一种多枪直流充电桩功率智能分配系统及方法与流程

1.本发明应用于充电桩结构的技术领域,特别涉及一种多枪直流充电桩功率智能分配系统及方法。


背景技术：

2.随着科技的进步，电动汽车相比于传统的汽油驱动车辆能够大大的减少碳排放，电动汽车的动力源由电机和车载电源组成，由车载电源为电机提供稳定的工作电压，使电机驱动车辆前进。其中车载电源存储的电量有限，需要为车载电源充电才能保证车辆正常行驶。在电动汽车充电装置中，基于扩展性，同时也可以实现较好的功率利用率，支持智能分配的分体式充电桩使用越来越多，现有技术主要使用环形分配和一进多出控制两种。
3.如图1所示，环形分配方案是指将充电功率平均分配至各个充电枪，每个充电枪和相邻的充电枪之间通过接触器可以控制分断或闭合，全部充电枪形成一个环形，当邻近的充电枪空闲时，可以通过相邻的回路切换至当前的充电枪上提高充电功率，同时可以向两边延伸；以六口充电机为例，环形分配方案需要六对接触器，一组端口的正负极均需要设置接触器，故而总共需要十二个接触器。
4.如图2和图3所示，一进多出控制方案则是功率单元的输出端分出若干的端口，每个端口需要通过一对矩阵式接触器对应连接至每个充电枪上，根据枪口数不同可以无限扩展，但是也会带来矩阵器件成倍增加；具体的说，由于需要保证每个充电枪都能单独工作，所以功率单元的数量需要与充电枪的数量匹配，一个充电枪需要同时连接所有的功率单元才能实现同时连接提高充电效率，如此以来导致矩阵式接触器的数量成倍增加，同时连接线束的数量变得十分多，导致成本大幅度提高；以四口充电机为例，一进多出控制方案需要十六对接触器，一组端口的正负极均需要设置接触器，故而总共需要三十二个接触器。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种能够协调多个充电枪功率且成本低的多枪直流充电桩功率智能分配系统及方法。
6.本发明所采用的技术方案是：所述多枪直流充电桩功率智能分配系统包括若干组与供电模块连接多口充电单元，所述供电模块与外部的市电连接进行电压转换，所述多口充电单元包括并列设置的至少三组充电枪组件，相邻的两组所述充电枪组件通过第一开关组相连接，一组所述充电枪组件分别通过若干第二开关组与非相邻的所述充电枪组件相连接，所述充电枪组件与待充电车辆配合连接，每组所述充电枪组件均与所述供电模块的一个输出端口连接。
7.由上述方案可见，所述供电模块与市电连接进行电压的转换，并从对应的输出端口输出由所述充电枪组件连接车辆进行充电。通过设置所述第一开关组将两组相邻的所述充电枪组件连接，实现将相邻的两组所述充电枪组件串联使两个输出端口连接至一组所述充电枪组件中，进而提升单组所述充电枪组件的功率。通过所述第二开关组使若干所述充
电枪组件能够两两相互连接。通过上述方案实现只需较少的开关组即可实现所述充电枪组件的互联，同时保证每两个所述充电枪组件均能够相连接，且不受中间节点损坏的影响，能够保证连接顺畅。
8.一个优选方案是，若干组多口充电单元并列设置并依次连接，相邻的所述多口充电单元之间通过级联开关组相连接，所述级联开关组包括若干第三开关组，相邻两组所述多口充电单元中相同编号的所述充电枪组件通过所述第三开关组相连接。
9.由上述方案可见，所述级联开关进行两组相邻的所述多口充电单元相连接，两组所述多口充电单元同编号的所述充电枪组件通过所述第三开关组相连接，实现两组所述多口充电单元的若干组所述充电枪组件能够两两相互连接。
10.进一步的优选方案是，本发明还包括控制器，所述供电模块、若干所述第一开关组、若干所述第二开关组、若干所述第三开关组以及若干所述充电枪组件均与所述控制器电连接。
11.由上述方案可见，通过所述控制器进行若干所述第一开关组、若干所述第二开关组、若干所述第三开关组以及若干所述充电枪组件的控制。
12.进一步的优选方案是，所述第一开关组、所述第二开关组以及所述第三开关组均包括正接触开关和负接触开关，所述正接触开关和所述负接触开关分别对应与所述充电枪组件的正电母线和负电母线连接。
13.由上述方案可见，每组开关组由正接触开关和负接触开关组成，分别对正负母线进行控制。
14.更进一步的优选方案是，每组所述充电枪组件上均设置有与所述控制器电信号连接的电流电压传感器以及触发开关。
15.由上述方案可见，通过所述触发开关检测所述充电枪组件的连接状态。通过所述电流电压传感器检测所述充电枪组件所在回路的充电功率。
16.所述多枪直流充电桩功率智能分配系统的工作方法，包括以下步骤：步骤s1、所述控制器通过每组所述充电枪组件上的电流电压传感器检测该组所述充电枪组件的实时功率，以及所述触发开关的状态，判断所述充电枪组件是否处于供电状态，当所述触发开关处于导通状态且实时功率与所述供电模块输出功率相匹配时，所述充电枪组件处于供电状态；当所述触发开关处于断开状态且实时功率为零时，所述充电枪组件处于闲置状态；当所述触发开关处于导通状态但实时功率为零时，则判定所述充电枪组件处于故障状态；步骤s2、当所述控制器判定所述充电枪组件处于闲置状态一定时间后，所述控制器开启该组所述充电枪组件所连接的第一开关组或第二开关组或第三开关组，将该组所述充电枪组件所连接的所述供电模块的输出端口连接至另一组正在处于供电状态的所述充电枪组件提高充电功率；步骤s3、所述控制器通过对应的所述电流电压传感器检测被增强功率的所述充电枪组件，检测该组所述充电枪组件的电流电压参数是否有对应增加，若增加至额定功率则保持两组所述充电枪组件相连接的状态，直至其中一组所述充电枪组件的所述触发开关发生状态变更；步骤s4、当检测连接后处于供电中的所述充电枪组件的实时功率并未增加至额定
功率时，将连接的闲置状态的所述充电枪组件判定为故障状态，将其余处于闲置状态的所述充电枪组件通过另一回路与待提升功率的所述充电枪组件连接，或通过故障状态的所述充电枪组件连接最近的闲置状态的所述充电枪组件进行充电功率提升。
附图说明
17.图1是环形分配方案的连接示意图；图2是一进多出控制方案中单个功率单元的连接示意图；图3是一进多出控制方案中整体系统的连接示意图；图4是所述多口充电单元的连接示意图；图5是两组所述多口充电单元的连接示意图；图6是三组所述多口充电单元的连接示意图；图7是所述控制器的连接示意图。
具体实施方式
18.如图4至图7所示，在本实施例中，所述多枪直流充电桩功率智能分配系统包括若干组与供电模块连接多口充电单元1，所述供电模块与外部的市电连接进行电压转换，所述多口充电单元1包括并列设置的至少三组充电枪组件2，相邻的两组所述充电枪组件2通过第一开关组3相连接，一组所述充电枪组件2分别通过若干第二开关组4与非相邻的所述充电枪组件2相连接，所述充电枪组件2与待充电车辆配合连接，每组所述充电枪组件2均与所述供电模块的一个输出端口连接。
19.在本实施例中，若干组多口充电单元1并列设置并依次连接，相邻的所述多口充电单元1之间通过级联开关组相连接，所述级联开关组包括若干第三开关组5，相邻两组所述多口充电单元1中相同编号的所述充电枪组件2通过所述第三开关组5相连接。
20.在本实施例中，本发明还包括控制器6，所述供电模块、若干所述第一开关组3、若干所述第二开关组4、若干所述第三开关组5以及若干所述充电枪组件2均与所述控制器6电连接。
21.在本实施例中，所述第一开关组3、所述第二开关组4以及所述第三开关组5均包括正接触开关和负接触开关，所述正接触开关和所述负接触开关分别对应与所述充电枪组件2的正电母线和负电母线连接。
22.在本实施例中，每组所述充电枪组件2上均设置有与所述控制器6电信号连接的电流电压传感器以及触发开关。
23.所述多枪直流充电桩功率智能分配系统的工作方法，它包括以下步骤：步骤s1、所述控制器6通过每组所述充电枪组件2上的电流电压传感器检测该组所述充电枪组件2的实时功率，以及所述触发开关的状态，判断所述充电枪组件2是否处于供电状态，当所述触发开关处于导通状态且实时功率与所述供电模块输出功率相匹配时，所述充电枪组件2处于供电状态；当所述触发开关处于断开状态且实时功率为零时，所述充电枪组件2处于闲置状态；当所述触发开关处于导通状态但实时功率为零时，则判定所述充电枪组件2处于故障状态；步骤s2、当所述控制器6判定所述充电枪组件2处于闲置状态一定时间后，所述控
制器6开启该组所述充电枪组件2所连接的第一开关组3或第二开关组4或第三开关组5，将该组所述充电枪组件2所连接的所述供电模块的输出端口连接至另一组正在处于供电状态的所述充电枪组件2提高充电功率；步骤s3、所述控制器6通过对应的所述电流电压传感器检测被增强功率的所述充电枪组件2，检测该组所述充电枪组件2的电流电压参数是否有对应增加，若增加至额定功率则保持两组所述充电枪组件2相连接的状态，直至其中一组所述充电枪组件2的所述触发开关发生状态变更；步骤s4、当检测连接后处于供电中的所述充电枪组件2的实时功率并未增加至额定功率时，将连接的闲置状态的所述充电枪组件2判定为故障状态，将其余处于闲置状态的所述充电枪组件2通过另一回路与待提升功率的所述充电枪组件2连接，或通过故障状态的所述充电枪组件2连接最近的闲置状态的所述充电枪组件2进行充电功率提升。
24.充电机的功率单元单路输出是由正负母线组成，上图中只标识了一极，实际开关数量需增加一倍，以四口充电机、八口充电机和十二口充电机为例，对比三种方案下的接触器开关数量：四口充电机：环形分配方案为8个，一进四出方案为32个，本发明为12个；八口充电机：环形分配方案为16个，一进八出方案为128个；本发明为32个；十二口充电机：环形分配方案为24个；一进十二出方案为288个；本发明为52个。
25.由此可知，本发明实现只需较少的开关组即可实现所述充电枪组件的互联，同时保证每两个所述充电枪组件均能够相连接，且不受中间节点损坏的影响，能够保证连接顺畅。