一种大功率高压接入式IGBT充电机构[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112248828 A(43)申请公布日 2021.01.22

(21)申请号 2020112127.7(22)申请日 2020.11.04

(71)申请人 国网智慧能源交通技术创新中心

（苏州）有限公司

地址 215000 江苏省苏州市苏州高新区科

技城科灵路78号6号楼201

申请人 深圳市安和威电力科技股份有限公

司(72)发明人 贾俊国　叶楚安　宋锦海　张峰　

周顺　(74)专利代理机构 无锡市汇诚永信专利代理事

务所(普通合伙) 32260

代理人 顾品荧(51)Int.Cl.

B60L 53/00(2019.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

B60L 53/60(2019.01)H02J 7/00(2006.01)H02J 7/04(2006.01)

CN 112248828 A(54)发明名称

一种大功率高压接入式IGBT充电机构(57)摘要

本发明公开了一种大功率高压接入式IGBT充电机构，包括变压器、IGBT充电机、功率分配单元、充电终端、高压监控单元和充电机监控管理系统。变压器的原边连接有供电组件，变压器包括若干并联的副边，IGBT充电机与变压器的副边对应设置且电连，充电终端与IGBT充电机对应设置且电连，功率分配单元将IGBT充电机的电能在充电终端间进行分配。充电机监控管理系统与IGBT充电机、功率分配单元、充电终端和高压监控单元通信连接，高压监控单元与供电组件通信连接，充电机监控管理系统用于控制功率分配单元。提高充电机构的可靠性和安全性，降低制造成本和运行成本，提升设备的使用寿命，调度IGBT充电机的组合、能量分配，监控各功能单元。

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权　利　要　求　书

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1.一种大功率高压接入式IGBT充电机构，包括变压器(1)、IGBT充电机(2)、功率分配单元(3)、充电终端(4)、高压监控单元(8)和充电机监控管理系统(9)，其特征在于：所述变压器(1)的原边连接有供电组件，所述变压器(1)包括若干并联的副边，所述IGBT充电机(2)与变压器(1)的副边对应设置，且所述IGBT充电机(2)的输入端与变压器(1)的副边电连，所述充电终端(4)与IGBT充电机(2)对应设置，且所述充电终端(4)均通过所述功率分配单元(3)与IGBT充电机(2)电连，所述功率分配单元(3)将IGBT充电机(2)的电能在充电终端(4)间进行分配；所述充电机监控管理系统(9)与IGBT充电机(2)、功率分配单元(3)、充电终端(4)和高压监控单元(8)通信连接，所述高压监控单元(8)与供电组件通信连接，所述充电机监控管理系统(9)用于控制所述功率分配单元(3)。

2.根据权利要求1所述的一种大功率高压接入式IGBT充电机构，其特征在于：所述供电组件包括依次电连的进线柜(5)、计量柜(6)和出线柜(7)，所述进线柜(5)、计量柜(6)和出线柜(7)均与高压监控单元(8)通信连接，所述进线柜(5)的输入端电连有供电网线，所述出线柜(7)的输出端与变压器(1)的原边电连。

3.根据权利要求1所述的一种大功率高压接入式IGBT充电机构，其特征在于：所述充电终端(4)包括柜体，所述柜体的前部设有柜门(11)，所述柜门(11)的前侧右端设有刷卡识别开门装置(12)，所述充电终端(4)的内部设有充电设备(14)，所述充电设备(14)的右端电性连接有充电电缆线(15)，所述充电设备(14)的前侧设有操控显示屏(16)，所述充电设备(14)的顶部电性连接分布有无线网络发射装置(17)。

4.根据权利要求1所述的一种大功率高压接入式IGBT充电机构，其特征在于：所述变压器(1)还电性连接有场站用电端口(10)，所述场站用电端口(10)采用400V电压。

5.根据权利要求1所述的一种大功率高压接入式IGBT充电机构，其特征在于：所述IGBT充电机(2)为六组，且每组IGBT充电机(2)的输出功率相同的。

6.根据权利要求3所述的一种大功率高压接入式IGBT充电机构，其特征在于：所述柜体的两侧分布有散热组件(13)，所述散热组件(13)的出气口均倾斜朝下。

7.根据权利要求3所述的一种大功率高压接入式IGBT充电机构，其特征在于：所述柜门(11)的内侧左端设有锁柱，所述变压器(1)的前端右侧设有锁孔。

8.根据权利要求3所述的一种大功率高压接入式IGBT充电机构，其特征在于：所述操控显示屏(16)的底部设有密码操控盘，所述密码操控盘的底部设有急停按钮。

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一种大功率高压接入式IGBT充电机构

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技术领域

[0001]本发明涉及充电机构技术领域，具体为一种大功率高压接入式IGBT充电机构。背景技术

[0002]高压接入式IGBT充电机的构成：10kV交流高压接入，经隔离、变压，再经以IGBT器件为基础的主动前端变换方式生成的能量可为电动汽车充电。由此看见，高压接入式IGBT充电机能量转换模式只有两个环节，即“隔离、变压—整流(或逆变)”。高压接入式IGBT充电机的功率变换由多个功率模块(称作AFE模块)组合完成，每个AFE模块独自占用一个变压器副边。就各种电动汽车充电功率的需求而言，有从60kw到360kw的功率区间之分，若按不同功率群体单独配置AFE模块，会导致AFE模块类别增多，造成资源的浪费。将具备最小功率(如60kw)需求的AFE模块群体集合在一起，按充电终端的需求进行功率(最小功率整倍数)调度分配，构成高压接入式IGBT充电机。

[0003]现有的高压接入式充电机构的可靠性和安全性较低，降低设备的使用寿命，效率低，不能调度充电机的组合、能量分配，不能监控到各功能单元，充电使用时不能安全的开启充电，使用不便，智能化性能不足。发明内容[0004](一)解决的技术问题[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种360KW高压接入式IGBT充电机构，解决了现有的高压接入式充电机构的可靠性和安全性较低，降低设备的使用寿命，效率低，不能调度充电机的组合、能量分配，不能监控到各功能单元，充电使用时不能安全的开启充电，使用不便，智能化性能不足的问题。[0006](二)技术方案

[0007]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种大功率高压接入式IGBT充电机构，包括变压器、IGBT充电机、功率分配单元、充电终端、高压监控单元和充电机监控管理系统，其特征在于：所述变压器的原边连接有供电组件，所述变压器包括若干并联的副边，所述IGBT充电机与变压器的副边对应设置，且所述IGBT充电机的输入端与变压器的副边电连，所述充电终端与IGBT充电机对应设置，且所述充电终端均通过所述功率分配单元与IGBT充电机电连，所述功率分配单元将IGBT充电机的电能在充电终端间进行分配；所述充电机监控管理系统与IGBT充电机、功率分配单元、充电终端和高压监控单元通信连接，所述高压监控单元与供电组件通信连接，所述充电机监控管理系统用于控制所述功率分配单元。

[0008]优选的，所述供电组件包括依次电连的进线柜、计量柜和出线柜，所述进线柜、计量柜和出线柜均与高压监控单元通信连接，所述进线柜的输入端电连有供电网线，所述出线柜的输出端与变压器的原边电连。[0009]优选的，所述充电终端包括柜体，所述柜体的前部设有柜门，所述柜门的前侧右端

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设有刷卡识别开门装置，所述充电终端的内部设有充电设备，所述充电设备的右端电性连接有充电电缆线，所述充电设备的前侧设有操控显示屏，所述充电设备的顶部电性连接分布有无线网络发射装置。[0010]优选的，所述变压器还电性连接有场站用电端口，所述场站用电端口采用400V电压，方便空调照明灯设备用电。[0011]优选的，所述IGBT充电机为六组，且每组IGBT充电机的输出功率相同的，IGBT充电机的输出功率为60kW,通过功率分配单元的分配在充电端满足60kW、120kW、180kW、240kW、300kW和360kW的功率需求。[0012]优选的，所述柜体的两侧分布有散热组件，所述散热组件的出气口均倾斜朝下。[0013]优选的，所述柜门的内侧左端设有锁柱，所述变压器的前端右侧设有锁孔。[0014]优选的，所述操控显示屏的底部设有密码操控盘，所述密码操控盘的底部设有急停按钮。[0015](三)有益效果

[0016]本发明提供了一种大功率高压接入式IGBT充电机构。具备以下有益效果：[0017]该大功率高压接入式IGBT充电机构，提高充电机构的可靠性和安全性，降低制造成本和运行成本，大幅度提升设备的使用寿命，结构简单，优化电网，效率高，核心模块设计寿命长，通过设置的充电机监控管理系统，调度IGBT充电机的组合、能量分配，监控各功能单元，设计合理，通过在柜门的前侧右端设置的刷卡识别开门装置，方便直接刷卡开门，安全可靠，通过在充电设备的顶部电性连接的无线网络发射装置，可高效的发射无线网络信号，方便连接直接了解到充电信息，智能化性能高。附图说明

[0018]图1为本发明的整体结构示意图；

[0019]图2为本发明的充电终端设备外部结构示意图；[0020]图3为本发明的充电终端设备内部结构示意图。[0021]图中，变压器1、IGBT充电机2、功率分配单元3、充电终端4、进线柜5、计量柜6、出线柜7、高压监控单元8、充电机监控管理系统9、场站用电端口10、柜门11、刷卡识别开门装置12、散热组件13、充电设备14、充电电缆线15、操控显示屏16、无线网络发射装置17。具体实施方式

[0022]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0023]请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种大功率高压接入式IGBT充电机构，包括变压器1、IGBT充电机2、功率分配单元3、充电终端4、高压监控单元8和充电机监控管理系统9。所述变压器1的原边连接有供电组件，所述变压器1包括若干并联的副边，所述IGBT充电机2与变压器1的副边对应设置，且所述IGBT充电机2的输入端与变压器1的副边电连。所述充电终端4与IGBT充电机2对应设置，且所述充电终端4均通过所述功率分配单元

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3与IGBT充电机2电连。所述功率分配单元3将IGBT充电机2的电能在充电终端4间进行分配。[0024]功率分配单元3包括对应设置的IGBT充电机2和充电终端4之间的分流线，每个分流线上均设置有第一开关。还有将每个分流线串联起来的合流线，合流线上设置有控制两个分流线间通断的第二开关。通过第一开关和第二开关的启闭配合，来实现充电终端4的不同功率的输出。所述IGBT充电机2为六组，且每组IGBT充电机2的输出功率相同的。所述变压器1为六组高压整流分布结构，自动适应多点终端客户的不同功率等级和充电模式需求，完成整个充电服务流程的充电系统。IGBT充电机的输出功率为60kW,通过功率分配单元的分配在终端4满足60kW、120kW、180kW、240kW、300kW和360kW的功率需求。[0025]所述充电机监控管理系统9与IGBT充电机2、功率分配单元3、充电终端4和高压监控单元8通信连接，所述高压监控单元8与供电组件通信连接，所述充电机监控管理系统9用于控制所述功率分配单元3，以实现充电终端4的不同充电功率的输出。[0026]所述供电组件包括依次电连的进线柜5、计量柜6和出线柜7，所述进线柜5、计量柜6和出线柜7均与高压监控单元8通信连接，所述进线柜5的输入端电连有供电网线，所述出线柜7的输出端与变压器1的原边电连。所述变压器1还电性连接有场站用电端口10，所述场站用电端口10采用400V电压。方便空调照明灯设备用电。[0027]所述充电终端4包括柜体，所述柜体的前部设有柜门11，所述柜门11的前侧右端设有刷卡识别开门装置12，所述充电终端4的内部设有充电设备14，所述充电设备14的右端电性连接有充电电缆线15，所述充电设备14的前侧设有操控显示屏16，所述充电设备14的顶部电性连接分布有无线网络发射装置17。所述柜体的两侧分布有散热组件13，所述散热组件13的出气口均倾斜朝下，有效的提高了散热效果。所述柜门11的内侧左端设有锁柱，所述变压器1的前端右侧设有锁孔。便于关闭时锁止紧固，安全性能供。[0028]所述操控显示屏16的底部设有密码操控盘，所述密码操控盘的底部设有急停按钮，便于输入密码进行启动充电，异常时直接按动急停。[0029]工作原理：高压接入IGBT充电机2，是以带有六个副边的高压整流变压器1为基础，由六组60kW IGBT变换单元(AFE模块)，并通过功率分配单元3，在高压监控单元8和充电机监控管理系统9控制下，自动适应多点终端客户的不同功率等级(通过六组AFE模块可满足60kW、120kW、180kW、240kW、300kW和360kW的功率需求，同样也可以设置更多的AFE模块，以满足更大的功率需求)和充电模式需求，完成整个充电服务流程的充电系统，调度IGBT充电机的组合、能量分配，监控各功能单元，通过柜门11前侧右端的刷卡识别开门装置12直接刷卡开门，安全可靠，通过充电设备14顶部电性连接的无线网络发射装置17高效的发射无线网络信号，连接直接了解到充电信息，经过充电电缆线15进行充电。[0030]本发明的变压器1、IGBT充电机2、功率分配单元3、充电终端4、进线柜5、计量柜6、出线柜7、高压监控单元8、充电机监控管理系统9、场站用电端口10、柜门11、刷卡识别开门装置12、散热组件13、充电设备14、充电电缆线15、操控显示屏16、无线网络发射装置17，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本发明解决的问题是现有的高压接入式充电机构的可靠性和安全性较低，降低设备的使用寿命，效率低，不能调度充电机的组合、能量分配，不能监控到各功能单元，充电使用时不能安全的开启充电，使用不便，智能化性能不足，本发明通过上述部件的互相组合，提高充电机构的可靠性和安全性，降低制造成本和运行成

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本，大幅度提升设备的使用寿命，结构简单，优化电网，效率高，核心模块设计寿命长，调度IGBT充电机的组合、能量分配，监控各功能单元，方便直接刷卡开门，安全可靠，可高效的发射无线网络信号，方便连接直接了解到充电信息，智能化性能高。

[0031]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为所涉及的权利要求。[0032]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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图2

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图3

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