电动汽车快换电池的充电单元、电动汽车换电站及储能站

摘要

本发明公开了一种电动汽车快换电池的充电单元、电动汽车换电站及储能站，充电单元用于给电动汽车的快换电池充电，包括设于充电空间内的充电机和电连接座；充电机包括直流输出接口，直流输出接口与电连接座电连接；电连接座包括高压极柱，用于实现与快换电池之间的电连接。本发明中的充电单元大大缩短了充电机和电连接座间直流电线的长度，降低了布线难度，也减少了布线成本；另一方面，通过在充电单元将充电机和电连接座直接相连，避免各充电单元间电磁干扰，也进一步使数据传输更为及时、准确。另外，每一电连接座与每一充电机集中布置在一起，每一充电单元分开布置，从而大大增加了散热面积，进一步避免了充电机温度升高造成的充电机的损坏。

说明书

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种电动汽车快换电池的充电单元、电动汽车换电站及储能站。

背景技术

传统换电站采用集中配线方式。充电机采用机柜安装，抽屉式布局。每台充电机柜安装6-7台充电机，每个换电站安装4-5(甚至更多)的充电机柜。为节省安装空间，这些充电机柜集中布置在整个换电站一个单独空间内(这一空间用于布置配电及空调装置)，而电池架布置在换电站的另一空间，称之为充电间。充电机柜内每台充电机输出2颗直流输出电源线和一组充电控制线。

图1出示了传统换电站的充电系统的布局方式，如图1所示，101表示正在充电的电池，102表示充电机，103及104均表示连接电连接座与充电机的电线，其中，电池架布置在图中的左部区间的充电间，电池架中集中摆放有多个充电机102，电连接座集中的摆放在图中的右部的充电机柜中以供若干电池充电，充电机柜与充电间分别摆放在不同的区间，为了使充电机柜中的电池能够充电，需要通过电线103及104将充电间的充电机与充电机柜中的电连接座一一连接。

交流电输入充电机，经过充电机整流变成直流电最终充入电池。整个过程结束，充电机的效率为90％左右，也就是说，约有10％的电量损耗，这些损耗最终会转变成热量进入充电机所处的空间而造成热量堆积，最终导致充电机温度升高从而损坏充电机。

充电机的输出通过单独引线的方式与单个电连接座对应。单块电池直流充电输入线2颗，那么整个站的充电输入线为2n(n为充电机的数量)颗，不仅因为电线数量多会导致各线路之间易被互相干扰，不安全，还会由于不同空间的充电机与电连接座需要有一定长度的电线且直流电线本身粗、体积较大、需要用材多的问题，也进一步导致布线复杂、难度大、成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电站内充电机布线复杂、成本高难度大、且布线容易积聚热量、控制线间电磁易被干扰的缺陷，提供一种较低成本、简易、不易损伤布线并且各线路间电磁不易被干扰的电动汽车快换电池的充电单元、电动汽车换电站及储能站。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种电动汽车快换电池的充电单元，用于给电动汽车的快换电池充电，形成一充电空间，包括设于所述充电空间内的充电机和电连接座；所述充电机包括直流输出接口，所述直流输出接口与所述电连接座电连接；所述电连接座包括高压极柱，用于实现与所述快换电池之间的电连接。

本发明中，通过将充电机和电连接座设置在同一充电空间内，从而在该充电空间内为电动汽车的快换电池充电，一方面，大大缩短了充电机和电连接座间直流电线的长度，不仅降低了布线难度，也减少了布线成本，另一方面，通过在充电单元将充电机和电连接座直接相连，避免各充电单元间的电磁干扰，也进一步使数据传输更为及时、准确。另外，本发明中，每一电连接座与每一充电机集中布置在一起，每一充电单元分开布置，从而大大增加了散热面积，进一步避免了充电机温度升高造成的充电机的损坏。

较佳地，所述充电空间内还设有电池支架，所述电连接座设于所述的电池支架上。

较佳地，所述电池支架包括上架和下架，所述电连接座设于所述下架上，所述充电机设于所述下架下端或上架下端。

较佳地，所述充电机还包括第一通讯接口，所述第一通讯接口通过通信电缆与所述电连接座实现通信连接，所述电连接座还包括低压极柱，用于实现与所述快换电池之间的通信连接；

和/或，

所述充电机通过所述电连接座接收所述快换电池发出的充电请求功率，然后根据所述充电请求功率输出相应功率的直流电并通过所述电连接座给所述快换电池充电。

本发明中，通过在充电单元内通过电缆直接连接充电机和电连接座，避免了由于充电机和电连接座位于不同区间，大量电缆在不同区间相连而导致的电磁干扰、电磁环境恶劣的缺陷，也进一步使数据传输更为及时、准确。

本发明还提供了一种电动汽车换电站，包括上述充电单元。

较佳地，所述电动汽车换电站还包括充电架，所述充电单元矩阵排列设置在充电架上。

所述充电架包括多根间隔设置的横架和竖架，所述横架构成所述充电空间内电池支架的上架和下架。

本发明中，由于充电单元在充电间分散布置，相当于大大增加了散热面积，加大了充电机的冷却效果。在低温的情况下，由于充电机自身的电损相当于整个换电站电池的加热源，因此，每一充电机自身冷却效果的增强相当于提升了整个换电站的能源效率。

较佳地，若干所述充电单元中的所述充电机通过母排外接交流电源；

和/或，

若干所述充电单元中的所述充电机还与所述电动汽车换电站的控制系统通信连接，用于实现与所述电动汽车换电站的控制系统之间的通信。

其中，由于在现有技术中充电机针对单个电池输出直流电，因此不能采用母线式布线，只能单独引线。本发明中，在充电单元中，通过短距离的直流电线将充电机输出的直流电通过电连接座输出至电池，而充电机的交流侧则可以采用母排供电，不仅使布线简单、可靠及快速，也大大减少了布线量。

本发明中通过母排的方式，统一从外接电源获取电流，不仅大大降低了充电机电连接座之间线路布线的复杂性、也避免了电线之间的互相干扰，减少了电线数量、更节约了材料，提高了布线的可靠度。

较佳地，所述充电机包括第二通讯接口，所述第二通讯接口采用CAN(控制器局域网)总线协议通过通讯电缆与所述电动汽车换电站的控制系统实现通信连接。

本发明中，通过CAN总协议，不仅能够充电机与控制系统的实时、低电磁干扰的连接，也进一步有利于控制系统与电动汽车准确、高效的数据传输，以及时、快速地为快充电池充电。

本发明还提供了一种储能站，包括若干上述充电单元。

本发明中，将多余的电能通过充电单元储存起来，不仅满足电能供需之间实时平衡的需要，也通过储能的方式，大大减少了远距离输电需要。

本发明的积极进步效果在于：

本发明中的电动汽车换电站的充电单元，通过将充电机和电连接座分散设置在各个充电空间内，首先，大大缩短了充电机和电连接座间直流电线的长度，不仅降低了布线难度，其次，通过在充电单元将充电机和电连接座直接相连，避免各充电单元间的电磁干扰，也进一步使数据传输更为及时、准确，再次，大大增加了散热面积，进一步避免了充电机温度升高造成的充电机的损坏。

附图说明

图1为现有技术中电动汽车换电站内充电系统的模块示意图。

图2为本发明实施例1中电动汽车换电站的充电单元的模块示意图。

图3为本发明实施例2中电动汽车换电站的充电单元的模块示意图。

图4为本发明实施例3中电动汽车换电站的部分模块示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本发明提供了一种电动汽车换电站的充电单元，用于给电动汽车的快换电池充电，如图2所示，充电单元2形成一充电空间，包括设于充电空间内的充电机202和电连接座204，充电机202包括直流输出接口，直流输出接口与电连接座204电连接；电连接座204包括高压极柱，用于实现与快换电池203之间的电连接。

其中，当快充电池203插在电连接座204上时，可以通过高压极柱实现快速充电，201表示直流电线，通过直流电线201将充电机202的直流输出接口与电连接座204的直流输入接口连接，以使得充电机202可以通过电连接座204向电池203提供直流电，本实施例中，充电机202、电池203及直流电线201及电连接座204集成于充电单元2的同一充电空间内。

另外，本实施例中，充电空间内还可以设有电池支架，本实施例中，设置了上架207和下架208，其中，电连接座204设于下架208上，充电机202设于上架207下端。

本实施例中，通过将充电机和电连接座设置在同一充电空间内，从而在该充电空间内为电动汽车的快换电池充电，一方面，大大缩短了充电机和电连接座间直流电线的长度，不仅降低了布线难度，也减少了布线成本，另一方面，通过在充电单元内将充电机和电连接座直接相连，避免各充电单元间的电磁干扰，也进一步使数据传输更为及时、准确。

实施例2

本实施例实在实施例1基础上的进一步改进，如图3所示，充电机202还包括第一通讯接口，第一通讯接口通过通信电缆206与电连接座204实现通信连接，电连接座204还包括低压极柱，用于实现与快换电池203之间的通信连接。

其中，本实施例中的充电单元2中，充电机202包括交流输入接口，用于外接交流电源，其中，交流电源通过交流电线205与充电机202连接，外接交流电源通过交流电线205向电池203充电机202供电。

应当理解，在充电单元2内，通过充电直流电线201直接连接充电机202和电连接座204，每一充电单元2对外提供交流输入接口，通过交流电线205接收交流电。

其中，充电机202还包括通讯输入接口，可以通过控制线连接外部控制模块。

应当理解，在充电单元2内，通过通信电缆206直接连接充电机202和电连接座204，本实施例中，充电机202通过电连接座204接收快换电池203发出的充电请求功率，然后根据充电请求功率输出相应功率的直流电并通过电连接座204给快换电池203充电。

其中，充电机202的功率位于20kw至40kw之间。

本实施例中，通过在充电单元内通过电缆直接连接充电机和电连接座，大大降低了电缆的布线成本，也避免了由于充电机和电连接座位于不同区间，导致大量电缆在不同区间相连而导致的电磁干扰、电磁环境恶劣的缺陷，也进一步使数据传输更为及时、准确。

本实施例中，充电机通过接收的充电请求功率为快换电池输出相应功率的直流电，从而大大增加了充电效率。

实施例3

本实施例提供了一种电动汽车换电站，图4出示了本实施例中的电动汽车换电站的部分模块示意图。如图4所示，本实施例中的电动汽车换电站包括若干实施例2中的充电单元2。

其中，电动汽车换电站包括充电架30，充电单元2矩阵排列设置在充电架30上。

其中，充电架30包括多根间隔设置的横架和竖架，所述横架构成充电空间内电池支架的上架和下架，在充电架30中，上下相邻两层充电单元之间共用一个横架，对于上层充电单元而言，该横架为下架，对于下层充电单元而言，该横架为上架。图4示出了充电机设置于各充电单元的上架下端的示意安装方式，但是也可以采用将充电机设置于各充电单元的下架下端的安装方式，即上一层充电单元的充电机位于下一层充电单元的上架下端，底层的充电单元充电机则位于该层充电单元的下架下端。

其中，若干充电单元2中的充电机202通过母排301外接交流电源。

其中，若干充电单元2中的充电机202还与电动汽车换电站的控制系统通信连接，用于实现与电动汽车换电站的控制系统之间的通信。

应当理解，充电机202包括第二通讯接口，第二通讯接口采用CAN总线协议通过通讯电缆与电动汽车换电站的控制系统实现通信连接。

应当理解，每一充电单元2中，交流电线205的一端连接充电机202，而全部的充电单元的交流电线205的另一端汇集连接充电机交流供电母排301，而后，通过充电机交流供电母排301与外接交流电源302连接，从而从外接交流电源302获取电能。

通过本实施例中充电系统的布线方式，可以大大减少直流电线的数量及长度，因此，也在简化布线难度的同时，大大节约了布线成本，另一方面，也改变了布线杂乱无章的现状，而简化布线，避免线路之间的互相干扰。

应当理解，本实施例中通过直流电线201连接每一充电单元2中充电机202的直流输出接口与电连接座204的直流输入接口。

通过通信电缆206连接每一充电单元2中充电机202的通讯输出接口与电连接座204的通讯输入接口。

通过母排301将充电架30中的每一充电单元2的交流输入接口连接在一起，经由母排301通过外接电源302向每一充电单元2供电。

本实施例中，充电机随充电单元分散布置在充电架上，相当于大大增加了散热面积，加大了充电机的冷却效果。在低温的情况下，由于充电机自身的电损相当于整个换电站电池的加热源，因此，每一充电机自身冷却效果的增强相当于提升了整个换电站的能源效率。

其中，由于在现有技术中充电机的针对单个电池输出直流电，因此不能采用母线式布线，只能单独引线。本发明中，在充电单元中，通过短距离的直流电线将充电机输出的直流电输出至电池，而充电机的交流侧则可以采用母排供电，不仅使布线简单、可靠及快速，也大大减少了布线量，降低了布线成本。

本实施例中通过母排的方式，统一从外接电源获取电流，不仅大大降低了充电机与电池之间线路布线的复杂性、也避免了电线之间的互相干扰，更节约了材料，提高了布线的可靠度，从而实现安全可靠快速配电。

实施例4

本实施例提供了一种储能站，包括若干实施例1或实施例2中的充电单元2。

传统的电力系统一直以来都是发、供、用同时完成。本实施例中，可以通过包含充电单元2中的储能站，在电力富余的时候，如低谷时段、满电电池充足时将多余的电量存储，在电力短缺的时候再释放出来，以满足供需之间实时平衡的需要。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。