一种大功率直流充电系统

技术领域

本发明涉及充电系统技术领域，特别涉及一种大功率直流充电系统。

背景技术

面对日益紧迫的能源危机，电动汽车的发展已成为国家的重要发展战略。在电动汽车的发展中，充电设施的建设是极其重要的，充电设施的数量和充电速度制约着电动汽车的发展。

随着电池容量及技术的不断进步，充电电流越来越大，充电功率需求也越来越大，输出范围也越来越宽。这就对充电设施提出了更高的要求：一机多充、自动功率分配、柔性充电等，特别是被单体充电模块的功率所限制，使得大功率充电桩中若要实现如上功能，需要多个充电模块进行堆叠，并且使用大量的直流开关进行功率切换。目前市场已有的使用小功率充电模块堆叠而成的大功率充电产品，都需要配置功率切换单元，该单元一般由电流检测，直流接触器，接触器驱动电路等部件组成，同时需要控制器根据充电策略对开关进行控制。该功率切换单元增加了充电系统的复杂度，体积以及成本，由于开关的寿命有限还需对其进行定期更换，增加了后期维护难度及成本。

如专利号为CN206850469U的专利中的矩阵式功率切换单元，使用6个切换开关实现了4个充电模块的功率切换功能。又如专利号为CN807670214U的专利中揭露的功率分配方式，除了直流接触器之外，还配置了功率分配板卡，用以实现复杂的控制保护逻辑。

为实现充电桩的大范围功率调节功能，同时解决已有功率切换方案所来的充电系统复杂度，体积，成本，运维等方面的问题，对于具有大功率输出，宽范围调节能力的充电模块的需求应运而生，是未来新能源汽车充电技术的趋势之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种大功率直流充电系统，以解决目前功率分配解决方案所带来的充电系统复杂度、体积、成本及运维方面的问题，无需经过输出开关的切换以及将不同的模块并联或者旁路，就能实现对不同要求的受电终端进行快速充电的功能，减少了充电桩模块的堆叠数量，减少甚至去除了已有充电系统的功率切换单元，减少了充电系统的复杂度，降低了充电桩的体积和成本，改善了充电桩的维护难度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种大功率直流充电系统，包括多副边绕组变压器以及若干个充电设备，所述多副边绕组变压器的副边连接有若干个AC/DC变换器，所述AC/DC变换器的一端与所述多副边绕组变压器的副边电连接，所述AC/DC变换器的另一端连接有若干个DC/DC变换器，所述DC/DC变换器设置于所述充电设备内。

优选地，所述AC/DC变换器设置在所述多副边绕组变压器的侧面。

优选地，所述AC/DC变换器设置在所述充电设备内。

优选地，所述充电设备为由单充电模块组成的充电桩，所述AC/DC变换器及DC/DC变换器均设置于所述充电桩内。

优选地，所述充电设备包括第一充电设备、第二充电设备、第三充电设备及第四充电设备，所述AC/DC变换器包括第一AC/DC变换器、第二AC/DC变换器、第三AC/DC变换器及第四AC/DC变换器，所述DC/DC变换器包括第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第三DC/DC变换器及第四DC/DC变换器，所述第一AC/DC变换器及第一DC/DC变换器均设置于所述第一充电设备内，所述第二AC/DC变换器及第二DC/DC变换器均设置于所述第二充电设备内，所述第三AC/DC变换器及第四AC/DC变换器均设置于所述多副边绕组变压器的侧面，所述第三DC/DC变换器设置于所述第三充电设备内，所述第四DC/DC变换器设置于所述第四充电设备内。

优选地，所述第一AC/DC变换器与第一DC/DC变换器电连接，所述第二AC/DC变换器与第二DC/DC变换器电连接，所述第三AC/DC变换器与第三DC/DC变换器电连接，所述第四AC/DC变换器与第四DC/DC变换器电连接。

采用上述技术方案，本发明提供的一种大功率直流充电系统，具有以下有益效果：该大功率直流充电系统无需经过输出开关的切换--将不同的模块并联或者旁路，就能实现对不同要求的受电终端进行快速充电的功能，能够解决目前功率分配解决方案所带来的充电系统复杂度，体积，成本，运维等方面的问题，减少了充电桩模块的堆叠数量，减少甚至去除了已有充电系统的功率切换单元，减少了充电系统的复杂度，降低了充电桩的体积和成本，改善了充电桩的维护难度。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图3为本发明实施例三的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1-3所示，该大功率直流充电系统包括多副边绕组变压器以及若干个充电设备，该多副边绕组变压器的副边连接有若干个AC/DC变换器，该AC/DC变换器的一端与该多副边绕组变压器的副边电连接，该AC/DC变换器的另一端连接有若干个DC/DC变换器，该DC/DC变换器设置于该充电设备内。可以理解的，该AC/DC变换器设置在该多副边绕组变压器的侧面，也可以设置在该充电设备内。

具体地，该充电设备为由单充电模块组成的充电桩，该AC/DC变换器及DC/DC变换器均设置于该充电桩内；该充电设备包括第一充电设备、第二充电设备、第三充电设备及第四充电设备，该AC/DC变换器包括第一AC/DC变换器、第二AC/DC变换器、第三AC/DC变换器及第四AC/DC变换器，该DC/DC变换器包括第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第三DC/DC变换器及第四DC/DC变换器，该第一AC/DC变换器及第一DC/DC变换器均设置于该第一充电设备内，该第二AC/DC变换器及第二DC/DC变换器均设置于该第二充电设备内，该第三AC/DC变换器及第四AC/DC变换器均设置于该多副边绕组变压器的侧面，该第三DC/DC变换器设置于该第三充电设备内，该第四DC/DC变换器设置于该第四充电设备内；该第一AC/DC变换器与第一DC/DC变换器电连接，该第二AC/DC变换器与第二DC/DC变换器电连接，该第三AC/DC变换器与第三DC/DC变换器电连接，该第四AC/DC变换器与第四DC/DC变换器电连接。

可以理解的，该充电系统包括一个多副边绕组变压器和n个充电桩；该充电桩可包括一个DC/DC变换器，可包括一个AC/DC变换器以及DC/DC变换器。该多副边绕组变压器可以为传统变压器，移向变压器等各种形式。该多副边绕组变压器可集成一个或者多个AC/DC变换器。该充电桩可以由一个DC/DC变换器组成，也可以由一个AC/DC变换器和一个DC/DC变换器组成。两种充电桩可以同时配置在一个该充电系统当中。

可以理解的，该多副边绕组变压器的每个副边绕组之间均隔离，且分别为充电模块(桩)提供电力。多副边绕组变压器的各副边经由保护装置分别与AC/DC变换器相连接，AC/DC变换器与DC/DC变换器相连接，DC/DC变换器可直接与充电枪部分相连接。其中AC/DC变换器可放置在变压器侧，也可集成在充电模块内从而放置在充电桩内，该充电桩包含且不仅包含可能的AC/DC变换器与DC/DC变换器，其他必须的部分诸如控制，检测，保护，通信等功能模块虽然没有在本发明中描述但也应包含其中。该方案中的DC/DC变换器拥有大功率输出的能力，同时其输出功率可从零调节至额定值，一个DC/DC变换器仅为一台受电终端提供充电电力。

可以理解的，如图1所示，100为变压器部分，主要由一台多副边绕组变压器组成，200为充电设备部分，主要由210,220,230等n个独立的充电桩组成，变压器部分的每个副边分别与一个充电桩相连。在充电桩中，主电路核心部分为AC/DC变换器和DC/DC变换器，且二者直接相连。以充电桩210为例，211AC/DC变换器1与212DC/DC变换器1均配置其中，211AC/DC变换器1将变压器输出的交流电力信号转换为直流电力信号，212DC/DC变换器1将该直流电力信号，根据负载需求调整为合适的直流电力信号为受电终端进行充电。

可以理解的，如图2所示，300为变压器部分，主要由一台多副边绕组变压器301与n个AC/DC变换器组成，400为充电设备部分，主要由410,420,430等n个独立的充电桩组成，变压器部分的每个AC/DC变换器分别与一个充电桩相连。在充电桩中，主电路核心部分为DC/DC变换器。以充电桩410为例，411DC/DC变换器1配置其中，302AC/DC变换器1将变压器301输出的交流电力信号转换为直流电力信号，411DC/DC变换器1将该直流电力信号，根据负载需求调整为合适的直流电力信号为受电终端进行充电。

可以理解的，如图3所示，500为变压器部分，主要由一台多副边绕组变压器501与m-n个AC/DC变换器组成，600为充电设备部分，主要由610,620,630,640等,m个独立的充电桩组成，变压器部分的每个输出分别与一个充电桩相连，该输出可以是副边绕组，也可以是AC/DC变换器。在充电桩610至620中，主电路核心部分为AC/DC变换器和DC/DC变换器，且二者直接相连。以充电桩610为例，611AC/DC变换器1与612DC/DC变换器1均配置其中，611AC/DC变换器1将变压器501输出的交流电力信号转换为直流电力信号，612DC/DC变换器1将该直流电力信号，根据负载需求调整为合适的直流电力信号为受电终端进行充电。在充电桩630至640中，主电路核心部分为DC/DC变换器。以充电桩640为例，641DC/DC变换器1配置其中，502AC/DC变换器1将变压器501输出的交流电力信号转换为直流电力信号，641DC/DC变换器1将该直流电力信号，根据负载需求调整为合适的直流电力信号为受电终端进行充电。

可以理解的，本发明设计合理，构造独特，本发明揭露的大功率直流充电系统，配置了大功率，宽范围输出的充电模块，无需经过输出开关的切换--将不同的模块并联或者旁路，就能实现对不同要求的受电终端进行快速充电的功能，减少了充电桩模块的堆叠数量，减少甚至去除了已有充电系统的功率切换单元，减少了充电系统的复杂度，降低了充电桩的体积和成本，改善了充电桩的维护难度。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。