用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)和充電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及動(dòng)力電池充電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)和一種充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展需要和行業(yè)技術(shù)的日趨成熟，電動(dòng)汽車(包括混合動(dòng)力汽車HEV和純電動(dòng)汽車EV)變得越來越盛行。目前電動(dòng)汽車用于家庭充電的方式如圖1所示，從電網(wǎng)(家用插座)直接取電給電動(dòng)汽車的充電機(jī)，然后通過充電機(jī)將電壓轉(zhuǎn)換成高壓直流電給整車動(dòng)力電池充電，或者通過專用充電盒/粧取電給到電動(dòng)汽車的充電機(jī)，充電機(jī)轉(zhuǎn)換成高壓直流電給整車動(dòng)力電池充電。其中，充電機(jī)的輸出跟隨動(dòng)力電池包電壓變化，動(dòng)力電池包電壓抬升，充電機(jī)的輸出及其內(nèi)部功率器件的耐受電壓也需跟隨抬升。
[0003]雖然動(dòng)力電池包電壓抬升對整車會(huì)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)迫于充電機(jī)中的功率器件例如功率二極管、MOS管或IGBT的耐壓而受限，從而導(dǎo)致各車廠開發(fā)的電池平臺多數(shù)會(huì)基于650V功率器件電壓等級(主要是目前功率器件的耐壓一般為650V)，使整車開發(fā)受限。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)，通過N個(gè)充電模組來給動(dòng)力電池包充電，在動(dòng)力電池包電壓抬升時(shí)，動(dòng)力電池包電壓可分為N個(gè)電壓疊加，從而避免充電機(jī)中功率器件的電壓升高而受限，有利于動(dòng)力電池包電壓抬升優(yōu)化。
[0005]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出一種充電機(jī)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一方面提出的一種用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)，包括:充電機(jī)，所述充電機(jī)包括N個(gè)充電模組，所述N個(gè)充電模組分別并聯(lián)連接到電網(wǎng)以分別從所述電網(wǎng)取電，所述N個(gè)充電模組之間進(jìn)行相互通信，且所述N個(gè)充電模組中的任意一個(gè)充電模組為主充電模組，其中，N為大于I的整數(shù);動(dòng)力電池包，所述動(dòng)力電池包包括N個(gè)電池單元；電池管理器，所述電池管理器與所述主充電模組中的控制單元進(jìn)行通信，所述電池管理器采集所述N個(gè)電池單元中每個(gè)電池單元的電壓信息，并獲取所述動(dòng)力電池包的充電需求信息，以及將所述每個(gè)電池單元的電壓信息和所述動(dòng)力電池包的充電需求信息發(fā)送給所述控制單元，所述控制單元根據(jù)所述每個(gè)電池單元的電壓信息和所述動(dòng)力電池包的充電需求信息控制所述N個(gè)充電模組中每個(gè)充電模組的充電功率以使所述N個(gè)充電模組對所述動(dòng)力電池包進(jìn)行充電。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型提出的用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)，充電機(jī)包括N個(gè)充電模組，N個(gè)充電模組分別并聯(lián)連接到電網(wǎng)以分別從電網(wǎng)取電，這樣通過N個(gè)充電模組來給動(dòng)力電池包充電，在動(dòng)力電池包電壓抬升時(shí)，動(dòng)力電池包電壓可分為N個(gè)電壓疊加，從而避免充電機(jī)中功率器件的電壓升高而受限，不僅有利于充電機(jī)模塊設(shè)計(jì)和開發(fā)，還有利于動(dòng)力電池包電壓抬升優(yōu)化，也容易在現(xiàn)有版本上升級，給設(shè)計(jì)人員帶來方便。
[0008]其中，所述每個(gè)充電模組均包括充電接口，并通過相應(yīng)的充電接口與所述每個(gè)電池單元--對應(yīng)相連。
[0009]或者，所述N個(gè)充電模組的輸出端串聯(lián)連接以形成一個(gè)充電接口，所述充電機(jī)通過該一個(gè)充電接口與所述動(dòng)力電池包相連。
[0010]具體地，所述每個(gè)充電模組均包括PFC模塊和DC-DC轉(zhuǎn)換模塊。
[0011]或者，所述每個(gè)充電模組均包括DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，且所述每個(gè)充電模組中的DC-DC轉(zhuǎn)換模塊共用一個(gè)PFC模塊。
[0012]并且，所述每個(gè)充電模組還分別通過充電盒/粧與所述電網(wǎng)相連，以通過所述充電盒/粧從所述電網(wǎng)取電。
[0013]具體地，所述充電機(jī)還具有逆變工作模式，所述動(dòng)力電池包通過所述充電機(jī)向所述電網(wǎng)放電。
[0014]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型另一方面提出的一種充電機(jī)，包括N個(gè)充電模組，所述N個(gè)充電模組分別并聯(lián)連接到電網(wǎng)以分別從所述電網(wǎng)取電，所述N個(gè)充電模組之間進(jìn)行相互通信，且所述N個(gè)充電模組中的任意一個(gè)充電模組為主充電模組，所述主充電模組中的控制單元與電池管理器進(jìn)行通信以接收所述電池管理器發(fā)送的動(dòng)力電池包的充電需求信息和所述動(dòng)力電池包中每個(gè)電池單元的電壓信息，并根據(jù)所述每個(gè)電池單元的電壓信息和所述動(dòng)力電池包的充電需求信息控制所述N個(gè)充電模組中每個(gè)充電模組的充電功率以使所述N個(gè)充電模組對所述動(dòng)力電池包進(jìn)行充電，其中，N為大于I的整數(shù)。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型提出的充電機(jī)，N個(gè)充電模組分別并聯(lián)連接到電網(wǎng)以分別從電網(wǎng)取電，這樣通過N個(gè)充電模組來給動(dòng)力電池包充電，在動(dòng)力電池包電壓抬升時(shí)，動(dòng)力電池包電壓可分為N個(gè)電壓疊加，從而避免充電機(jī)中功率器件的電壓升高而受限，不僅有利于充電機(jī)模塊設(shè)計(jì)和開發(fā)，還有利于動(dòng)力電池包電壓抬升優(yōu)化，也容易在現(xiàn)有版本上升級，給設(shè)計(jì)人員帶來方便。
[0016]其中，所述動(dòng)力電池包包括N個(gè)電池單元，所述每個(gè)充電模組均包括充電接口，并通過相應(yīng)的充電接口與所述N個(gè)電池單元中的每個(gè)電池單元--對應(yīng)相連。
[0017]或者，所述N個(gè)充電模組的輸出端串聯(lián)連接以形成一個(gè)充電接口，以使所述充電機(jī)通過該一個(gè)充電接口與所述動(dòng)力電池包相連。
[0018]具體地，所述每個(gè)充電模組均包括PFC模塊和DC-DC轉(zhuǎn)換模塊。
[0019]或者，所述每個(gè)充電模組均包括DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，且所述每個(gè)充電模組中的DC-DC轉(zhuǎn)換模塊共用一個(gè)PFC模塊。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有的一種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的方框示意圖；
[0021]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)的方框示意圖；
[0022]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)的方框示意圖；
[0023]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的充電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的充電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0025]圖6為根據(jù)本實(shí)用新型還一個(gè)實(shí)施例的用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)的方框示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0027]下面參考附圖來描述本實(shí)用新型實(shí)施例提出的用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)和充電機(jī)。
[0028]結(jié)合圖2至圖5所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提出的用于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)包括充電機(jī)10、動(dòng)力電池包20和電池管理器30。
[0029]充電機(jī)10包括N個(gè)充電模組11、12、13、……、1N，N個(gè)充電模組11、12、13、……、1N分別并聯(lián)連接到電網(wǎng)以分別從電網(wǎng)取電，N個(gè)充電模組11、12、13、……、1N之間進(jìn)行相互通信，且N個(gè)充電模組11、12、13、……、IN中的任意一個(gè)充電模組例如第一充電模組11為主充電模組，其中，N為大于I的整數(shù)。動(dòng)力電池包20包括N個(gè)電池單元21、22、23、……、2N，電池管理器30與主充電模組例如第一充電模組11中的控制單元110進(jìn)行通信，電池管理器30采集N個(gè)電池單元中每個(gè)電池單元的電壓信息，并獲取動(dòng)力電池包20的充電需求信息，以及將每個(gè)電池單元的電壓信息和動(dòng)力電池包20的充電需求信息發(fā)送給控制單元110，控制單元110根據(jù)每個(gè)電池單元的電壓信息和動(dòng)力電池包的充電需求信息控制N個(gè)充電模組中每個(gè)充電模組的充電功率以使N個(gè)充電模組對動(dòng)力電池包20進(jìn)行充電。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)充電模組均包括充電接口，并通過相應(yīng)的充電接口與每個(gè)電池單元一一對應(yīng)相連。例如如圖2所示，充電模組為兩個(gè)，即第一充電模組11和第二充電模組12，第一充電模組11的充電接口用于連接第一電池單元21，從而第一充電模組11給第一電池單元21充電，第二充電模組12的充電接口用于連接第二電池單元22，從而第二充電模組12給第二電池單元22充電。其中，每個(gè)充電單元由多個(gè)電池組例如M個(gè)電池組串聯(lián)構(gòu)成，N個(gè)電池單元串聯(lián)連接以構(gòu)成動(dòng)力電池包，M為正整數(shù)。
[0031 ] 也就是說，如圖2所示，可將動(dòng)力電池包20的電壓分組為U = U1+U2，第一電池單元21對應(yīng)Ul，第二電池單元22對應(yīng)U2，第一電池單元21通過第一充電模組11充電，第二電池單元22通過第二充電模組12充電。第一充電模組11與第二充電模組12之間進(jìn)行通信以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，第一充電模組11和第二充電模組12可借用通用的車載充電機(jī)模塊。
[0032]即言，在本實(shí)施例中，當(dāng)動(dòng)力電池包電壓抬升時(shí)，可將動(dòng)力電池包的電壓分為U=U1+U2+……+UN，N個(gè)充電模組的輸入并聯(lián)，輸出分別對應(yīng)每個(gè)電池單元，從而在動(dòng)力電池包電壓抬升時(shí)，每個(gè)充電模組中功率器件的電壓無需抬升，避免功率器件的電壓升高而受限。
[0033]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，N個(gè)充電模組11、12、13、……、IN的輸出端串聯(lián)連接以形成一個(gè)充電接口，充電機(jī)10通過該一個(gè)充電接口與動(dòng)力電池包20相連。例如如圖3所示，充電模組為兩個(gè)，即第一充電模組11和第二充電模組12，第一充電模組11和第二充電模組12的輸出端串聯(lián)以形成一個(gè)充電接口，用來連接動(dòng)力電池包20，從而第一充電模組11和第二充電模組12共同給動(dòng)力電池包充電。其中，每個(gè)充電單元由多個(gè)電池組例如M個(gè)電池組串聯(lián)構(gòu)成，N個(gè)電池單元串聯(lián)連接以構(gòu)成動(dòng)力電池包。
[0034]即言，在本實(shí)施例中，當(dāng)動(dòng)力電池包電壓抬升時(shí)，可將動(dòng)力電池包的電壓分為U=U1+U2+……+UN，N個(gè)充電模組的輸入并聯(lián)，輸出串聯(lián)，從而在動(dòng)力電池包電壓抬升時(shí)，每個(gè)充電模組中功率器件的電壓無需抬升，避免功率器件的電壓升高而受限。
[0035]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，N個(gè)充電模組之間通過CAN總線進(jìn)行相互通信，電池管理器30與控制單元110之間通過CAN總線進(jìn)行通信。
[0036]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖4所示，每個(gè)充電模組均包括PFC(PowerFactor Correct1n，功率因數(shù)校正)模塊和DC-DC轉(zhuǎn)換模塊。
[0037]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，每個(gè)充電模組均包括DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，且每個(gè)充電模組中的DC-DC轉(zhuǎn)換模塊共用一個(gè)PFC模塊。
[0038]其中，如圖6所示，每個(gè)充電模組還分別通過充電盒/粧與電網(wǎng)相連，以通過充電盒/粧從電網(wǎng)取電。
[0039]具體而言，在設(shè)計(jì)充電模組時(shí)，從電網(wǎng)或充