分散式备用功率充电器制造技术

一种装置，该装置包括充电器，该充电器包括电动交通工具(EV)连接器、第一交流(AC)连接器、充电器连接器、交流和直流(AC/DC)转换器(104)、DC/DC转换器(106)、充电器开关系统(114)以及可再充电电池(102)系统，该充电器开关系统(114)包括多个充电器端子，该可再充电电池(102)系统被耦合在AC/DC转换器与DC/DC转换器之间。充电器进一步包括充电器控制器(110)，该充电器控制器(110)被耦合到AC/DC转换器、DC/DC转换器和充电器开关系统，以及被配置成用于控制AC/DC转换器、DC/DC转换器和充电器开关系统。多个充电器端子可以被相应地耦合到AC/DC转换器、DC/DC转换器、EV连接器、第一AC连接器和充电器连接器。装置还可以包括中枢，该中枢包括中枢开关系统，该中枢开关系统被配置成用于连接到充电器连接器。置成用于连接到充电器连接器。置成用于连接到充电器连接器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分散式备用功率充电器
对相关申请的交叉引用
[0001]本申请根据美国法典第35篇
§
119(e)要求2020年7月23日提交的标题为“用于充电器和充电网络的电力和存储系统”、并将Michael David Marczi命名为专利技术人的美国临时专利申请序列号63/055,590，2021年6月15日提交的标题为“功率管理系统和充电管理系统”、并将Michael David Marczi命名为专利技术人的美国临时专利申请序列号63/210,695，以及2021年7月2日提交的标题为“便携式电池充电器”、并将Michael David Marczi命名为专利技术人的美国临时专利申请序列号63/218,145的国内利益，出于所有目的，所有这些申请在此通过引用以其整体并入本文，犹如本文中完整和完全地阐述。

技术介绍

[0002]可再充电能量存储系统包括可再充电能量存储部件(例如，锂离子电池单元、超级电容器、燃料电池等)。本公开将参考可再充电电池单元来描述，要理解的是，可再充电能量存储部件不应限于此。
[0003]可再充电电池组包括一个或多个可再充电电池单元(例如，锂离子电池单元、固态电池单元)。本公开将参考具有锂离子电池单元的可再充电电池组(以下称为电池组)来描述，要理解的是，可再充电电池组不应限于此。
[0004]电动交通工具(Electric vehicle，EV)由电池组供电。将参考EV描述本公开，要理解的是，本公开不应限于此。电动充电器对EV电池组再充电。大的、静止充电器(又称为充电点或充电站)被分散在城市、郊区和农村地区，以供由EV的所有者使用。静止充电器使用来自公共电网的功率以对EV电池充电。
[0005]静止充电站使用若干种充电方法中的任一种；AC 1级充电、AC 2级充电、DC 1级充电以及DC 2级充电。DC 1级充电和DC 2级充电往往被统称为DC 3级充电。AC 1级充电通常使用由公共电网直接或间接提供的120伏交流电对EV的电池充电。这种充电方法可具有1.92千瓦(“kilowatt，kW”)的最大充电速率。EV通常包括板载AC/DC转换器，该AC/DC转换器可将120伏AC转换为对EV的电池进行充电所必需的DC电压。AC 2级充电通常使用由公共电网直接或间接提供的208伏至240伏AC对EV的电池充电。这种充电方法可具有19.2千瓦(“kilowatt，kW”)的最大充电速率。EV的板载AC
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DC转换器可以将208伏至240伏的AC转换为DC电压，以用于对EV的电池进行充电。3级DC充电站通常会将由公共电网直接或间接提供的480伏AC功率转换成对EV的电池组再充电所必需的DC功率。转换在EV外部的设备中被执行，以及在电池正充电时，来自静止充电器的DC电流绕过EV的板载AC/DC转换器。DC充电通常可以在200伏至920伏DC的任何范围内。DC 1级可以具有48kW的最大充电速率，以及DC 2级可以具有400kW的最大充电速率。取决于所使用的充电方法的类型，对EV的电池完全再充电可能需要从30分钟到45小时不等。以及尽管DC 3级充电通常比AC 1级和AC 2级充电更快，但使用DC 3级充电时，电池更可能更快地退化。AC 1级和AC 2级充电器将被统称为AC充电器，以及DC 1级和DC 2级将被统称为DC充电器。
附图说明
[0006]通过参考附图，本领域技术人员可以更好地理解本技术，并且明确其众多的目的、特征和优点。
[0007]图1图示了根据本公开的一个实施例的分散式备用功率充电器。
[0008]图2图示了在图1的分散式备用功率充电器中采用的充电器继电器系统的一个实施例。
[0009]图3图示了在图1的分散式备用功率充电器中采用的示例双向AC/DC转换器、以及示例电池组。
[0010]图4图示了在图1的分散式备用功率充电器中采用的来自图3的示例双向降压
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升压DC/DC转换器、以及示例电池组。
[0011]图5图示了根据本公开的一个实施例的示例中枢。
[0012]图6图示了在图5的中枢中采用的中枢继电器开关系统的一个实施例。
[0013]图7和图8示出了被插入示例EV中的图1的充电器。
[0014]图9和图10示出了被插入示例EV以及示例家庭配电系统的图1的充电器。
[0015]图11
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图13示出了被连接在示例EV与示例充电站之间的图1的充电器。
[0016]图14和图15示出了被连接到图1的充电器和家庭配电系统的图5的中枢。
[0017]图16
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图19示出了被连接到图1的充电器、EV和家庭配电系统的图5的中枢。
[0018]图20
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图24示出了被连接到图1的充电器和示例电网的图5的中枢。
[0019]图25图示了被连接到子网络中枢以及被配置成用于控制子网络中枢的图5的域中枢。
[0020]在不同的附图中，相同的附图标记的使用指示类似或相同的项。
具体实施方式
[0021]“里程焦虑”是担心EV电池不具有用于使驾驶员到达他们的目的地或最近的静止充电站的足够的电荷。里程焦虑典型地源于两个问题；由EV的电池组提供的里程，以及充电器的可用性和速度。
[0022]普通的内燃机交通工具典型地需要5到10分钟才能在加油站重新填充汽油(燃气)箱，而典型的150kW DC充电器典型地需要大约68分钟来对中型轿车EV的电池组从0％电荷开始再充电。更强大的充电器不一定更快。250kW DC充电器不总是提供更快的充电，因为往往电池组可以接受的电荷量决定充电速度。在充电期间，离子传递通过电池的电解质以对嵌入的锂进行脱氧。单个电池单元具有一定的电阻率，该电阻率限制了离子从阴极传递到阳极的速率，这决定了充电速度。一般美国人生活在距离加油站平均4分钟，同时他们也生活在距离DC充电站平均30分钟。如果EV要超越内燃机交通工具，则DC充电站需要比加油站更广泛。
[0023]尽管DC充电器的数量一直在增加，但总数仍然远低于缓解“里程焦虑”所需要的总数。这总体上是由于与安装DC充电器相关联的成本，包括分配来自公共电网的480伏或更大的AC功率以及将来自公共电网的480伏或更大的AC功率转换成DC功率所要求的基础设施。典型地，建造和安装DC充电站的成本中30％到50％之间的成本与使用480伏AC公共电网基础设施作为源相关联。
[0024]公开了一种分散式备用功率充电器，它可以在不需要480伏AC电网基础设施的情况下提供DC充电，以及它也可以消除即使不是全部也是大部分的与之相关联的成本。基于480伏AC电网的充电器基础设施典型地很大，以及需要相当大的用于设施的空间。本公开的分散式备用功率充电器可以在空间受限的情况下提供DC充电站。分散式备用功率充电器提供其他新颖功能，如下文将更完全地描述。
[0025]由于由电网上的其他充电器作出的过多的功率需求，或由于外部环境导致由电网本身本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，所述装置包括：充电器，所述充电器包括：第一交流(AC)连接器；充电器连接器；交流和直流(AC/DC)转换器；DC/DC转换器；可再充电电池系统，所述可再充电电池系统包括可再充电电池，其中，所述可再充电电池系统被耦合在所述AC/DC转换器与所述DC/DC转换器之间；充电器开关系统，所述充电器开关系统包括多个充电器端子，其中，所述充电器开关系统被配置成用于选择性地连接所述多个充电器端子中的充电器端子；充电器控制器，所述充电器控制器被耦合到所述AC/DC转换器、所述DC/DC转换器和所述充电器开关系统，以及被配置成用于控制所述AC/DC转换器、所述DC/DC转换器和所述充电器开关系统；其中，所述多个充电器端子中的充电器端子被相应地耦合到所述AC/DC转换器、所述DC/DC转换器、所述第一AC连接器和所述充电器连接器。2.如权利要求1所述的装置：其中，所述充电器是便携式的；其中，所述充电器包括电动交通工具(EV)连接器；其中，所述多个充电器端子中的端子被耦合到所述EV连接器。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述EV连接器包括EV插头，所述第一AC连接器包括第一AC插座，以及所述充电器连接器包括充电器插座。4.如权利要求3所述的装置，其中，所述AC/DC转换器包括双向AC/DC转换器。5.如权利要求1所述的装置，进一步包括：中枢，所述中枢包括：中枢开关系统，所述中枢开关系统包括多个中枢端子，其中，所述中枢开关系统被配置成用于选择性地连接所述多个中枢端子中的中枢端子的任一对；中枢控制器，所述中枢控制器被耦合到所述中枢开关系统，以及被配置成用于控制所述中枢开关系统；多个中枢连接器，所述多个中枢连接器被相应地耦合到所述多个中枢端子；其中，所述多个中枢连接器中的第一中枢连接器被配置成用于连接到所述充电器连接器。6.如权利要求5所述的装置，其中，所述第一中枢连接器包括中枢插座，以及其中，其他中枢连接器中的至少一个中枢连接器包括第一插头。7.如权利要求4所述的装置：其中，所述双向AC/DC转换器被配置成用于对所述可再充电电池进行充电或放电；其中，所述DC/DC转换器被配置成用于仅对所述可再充电电池进行放电。8.如权利要求7所述的装置，其中，所述双向AC/DC转换器包括：第一对端子，所述第一对端子被耦合到充电器继电器系统；第二对端子，所述第二对端子被连接到所述可再充电电池的端子；
第一转换器，所述第一转换器被耦合到第二转换器，所述第一转换器与所述第二转换器的组合被连接在所述第一对端子与所述第二对端子之间；其中，所述第一转换器被配置成用于基于由所述充电器控制器提供的第一控制信号、作为整流器或逆变器进行操作；其中，所述第二转换器被配置成用于基于由所述充电器控制器提供的第二控制信号、作为降压转换器或升压转换器进行操作。9.如权利要求8所述的装置，其中，所述DC/DC转换器包括：输入端子，所述输入端子被耦合到所述可再充电电池的端子；输出端子，所述输出端子被耦合到所述充电器继电器系统；其中，所述DC/DC转换器被配置成用于将由所述可再充电电池在所述输入端子处提供的输入DC电压转换成所述输出端子处的输出DC电压；其中，所述输出DC电压的幅度取决于所述输入电压的幅度和由所述充电器控制器提供的DC/DC控制信号。10.如权利要求5所述的装置，进一步包括：第二充电器，所述第二充电器包括：第二电动交通工具(EV)连接器；第二交流(AC)连接器；第二充电器连接器；第二交流和直流(AC/DC)转换器；第二DC/DC转换器；第二可再充电电池系统，所述第二可再充电电池系统包括第二可再充电电池，其中，所述第二可再充电电池系统被耦合在所述第二AC/DC转换器与所述第二DC/DC转换器之间；第二充电器开关系统，所述第二充电器开关系统包括多个第二充电器端子，其中，所述第二充电器开关系统被配置成用于选择性地连接所述多个第二充电器端子中的第二充电器端子；第二充电器控制器，所述第二充电器控制器被耦合到所述第二AC/DC转换器、所述第二DC/DC转换器和所述第二充电器开关系统，以及被配置成用于控制所述第二AC/DC转换器、所述第二DC/DC转换器和所述第二充电器开关系统；其中，所述多个第二充电器端子中的第二充电器端子被相应地耦合到所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：马夏尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：