电动车充电装置、系统及方法制造方法及图纸

一种电动车充电系统，包括配置成便于向电动车电池提供电荷的交错式DC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动车充电装置、系统及方法
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求于2019年8月28日提交的题为“三相交错式20kW 直流
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直流电动车充电器（3
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PHASEINTERLEAVED 20kW DC
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DC EV CHARGER）”的美国临时申请（申请号：62/892,800）的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。


[0002]电动车充电广泛地涉及一个或多个方面，并且更具体地，涉及DC
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DC（直流到直流，或直流
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直流）电动车（EV）充电装置、系统及相关方法。

技术介绍

[0003]可再充电电池已在广泛的应用中用于电能存储，包括它们在车辆、电动工具、笔记本电脑、移动电话、双向收音机、灯和不间断电源中的使用。使用可充电电池的车辆可以包括汽车、电池电动车、混合动力电动车、船、高尔夫球车和飞行器。充电器和充电方法已被开发并用于为这些可充电电池充电。固定式充电器使用来自电网的电力也已广泛用于为可充电电池充电。例如，已经开发了使用交流电的充电器，并使用一个或多个绕线变压器将交流电从一种电压转换为另一种电压，这可能导致一些充电器体积变得庞大或笨重。
[0004]存在减小充电器的尺寸和质量以使充电装置能够容易地与电动车一起运输的需要。此外，电动车充电器需要可靠、安全、易于使用和高效。

技术实现思路

[0005]电动车充电系统包括交错式DC
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DC控制系统，该系统配置为便于从储能装置向电动车电池供电。交错式DC
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DC控制系统包括浪涌电流限制电路和三个并联升压转换器，其中三个并联升压转换器中的每个升压转换器被配置为以离散相位运行，并且其中三个并联升压转换器通信耦合到浪涌电流限制电路。此外，交错式DC
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DC控制系统包括通信耦合到三个并联升压转换器的单向电流电路。电动车充电系统还包括通信连接到交错式DC
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DC控制系统的控制器。控制器包括配置成控制交错式DC
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DC控制系统的电子控制电路以及配置成在交错式DC
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DC控制系统和电动车电池之间建立充电协议的车辆通信电路，其中车辆通信电路以通信方式耦合到电气控制电路。
[0006]此外，提供了一种制造电动车充电系统的方法。该方法包括使用电镀来形成包括磁芯电感器、散热器和多股线的交错式DC
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DC控制系统，其中电镀产生包括三个并联升压转换器的单个印刷电路板。此外，该方法包括将交错式DC
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DC控制系统堆叠在储能装置上，其中堆叠对齐交错式DC
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DC控制系统，使得单个印刷电路板具有与储能装置相同的长度和宽度。
[0007]此外，提供了一种对电动车电池充电的方法。该方法包括由交错式DC
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DC控制系统接收来自储能装置的电力输入，该电力输入在交错式DC
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DC控制系统的浪涌电流限制电路处接收，其中浪涌电流限制电路包括多个开关元件。通信连接到交错式DC
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DC控制系统的控
制器在浪涌电流阶段期间接通和关断多个开关组件，使得电流连续地流向交错式DC
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DC控制系统的三个并联升压转换器。三个并联升压转换器将电力输入的输入电压升压到电动车电池的更高电压。交错式DC
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DC控制系统的电磁干扰滤波器滤除来自电力输入的噪声。单向电流电路将输入的电能传输到电动车电池。
[0008]其他特征和优点通过这里描述的概念来实现。
附图说明
[0009]本文所述的方面在说明书结尾处的权利要求中作为示例被特别指出并明确要求保护。本公开的前述和其他目的、特征和优点从以下结合附图所采取的详细描述中变得显而易见，其中：图1根据本文所述方面，示出了用于EV充电系统的控制器和转换器的示例图的框图；图2是根据本文所述方面，示出图1的EV充电系统的转换器和控制器的示例组件的框图；图3根据本文所述方面，描绘了用于制造电动车充电系统的示例过程；以及图4根据本文描述的方面，描绘了用于对电动车电池充电的示例过程。
具体实施方式
[0010]本文描述了一种用于对EV电池充电的电动车（EV）充电系统。EV充电系统可以使用直流到直流（DC
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DC）转换来提供电荷的单向流动，其中从储能装置接收电输入并通过EV充电系统传输到EV电池。根据各种实施例，EV充电系统可以向EV电池提供跨越宽DC电压输出范围的恒定电流（CC）或恒定电压（CV）的输出。例如，可以通过交错式DC
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DC控制系统将直流（DC）电压输出范围提升至输入电压的六倍，以便将较低的电池电压从储能装置传输到较高的车辆电池电压中。有利地，根据本文所述的方面，EV充电系统的效率可以具有超过99%的高峰值效率。
[0011]图1是图示用于EV充电系统100的控制器104和转换器102的示例图的框图。转换器102包括交错式DC
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DC控制系统，如下所述，其可以被配置为便于从电源输入（如储能装置150）向电源输出（如EV电池160）提供电荷。转换器102可以通信连接到控制器104，其中控制器104可以包括用于控制转换器102的交错式DC
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DC控制系统的组件。
[0012]图2是说明图1的EV充电系统100的转换器102和控制器104的示例组件的框图。例如，转换器102包括浪涌电流限制电路106。浪涌电流限制电路106可以包括隔离电流传感器108和高阻抗电压传感器110，它们可以确保控制器104的电子控制电路130在故障的情况下被电隔离。根据一个实施例，当EV电池电连接到EV充电系统100时，浪涌电流限制电路106可以确保EV充电系统100以受控速率充电。有利地，浪涌电流限制电路106可以为EV充电系统100的所有电力组件提供更长的预期寿命和更安全的运行。
[0013]根据一个实施例，浪涌电流限制电路106的选择性可切换组件被配置为接收来自储能装置的电力输入。选择性可切换组件可以包括可以促进高功率传输的隔离电流传感器108和高阻抗电压传感器110，其中隔离电流传感器108和高阻抗电压传感器110都可以由控制器104控制。控制器104可以被配置为当启动EV充电系统100的运行时，选择性地接通和关
断选择性可切换部件的各种开关。例如，当流过开关的电流达到预定的上限阈值时，可以关断开关。根据一个实施例，可切换组件的切换频率可以是固定的。此外，高阻抗电压传感器110可以包括比浪涌电流限制电路106的其他开关组件更高的阻抗路径，其中更高阻抗的路径有助于控制充电时间。隔离电流传感器108可有助于在发生故障时将输入与输出电路快速隔离。此外，包括在浪涌电流限制电路106中的选择性可切换组件可以降低对存在输出开关元件的需求。
[0014]在电力输入通过浪涌电流限制电路106之后，电力输入的电压可以由通信连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动车充电系统，包括：一个交错式DC
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DC控制系统，其被配置为便于从储能装置向电动车电池提供电荷，所述交错式DC
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DC控制系统包括：浪涌电流限制电路；三个并联升压转换器，其中所述三个并联升压转换器中的每个升压转换器被配置为以离散相位运行，其中所述三个并联升压转换器通信连接到所述浪涌电流限制电路；单向电流电路，其与所述三个并联升压转换器通信连接；以及控制器，其通信连接到所述交错式DC
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DC控制系统，所述控制器包括：电子控制电路，其被配置为控制所述交错式DC
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DC控制系统；以及车辆通信电路，其被配置为在所述交错式DC
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DC控制系统和所述电动车电池之间建立充电协议，其中所述车辆通信电路通信连接到所述电子控制电路。2.根据权利要求1所述的电动车充电系统，还包括安全电路，其被配置为对所述电动车充电系统因断电而放电，其中，所述安全电路包括：一个电阻；以及多个电容，其中多个电容与所述电阻并联。3.根据权利要求2所述的电动车充电系统，其中，所述安全电路还包括储能组件，其中，所述储能组件被配置为在所述电动车充电系统失电时自动接合。4.根据权利要求1所述的电动车充电系统，其中，所述浪涌电流限制电路包括由所述控制器控制的多个选择性可切换组件，其中所述多个选择性可切换组件中的至少一个可切换组件包括比多个可选择性可切换组件中的至少一个其他可切换组件更高的阻抗路径。5.根据权利要求1所述的电动车充电系统，其中，所述单向电流电路被配置为防止从所述电动车电池放电。6.根据权利要求1所述的电动车充电系统，其中，所述电子控制电路还被配置为读取所述交错式DC
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DC控制系统的隔离电流传感器的传感器值，并配置为将所述三个并联升压转换器的占空比设置为120度。7.根据权利要求1所述的电动车充电系统，其中，所述交错式DC
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DC控制系统包括电磁干扰滤波器，所述电磁干扰滤波器被配置为抑制噪声输送到所述电动车电池。8.根据权利要求1所述的电动车充电系统，其中，所述交错式DC
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DC控制系统除了所述三个并联升压转换器之外，还包括三个附加的并联升压转换器，使得总共有六个升压转换器，其中所述六个升压转换器的每个升压转换器被配置为以60度的相位差运行。9.根据权利要求1所述的电动车充电系统，其中所述三个并联升压转换器是第一组三个并联升压转换器，并且其中所述交错式DC
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DC控制系统包括第二组三个并联升压转换器和第三组三个并联升压转换器，使得总共有九个升压转换器，并且其中所述九个升压转换器中的每个升压转换器被配置为彼此相差40度地运行。10.根据权利要求1所述的电动车充电系统，其中，所述电动车充电系统是便携式电动车充电系统，其中，所述便携式电动车充电系统包括堆叠在所述储能装置上的多层印刷电路板，其中，所述储能装置包括DC电池模块，其中所述多层印刷电路板包括所述交错式DC
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DC控制系统和所述控制器。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗，
申请(专利权)人：斯巴克充电公司，
类型：发明
国别省市：