一种电动汽车充电控制中心、稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站及其充电控制方法

摘要

本发明涉及一种电动汽车充电控制中心、稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站及其充电控制方法，它用于接收信息并根据所述信息匹配与其连接的充电网络；而充电系统包括充电网络和控制中心，所述充电网络包括与所述电池包相连接的通用充电器以及可与所述通用充电器相连接的多个稳压电源模块；所述控制中心分别与所述电池包、所述通用充电器和所述稳压电源模块相连接，其用于接收所述电池包信息并对应调整所述通用充电器的输出以及与所述通用充电器串联接通的所述稳压电源模块数量。在充电时能够对规格不一的电动汽车进行充电，解决了电动汽车充电难的问题，有利于电动汽车的推广。

说明书

技术领域

本发明属于充电技术领域，涉及一种充电控制中心，具体涉及一种电动汽车充电控制中心、稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站及其充电控制方法。

背景技术

新能源电动汽车，对作为动力来源的电池包有电压和容量的要求，电池包往往由数千个单体电池，通过串并联组成。现在的电动汽车充电站（桩）是一台独立的专用设备，根据电动汽车的电池包电压提供充电电压，根据电动汽车的电池组容量提供充电电流。充电站或充电桩基本是一个针对某一特定电动汽车专用设备，适应性差，难以满足形形色色的电动汽车的充电要求。因此对于电动汽车，载重和速度各异，需要的电池包的电压和容量不同，很难统一。

电动汽车的锂离子电池充电要求严格，过充和过放都有安全隐患，必须严格控制，因此需要将其与电池管理系统（BMS）相连接，以检测电池组电压、电池包内部的温度和单体电压等电池参数。

目前，对电动汽车充电是通过BMS预先人为设定充电终止电压，这个电压等于电池包串联的电池节数与单体电池的理论充电终止电压的乘积。为了防止过充，通常会留有一定余量，如电池厂家规定单体电池的充电终止电压是4.2V，通过BMS设定充电电压时则设定成4.1V，防止过充。充电电流则是通过BMS根据特定的电池包的容量，人为设定一个最大电流值（如1C，完成充电的时间理论值1小时），超过这个电流的上限，切断充电回路。这样的充电站是一个定制的、专用的设备，无法满足各种不同电动汽车（品种、品牌、功率、电压等名目繁多）的使用要求。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种多功能电动汽车的充电控制中心。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电动汽车充电控制中心，它用于接收信息并根据所述信息匹配与其连接的充电网络。

优化地，所述信息为电池管理系统发送的电池包信息。

进一步地，所述充电网络包括通用充电器和至少一个稳压电源模块，它根据所述信号匹配与所述通用充电器串联接通的所述稳压电源模块数量。

本发明的又一目的在于提供一种稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站，用于对电动汽车的电池包进行充电，它包括充电网络和控制中心，所述充电网络包括与所述电池包相连接的通用充电器以及可与所述通用充电器相连接的多个稳压电源模块；所述控制中心分别与所述电池包、所述通用充电器和所述稳压电源模块相连接，其用于接收所述电池包信息并对应调整所述通用充电器的输出以及与所述通用充电器串联接通的所述稳压电源模块数量。

优化地，所述充电网络还包括可与所述通用充电器相连接的至少一个储能电池模块，所述控制中心可对应调整其与所述通用充电器串联接通的数量。

进一步地，所述控制中心通过与其相连接的电池管理系统与所述电池包相连接，其用于接收所述电池管理系统发送的电池包信息。

进一步地，每个所述稳压电源模块对应连接有用于控制其与所述通用充电器连接通断的控制开关。

本发明的又一目的在于提供一种稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站的充电控制方法，它包括以下步骤：

（a）控制中心根据电池包的当前电压，接通通用充电器或者接通所述通用充电器与稳压电源模块形成的充电网络；

（b）当电池包电压与所述通用充电器电压或所述通用充电器与所述充电网络叠加的电压相等时，接通充电控制开关，随后提升所述通用充电器的输出电压进行充电，所述通用充电器初始充电电流根据电池管理系统对所述电池包的监测结果结合电池厂商的额定数据确定。

优化地，它还包括以下步骤：

（c）当所述电池包充电过程中的电压接近或超过所述通用充电器或所述充电网络电压调节范围时，切断所述电池包与所述通用充电器或所述充电网络的连接，随后向所述控制中心发送重新匹配所述充电网络的信号，使得所述充电网络增加接入的所述稳压电源模块的数量或者增加接入的所述储能电池模块的数量；

（d）待所述通用充电器再接收到所述控制中心输出的接通信号后，重新调整输出电压，当电池包与充电网络电压相等时，接通所述充电网络和所述电池包进行充电即可。

进一步地，步骤（b）和步骤（d）中，在充电时，利用所述电源管理系统还对所述电池包的温度进行监测；当监测到所述电池单体的温度≥55°时，充电电流的递减幅度为其初始数值的20~40%。

进一步地，步骤（b）和步骤（d）中，在充电时，当充电电流减小至小于或等于所述电池包的充电终止电流时或者当SOC指数达到设定值时，所述电池管理系统向所述通用充电器发送停止充电信号，断开所述充电网络与所述电池包的连接，充电结束。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明多功能电动汽车的充电控制中心，能够用于接收信息并根据信息匹配与其连接的充电网络，这样基于该充电控制中心的稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站，通过将通用充电器与多个稳压电源模块相连接形成可以适配的充电网络，在充电时能够对规格不一的电动汽车进行充电，解决了电动汽车充电难的问题，有利于电动汽车的推广。

附图说明

附图1为本发明稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站的结构示意图；

附图2为附图1的原理图；

附图3为本发明稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站电池包的结构示意图；

其中，1、电动汽车；11、电池包；110、电池节点；112、电池单体；12、电池管理系统；2、充电网络；21、通用充电器；22、稳压电源模块；23、储能电池模块；24、控制开关；3、控制中心。

具体实施方式

下面将结合附图实施例对本发明进行进一步说明。

如图1和图2所示的稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站，用于对设置于电动汽车1的电池包11（电池包11内通常内置电池管理系统12）进行充电，它包括充电网络2和控制中心3。

其中，控制中心3用于接收信息（通常是电池管理系统12对电池包11监测扫查得到的信息）并根据这些信息匹配与其连接的充电网络2。而充电网络2包括通用充电器21（通用充电器21可以采用常规的或者特定的那些，为可变电压模块）和至少一个稳压电源模块22。控制中心3通过电池管理系统12与电池包11相连接，并且与通用充电器21和至少一个稳压电源模块22组成的充电网络2相连接，用于接收电池管理系统12采集的电池包11信息，并对应调整通用充电器21的输出以及与通用充电器21串联接通的稳压电源模块22的数量；充电网络2还包括可与通用充电器21相连接的至少一个储能电池模块23，同样的控制中心3可以根据接收的信息对应调整与通用充电器21串联接通的储能电池模块23的数量（储能电池模块23可以是用太阳能、风能等发电的储能电池组，可以用于代替储能电池模块23或者辅助储能电池模块23，以减轻市电网络的压力）。

稳压电源模块22可以采用常规的那些，如参数为：

输入电压：AC 3×380V；

功 率：5~10KW；

输出电压：DC 48V；

输出最大电流：DC 100A~200A。

通用充电器21也可以采用常规的那些，如参数为：

输入电压：AC 3×380V

功 率：5~10KW

输出电压：DC 40~100V

输出最大电流：DC 100A~200A

在本实施例中，如图2所示，电池包11由多个电池节点110串联而成，每个电池节点110由多个电池单体112并联而成。每个稳压电源模块22对应连接有用于控制其与通用充电器21连接通断的控制开关24。

基于上述稳压电源堆叠的通用型电动汽车充电站的充电控制方法，它包括以下步骤：

（a）控制中心3根据电池包11的当前电压，接通通用充电器21或者接通通用充电器21与稳压电源模块22形成的充电网络2；

（b）当电池包11电压与通用充电器21或充电网络2电压相等时，接通充电控制开关24，随后提升通用充电器21的输出电压进行充电，通用充电器21初始充电电流根据电池管理系统12对电池包11的监测结果结合电池厂商的额定数据确定；

（c）当电池包11充电过程中的电压接近或超过通用充电器21或充电网络2电压调节范围时，切断电池包11与通用充电器21或充电网络2的连接，随后向控制中心3发送重新匹配充电网络2的信号，使得充电网络2增加接入的稳压电源模块22的数量或者增加接入的储能电池模块23的数量；

（d）待通用充电器21再接收到控制中心3输出的接通信号后，重新调整输出电压，当电池包11与充电网络2电压相等时，接通充电网络2和电池包11进行充电即可。

在本实施例中，步骤（c）中，当电池包11充电过程中的电压接近通用充电器21或充电网络2电压调节范围时，通用充电器21开始减小电流，当电流为0时再切断电池包11与通用充电器21或充电网络2的连接。步骤（b）和步骤（d）中，在充电时，利用电源管理系统12对电池包11的多个电池节点110电压进行监测，确定其中的最大值；当电源管理系统12监测到电池节点110电压的最大值接近电池单体112的充电终止电压时，减小充电电流。在充电时，利用电源管理系统12还对电池单体112的温度进行监测，当监测到电池单体112的温度＜55°时，充电电流的减小幅度为其初始数值的5~10%；当监测到电池单体112的温度≥55°时，充电电流的减小幅度为其初始数值的20~40%。在充电时，当充电电流减小至小于或等于电池包11的充电终止电流时或者当SOC指数达到设定值时，电池管理系统12向通用充电器21发送停止充电信号，当充电电流为0时，断开充电网络2与电池包11的连接，充电结束。

例如，某一电动汽车的电池包11额定电压为144V、容量为80AH，它由1560个电池单体112（电池18650）堆叠而成，40并39串（即40个电池单体112并联形成一个电池节点110，电池节点110的电压为单节电压，然后39个电池节点11串联形成电池包11）。18650单体电池充电终止电压为4.2V、放电终止电压为2.5V、容量2000mAh，因此对于整个电池包11，充电终止电压为163.8V、放电终止电压为97.5V，充电前电池包的电压可能是97.5V到163.8V之间的任何电压。当电池包11充电前的当时电压为105V，控制中心3与充电网络2接通，以对充电网络2进行配置（用一个稳压电源模块22和通用充电器21串联供电，稳压电源模块22输出48V，通用充电器21输出57V，总电压105V），以满足电动汽车电池包的充电要求，通用充电器21的输出电压57V，也在其电压的调节范围内。控制中心3接通充电网络2以后，发出“充电网络连接完成”信号，通用充电器21收到该信号，立即提升自身的输出电压，当检测到充电网络2的电压与电池包11的电压相等的瞬间，闭合充电总开关，实现0电流平稳过渡，避免瞬间大电流对锂离子电池的冲击。

随着充电过程的进行，电池电压不断上升，当电池包11总电压接近148V时，即通用充电器21本身的输出电压已经接近自身输出电压上限时，输出电压即将超过自身的调节范围，开始切换充电网络2：首先降低输出电流，当电流为0时，切断充电总开关，同时向控制中心3发出“请求重新匹配充电网络”的信号，控制中心3收到通用充电器21发来的“重新匹配充电网络”的请求后，立即根据电池包11当时电压，重新调整充电网络，在串联的稳压电源模块回路中，增加一个稳压电源模块22（此时即两个稳压电源模块22和通用充电器21串联），并再次向通用充电器21发出“充电网络连接完成”的指令，通用充电器21重新开始对电动汽车充电，重复前面的过程。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。