一种电动汽车的充电系统及方法技术方案

本申请公开了一种电动汽车的充电系统及方法，包括：隔离式AC‑DC变换器的输入端连接电网，隔离式AC‑DC变换器的输出端连接直流母线；隔离式AC‑DC变换器在电动汽车充电之前将交流电整流为直流电，在电动汽车充电时不工作；绝缘监测电路在隔离式AC‑DC变换器工作时，监测直流母线的对地绝缘电阻；非隔离AC‑DC充电模块的输入端连接电网，非隔离AC‑DC充电模块的输出端连接直流母线的输入端；非隔离AC‑DC充电模块在电动汽车充电时工作将电网提供的交流电整流为直流电；在电动汽车非充电时断开与电网的连接。能够在充电之前进行绝缘监测，提高充电效率，降低成本。

A charging system and method of electric vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车的充电系统及方法
本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种电动汽车的充电系统及方法。
技术介绍
大功率直流充电是电动汽车快速充电的首选方式。目前，一个大功率直流充电桩通常包括多个并联的充电模块。例如，一个120kW的直流充电桩，可以包括6个并联的20kW的充电模块。现有技术中，充电模块通常分为高频隔离型和工频隔离型两种，以高频隔离型应用的最为广泛。下面分别介绍高频隔离型和工频隔离型的充电模块。高频隔离型充电模块：前级采用APFC(ActivePowerFactorCorrection)拓扑，后级采用高频隔离DC-DC变换器。工频隔离型充电模块：工频变压器连接前级APFC拓扑，后级为非隔离DC-DC变换器。上述两种隔离方式都满足了NB/T33001-2018中7.5.5电气隔离要求和GB/T18487.1-2015中能量传输过程中在线绝缘监测要求，充分考虑了直流充电桩给电动汽车充电时的安全问题。以上标准要求在充电之前和充电过程中，均需要进行绝缘监测。绝缘监测时，需要进行隔离。但是不管是采用高频隔离还是工频隔离，隔离式的充电模块具有充电效率较低，成本较高的缺点。
技术实现思路
本申请提供了一种电动汽车的充电系统及方法，能够在充电之前进行绝缘监测，并且可以提高充电效率，降低整个充电系统的成本。本专利技术实施例提供一种电动汽车的充电系统，包括：非隔离AC-DC充电模块、隔离式AC-DC变换器和绝缘监测电路；所述隔离式AC-DC变换器的输入端连接电网，所述隔离式AC-DC变换器的输出端连接直流母线；所述隔离式AC-DC变换器，用于在电动汽车充电之前将所述电网提供的交流电整流为直流电，在所述电动汽车充电时不工作；所述绝缘监测电路，用于在所述隔离式AC-DC变换器工作时，监测所述直流母线的对地绝缘电阻；所述非隔离AC-DC充电模块的输入端连接所述电网，所述非隔离AC-DC充电模块的输出端连接所述直流母线的输入端；所述非隔离AC-DC充电模块，用于在所述电动汽车充电时工作将所述电网提供的交流电整流为直流电；在所述电动汽车非充电时断开与所述电网的连接。优选地，还包括：控制器和可控开关；所述非隔离AC-DC充电模块的输入端通过所述可控开关连接所述电网；所述控制器，用于在所述电动汽车非充电时，控制所述可控开关断开；在所述电动汽车充电时，控制所述可控开关闭合。优选地，所述非隔离AC-DC充电模块包括以下任意一种：基于VIENNA整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于两电平PWM整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于T型三电平整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于I型NPC整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于ANPC整流器的非隔离AC/DC充电模块和基于飞跨电容整流器的非隔离AC/DC充电模块。优选地，所述非隔离AC-DC充电模块的输出端还包括以下任意一种DC-DC变换器：buck、boost和buck-boost。优选地，所述隔离式AC-DC变换器包括以下任意一种：前级二极管不控整流加后级flyback变换器、前级二极管不控整流加后级推挽变换器、前级二极管不控整流加后级移相全桥变换器、前级二极管不控整流加后级移相半桥变换器、前级APFC加后级flyback变换器、前级APFC加后级推挽变换器、前级APFC加后级正激变换器、前级APFC加后级移相全桥变换器、前级APFC加后级移相半桥变换器、前级APFC加后级LLC变换器和前级二极管不控整流加后级正激变换器。优选地，所述隔离式AC-DC变换器的最大功率小于所述非隔离AC-DC充电模块的最大功率。优选地，所述非隔离AC-DC充电模块至少包括以下两个：第一非隔离AC-DC充电模块和第二非隔离AC-DC充电模块；所述第一非隔离AC-DC充电模块和第二非隔离AC-DC充电模块相互并联。优选地，所述控制器，还用于通过所述绝缘监测电路检测的绝缘电阻判断绝缘正常时，控制所述隔离式AC-DC变换器给所述直流母线充电到预设阈值电压，再控制所述隔离式AC-DC变换器停止工作，控制所述可控开关闭合。本申请实施例还提供一种电动汽车的充电控制方法，应用于所述的系统；包括：充电之前，控制所述非隔离AC-DC充电模块与电网断开，控制所述隔离式AC-DC变换器将所述电网提供的交流电整流为直流电，控制所述绝缘监测电路监测直流母线的对地绝缘电阻；绝缘监测完毕且绝缘正常时，控制所述隔离式AC-DC变换器停止工作，控制所述非隔离AC-DC充电模块的输入端连接电网，控制非隔离AC-DC充电模块为电动汽车进行充电。优选地，在所述控制所述隔离式AC-DC变换器停止工作，之前还包括：控制所述隔离式AC-DC变换器给所述直流母线充电到预设阈值电压，控制可控开关闭合，所述非隔离AC-DC充电模块的输入端通过所述可控开关连接所述电网。从以上技术方案可以看出，本申请至少具有以下优点：由于欧标仅要求在充电之前对充电系统进行绝缘监测，充电过程中不需要进行绝缘监测，因此，在充电之前本申请实施例采用隔离式AC-DC变换器工作，进行隔离，此时非隔离AC-DC充电模块与电网在物理和电气层面均断开。在绝缘监测进行完毕之后，隔离式AC-DC变换器退出工作，非隔离AC-DC充电模块才与电网连接，非隔离AC-DC充电模块进行电能转换，为电动汽车充电。由于隔离式AC-DC变换器仅在充电之前，进行绝缘监测时使用，因此，隔离式AC-DC变换器的功率可以很小，从而隔离式AC-DC变换器的体积也较小，成本较低。AC-DC变换器的体积主要是因为其中的隔离器件体积庞大，成本高。而非隔离AC-DC充电模块为非隔离式，少了一级隔离，可以提高充电效率，本身体积较小，成本较低。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。图1为本申请实施例提供的一种电动汽车的充电系统的示意图；图2为本申请实施例提供的另一种电动汽车的充电系统的示意图；图3为本申请提供的T型三电平整流器的非隔离AC/DC充电模块的示意图；图4为本申请实施例提供的ANPC整流器的非隔离AC/DC充电模块示意图；图5为本申请实施例提供的又一种电动汽车的充电系统的示意图；图6为本申请实施例提供的一种电动汽车的充电控制方法流程图。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本申请提供的技术方案，下面先介绍欧洲的电动汽车充电标准。IEC68151-23-2014规定只需要在充电之前进行充电直流侧的正直流母线和负直流母线的对地绝缘监测，不需要在电动汽车充电过程中，即能量传输过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车的充电系统，其特征在于，包括：非隔离AC-DC充电模块、隔离式AC-DC变换器和绝缘监测电路；/n所述隔离式AC-DC变换器的输入端连接电网，所述隔离式AC-DC变换器的输出端连接直流母线；/n所述隔离式AC-DC变换器，用于在电动汽车充电之前将所述电网提供的交流电整流为直流电，在所述电动汽车充电时不工作；/n所述绝缘监测电路，用于在所述隔离式AC-DC变换器工作时，监测所述直流母线的对地绝缘电阻；/n所述非隔离AC-DC充电模块的输入端连接所述电网，所述非隔离AC-DC充电模块的输出端连接所述直流母线的输入端；/n所述非隔离AC-DC充电模块，用于在所述电动汽车充电时工作将所述电网提供的交流电整流为直流电；在所述电动汽车非充电时断开与所述电网的连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车的充电系统，其特征在于，包括：非隔离AC-DC充电模块、隔离式AC-DC变换器和绝缘监测电路；
所述隔离式AC-DC变换器的输入端连接电网，所述隔离式AC-DC变换器的输出端连接直流母线；
所述隔离式AC-DC变换器，用于在电动汽车充电之前将所述电网提供的交流电整流为直流电，在所述电动汽车充电时不工作；
所述绝缘监测电路，用于在所述隔离式AC-DC变换器工作时，监测所述直流母线的对地绝缘电阻；
所述非隔离AC-DC充电模块的输入端连接所述电网，所述非隔离AC-DC充电模块的输出端连接所述直流母线的输入端；
所述非隔离AC-DC充电模块，用于在所述电动汽车充电时工作将所述电网提供的交流电整流为直流电；在所述电动汽车非充电时断开与所述电网的连接。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：控制器和可控开关；
所述非隔离AC-DC充电模块的输入端通过所述可控开关连接所述电网；
所述控制器，用于在所述电动汽车非充电时，控制所述可控开关断开；在所述电动汽车充电时，控制所述可控开关闭合。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述非隔离AC-DC充电模块包括以下任意一种：
基于VIENNA整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于两电平PWM整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于T型三电平整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于I型NPC整流器的非隔离AC/DC充电模块、基于ANPC整流器的非隔离AC/DC充电模块和基于飞跨电容整流器的非隔离AC/DC充电模块。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述非隔离AC-DC充电模块的输出端还包括以下任意一种DC-DC变换器：
buck、boost和buck-boost。


5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述隔离式AC-DC变换器包括以下任意一种：
前级二极管不控整流加后级flyback变换器、前级二极管不...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新宇，邹海晏，陶磊，张杰，崔德凯，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34