本公開內(nèi)容涉及一種用于控制電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的設(shè)備。

背景技術(shù)：

通常，電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)為其中從再生能源(例如太陽(yáng)光、風(fēng)能、燃料電池)或從電力系統(tǒng)生成的電力可以被存儲(chǔ)在電動(dòng)車輛的電池中的站。

取決于電動(dòng)車輛的類型，對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的方式可以被分成直接充電方式和電池更換方式。

直接充電方式被分成慢充電方式和快速充電方式。慢充電方式用于住宅或停車場(chǎng)。以這種方式，電價(jià)是便宜的，但是存在的缺點(diǎn)在于花費(fèi)大約5小時(shí)充分地對(duì)電池進(jìn)行充電。如在加油站加燃料進(jìn)行快速充電方式。它在電動(dòng)車輛旅行之后當(dāng)對(duì)電池放電時(shí)使用，且在短時(shí)段內(nèi)對(duì)該電池進(jìn)行充電，聲稱以大功率30分鐘。

電池更換方式通常通過使用機(jī)器手臂半自動(dòng)或自動(dòng)更換電池來進(jìn)行。以這種方式，花費(fèi)短時(shí)間來更換電池，但是存在的缺點(diǎn)在于它需要用于安裝站且更換電池的額外費(fèi)用。

圖1是直接充電類型的現(xiàn)有電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的框圖。

現(xiàn)有電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)包括電池100、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(pcs)200和電力系統(tǒng)300。pcs200使用來自電力系統(tǒng)300的電力以緩慢或快速地對(duì)電池100進(jìn)行充電。

這樣做時(shí)，電池管理系統(tǒng)(bms)400監(jiān)視電池的充電狀態(tài)(soc)、電池100的電流、電壓、溫度等且向該系統(tǒng)的控制單元提供信息。

系統(tǒng)的這種現(xiàn)有電動(dòng)車輛橫截面單向地操作。單個(gè)轉(zhuǎn)換器用于對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行充電。在大城市或人口密集的區(qū)域，需要增加這種電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的效率以減小空間約束或成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的目的在于提供一種用于控制電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的設(shè)備，其能夠通過使用單個(gè)轉(zhuǎn)換器同時(shí)對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行充電。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)方面，一種用于控制電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的設(shè)備包括：電池管理系統(tǒng)(bms)，其被配置為提供與多個(gè)電池的充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的信息；多個(gè)磁開關(guān)，每個(gè)連接到相應(yīng)多個(gè)電池；轉(zhuǎn)換器單元，其被配置為將從電力系統(tǒng)施加的ac電壓轉(zhuǎn)換成dc電壓以將其供應(yīng)到電池；以及控制單元，其被配置為：通過電壓控制對(duì)多個(gè)電池中的每個(gè)進(jìn)行充電直到第一預(yù)設(shè)電壓，通過電流控制對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行充電直到第二預(yù)設(shè)電壓的百分比，且通過電壓控制對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行充電直到第二預(yù)設(shè)電壓，其中，第一電壓低于完全充電電壓且第二電壓為完全充電電壓。

控制單元可以接通連接到多個(gè)電池中的第一電池的第一磁開關(guān)，且當(dāng)?shù)谝浑姵氐碾妷哼_(dá)到第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)可以斷開第一磁開關(guān)。

如果多個(gè)電池被充電直到第一預(yù)設(shè)電壓，則控制單元可以接通分別連接到多個(gè)電池的多個(gè)磁開關(guān)。

轉(zhuǎn)換器單元可以將從多個(gè)電池中的至少一個(gè)供應(yīng)的dc電壓轉(zhuǎn)換成ac電壓且將其供應(yīng)到電力系統(tǒng)。

該設(shè)備還可以包括：dc斷路器，其被布置在多個(gè)磁開關(guān)和轉(zhuǎn)換器單元且被配置為防止過載電流被引入到電池。

該設(shè)備還可以包括：ac斷路器，其被布置在轉(zhuǎn)換器單元和電力系統(tǒng)之間且被配置為防止過載電流被引入到電力系統(tǒng)。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行充電且因此可以改善該系統(tǒng)的效率。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的框圖；

圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的框圖；以及

圖3是用于示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的控制電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

由于本公開內(nèi)容可以不同地修改且具有幾個(gè)示例性實(shí)施例，所以具體示例性實(shí)施例將在附圖中示出且在詳細(xì)描述中詳細(xì)描述。然而，要理解，本公開內(nèi)容不限于特定示例性實(shí)施例，而包括在本公開內(nèi)容的精神和范圍中包括的所有修改、等同物和替換。

在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例。

圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的框圖。

如圖2所示，根據(jù)示例性實(shí)施例的充電系統(tǒng)連接到由多個(gè)電池組成的電池單元10。該系統(tǒng)可以包括：由多個(gè)磁開關(guān)(每個(gè)磁開關(guān)將相應(yīng)電池連接到該系統(tǒng))組成的磁開關(guān)單元20、首次充電單元30、dc斷路器40、雙向轉(zhuǎn)換器單元50、第一濾波器單元60、第二濾波器單元70、ac斷路器75、電池管理系統(tǒng)(bms)80和控制單元90。

電池單元10可以由多個(gè)電池11到1n組成。雖然附圖僅僅示出電動(dòng)車輛的電池，但是將理解電池被安裝在電動(dòng)車輛中。

電池單元10的多個(gè)電池11到1n可以分別通過磁開關(guān)單元20的dc磁開關(guān)21到2n連接到該系統(tǒng)/與該系統(tǒng)斷開。磁開關(guān)21到2n中的每個(gè)的接觸點(diǎn)可以通過電子線圈打開/關(guān)閉。

首次充電單元30限制峰電流以防止磁開關(guān)21到2n中的故障到峰電流。例如，首次充電單元30可以由繼電器和電阻器組成。然而，也可以使用其它類型的首次充電單元30。

dc斷路器40可以中斷電流的流動(dòng)以防止當(dāng)過載電流即超過額定電流的電流從轉(zhuǎn)換器單元50引入到電池單元10時(shí)出現(xiàn)的事故。

雖然在圖2中未示出，但是保險(xiǎn)絲可以被布置在dc磁開關(guān)單元20和dc斷路器40之間，以保護(hù)轉(zhuǎn)換器單元50的開關(guān)單元52的開關(guān)元件。

ac斷路器75可以中斷電流的流動(dòng)以防止當(dāng)超過額定電流的電流從電力系統(tǒng)引入到充電系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)的事故。

第二濾波器70為電磁兼容性(emc)濾波器，例如，且過濾從電力系統(tǒng)中供應(yīng)的電力中的噪聲。該第一濾波器單元60可以為lcl濾波器，例如，且可以減小從轉(zhuǎn)換器50供應(yīng)到電力系統(tǒng)的電力中的諧波。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，第一濾波器單元70和第二濾波器單元75的配置僅僅是說明性的且根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的系統(tǒng)可以包括更多濾波器。

雙向轉(zhuǎn)換器50包括平滑單元51和開關(guān)單元52。開關(guān)單元52可以包括多個(gè)開關(guān)元件例如電力半導(dǎo)體開關(guān)元件，諸如絕緣柵雙極型模式晶體管(igbt)。多個(gè)開關(guān)元件可以由控制單元90接通/斷開。

雙向轉(zhuǎn)換器50的開關(guān)單元52可以在控制單元90的控制下將與從電力系統(tǒng)供應(yīng)的主電力對(duì)應(yīng)的ac電壓轉(zhuǎn)換成dc電壓，以供應(yīng)它到平滑單元51，或者可以將在平滑單元510中存儲(chǔ)的從電池單元10供應(yīng)的dc電壓轉(zhuǎn)換成ac電壓以供應(yīng)它到電力系統(tǒng)。

利用雙向轉(zhuǎn)換器50的這種配置，根據(jù)示例性實(shí)施例的系統(tǒng)也可以用作能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(ess)或分布式電源。

平滑單元51包括電解質(zhì)電容器。它可以平滑由開關(guān)單元52供應(yīng)的dc電壓或者可以平滑從電池單元10供應(yīng)的dc電壓。

bms80可以測(cè)量與多個(gè)電池11到1n中的每個(gè)的充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的實(shí)時(shí)信息，例如多個(gè)電池11到1n的電壓、電流、溫度，且可以將其提供到控制單元90。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的控制單元90從bms90接收與多個(gè)電池的充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的信息且控制多個(gè)電池的充電。當(dāng)多個(gè)電池連接到充電系統(tǒng)時(shí)，控制單元90可以經(jīng)由bms80檢查電池的輸入量且因此可以控制開關(guān)單元52的多個(gè)開關(guān)元件。

首先，當(dāng)多個(gè)電池連接到充電系統(tǒng)時(shí)，bms80可以檢查每個(gè)電池的電流、電壓、溫度等以確定充電狀態(tài)且可以預(yù)測(cè)剩余電量。

控制單元90從bms80接收與充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)且確定多個(gè)電池的充電狀態(tài)。隨后，當(dāng)連接第一電池11時(shí)，它首先通過首次充電單元30充電，閉合連接第一電池11的第一磁開關(guān)21，且控制轉(zhuǎn)換器50的開關(guān)單元52。因此，第一電池可以通過電壓控制被充電直到預(yù)設(shè)電壓例如400v。電壓控制是指通過以恒定電壓提供電流來對(duì)電池進(jìn)行充電。當(dāng)?shù)谝浑姵?1被充電直到預(yù)設(shè)電壓例如400v時(shí)，打開第一磁開關(guān)21，且然后第二電池12按上述順序通過電壓控制充電。

在電池單元10的所有電池被充電之后，磁開關(guān)單元20的所有磁開關(guān)被關(guān)閉，從而多個(gè)電池彼此并聯(lián)連接，且控制開關(guān)單元52，從而電池通過電流控制被充電到預(yù)設(shè)電壓。電流控制是指通過以恒定電流供應(yīng)電壓來對(duì)電池進(jìn)行充電。為了電池的安全起見，用于電流控制充電的預(yù)設(shè)電壓可以被設(shè)置為完全充電的95％例如570v。

隨后，開關(guān)單元52被控制，使得多個(gè)電池再次通過電壓控制完全充電，且然后可以完成并行充電。這將參照?qǐng)D3再次詳細(xì)描述。

圖3是用于示出控制根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)的方法的流程圖。圖3示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的控制單元90通過其控制該系統(tǒng)的方法。

如圖3所示，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例，如果檢測(cè)到多個(gè)電池連接到該系統(tǒng)(在步驟s31中，是)，則控制單元90可以從bms80接收與每個(gè)電池的充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的信息(步驟s33)。

隨后，控制單元90接通連接到多個(gè)電池中的一個(gè)的磁開關(guān)，例如連接到第一電池11的第一磁開關(guān)21(步驟s35)。如果確定了所連接的第一電池11的電壓低于第一預(yù)設(shè)電壓，在該示例性實(shí)施例中400v，其低于完全充電(在步驟s37中，是)，則控制單元90控制開關(guān)單元52，從而第一電池11以電壓控制模式充電(步驟s39)。即，第一電池11可以通過供應(yīng)電流到第一電池11同時(shí)維持電壓恒定來充電。

控制單元90以這種方式繼續(xù)對(duì)第一電池11進(jìn)行充電，且如果第一電池11的電壓達(dá)到第一預(yù)設(shè)電壓，即400v(在步驟s41中，是)，則控制單元可以中斷對(duì)第一電池11進(jìn)行充電(步驟s43)。

控制單元90可以檢查其他電池的充電狀態(tài)且可以確定是否已經(jīng)對(duì)所有電池進(jìn)行充電(步驟s45)。如果未充電所有電池，則控制單元90可以斷開第一磁開關(guān)21且接通另一個(gè)磁開關(guān)，例如第二磁開關(guān)22(步驟s47)，從而它可以返回到步驟s37以對(duì)連接到第二磁開關(guān)22的電池(即第二電池12)進(jìn)行充電。

當(dāng)已經(jīng)充電了多個(gè)電池時(shí)，控制單元90可以接通與多個(gè)電池相關(guān)聯(lián)的磁開關(guān)(步驟s49)，且可以控制開關(guān)單元52，從而多個(gè)連接的電池以電流控制模式被充電(步驟s51)。即多個(gè)電池中的每個(gè)可以在維持電流恒定的同時(shí)用電壓充電。

隨后，當(dāng)多個(gè)電池的電壓達(dá)到完全充電電壓的預(yù)設(shè)百分比例如在該示例性實(shí)施例中，95％，其例如為570v(在步驟s53中，是)時(shí)，控制單元90可以再次以電壓控制模式對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行充電(步驟s55)。當(dāng)所有電池被完全充電即在該示例性實(shí)施例中充電達(dá)到600v(在步驟s57中，是)時(shí)，控制單元90可以斷開磁開關(guān)以完成充電。

像這樣，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例，多個(gè)電池可以同時(shí)充電，且因此可以改善該系統(tǒng)的效率。

雖然已經(jīng)詳細(xì)描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例，但是這些僅僅是說明性的。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員要明白，各種修改和等同物在不脫離本公開內(nèi)容的范圍下是可能的。因此，追求保護(hù)的本公開內(nèi)容的真實(shí)范圍僅由所附權(quán)利要求限定。