交流電源，所有AC/DC模塊的直流側一起作為輸出端，用于將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出。N個并聯的DC/DC模塊，其中，所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的輸出端，所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口，用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后通過所述充電輸出端口輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中；其中N和M均為大于等于2的自然數，且M小于N。
[0025]具體的，所述M和N的取值與所述充電機的輸出功率相關，功率越大，N和M的取值越大，功率越小，N和M的取值越小。M和N的具體取值本領域技術人員可根據具體需要來設置，對此不作限制。可選的，所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊以提高電路安全性。
[0026]本發明主要針對AC/DC，DC/DC兩種電路的不同特點，找出目前直流充電機的不足之處，提出拓撲電路的改進方案，提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機拓撲電路，其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數量不一樣，且AC/DC電路數量要小于DC/DC電路數量，從而簡化系統設計，減少系統元器件數量，提升產品可靠性以及降低產品成本。
[0027]本發明實施例還提供一種充電機(圖未示)，包括交流電源和上述任一實施例所述的電能轉換電路(參見圖3或圖4所示實施例)。電能轉換電路中的AC/DC模塊與交流電源連接，將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出，N個并聯的DC/DC模塊對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后，輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中。
[0028]本實施例提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機拓撲電路，其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數量不一樣，且AC/DC電路數量要小于DC/DC電路數量，從而簡化系統設計，減少系統元器件數量，提升產品可靠性以及降低產品成本。需要說明的是，所述充電機的如充電控制系統/顯示屏/計費系統等均為現有成熟技術，不再詳述。
[0029]又一方面，本發明實施例提供一種充電站(圖未示)，包括至少一個上述實施例所述的充電機。所述充電機的內容參考前述實施例中的描述，此處不再詳述。
[0030]本實施例提出一種用在充電站中的具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機拓撲電路，其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數量不一樣，且AC/DC電路數量要小于DC/DC電路數量，從而簡化系統設計，減少系統元器件數量，提升產品可靠性以及降低產品成本。
[0031]再一方面，本發明實施例提供一種電動汽車充電系統(圖未示)，包括后臺控制中心計算機，還包括至少一個上述的充電站(可參看前述實施例內容)，每個充電站中的充電機與所述后臺控制中心計算機通信連接。每個充電站中的充電機與所述后臺控制中心計算機通過有線或無線方式(如通信電纜或者3G/4G等無線通信方式)通信連接。本實施例中未詳述的其他內容均可參考現有成熟技術，此處不再詳述。
[0032]本發明主要針對AC/DC，DC/DC兩種電路的不同特點，找出目前直流充電機的不足之處，提出拓撲電路的改進方案，提出一種具有不對稱特點的兩級變換器直流充電機拓撲電路，其特點是AC/DC電路和DC/DC的電路數量不一樣，且AC/DC電路數量要小于DC/DC電路數量，從而簡化系統設計，減少系統元器件數量，提升產品可靠性以及降低產品成本。
[0033]上面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了詳細說明，但本發明并不限制于上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和范圍情況下，本領域的技術人員可以做出各種修改或改型。
【主權項】
1.一種電能轉換電路，應用于電動汽車充電用的充電機中，其特征在于，包括: 一個AC/DC模塊，其交流側連接交流電源，用于將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出；以及 N個并聯的DC/DC模塊，其中，所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的直流側，所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口，用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后通過所述充電輸出端口輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中；其中N為大于等于2的自然數。2.根據權利要求1所述的電能轉換電路，其特征在于，所述N的取值與所述充電機的輸出功率相關，功率越大，N的取值越大，功率越小，N的取值越小。3.根據權利要求1所述的電能轉換電路，其特征在于，所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。4.一種電能轉換電路，應用于電動汽車充電用的充電機中，其特征在于，包括: M個并聯的AC/DC模塊，所有AC/DC模塊的交流側一起作為輸入端連接至交流電源，所有AC/DC模塊的直流側一起作為輸出端，用于將交流電源輸入的交流電壓轉換為直流電壓并通過直流側輸出；以及 N個并聯的DC/DC模塊，其中，所有DC/DC模塊的輸入端一起連接至所述AC/DC模塊的輸出端，所有DC/DC模塊的輸出端一起作為充電輸出端口，用于對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓進行電壓和/或電流的調制后通過所述充電輸出端口輸出調制后的電壓和/或電流到待充電電動汽車的電源中；其中N和M均為大于等于2的自然數，且M小于N。5.根據權利要求4所述的電能轉換電路，其特征在于，所述M和N的取值與所述充電機的輸出功率相關，功率越大，N和M的取值越大，功率越小，N和M的取值越小。6.根據權利要求4所述的電能轉換電路，其特征在于，所述DC/DC模塊采用隔離DC/DC模塊。7.一種充電機，其特征在于，包括如權利要求1-6任一項所述的電能轉換電路。8.一種充電站，其特征在于，包括至少一個如權利要求7所述的充電機。9.一種電動汽車充電系統，包括后臺控制中心計算機，其特征在于，還包括至少一個如權利要求8所述的充電站，每個充電站中的充電機與所述后臺控制中心計算機通信連接。10.根據權利要求9所述的電動汽車充電系統，其特征在于，每個充電站中的充電機與所述后臺控制中心計算機通過有線或無線方式通信連接。
【文檔編號】H02J7/02GK105978362SQ201610427118
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】戴國峰
【申請人】深圳驛普樂氏科技有限公司