一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统技术方案

本申请提供的一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，包括：供配电系统，提供动力电源；功率变换系统，负责功率变换和功率动态分配；一或多个人机交互终端，面向用户提供充电信息交互、充电操作、及枪线管理；热交换控制单元，对基于隔离风道式的热交换系统内的热交换进行信息采集、控制和监视；热交换系统同时支持风冷和液冷。本申请具有其相对灵活的硬件系统架构，可快速适配不同功率分配策略，其以太网+CAN网的双链路的通信架构，将业务数据和运维数据物理上分离，在智能运维、远程升级、大数据分析等方面具有较好的应用前景；同时其隔离风道式冷却系统在保证系统可靠散热的同时，还具有风道内外隔离、耐候性强、散热效率高、噪音低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统
本申请涉及充电系统
，特别是涉及一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统。
技术介绍
伴随着电动汽车的快速发展，大功率充电技术已受到广泛关注，尤其是在动力电池技术及整车行驶里程诉求不断提升的当下，电动汽车生产商及用户都希望能进一步缩短充电时间，以提升产品的市场竞争力及用户体验。为此，在国标标准修订及产品样机研制等方面，业内都在极力推动大功率充电技术的发展和应用。但主要还是集中在充电接口技术方面，诸如大电流充电接口的结构设计及兼容性、不同电流下充电接口的温升及散热效果验证等，而对大功率充电的整个系统的系统硬件架构、通信架构如何设计更为合理，更能应对未来大功率充电技术的发展，同时，如何保证高电压、大电流的大功率充电系统的使用安全及可靠性，如何提高产品的使用寿命等方面的关注度不够，进展缓慢。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，用于解决现有技术中的至少一个问题。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，所述充电系统包括：供配电系统，提供整个充电系统的动力电源；其包括：提供交流输入方式和直流输入方式的输入输出单元，以及环境监测单元；功率变换系统，负责将供配电系统输的动力电源进行AC-DC或DC-DC功率变换和功率动态分配，其包括：功率控制单元、业务控制单元、输入单元、功率变换单元、功率分配单元、环境监测单元、及热交换控制单元；一或多个人机交互终端，面向用户提供充电信息交互、充电操作、及枪线管理；其包括：人机交互控制单元、输出控制单元、绝缘监测单元、大电流充电枪、及热交换控制单元；所述热交换控制单元，对基于隔离风道式的热交换系统内的热交换进行基础信息采集、控制和监视；所述热交换系统同时支持风冷和液冷两种散热方式。于本申请的一实施例中，所述充电系统同时采用至少包括CAN与以太网的多种通信方式；其中，所述功率控制单元分别与业务控制单元、及各人机交互控制单元同时采用CAN与以太网方式进行通信，以供通过CAN系统内基础充电信息传输和业务交互，以及通过以太网进行日志、维护信息及远程交互信息交互；所述功率控制单元分别与功率变换单元、功率分配单元、及热交换控制单元采用CAN方式进行通信；所述功率控制单元与环境监测单元采用RS485接口方式进行通信；所述业务控制单元采用以太网或4G/5G方式与云平台进行信息交互及远程控制；各人机交互控制单元分别与热交换控制单元采用CAN方式进行通信。于本申请的一实施例中，所述业务控制单元的控制器集成了具有路由功能的板载以太网控制芯片；所述功率控制单元、业务控制单元、及各人机交互控制单元之间采用级联式连接。于本申请的一实施例中，所述功率控制模块还包括一下任意一种或多种功能：与输入单元通信连接以获取输入侧计量信息及输入单元内部关键器件的状态信息；与功率变换单元通信连接以控制和监视功率变换单元；与功率分配单元通信连接以向其下发功率分配指令，并对功率分配单元内部器件进行监视；与环境监测单元通信连接以获取功率变换系统的实时温湿度的监测；与热交换控制单元通信连接以供与热管理单元的信息交互，并可根据热管理控制单元反馈的状态信息，下发指令以动态调节热交换系统的各项参数。于本申请的一实施例中，提供交流输入方式的输入输出单元，包括：由进线柜、计量柜、变压器、母联柜、出线柜、及监控柜中任意一种或多种组合；其可根据充电系统的接入电网电压等级进行适配；提供直流输输入方式的输入输出单元，包括：进线柜、计量柜、出线柜、及监控柜中任意一种或多种组合；其可根据需求将直流电源电压配置成多个等级，并支持多种清洁能源或储能系统供电方式。于本申请的一实施例中，所述输入单元包括：滤波器、磁环、电流采集单元、计量表计、微型断路器、防雷器、开关电源模块、铜排、及散热器中任意一种或多种组合，用于所述功率变换系统的电源接入，并提供输入侧计量及基本电路保护；所述功率变换单元包括：AC-DC模块和/或DC-DC模块、地址信号板、及铜排中任意一种或多种组合，用于根据功率控制单元的控制指令依据车端电池管理系统需求输出电压和电流；所述功率分配单元包括：直流接触器、直流继电器、半导体开关器件、功率分配控制器、温度传感器、电压电流采集器、及散热器中任意一种或多种组合，用于依据功率控制单元的控制指令将AC-DC模块或DC-DC模块动态投切到对应的充电枪回路；所述业务控制单元用于将充电过程中的所有实时数据传送到平台端，以供对实时数据进行转发、保存、远程监控、及远程诊断，并动态获取平台端指令后下发至功率控制单元。于本申请的一实施例中，所述人机交互控制单元用于与车端电池管理系统进行交互，并提供人机交互接口用于与用户进行充电信息交互；所述输出控制单元包括：直流接触器、直流熔断器、直流表计、绝缘检测模块、温度传感器、散热器、磁环、及滤波器中任意一种或多种组合，用于计量各路输出参数、提供软启动控制及输出状态的监视。于本申请的一实施例中，所述热交换系统包括：热管理控制器、热交换器、水泵、水容器、管道、冷却液、风扇、及排风扇630中任意一种或多种组合。于本申请的一实施例中，所述功率变换系统或人机交互终端对应的柜体包括：相互隔离的上柜体和装载有电气单元的下柜体；所述热交换系统设于所述机柜中；其中，所述上柜体内设有第一管道；所述上柜体内部四周由第一热交换器610构成，其外部还设有滤网；所述第一热交换器610与第一管道相通；所述上柜体的顶部设有排风扇630；所述下柜体内各电气单元设有风扇，且各风扇预设均朝向左侧或右侧，所述下柜体的顶部设有第二热交换器620；所述下柜体内纵向设置有第二管道；所述第二管道分别与所述第二热交换器620、及第一管道相通；所述第一热交换器610、第二热交换器620、第一管道、及第二管道内装有冷却液，在水泵的推动下实现流通；所述上柜体与所述下柜体之间通过隔板隔离；所述下柜体内通过各风扇将热空气吹向一侧并上升，热空气经第二热交换器620将热量传递给内部的冷却液，降温后的空气从另一侧下降并在风扇作用下穿过各电气单元，以带走各电气单元的热量，从而实现冷热空气循环；所述第二热交换器620与第二管道内带有热量的冷却液流通至第一热交换器610和第一管道，当空气从上柜体外部穿过第二热交换器620后将冷却液的热量带入上柜体内，再通过排风扇630将带热量的空气排出柜体外。于本申请的一实施例中，所述功率变换系统与各人机交互终端还分别设有辅助电源。综上所述，本申请所述的一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，所述充电系统包括：供配电系统，提供整个充电系统的动力电源；其包括：提供交流输入方式和直流输入方式的输入输出单元，以及环境监测单元；功率变换系统，负责将供配电系统输的动力电源进行AC-DC或DC-DC功率变换和功率动态分配，其包括：功率控制单元、业务控制单元、输入单元、功率变换单元、功率分配单元、环境监测单元、及热交换控制单元；一或多个人机交互终端，面向用户提供充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，其特征在于，所述充电系统包括：/n供配电系统，提供整个充电系统的动力电源；其包括：提供交流输入方式和直流输入方式的输入输出单元，以及环境监测单元；/n功率变换系统，负责将供配电系统输的动力电源进行AC-DC或DC-DC功率变换和功率动态分配，其包括：功率控制单元、业务控制单元、输入单元、功率变换单元、功率分配单元、环境监测单元、及热交换控制单元；/n一或多个人机交互终端，面向用户提供充电信息交互、充电操作、及枪线管理；其包括：人机交互控制单元、输出控制单元、绝缘监测单元、大电流充电枪、及热交换控制单元；/n所述热交换控制单元，对基于隔离风道式的热交换系统内的热交换进行基础信息采集、控制和监视；所述热交换系统同时支持风冷和液冷两种散热方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，其特征在于，所述充电系统包括：
供配电系统，提供整个充电系统的动力电源；其包括：提供交流输入方式和直流输入方式的输入输出单元，以及环境监测单元；
功率变换系统，负责将供配电系统输的动力电源进行AC-DC或DC-DC功率变换和功率动态分配，其包括：功率控制单元、业务控制单元、输入单元、功率变换单元、功率分配单元、环境监测单元、及热交换控制单元；
一或多个人机交互终端，面向用户提供充电信息交互、充电操作、及枪线管理；其包括：人机交互控制单元、输出控制单元、绝缘监测单元、大电流充电枪、及热交换控制单元；
所述热交换控制单元，对基于隔离风道式的热交换系统内的热交换进行基础信息采集、控制和监视；所述热交换系统同时支持风冷和液冷两种散热方式。


2.根据权利要求1所述的基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，其特征在于，所述充电系统同时采用至少包括CAN与以太网的多种通信方式；其中，
所述功率控制单元分别与业务控制单元、及各人机交互控制单元同时采用CAN与以太网方式进行通信，以供通过CAN进行系统内基础充电信息传输和业务交互，以及通过以太网进行日志、维护信息及远程交互信息交互；
所述功率控制单元分别与功率变换单元、功率分配单元、及热交换控制单元采用CAN方式进行通信；所述功率控制单元与环境监测单元采用RS485接口方式进行通信；
所述业务控制单元采用以太网或4G/5G方式与云平台进行信息交互及远程控制；
各人机交互控制单元分别与热交换控制单元采用CAN方式进行通信。


3.根据权利要求2所述的基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，其特征在于，所述业务控制单元的控制器集成了具有路由功能的板载以太网控制芯片；所述功率控制单元、业务控制单元、及各人机交互控制单元之间采用级联式连接。


4.根据权利要求2所述的基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，其特征在于，所述功率控制模块还包括一下任意一种或多种功能：
与输入单元通信连接以获取输入侧计量信息及输入单元内部关键器件的状态信息；
与功率变换单元通信连接以控制和监视功率变换单元；
与功率分配单元通信连接以向其下发功率分配指令，并对功率分配单元内部器件进行监视；
与环境监测单元通信连接以获取功率变换系统的实时温湿度的监测；
与热交换控制单元通信连接以供与热管理单元的信息交互，并可根据热管理控制单元反馈的状态信息，下发指令以动态调节热交换系统的各项参数。


5.根据权利要求1所述的基于隔离风道式热交换的大功率充电系统，其特征在于，提供交流输入方式的输入输出单元，包括：由进线柜、计量柜、变压器、母联柜、出线柜、及监控柜中任意一种或多种组合；其可根据充电系统的接入电网电压等级进行适配；
提供直流输输入方式的输入输出单元，包括：进线柜、计量柜、出线柜、及监控柜中任意一种或多种组合；其可根据需求将直流电源电压配置成多个等级，并支持多种清洁能源或储能系统供电方式。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡超，张露，刘涛，杭飞，尹龙，叶艮，
申请(专利权)人：上海ABB联桩新能源技术有限公司，浙江联桩新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31