电动车辆的DC快速充电站制造技术

一种用于电动车辆的DC充电电路，包括中性点钳位(NPC)整流器和DC/DC降压转换器。所述NPC整流器被配置为在整流器输出级将三相AC电力转换成第一DC电压。DC/DC降压转换器包括耦合到整流器输出级的第一DC级和被配置为耦合到电动车辆的第二DC级。DC/DC降压转换器被配置为将第一DC电压转换成要提供给电动车辆的第二DC电压。

DC Fast Charging Station for Electric Vehicles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动车辆的DC快速充电站
本公开的领域总体上涉及插入式混合动力和电动车辆的充电，更具体地，涉及直流(DC)快速充电站以及其中的能量管理。
技术介绍
一般来说，插电式混合动力和电动车辆的所有者希望尽快为电池充电，就像在传统加油站停下来加油一样。许多已知的用于插入式混合动力和电动车辆的充电系统利用车载DC充电器，其将可用的交流(AC)电力转换成DC电力，用于给车辆电池进行充电。快速充电通常需要在短时间内输送高电流。许多DC充电器集成到插入式混合动力和电动车辆中，因此在尺寸、重量和模块化方面受到限制。这种充电器通常效率低且电力密度低。
技术实现思路
一方面，提供了一种用于电动车辆的直流(DC)充电电路。DC充电电路包括中性点钳位(NPC)整流器和DC/DC降压转换器。所述NPC整流器被配置为在整流器输出级将三相交流(AC)电力转换成第一DC电压。所述DC/DC降压转换器包括耦合到整流器输出级的第一DC级和被配置为耦合到电动车辆的第二DC级。DC/DC降压转换器被配置为将第一DC电压转换成要提供给电动车辆的第二DC电压。另一方面，提供了一种用于电动车辆的直流(DC)充电站。所述DC充电站包括多绕组降压变压器、NPC整流器、DC配电总线以及多个第一DC/DC降压转换器。多绕组降压变压器被配置为耦合到三相AC电源。所述多绕组降压变压器被配置为产生第一三相AC电压。NPC整流器耦合到所述多绕组降压变压器，并被配置为在整流器输出级将第一三相AC电压转换成第一DC电压。DC配电总线耦合到所述整流器输出级。多个第一DC/DC降压转换器中的每个DC/DC降压转换器包括耦合到DC配电总线的第一DC级以及被配置为耦合到相应电动车辆的第二DC级。每个DC/DC降压转换器被配置为将第一DC电压转换成要提供给相应电动车辆的相应第二DC电压。在另一方面，提供了一种用于电动车辆的DC充电站。该DC充电站包括多绕组降压变压器、AC配电总线以及多个DC快速充电模块。多绕组降压变压器被配置为耦合到三相AC电源。该多绕组降压变压器被配置为产生第一三相AC电压。AC配电总线耦合到所述多绕组降压变压器，并被配置为向多个DC快速充电模块提供第一三相AC电压。该多个DC快速充电模块中的每个DC快速充电模块包括NPC整流器和DC/DC降压转换器。NPC整流器耦合到所述AC配电总线，并被配置为在整流器输出级将第一三相AC电压转换成第一DC电压。DC/DC降压转换器包括耦合到所述整流器输出级的第一DC级以及被配置为耦合到多个电动车辆中的相应电动车辆的第二DC级。DC/DC降压转换器被配置为将第一DC电压转换成要提供给相应电动车辆的相应第二DC电压。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，在所有附图中，相同的字符表示相同的部分，在附图中：图1是具有用于给电动车辆充电的DC配电总线的示例性DC快速充电站的示意图；图2是具有用于给电动车辆充电的一条或多条DC配电总线的备选DC快速充电站的示意图；图3是具有用于给电动车辆充电的AC配电总线的备选DC快速充电站的示意图；图4是示出用于图1和图2中所示的DC快速充电站的示例性能量管理策略的示意图；图5是图2中所示的包括中央蓄电池的DC快速充电站的示意图；图6是图3中所示的包括专用蓄电池的DC快速充电站的示意图；图7是用于图1至图3所示的DC快速充电站的示例性中性点钳位(NPC)整流器的示意图；图8是用于图1至图3所示的DC快速充电站的示例性单向三电平DC/DC降压转换器的示意图；图9是用于图1至图3所示的DC快速充电站的示例性双向三电平DC/DC降压转换器的示意图；图10是用于图1至图3所示的DC快速充电站的示例性交错NPC三电平DC/DC降压转换器的示意图；图11是用于图1至图3所示的DC快速充电站的示例性交错双向两电平DC/DC降压转换器的示意图；图12是用于图1至图3所示的DC快速充电站的具有部分电力转换DC/DC降压转换器的示例性DC快速充电模块的示意图；图13是用于图12所示的DC快速充电模块的示例性部分电力转换DC/DC降压转换器的示意图；图14是用于图12所示的DC快速充电模块的备选部分电力转换DC/DC降压转换器的示意图；以及图15是用于图12所示的DC快速充电模块的另一备选部分电力转换DC/DC降压转换器的示意图。除非另有说明，本文提供的附图旨在说明本公开的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本公开的一个或多个实施例的多种系统。因此，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的实施本文公开的实施例所需的所有传统特征。具体实施方式在下面的说明书和权利要求书中，引用了许多具有以下含义的术语。单数形式“a”、“an”和“the”包括复数形式，除非上下文另有明确规定。“可选的”或“可选地”是指可能发生或可能不发生随后描述的事件或情况，并且该描述包括发生事件的实例和不发生事件的实例。在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以用来修饰任何定量表示，该表示可以允许变化，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语修饰的值(例如，“大约”、“近似”和“基本上”)不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，识别这样的范围，并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。一些实施例涉及使用一个或多个电子或计算装置。这种装置通常包括处理器、处理装置或控制器，例如，通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)装置和/或能够执行本文描述的功能的任何其他电路或处理装置。本文描述的方法可以被编码为包含在计算机可读介质中的可执行指令，该计算机可读介质包括但不限于存储装置和/或内存装置。当由处理装置执行时，这种指令使得处理装置执行本文描述的方法的至少一部分。上述示例仅是示例性的，因此并不旨在以任何方式限制术语处理器、处理装置和控制器的定义和/或含义。在本文描述的实施例中，存储器可以包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))和计算机可读非易失性介质(例如，闪存)。或者，也可以使用软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)。此外，在本文描述的实施例中，额外输入通道可以是但不限于与操作者接口相关联的计算机外围装置，例如，鼠标和键盘。或者，也可以使用其他计算机外围装置，其可以包括例如但不限于扫描仪。此外，在示例性实施例中，额外输出通道可以包括但不限于操作员接口监视器。本公开的实施例为电动车辆提供DC快速充电能力。更具体地，本公开描述了DC快速充电站的几种架构，包括具有DC配电总线的站和具有AC配电总线的站。本公开还描述了一种DC快速充电模块，其使得组件的模块化组装能够实现期望的电压和电力需求。本公开还描述了AC/DC转换器和DC/DC转换器的几个实施例，这些转换器共同提供电动车辆所有者所需的快速充电。此外，本公开描述了用于从各种能量存储解决方案中为电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动车辆的直流(DC)充电电路，所述DC充电电路包括：中性点钳位(NPC)整流器，被配置为在整流器输出级将三相交流(AC)电力转换成第一DC电压；以及DC/DC降压转换器，包括：第一DC级，耦合到所述整流器输出级；以及第二DC级，被配置为耦合到所述电动车辆，所述DC/DC降压转换器被配置为将所述第一DC电压转换成将提供到所述电动车辆的第二DC电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电动车辆的直流(DC)充电电路，所述DC充电电路包括：中性点钳位(NPC)整流器，被配置为在整流器输出级将三相交流(AC)电力转换成第一DC电压；以及DC/DC降压转换器，包括：第一DC级，耦合到所述整流器输出级；以及第二DC级，被配置为耦合到所述电动车辆，所述DC/DC降压转换器被配置为将所述第一DC电压转换成将提供到所述电动车辆的第二DC电压。2.根据权利要求1所述的DC充电电路，其中，所述NPC整流器包括NPC三电平转换器和反向阻断绝缘栅双极晶体管(IGBT)。3.根据权利要求1所述的DC充电电路，其中，所述DC/DC降压转换器包括：第一单向三电平降压转换器，包括第一DC输出级；以及第二单向三电平降压转换器，包括与所述第一DC输出级交错的第二DC输出级。4.根据权利要求1所述的DC充电电路，其中，所述DC/DC降压转换器包括：第一双向三电平降压转换器，包括第一DC输出级；以及第二双向三电平降压转换器，包括与所述第一DC输出级交错的第二DC输出级。5.根据权利要求1所述的DC充电电路，其中，所述DC/DC降压转换器包括：NPC三电平转换器；以及三个交错的DC输出级，被配置为耦合到所述车辆。6.根据权利要求1所述的DC充电电路，其中，所述DC/DC降压转换器包括：第一双向两电平降压转换器，包括第一DC输出级；以及第二双向两电平降压转换器，包括与所述第一DC输出级交错的第二DC输出级。7.根据权利要求1所述的DC充电电路，其中，所述整流器输出级进一步耦合到所述第二DC级，以将所述第一DC电压部分地提供至所述电动车辆。8.根据权利要求7的DC充电电路，其中，所述DC/DC降压转换器包括部分电力转换DC/DC转换器。9.一种用于电动车辆的直流(DC)充电站，所述DC充电站包括：多绕组降压变压器，被配置为耦合到三相交流(AC)电源，所述多绕组降压变压器被配置为产生第一三相AC电压；中性点钳位(NPC)整流器，耦合到所述多绕组降压变压器，并且所述中性点钳位整流器被配置为在整流器输出级将所述第一三相AC电压转换成第一DC电压；DC配电总线，耦合到所述整流器输出级；以及多个第一DC/DC降压转换器，所述多个第一DC/DC降压转换器中的每个DC/DC降压转换器包括耦合到所述DC配电总线的第一DC级以及被配置为耦合到相应电动车辆的第二DC级，所述第二DC级进一步被配置为将所述第一DC电压转换成要提供给所述相应电动车辆的相应第二DC电压。10.根据权利要求9所述的DC充电站，进一步包括：第二中性点钳位(NPC)整流器，耦合到所述多绕组降压变压器并且所述第二中性点钳位整流器被配置为在第二整流器输出级将所述第一三相AC电压转换成所述第一DC电压；第二DC配电总线，耦合到所述第二整流器输出级；以及多个第二DC/DC降压转换器，所述多个第二DC/DC降压转换器中的每个DC/DC降压转换器包括：第一DC级，耦合到所述第二DC配电总线；以及第二DC级，被配置为耦合到所述相应电动车辆，所述第二DC级进一步被配置为将所述第一DC电压转换为要提供给所述相应电动车辆的相应第二DC电压。11.根据权利要求9所述的DC充电站，其中，所述多个第一DC/DC降压转换器包括：第一DC/DC降压转换器，耦合到第一电动车辆，所述第一电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：许飞，阿梅德·爱拉塞尔，西尔维奥·科隆比，许金刚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US