一种电动汽车分体式直流充电桩、系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动汽车分体式直流充电粧、系统及方法。
【背景技术】
[0002]石油、煤炭等传统能源危机不断加深，大气环境不断地恶化，节能和减排已经成为未来汽车技术发展的主攻方向。磷酸铁锂、改性锰酸锂等锂离子电池技术的不断突破，为电动汽车的普及开拓的广阔的前景。随之而来的充电设施建设就显得尤为重要，而充电设施的建设又需要良好的运营模式作为支撑。
[0003]充电站配备小型储能站在夜间电网谷值期储能，电网峰值期耗能的运营方案，能实现“削峰填谷”享受优惠电价政策，降低电网负担，创造了良好的经济效益和社会效益。在电网峰值期快速消耗储能站电能，且让电动车在较短的时间内获得足够的电能，大功率直流充电粧必不可少。但是，单粧大功率充电粧在夜间电网谷值期可短时间充满电动车，又造成充电粧夜间利用率低下的问题。
[0004]就目前市场上的直流充电设施而言:
[0005]中国专利CN 103904737 A提出了一种一粧两充的充电方案，这种方案只能实现单枪输出，在其中一枪工作的情况下，另一枪无法工作；
[0006]两充且电能智能负荷分配的电动汽车直流充电粧是对上一种充电方案的完善和补充，可以实现双枪同时工作。但是这种方案在功率扩容时需要大量的直流接触器来实现，成本较高，柜体占地面积较大；扩容后也只能实现双枪输出，单枪平均功率较大，同样造成充电粧夜间利用率低下的问题。由此可见，这种充电粧在充电站建设方面，具有一定的局限性。
[0007]所以，现在市场上急需一种单粧功率小、占地面积小、可并机工作且电能智能负荷分配、功率扩展易实现成本低、充电组合方式灵活、综合成本较低、充电模块利用率高的分体式直流充电粧。
【发明内容】
[0008]本发明为了解决上述问题，提出了一种电动汽车分体式直流充电粧、系统及方法，本发明单粧功率小、占地面积小、可并机工作且电能智能负荷分配、功率扩展易实现成本低、充电组合方式灵活、综合成本较低、充电模块利用率高，能较为完美的解决当前技术难题。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]一种电动汽车分体式直流充电粧，包括充电粧本体、控制系统和充电机屏体，其中，所述充电机屏体连接交流端，充电粧本体连接充电机屏体，控制系统控制充电机屏体和充电粧本体的关断；
[0011]所述交流端，包括交流进线总开关、避雷器、交流排，其中交流进线总开关和避雷器并联于交流排上；
[0012]所述充电机屏体，包括并机接触器、充电模块、汇流排和TC接线端子，所述汇流排与交流排通过充电模块连接，TC接线端子的一端连接汇流排，另一端连接充电粧本体；所述汇流排上连接有并机接触器，且并机接触器设置于汇流排外侧；
[0013]所述充电粧本体，包括TC接线端子、熔断器、分流器和直流充电枪，其中，所述TC接线端子的一端和充电机屏体内的TC接线端子连接，另一端通过分流器和熔断器连接输出接触器，输出接触器连接直流充电枪；
[0014]所述控制系统，包括总控模块、前置采集控制模块和后置采集控制模块，前置采集控制模块和后置采集控制模块连接总控模块，总控模块还连接有充电机屏体内的充电模块。
[0015]所述总控模块与管理中心通信。
[0016]所述汇流排连接有泄放继电器，泄放继电器连接泄放电阻，用于控制泄放掉充电模块的电容电压。
[0017]所述总控模块连接有显示屏、读卡器，所述显示屏与总控模块通过并口通讯，读卡器与总控模块通过RS232串口通讯。
[0018]所述后置采集模块通过RS485连接有直流电能表。
[0019]所述后置采集模块对并机接触器的闭合关断进行控制。
[0020]一种电动汽车分体式直流充电粧系统，包括多个如上所述的分体式直流充电粧，所述分体式直流充电粧并联于交流端，且每个分体式直流充电粧的充电机屏体内充电模块通过并机接触器将汇流排依次相连，形成环路，各个分体式直流充电粧的总控模块、前置采集模块和后置采集模块通过CAN总线连接，后置采集模块通过控制并机接触器的关断闭合实现电能智能负荷分配，分体式直流充电粧的充电模块与对应直流充电粧总控模块通过CAN总线通讯，分体式直流充电粧的充电模块通过并接中间继电器常开触点，与相邻分体式直流充电粧的充电模块连接，形成CAN通讯环路，每个分体式直流充电粧的充电模块在响应功率调配时通过中间继电器与需要功率调配的充直流充电粧的总控模块接通，由其集中控制。
[0021]所述总控模块包括三路CAN总线，第一路CAN总线负责总控模块间通讯及本机前置、后置采集控制模块通讯，第二路负责分组的充电模块通讯，第三路负责电动汽车BMS通讯。
[0022]所述总控模块连接管理中心，实时监控分体式直流充电粧工作状态并上传业务数据。
[0023]所述多个分体式直流充电粧互联通讯，各单粧总控模块采用实时广播本机忙闲及故障状态的方式工作；多个分体式直流充电粧中的任一单粧总控，可以抢占总线控制权，向其他处于闲置状态单粧进行功率调配。
[0024]所述总控模块根据BMS对充电电流的需求和各分体式直流充电粧的状态，响应BMS的负荷需求，后置采集模块控制并机接触器和充电模块通讯切换中间继电器，进行功率调配。
[0025]一种基于上述分体式直流充电粧系统的工作方法，包括以下步骤:
[0026](I)读取用户卡信息，判断信息是否正确，如果信息为正在使用或为黑户，显示屏提示用户，如果信息正确，进入步骤(2);
[0027](2)待使用的分体式直流充电粧的工作状态，若该充电粧为单机工作状态，转入步骤(5)，若该充电粧处于并机工作状态，进入步骤(3);
[0028](3)该充电粧抢占总线控制权，向处于闲置状态的相邻充电粧发出锁定命令，使其处于操作锁定状态，不被其他用户操作；
[0029](4)该充电粧的总控模块和汽车BMS进行数据交互，总控模块根据BMS充电需求及锁定的充电粧数量，智能调配相邻充电粧，启动相应的并机接触器和充电模块通讯连接中间继电器，进行功率调配，同时，未被调配的充电粧解除锁定状态；
[0030](5)确认充电枪是否插好，确认连接成功后，检测绝缘、母线电压参数，如果正常，开启辅助电源开关，使充电粧与BMS数据交互；
[0031](6)根据交互数据，判断是否启动并机接触器，如果需要，其他未启用的分体式直流充电粧响应其调配，启动各自的并机接触器，启动充电模块CAN通讯连接中间继电器；
[0032](7)判断电池包极性是否正常，如果正常，闭合直流输出接触器，启动充电模块按需求输出电压电流进行充电，如果不正常，显示报警，结束充电过程；
[0033](8)充电完毕，计算电费，提示用户刷卡结账。
[0034]所述步骤(4)中