一种电动汽车充电装置

摘要

本发明公开了一种电动汽车充电装置，包括依次连接的混合模块化多电平变换器、矩阵开关和若干个充电桩，所述混合模块化多电平变换器的输入端与电源连接。本发明通过前端的混合模块化多电平变换器，节省了变压器，直流母线电压调整范围较宽，有利于扩容，且矩阵开关的加入提高了供电系统的灵活性。

权利要求

1.一种电动汽车充电装置，其特征在于，包括依次连接的混合模块化多电平变换器、矩阵开关和若干个充电桩，所述混合模块化多电平变换器的输入端与电源连接；所述充电桩的电路包括若干个隔离DC/DC变换器，所述若干个隔离DC/DC变换器的输入端串联，所述若干个隔离DC/DC变换器的输出端并联；所述矩阵开关包括若干个开关单元，所述若干个开关单元呈矩阵式排列，每个所述开关单元包括四个串联成为一个回路的双向开关，相邻所述开关单元之间共用一个双向开关；所述矩阵开关内的每个拐点处均设有一个连接端口，所述连接端口的输出端与所述充电桩的电路的输入端通过开关总线连接，所述矩阵开关一侧所述连接端口的输入端与直流母线正极连接，所述矩阵开关另一侧所述连接端口的输入端通过双向开关与直流母线的负极连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电装置，其特征在于，所述混合模块化多电平变换器包括若干个桥臂，每个所述桥臂包括M个半桥子模块和N个全桥子模块，其中，M和N为自然数。

说明书

一种电动汽车充电装置

技术领域

[0001] 本发明属于终端技术领域，具体涉及一种电动汽车充电装置。

背景技术

[0002] 随着电动汽车数量的快速增长，充电桩的需求日益旺盛。现有大功率充电桩供电结构主要有两种结构：一种为前端是380V三相整流，后端为隔离DCDC变换器，然后以此为模
块进行并联扩容；一种为10kV输入，经过变压器降压，然后整流成高压直流，通常为800V到
1000V，然后以此高压直流为母线，后端串接多个DC/DC变换器给电动汽车充电。前一种结构
在供电功率较大时存在输入电流过大，对线缆要求太高，因此该结构供电功率有限。后一种
结构可以在大功率场合应用，但是该结构中存在大容量变压器，效率较低，不易扩展，冗余
性不高，灵活性较差。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术中的不足，提供一种电动汽车充电装置，增强了电动汽车供电系统的适用性，省去了变压器，扩展性强。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0005] 一种电动汽车充电装置，包括依次连接的混合模块化多电平变换器、矩阵开关和若干个充电桩，所述混合模块化多电平变换器的输入端与电源连接。

[0006] 为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

[0007] 进一步地，上述混合模块化多电平变换器包括若干个桥臂，每个所述桥臂包括M个半桥子模块和N个全桥子模块，其中，M和N为自然数。

[0008] 进一步地，上述充电桩的电路包括若干个隔离DC/DC变换器，若干个所述隔离DC/DC变换器的输入端串联，若干个所述隔离DC/DC变换器的输出端并联。

[0009] 进一步地，上述矩阵开关包括若干个开关单元，若干个所述开关单元呈矩阵式排列，每个所述开关单元包括四个串联成为一个回路的双向开关，相邻所述开关单元之间共
用一个双向开关。

[0010] 进一步地，上述矩阵开关内的每个拐点处均设有一个连接端口，所述连接端口的输出端与所述充电桩电路的输入端通过开关总线连接，所述矩阵开关一侧所述连接端口的
输入端与直流母线正极连接，所述矩阵开关另一侧所述连接端口的输入端通过双向开关与
直流母线的负极连接。

[0011] 本发明的有益效果是：

[0012] 本发明提供的一种电动汽车充电装置通过前端的混合模块化多电平变换器，节省了变压器，直流母线电压调整范围较宽，有利于扩容，且矩阵开关的加入提高了供电系统的
灵活性。

附图说明

[0013] 图1为本发明的电动汽车充电装置结构示意图。

[0014] 图2为本发明的矩阵开关结构示意图。

具体实施方式

[0015] 现在结合附图1‑2对本发明作进一步详细的说明。

[0016] 需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无
实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0017] 如图1所示，在本发明的其中一个实施例中，一种电动汽车充电装置，包括依次连接的混合模块化多电平变换器、矩阵开关和若干个充电桩，所述混合模块化多电平变换器
的输入端与电源连接。

[0018] 上述混合模块化多电平变换器包括若干个桥臂，每个所述桥臂包括M个半桥子模块和N个全桥子模块，其中，M和N为自然数。

[0019] 在本实施例中，M和N均大于10，保证了直流母线电压调整范围，有利于扩容。

[0020] 如图1和图2所示，在本发明的其中一个实施例中，矩阵开关包括若干个开关单元，若干个所述开关单元呈矩阵式排列，每个所述开关单元包括四个串联成为一个回路的双向
开关，相邻所述开关单元之间共用一个双向开关。

[0021] 以开关单元1为例，四个双向开关分别为SY11、SY21、SZ11和SZ12，其中，SY11、SY21、SZ11和SZ12依次串联，且SZ12的一端与SY11的一端连接，该系统结构冗余性较高，扩展性强，且采
用两级变换结构，效率高。

[0022] 矩阵开关内的每个拐点处均设有一个连接端口，所述连接端口的输出端与所述隔离DC/DC变换器的输入端通过开关总线连接，其中，隔离DC/DC变换器与混合MMC之间通过矩
阵开关以开关总线形式进行相连，以i号开关总线为例，线号为Si1到Sij。所述矩阵开关一侧
所述连接端口的输入端与直流母线正极连接，所述矩阵开关另一侧所述连接端口的输入端
通过双向开关与直流母线的负极连接，如图2所示，即S11到Si1与直流母线正极相连，SY1j到
SYij与直流母线负极相连。

[0023] 充电桩的电路包括若干个隔离DC/DC变换器，若干个所述隔离DC/DC变换器的输入端串联，若干个所述隔离DC/DC变换器的输出端并联。

[0024] 在本实施例中，每个隔离DC/DC变换器与连接端口之间串联有一个开关Tij，开关Tij用于控制与其串联的隔离DC/DC变换器的通断。

[0025] 在本实施例中，矩阵开关中的双向开关为常开状态，当需要停止使用某个隔离DC/DC变换器时，仅需闭合该隔离DC/DC变换器对应的连接端口旁的双向开关，即可短路该隔离
DC/DC变换器，例如，当需要停止连接端口S11对应的隔离DC/DC变换器时，可以直接断开Ti1，
也可以将双向开关SY11闭合，或将双向开关SZ11和SZ12同时闭合，均可实现停用该隔离DC/DC
变换器的效果，提高了供电系统的灵活性，同理，需要使用某个隔离DC/DC变换器时，断开相
应的双向开关，或矩阵开关的加入提高了供电系统的灵活性、冗余性，混合MMC的加入提高
了充电系统的扩展性，使本系统的应用范围广泛，适用性大大提高。

[0026] 以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的
普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护
范围。