一種電動汽車充電控制中心及穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站的製作方法

2023-05-29 18:00:01 1

本實用新型屬於充電技術領域，涉及一種充電控制中心，具體涉及一種電動汽車充電控制中心及穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站。

背景技術：

新能源電動汽車，對作為動力來源的電池包有電壓和容量的要求，電池包往往由數千個單體電池，通過串並聯組成。現在的電動汽車充電站（樁）是一臺獨立的專用設備，根據電動汽車的電池包電壓提供充電電壓，根據電動汽車的電池組容量提供充電電流。充電站或充電樁基本是一個針對某一特定電動汽車專用設備，適應性差，難以滿足形形色色的電動汽車的充電要求。因此對於電動汽車，載重和速度各異，需要的電池包的電壓和容量不同，很難統一。

電動汽車的鋰離子電池充電要求嚴格，過充和過放都有安全隱患，必須嚴格控制，因此需要將其與電池管理系統（BMS）相連接，以檢測電池組電壓、電池包內部的溫度和單體電壓等電池參數。

目前，對電動汽車充電是通過BMS預先人為設定充電終止電壓，這個電壓等於電池包串聯的電池節數與單體電池的理論充電終止電壓的乘積。為了防止過充，通常會留有一定餘量，如電池廠家規定單體電池的充電終止電壓是4.2V，通過BMS設定充電電壓時則設定成4.1V，防止過充。充電電流則是通過BMS根據特定的電池包的容量，人為設定一個最大電流值（如1C，完成充電的時間理論值1小時），超過這個電流的上限，切斷充電迴路。這樣的充電站是一個定製的、專用的設備，無法滿足各種不同電動汽車（品種、品牌、功率、電壓等名目繁多）的使用要求。

技術實現要素：

本實用新型目的是為了克服現有技術的不足而提供一種多功能電動汽車的充電控制中心。

為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是：一種電動汽車充電控制中心，它用於接收信息並根據所述信息匹配與其連接的充電網絡。

優化地，所述信息為電池管理系統發送的電池包信息。

進一步地，所述充電網絡包括通用充電器和至少一個穩壓電源模塊，它根據所述信號匹配與所述通用充電器串聯接通的所述穩壓電源模塊數量。

本發明的又一目的在於提供一種穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站，用於對電動汽車的電池包進行充電，它包括充電網絡和控制中心，所述充電網絡包括與所述電池包相連接的通用充電器以及可與所述通用充電器相連接的多個穩壓電源模塊；所述控制中心分別與所述電池包、所述通用充電器和所述穩壓電源模塊相連接，其用於接收所述電池包信息並對應調整所述通用充電器的輸出以及與所述通用充電器串聯接通的所述穩壓電源模塊數量。

優化地，所述充電網絡還包括可與所述通用充電器相連接的至少一個儲能電池模塊，所述控制中心可對應調整其與所述通用充電器串聯接通的數量。

進一步地，所述控制中心通過與其相連接的電池管理系統與所述電池包相連接，其用於接收所述電池管理系統發送的電池包信息。

進一步地，每個所述穩壓電源模塊對應連接有用於控制其與所述通用充電器連接通斷的控制開關。

由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：本實用新型多功能電動汽車的充電控制中心，能夠用於接收信息並根據信息匹配與其連接的充電網絡，這樣基於該充電控制中心的穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站，通過將通用充電器與多個穩壓電源模塊相連接形成可以適配的充電網絡，在充電時能夠對規格不一的電動汽車進行充電，解決了電動汽車充電難的問題，有利於電動汽車的推廣。

附圖說明

附圖1為本實用新型穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站的結構示意圖；

附圖2為附圖1的原理圖；

附圖3為本實用新型穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站電池包的結構示意圖；

其中，1、電動汽車；11、電池包；110、電池節點；112、電池單體；12、電池管理系統；2、充電網絡；21、通用充電器；22、穩壓電源模塊；23、儲能電池模塊；24、控制開關；3、控制中心。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型優選實施方案進行詳細說明：

如圖1和圖2所示的穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站，用於對設置於電動汽車1的電池包11（電池包11內通常內置電池管理系統12）進行充電，它包括充電網絡2和控制中心3。

其中，控制中心3用於接收信息（通常是電池管理系統12對電池包11監測掃查得到的信息）並根據這些信息匹配與其連接的充電網絡2。而充電網絡2包括通用充電器21（通用充電器21可以採用常規的或者特定的那些，為可變電壓模塊）和至少一個穩壓電源模塊22。控制中心3通過電池管理系統12與電池包11相連接，並且與通用充電器21和至少一個穩壓電源模塊22組成的充電網絡2相連接，用於接收電池管理系統12採集的電池包11信息，並對應調整通用充電器21的輸出以及與通用充電器21串聯接通的穩壓電源模塊22的數量；充電網絡2還包括可與通用充電器21相連接的至少一個儲能電池模塊23，同樣的控制中心3可以根據接收的信息對應調整與通用充電器21串聯接通的儲能電池模塊23的數量（儲能電池模塊23可以是用太陽能、風能等發電的儲能電池組，可以用於代替儲能電池模塊23或者輔助儲能電池模塊23，以減輕市電網絡的壓力）。

穩壓電源模塊22可以採用常規的那些，如參數為：

輸入電壓：AC 3×380V；

功率：5~10KW；

輸出電壓：DC 48V；

輸出最大電流：DC 100A~200A。

通用充電器21也可以採用常規的那些，如參數為：

輸入電壓：AC 3×380V

功率：5~10KW

輸出電壓：DC 40~100V

輸出最大電流：DC 100A~200A

在本實施例中，如圖2所示，電池包11由多個電池節點110串聯而成，每個電池節點110由多個電池單體112並聯而成。每個穩壓電源模塊22對應連接有用於控制其與通用充電器21連接通斷的控制開關24。

基於上述穩壓電源堆疊的通用型電動汽車充電站的充電控制方法，它包括以下步驟：

（a）控制中心3根據電池包11的當前電壓，接通通用充電器21或者接通通用充電器21與穩壓電源模塊22形成的充電網絡2；

（b）當電池包11電壓與通用充電器21或充電網絡2電壓相等時，接通充電控制開關24，隨後提升通用充電器21的輸出電壓進行充電，通用充電器21初始充電電流根據電池管理系統12對電池包11的監測結果結合電池廠商的額定數據確定；

（c）當電池包11充電過程中的電壓接近或超過通用充電器21或充電網絡2電壓調節範圍時，切斷電池包11與通用充電器21或充電網絡2的連接，隨後向控制中心3發送重新匹配充電網絡2的信號，使得充電網絡2增加接入的穩壓電源模塊22的數量或者增加接入的儲能電池模塊23的數量；

（d）待通用充電器21再接收到控制中心3輸出的接通信號後，重新調整輸出電壓，當電池包11與充電網絡2電壓相等時，接通充電網絡2和電池包11進行充電即可。

在本實施例中，步驟（c）中，當電池包11充電過程中的電壓接近通用充電器21或充電網絡2電壓調節範圍時，通用充電器21開始減小電流，當電流為0時再切斷電池包11與通用充電器21或充電網絡2的連接。步驟（b）和步驟（d）中，在充電時，利用電源管理系統12對電池包11的多個電池節點110電壓進行監測，確定其中的最大值；當電源管理系統12監測到電池節點110電壓的最大值接近電池單體112的充電終止電壓時，減小充電電流。在充電時，利用電源管理系統12還對電池單體112的溫度進行監測，當監測到電池單體112的溫度＜55°時，充電電流的減小幅度為其初始數值的5~10%；當監測到電池單體112的溫度≥55°時，充電電流的減小幅度為其初始數值的20~40%。在充電時，當充電電流減小至小於或等於電池包11的充電終止電流時或者當SOC指數達到設定值時，電池管理系統12向通用充電器21發送停止充電信號，當充電電流為0時，斷開充電網絡2與電池包11的連接，充電結束。

例如，某一電動汽車的電池包11額定電壓為144V、容量為80AH，它由1560個電池單體112（電池18650）堆疊而成，40並39串（即40個電池單體112並聯形成一個電池節點110，電池節點110的電壓為單節電壓，然後39個電池節點11串聯形成電池包11）。18650單體電池充電終止電壓為4.2V、放電終止電壓為2.5V、容量2000mAh，因此對於整個電池包11，充電終止電壓為163.8V、放電終止電壓為97.5V，充電前電池包的電壓可能是97.5V到163.8V之間的任何電壓。當電池包11充電前的當時電壓為105V，控制中心3與充電網絡2接通，以對充電網絡2進行配置（用一個穩壓電源模塊22和通用充電器21串聯供電，穩壓電源模塊22輸出48V，通用充電器21輸出57V，總電壓105V），以滿足電動汽車電池包的充電要求，通用充電器21的輸出電壓57V，也在其電壓的調節範圍內。控制中心3接通充電網絡2以後，發出「充電網絡連接完成」信號，通用充電器21收到該信號，立即提升自身的輸出電壓，當檢測到充電網絡2的電壓與電池包11的電壓相等的瞬間，閉合充電總開關，實現0電流平穩過渡，避免瞬間大電流對鋰離子電池的衝擊。

隨著充電過程的進行，電池電壓不斷上升，當電池包11總電壓接近148V時，即通用充電器21本身的輸出電壓已經接近自身輸出電壓上限時，輸出電壓即將超過自身的調節範圍，開始切換充電網絡2：首先降低輸出電流，當電流為0時，切斷充電總開關，同時向控制中心3發出「請求重新匹配充電網絡」的信號，控制中心3收到通用充電器21發來的「重新匹配充電網絡」的請求後，立即根據電池包11當時電壓，重新調整充電網絡，在串聯的穩壓電源模塊迴路中，增加一個穩壓電源模塊22（此時即兩個穩壓電源模塊22和通用充電器21串聯），並再次向通用充電器21發出「充電網絡連接完成」的指令，通用充電器21重新開始對電動汽車充電，重複前面的過程。

上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍，凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。