一种功率分配装置、充电装置及设备的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车充电领域，特别是涉及一种功率分配装置、充电装置及设备。


背景技术：

2.电动汽车的充电站通常设有多个用于将电网输入的交流电转换为直流电的充电功率单元，及用于为充电枪分配充电功率单元使用的充电拓扑结构。目前，常用的充电拓扑结构如图1所示(专利cn202010337478.9有所提及)，图1中，充电拓扑结构包括6个充电功率单元(p1
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p6)、15对直流接触器(k1
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k15)及6个充电枪(m1
‑
m6，也称为充电终端)，其工作原理为：通过控制直流接触器的开通情况来为充电枪分配充电功率单元使用。
3.但是，如图1所示的充电拓扑结构存在如下问题：充电枪可直接调用的充电功率单元较少，导致启用的接触器数量较多，比如，在充电枪m1使用时，充电枪m1能够直接调用的充电功率单元只有p1、p2、p4、p6，而充电功率单元p3和p5均需充电枪m1跨过一个充电功率单元才能调用，这样就会导致充电枪m1在调用充电功率单元时，所启用的接触器数量较多，从而导致接触器的软件控制逻辑较为复杂，进而导致软件的编程量较大、编程难度较高、编程效率较低。
4.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种功率分配装置、充电装置及设备，功率分配装置在实际应用于充电(电流输入端连接充电功率单元，电流输出端连接充电终端)时，每个充电终端能够直接调用的充电功率单元的数量有所增加，从而相对应减少了启用的开关数量，简化了开关控制逻辑，进而减少了编程量、降低了编程难度、提高了编程效率。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种功率分配装置，包括：
7.多个电流输入端；
8.第一开关组，所述第一开关组包括多组第一开关单元，存在两组所述第一开关单元，二者之间至少连接一个所述电流输入端；
9.第一线路，所述第一开关组的数量为至少三组，多组所述第一开关组依次连接形成闭环的所述第一线路；
10.第二线路，相邻连接的所述第一开关组之间均具有第一接线端，每个所述第一接线端均连接有所述第二线路，多个所述第二线路相交于第二接线端，所述第二接线端不与所述第一线路连接；
11.第二开关组，所述第二开关组包括多组第二开关单元，存在两组所述第二开关单元，二者之间至少连接一个所述电流输入端，且存在至少一个所述第二线路，其上设置有至少一组所述第二开关组；
12.电流输出端，所述电流输出端与所述电流输入端连接。
13.优选地，所述第一开关组的数量为三组。
14.优选地，存在多个所述第二线路，其上设置有至少一组所述第二开关组。
15.优选地，存在三个所述第二线路，其上设置有至少一组所述第二开关组。
16.优选地，所述第二开关组中存在两组所述第二开关单元，二者之间至少连接一个所述电流输入端，且二者连接于所述第一接线端与所述第二接线端之间。
17.优选地，每个所述第二线路均由对应的第一接线端与第二接线端连接形成。
18.优选地，在多个所述第二线路中，至少存在一个所述第二线路，由两段线路组成，第一段线路由对应的第一接线端与第二接线端连接形成，第二段线路由所述第一段线路沿第一接线端延伸。
19.优选地，在所述第二段线路上，连接有至少一个所述电流输入端，在该电流输入端与所述第一接线端之间设置有至少一组所述第二开关单元。
20.优选地，在多个所述第二线路中，至少存在一个所述第二线路，由三段线路组成，第一段线路由对应的第一接线端与第二接线端连接形成，第二段线路由所述第一段线路沿第一接线端延伸，第三段线路由所述第一段线路沿第二接线端延伸。
21.优选地，在所述第二段线路上，连接有至少一个所述电流输入端，在该电流输入端与所述第一接线端之间设置有至少一组所述第二开关单元；在所述第三段线路上，连接有至少一个所述电流输入端，在该电流输入端与所述第二接线端之间设置有至少一组所述第二开关单元。
22.为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种充电装置，包括上述任一种功率分配装置，还包括：
23.充电功率单元，所述充电功率单元与所述电流输入端连接。
24.为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种充电设备，包括上述充电装置，还包括：
25.充电终端，所述充电终端与所述电流输出端连接；其中，与同一开关组的电流输入端对应连接的所有充电功率单元组成同一功率模块组。
26.优选地，所述充电设备还包括：
27.第三开关单元，所述电流输入端通过所述第三开关单元与所述电流输出端连接。
28.本实用新型提供了一种功率分配装置，包括：多个电流输入端；第一开关组，第一开关组包括多组第一开关单元，存在两组第一开关单元，二者之间至少连接一个电流输入端；第一线路，第一开关组的数量为至少三组，多组第一开关组依次连接形成闭环的第一线路；第二线路，相邻连接的第一开关组之间均具有第一接线端，每个第一接线端均连接有第二线路，多个第二线路相交于第二接线端，第二接线端不与第一线路连接；第二开关组，第二开关组包括多组第二开关单元，存在两组第二开关单元，二者之间至少连接一个电流输入端，且存在至少一个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组；电流输出端，电流输出端与电流输入端连接。可见，本技术的第二线路连接的是相邻连接的第一开关组之间的第一接线端，且各第二线路相交于第二接线端，正是因为如此的结构设置，使得功率分配装置在实际应用于充电(电流输入端连接充电功率单元，电流输出端连接充电终端)时，每个充电终端能够直接调用的充电功率单元的数量有所增加，从而相对应减少了启用的开关数
量，简化了开关控制逻辑，进而减少了编程量、降低了编程难度、提高了编程效率。
29.本实用新型还提供了一种充电装置及设备，与上述功率分配装置具有相同的有益效果。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为现有技术中的一种充电拓扑结构的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例提供的第一种功率分配装置的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例提供的第二种功率分配装置的结构示意图；
34.图4为本实用新型实施例提供的第三种功率分配装置的结构示意图；
35.图5为本实用新型实施例提供的第四种功率分配装置的结构示意图；
36.图6为本实用新型实施例提供的第一种充电设备的结构示意图；
37.图7为本实用新型实施例提供的第一种充电设备的电气连接原理图；
38.图8为本实用新型实施例提供的第二种充电设备的结构示意图；
39.图9为本实用新型实施例提供的第二种充电设备的电气连接原理图；
40.图10为本实用新型实施例提供的一种充电系统的结构示意图。
具体实施方式
41.本实用新型的核心是提供一种功率分配装置、充电装置及设备，功率分配装置在实际应用于充电(电流输入端连接充电功率单元，电流输出端连接充电终端)时，每个充电终端能够直接调用的充电功率单元的数量有所增加，从而相对应减少了启用的开关数量，简化了开关控制逻辑，进而减少了编程量、降低了编程难度、提高了编程效率。
42.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
43.请参照图2，图2为本实用新型实施例提供的第一种功率分配装置的结构示意图。
44.本技术提供了一种功率分配装置，包括：
45.多个电流输入端a；
46.第一开关组z1，第一开关组z1包括多组第一开关单元u1，存在两组第一开关单元u1，二者之间至少连接一个电流输入端a；
47.第一线路，第一开关组z1的数量为至少三组，多组第一开关组z1依次连接形成闭环的第一线路；
48.第二线路，相邻连接的第一开关组z1之间均具有第一接线端b，每个第一接线端b均连接有第二线路，多个第二线路相交于第二接线端c，第二接线端c不与第一线路连接；
49.第二开关组z2，第二开关组z2包括多组第二开关单元u2，存在两组第二开关单元u2，二者之间至少连接一个电流输入端a，且存在至少一个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2；
50.电流输出端，电流输出端与电流输入端a连接。
51.具体地，在功率分配装置中，包括多个电流输入端a及电流输出端；其中，电流输出端与电流输入端a连接，电流输入端a用于连接充电功率单元，电流输出端用于连接充电终端。
52.在功率分配装置中，还包括第一开关组z1和第二开关组z2；其中，第一开关组z1包括多组第一开关单元u1，在第一开关组z1中，存在两组第一开关单元u1，二者之间至少连接一个电流输入端a；第二开关组z2包括多组第二开关单元u2，在第二开关组z2中，存在两组第二开关单元u2，二者之间至少连接一个电流输入端a。
53.第一开关组z1的数量为至少三组，多组第一开关组z1依次连接形成闭环的第一线路。相邻连接的第一开关组z1之间均具有第一接线端b，每个第一接线端b均连接有第二线路，多个第二线路相交于第二接线端c，且在多个第二线路中，存在至少一个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2。
54.需要说明的是，第二接线端c不与第一线路连接，即第二接线端c位于第一线路之外，排除了第二接线端c直接设置于第一线路的情形；同时，第二接线端c不与第一线路“连接”是指不与第一线路直接连接，如图2所示，第二接线端c通过第二线路及第二开关组z2与第一线路间接连接，属于本技术的“第二接线端c不与第一线路连接”的情形。
55.可见，本技术的第二线路连接的是相邻连接的第一开关组之间的第一接线端，且各第二线路相交于第二接线端，正是因为如此的结构设置，使得功率分配装置在实际应用于充电(电流输入端连接充电功率单元，电流输出端连接充电终端)时，每个充电终端能够直接调用的充电功率单元的数量有所增加，从而相对应减少了启用的开关数量，简化了开关控制逻辑，进而减少了编程量、降低了编程难度、提高了编程效率。
56.在上述实施例的基础上：
57.作为一种可选的实施例，第一开关组z1的数量为三组。
58.具体地，本技术的第一开关组z1的数量为三组，当然，本技术的第一开关组z1的数量也可大于三组，本技术在此不做特别的限定。
59.作为一种可选的实施例，存在多个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2。
60.具体地，当本技术的第一开关组z1的数量为三组时，第二线路的数量为三个。在三个第二线路中，可仅存在一个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2，如图3所示；也可存在多个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2(优选)。
61.作为一种可选的实施例，存在三个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2。
62.具体地，当本技术的第二线路的数量为三个时，对于存在多个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2的情况分为两种：1)在三个第二线路中，仅存在两个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2，如图4所示；2)在三个第二线路中，存在三个第二线路，其上设置有至少一组第二开关组z2(优选)，如图2所示。
63.作为一种可选的实施例，第二开关组z2中存在两组第二开关单元u2，二者之间至少连接一个电流输入端a，且二者连接于第一接线端b与第二接线端c之间。
64.具体地，本技术的第二开关组z2包括多组第二开关单元u2，在第二开关组z2中，存在两组第二开关单元u2，二者之间至少连接一个电流输入端a，且二者连接于第一接线端b与第二接线端c之间。
65.作为一种可选的实施例，每个第二线路均由对应的第一接线端b与第二接线端c连接形成。
66.具体地，如图2
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图4所示，本技术的每个第二线路均由对应的第一接线端b与第二接线端c连接形成，即每个第二线路的其中一个端子为对应的第一接线端b，另一个端子为第二接线端c。
67.作为一种可选的实施例，在多个第二线路中，至少存在一个第二线路，由两段线路组成，第一段线路由对应的第一接线端b与第二接线端c连接形成，第二段线路由第一段线路沿第一接线端b延伸。
68.具体地，如图5所示，在三个第二线路中，仅存在两个第二线路，由两段线路组成，第一段线路由对应的第一接线端b与第二接线端c连接形成，第二段线路由第一段线路沿第一接线端b延伸。
69.需要说明的是，本实施例中的“延伸”是指“由第一段线路沿第一接线端延伸”，且延伸方向不限制，只要不与其它线路相交即可。
70.作为一种可选的实施例，在多个第二线路中，至少存在一个第二线路，由两段线路组成，在第二段线路上，连接有至少一个电流输入端a，在该电流输入端a与第一接线端b之间设置有至少一组第二开关单元u2。
71.具体地，如图5所示，在三个第二线路中，仅存在两个第二线路，由两段线路组成。在第二段线路上，连接有至少一个电流输入端a(用于连接充电功率单元)，在该电流输入端a与第一接线端b之间设置有至少一组第二开关单元u2。
72.作为一种可选的实施例，在多个第二线路中，至少存在一个第二线路，由三段线路组成，第一段线路由对应的第一接线端b与第二接线端c连接形成，第二段线路由第一段线路沿第一接线端b延伸，第三段线路由第一段线路沿第二接线端c延伸。
73.具体地，如图5所示，在三个第二线路中，仅存在一个第二线路，由三段线路组成，第一段线路由对应的第一接线端b与第二接线端c连接形成，第二段线路由第一段线路沿第一接线端b延伸，第三段线路由第一段线路沿第二接线端c延伸。
74.需要说明的是，本实施例中的“延伸”不限制延伸方向，只要不与其它线路相交即可。
75.作为一种可选的实施例，在第二段线路上，连接有至少一个电流输入端a，在该电流输入端a与第一接线端b之间设置有至少一组第二开关单元u2；在第三段线路上，连接有至少一个电流输入端a，在该电流输入端a与第二接线端c之间设置有至少一组所述第二开关单元u2。具体地，如图5所示，在三个第二线路中，仅存在一个第二线路，由三段线路组成。在第二段线路上，连接有至少一个电流输入端a(用于连接充电功率单元)，在该电流输入端a与第一接线端b之间设置有至少一组第二开关单元u2。同样地，在第三段线路上，连接有至少一个电流输入端a(用于连接充电功率单元)，在该电流输入端a与第二接线端c之间设置有至少一组第二开关单元u2。
76.本技术还提供了一种充电装置，包括上述任一种功率分配装置，还包括：
77.充电功率单元，充电功率单元与电流输入端a连接。
78.具体地，本技术的充电装置包括功率分配装置和充电功率单元，充电功率单元与功率分配装置内的电流输入端a连接。更具体地，在功率分配装置中，每个电流输入端a均可连接一个充电功率单元，当然，每个电流输入端a也可连接多个充电功率单元或不连接充电功率单元，本技术在此不做特别的限定。
79.本技术提供的充电装置内功率分配装置的介绍请参照上述功率分配装置的实施例，本技术在此不再赘述。
80.本技术还提供了一种充电设备，包括上述充电装置，还包括：
81.充电终端，充电终端与电流输出端连接；其中，与同一开关组的电流输入端a对应连接的所有充电功率单元组成同一功率模块组。
82.具体地，本技术的充电设备包括充电装置和充电终端(如充电枪)，充电终端与功率分配装置内的电流输出端连接。更具体地，在功率分配装置中，每个电流输出端均可连接一个充电终端，或者多个电流输出端可连接同一充电终端，本技术在此不做特别的限定。
83.需要说明的是，与同一开关组的电流输入端a对应连接的所有充电功率单元组成同一功率模块组。比如，第一开关组z1中存在两组第一开关单元u1，二者之间至少连接一个电流输入端a，这些电流输入端a连接的所有充电功率单元组成同一功率模块组；第二开关组z2中存在两组第二开关单元u2，二者之间至少连接一个电流输入端a，这些电流输入端a连接的所有充电功率单元组成同一功率模块组。
84.作为一种可选的实施例，充电设备还包括：
85.第三开关单元u3，电流输入端a通过第三开关单元u3与电流输出端连接。
86.进一步地，本技术的充电设备还包括第三开关单元u3，电流输入端a通过至少一个第三开关单元u3与电流输出端连接。
87.具体地，按照上述实施例的介绍可得到如图6所示的充电设备，图7为如图6所示的充电设备的电气连接原理图。充电设备包括6个充电终端(用“g”表示)、6个功率模块组(用“r”表示)及18组开关单元(用“k”表示)。需要说明的是，每组开关单元包含两个开关单元，两个开关单元均用+、﹣分开表示，比如，第一组开关单元k1中一个开关单元用k1+表示，另一个开关单元用k1﹣表示(其它组开关单元也是如此表示，本技术在此不再赘述)。
88.基于如图6所示的充电设备，每个充电终端能够直接调用5个功率模块组，如在充电终端g1使用时，充电终端g1能够直接调用的功率模块组有r1、r2、r3、r4、r5，相比于如图1所示同样6枪的充电拓扑结构，如图6所示的充电设备内每个充电终端能够直接调用的充电功率单元的数量有所增加，从而相对应减少了启用的开关数量，简化了开关控制逻辑，进而减少了编程量、降低了编程难度、提高了编程效率。
89.而且，如图1所示的充电拓扑结构还存在部分工况下充电功率单元无法调用的问题，比如，在充电枪m1闲置且充电枪m2
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m6使用时，充电功率单元p1无法被充电枪m3和m5调用；在充电枪m1、m5闲置且充电枪m2、m3、m4、m6使用时，充电功率单元p1和p5均无法被充电枪m3调用；在充电枪m2、m5闲置且充电枪m1、m3、m4、m6使用时，充电功率单元p2无法被充电枪m4和m6调用，充电功率单元p5无法被充电枪m1和m3调用，不利于改善充电功率单元的空置情况。而本技术的功率分配装置对充电拓扑结构进行改进，明显改善了充电功率单元的空置情况，如图6所示的充电设备，在充电终端g5闲置且充电终端g1、g2、g3、g4、g6使用时，
功率模块组r5只无法被充电终端g3调用。
90.另外，按照上述实施例的介绍也可得到如图8所示的充电设备，图9为如图8所示的充电设备的电气连接原理图。充电设备包括4个充电终端(用“m”表示)、10个功率模块组(用“p”表示)及20组开关单元(用“k”表示)。
91.对于任一充电设备，开关控制策略均为：分别为各充电终端设置各功率模块组的供电优先级；根据目标终端(任一充电终端)的功率需求及其对应的供电优先级，从空闲的功率模块组中确定分配给目标终端的目标功率模块组，且通过控制各开关单元的通断将目标终端与目标功率模块组相连接，以为目标终端提供其所需的电能。
92.本技术提供的充电设备内充电装置的介绍请参照上述充电装置的实施例，本技术在此不再赘述。
93.请参照图10，图10为本实用新型实施例提供的一种充电系统的结构示意图。
94.该充电系统可包括多个功率单元100(指上述充电功率单元)、多个充电终端200、功率分配装置300及用于实现上述开关控制策略的控制装置400，还可包括集成有充电控制、订单管理、本地计费、上传云平台等功能的集控装置500。
95.本技术提供的充电系统内功率分配装置300的介绍请参考在上述功率分配装置的实施例，本技术在此不再赘述。
96.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
97.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。