一种用于电动汽车的混式智能充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电动汽车的混式智能充电系统，该系统包括交流电网接口、太阳能光伏板接口、整流模块、电压转换模块、隔离式DC‑DC模块、车载蓄电池充电接口、储能设备充电接口、主控模块、切换开关1～5、和输入电压传感器Uin，其通过系统中各模块的设置和相应的连接关系，并结合主控模块用于依据预设的充电模式和输入电压传感器Uin采集的数据判断系统的最佳工作模式，并控制切换开关1～5的状态以实现系统切换至最佳工作模式，系统的最佳工作模式包括交流电网给电动汽车充电、太阳能光伏板给电动汽车充电、储能设备给电动汽车充电、交流电网给储能设备充电和太阳能光伏板给储能设备充电。

A Hybrid Intelligent Charging System for Electric Vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种用于电动汽车的混式智能充电系统
本专利技术属于电力电子领域，具体涉及一种用于电动汽车的混式智能充电系统。
技术介绍
2011年，工信部发布了车载充电器技术标准文件《电动汽车用传导式车载充电机》，对车载充电器技术指标中的输入电压及其频率范围、输出电压范围、电压纹波系数、功率因数和充电效率等做出明确规定，同时车载充电器需加入保护功能，如过压保护、欠压保护、过流/短路保护、过温保护、绝缘监测等功能。车载充电器与常规充电模式紧密相关，其技术指标与参考标准势，对电动汽车的进一步推广起着风向标的作用。常规的车载充电方案包括交流电充电器、汽车蓄电池组和控制器几个部分。其中，交流电充电器，是将交流电转换为直流电既可以为充电，也可以为蓄电池充电；控制器，对交流电充电器、充电开关进行操作，并实时获取交流电充电器、充电开关、汽车蓄电池组等的工作状态，因此，控制器必须具有重要的保护功能，如过压保护、欠压保护、过流/短路保护、过温保护、绝缘监测等功能。然而，常规车载充电方案中，其为独立的光伏能源为电动汽车或者仅电网为电动汽车充电的方案，并不能充分利用光伏能源和电网为电动汽车或外设的储能设备充电，达到节能的效果，同时，光伏充电系统中由于共模干扰的存在，光伏充电系统存在一定的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其通过系统中各模块的设置和相应的连接关系，通过主控模块依据预设的充电模式和输入电压传感器Uin采集的数据判断系统的最佳工作模式，并控制切换开关1～5的状态以实现系统切换至最佳工作模式。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于电动汽车的混式智能充电系统，该系统包括交流电网接口、太阳能光伏板接口、整流模块、电压转换模块、隔离式DC-DC模块、车载蓄电池充电接口、储能设备充电接口、主控模块、切换开关1～5、和输入电压传感器Uin，交流电网接口的输出端通过切换开关1连接整流模块的输入端，整流模块的输入端通过二极管D1连接隔离式DC-DC模块的输入端；太阳能光伏板接口的输出端通过切换开关2连接电压转换模块的输入端，电压转换模块的输出端通过二极管D2连接隔离式DC-DC模块的输入端；储能设备充电接口的输出端通过二极管D3和切换开关3连接隔离式DC-DC模块的输入端；储能设备充电接口的输出端还通过二极管D4和切换开关4连接隔离式DC-DC模块的输出端；隔离式DC-DC模块的输出端通过二极管D5和切换开关5连接车载蓄电池充电接口；输入电压传感器Uin连接隔离式DC-DC模块的输入端；主控模块分别连接隔离式DC-DC模块、输入电压传感器Uin、输出电压传感器Uout和切换开关1～5；车载蓄电池充电接口和储能设备充电接口分别用于给车载蓄电池充电和给储能设备充电；隔离式DC-DC模块用于将整流模块或电压转换模块输出的直流电转变为预设幅值的直流电，还用于电气隔离太阳能光伏板的接地端与储能设备的接地端；主控模块用于依据预设的充电模式和输入电压传感器Uin采集的数据判断系统的最佳工作模式，并控制切换开关1～5的状态以实现系统切换至最佳工作模式，系统的最佳工作模式包括交流电网给电动汽车充电、太阳能光伏板给电动汽车充电、储能设备给电动汽车充电、交流电网给储能设备充电和太阳能光伏板给储能设备充电。作为本专利技术的进一步改进，预设的充电模式包括电动汽车充电模式和储能设备充电模式。作为本专利技术的进一步改进，主控模块通过闭合切换开关2且断开其他切换开关，采集得到电压转换模块输出端的直流电压Uin_1；主控模块通过闭合切换开关3且断开其他切换开关，采集得到储能设备充电接口输出端的直流电压Uin_2。作为本专利技术的进一步改进，预设的充电模式为电动汽车充电模式，直流电压Uin_1小于第一预设阈值，且直流电压Uin_2小于第二预设阈值时，系统的最佳工作模式为交流电网为电动汽车供电，对应切换开关1～5的状态为切换开关1和5闭合且其他切换开关断开。作为本专利技术的进一步改进，预设的充电模式为电动汽车充电模式，直流电压Uin_1小于第一预设阈值，且直流电压Uin_2大于第二预设阈值且小于第四预设阈值，系统的最佳工作模式为储能设备为电动汽车供电，对应切换开关1～5的状态为切换开关3和5闭合且其他切换开关断开。作为本专利技术的进一步改进，预设的充电模式为电动汽车充电模式，直流电压Uin_1大于第一预设阈值且小于第三预设阈值，系统的最佳工作模式为太阳能光伏板为电动汽车供电，对应切换开关1～5的状态为切换开关2和5闭合且其他切换开关断开。作为本专利技术的进一步改进，预设的充电模式为储能设备充电模式，直流电压Uin_1小于第一预设阈值，且直流电压Uin_2小于第二预设阈值时，系统的最佳工作模式为交流电网给储能设备供电，对应切换开关1～5的状态为切换开关1和4闭合且其他切换开关断开。作为本专利技术的进一步改进，预设的充电模式为储能设备充电模式，直流电压Uin_1大于第一预设阈值且小于第三预设阈值，且直流电压Uin_2小于第二预设阈值时，系统的最佳工作模式为交流电网为储能设备充电，对应切换开关1～5的状态为切换开关2和4闭合且其他切换开关断开。作为本专利技术的进一步改进，直流电压Uin_1大于第三预设阈值时，系统上报太阳能光伏板故障。作为本专利技术的进一步改进，直流电压Uin_2大于第四预设阈值时，系统上报储能设备故障。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术的一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其通过系统中各模块的设置和相应的连接关系，通过主控模块依据预设的充电模式和输入电压传感器Uin采集的数据判断系统的最佳工作模式，并控制切换开关1～5的状态以实现系统切换至最佳工作模式，系统的最佳工作模式包括交流电网给电动汽车充电、太阳能光伏板给电动汽车充电、储能设备给电动汽车充电、交流电网给储能设备充电和太阳能光伏板给储能设备充电。本专利技术的一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其通过主控模块判定出太阳能光伏板和储能设备的当前状态，在光强充足情况下，将能量储存在出储能设备中，需要时，再由储能设备为电动汽车充电；在光强不足情况下，直接由储能设备或交流电网为电动汽车充电，从而充分利用光能为电动汽车充电。本专利技术的一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其采用的隔离式DC-DC模块，不仅可以完成能量耦合，还可以电气隔离太阳能光伏板的接地端与储能设备的接地端，从而增强充电系统的抗共模干扰的能力；同时，该隔离式DC-DC模块采用数十kHz的高频变压器，较常规工频变压器的体积和重量要小得多，可以大幅度降低充电装置的体积和重量；再者，可以有效提高充电装置的安全性，尤其是使用者的人身安全。本专利技术的一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其采用模块化设计理念，可以将整流模块、电压转换模块和隔离式DC-DC模块设计成独立的模块，就可以自研、商购或者定制，互换性强，装拆方便，降低维护成本。本专利技术的一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其采用工作频率较高的电力电子器件，如MOSFET、IGBT等，构建H桥拓扑电路传送较大功率(如数千瓦以上)、采用高性能、低成本且广泛应用于嵌入式系统中的ARM(以STM32F417为例)充当CPU，作为控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动汽车的混式智能充电系统，该系统包括交流电网接口(1‑1)、太阳能光伏板接口(1‑2)、整流模块(2)、电压转换模块(3)、隔离式DC‑DC模块(4)、车载蓄电池充电接口(5)、储能设备充电接口(6)、主控模块(7)、切换开关1～5、和输入电压传感器Uin，其特征在于，所述交流电网接口(1‑1)的输出端通过切换开关1(S_1)连接整流模块(2)的输入端，所述整流模块(2)的输入端通过二极管D1连接隔离式DC‑DC模块(4)的输入端；所述太阳能光伏板接口(1‑2)的输出端通过切换开关2(S_2)连接电压转换模块(3)的输入端，所述电压转换模块(3)的输出端通过二极管D2连接隔离式DC‑DC模块(4)的输入端；所述储能设备充电接口(6)的输出端通过二极管D3和切换开关3(S_3)连接隔离式DC‑DC模块(4)的输入端；所述储能设备充电接口(6)的输出端还通过二极管D4和切换开关4(S_4)连接隔离式DC‑DC模块(4)的输出端；所述隔离式DC‑DC模块(4)的输出端通过二极管D5和切换开关5(S_5)连接车载蓄电池充电接口(5)；所述输入电压传感器Uin连接隔离式DC‑DC模块(4)的输入端；所述主控模块(7)分别连接隔离式DC‑DC模块(4)、输入电压传感器Uin、输出电压传感器Uout和切换开关1～5；所述车载蓄电池充电接口(5)和储能设备充电接口(6)分别用于给车载蓄电池充电和给储能设备充电；所述隔离式DC‑DC模块(4)用于将整流模块(2)或电压转换模块(3)输出的直流电转变为预设幅值的直流电，还用于电气隔离太阳能光伏板的接地端与储能设备的接地端；所述主控模块(7)用于依据预设的充电模式和输入电压传感器Uin采集的数据判断所述系统的最佳工作模式，并控制切换开关1～5的状态以实现所述系统切换至最佳工作模式，所述系统的最佳工作模式包括交流电网给电动汽车充电、太阳能光伏板给电动汽车充电、储能设备给电动汽车充电、交流电网给储能设备充电和太阳能光伏板给储能设备充电。...

【技术特征摘要】
1.一种用于电动汽车的混式智能充电系统，该系统包括交流电网接口(1-1)、太阳能光伏板接口(1-2)、整流模块(2)、电压转换模块(3)、隔离式DC-DC模块(4)、车载蓄电池充电接口(5)、储能设备充电接口(6)、主控模块(7)、切换开关1～5、和输入电压传感器Uin，其特征在于，所述交流电网接口(1-1)的输出端通过切换开关1(S_1)连接整流模块(2)的输入端，所述整流模块(2)的输入端通过二极管D1连接隔离式DC-DC模块(4)的输入端；所述太阳能光伏板接口(1-2)的输出端通过切换开关2(S_2)连接电压转换模块(3)的输入端，所述电压转换模块(3)的输出端通过二极管D2连接隔离式DC-DC模块(4)的输入端；所述储能设备充电接口(6)的输出端通过二极管D3和切换开关3(S_3)连接隔离式DC-DC模块(4)的输入端；所述储能设备充电接口(6)的输出端还通过二极管D4和切换开关4(S_4)连接隔离式DC-DC模块(4)的输出端；所述隔离式DC-DC模块(4)的输出端通过二极管D5和切换开关5(S_5)连接车载蓄电池充电接口(5)；所述输入电压传感器Uin连接隔离式DC-DC模块(4)的输入端；所述主控模块(7)分别连接隔离式DC-DC模块(4)、输入电压传感器Uin、输出电压传感器Uout和切换开关1～5；所述车载蓄电池充电接口(5)和储能设备充电接口(6)分别用于给车载蓄电池充电和给储能设备充电；所述隔离式DC-DC模块(4)用于将整流模块(2)或电压转换模块(3)输出的直流电转变为预设幅值的直流电，还用于电气隔离太阳能光伏板的接地端与储能设备的接地端；所述主控模块(7)用于依据预设的充电模式和输入电压传感器Uin采集的数据判断所述系统的最佳工作模式，并控制切换开关1～5的状态以实现所述系统切换至最佳工作模式，所述系统的最佳工作模式包括交流电网给电动汽车充电、太阳能光伏板给电动汽车充电、储能设备给电动汽车充电、交流电网给储能设备充电和太阳能光伏板给储能设备充电。2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其特征在于，所述预设的充电模式包括电动汽车充电模式和储能设备充电模式。3.根据权利要求2所述的一种用于电动汽车的混式智能充电系统，其特征在于，主控模块(7)通过闭合切换开关2(S_2)且断开其他切换开关，采集得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峻宇，
申请(专利权)人：武汉天富海科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42