电动汽车直流智能充电桩的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电动汽车技术领域，通过智能输出控制器来选择输出充电机的数量，并实现每个充电机之间的自由切换。该智能充电系统适用于一体式的多枪输出。
【背景技术】
[0002]电动汽车是清洁、高效和可持续的交通工具，是一种电力驱动的道路交通工具。从环境方面考虑，在城市交通中使用电动汽车可实现零排放或极低排放。电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因数，现在，零排放电动汽车的技术已经逐渐成熟，一次充电行程基本满足市区交通的需求。大规模应用的主要问题是初始成本高和续驶里程不理想，而通过开发快速充电系统，实现随时随地方便及时的对电力电池充电，能够有效延长电动汽车的续驶里程，更有利于电动汽车的推广，充电设施的建设就显得尤为重要。目前电动汽车的充电装置存在的缺点是:
[0003]1、充电粧功率输出接口少，难以满足多个电动汽车同时充电的要求。普通的充电装置都是一个充电粧一个充电接口，即便是有两个充电接口也不能够实现同时充电，更不要说是一个充电粧配有四个充电接口了。
[0004]2、充电粧内部充电机利用率低、灵活性差。举例:按照一台现有充电粧最大额定充电电流120A，由8个额定电流15A的充电机并联输出。传统的充电装置都是一个接口，当需求电流较小的时候。充电机效率最低相对能源浪费率较高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种电动汽车分体式直流充电粧的智能充电系统，以解决现有技术存在的充电粧功率输出接口少，难以满足多个电动汽车同时充电的要求；以及充电粧内部充电机利用率低、灵活性差的问题。
[0006]本发明的技术方案是:一种电动汽车直流智能充电粧，其特征是:包括充电粧、控制系统和功率单兀:
[0007]所述充电粧包括直流充电抢、人机交互界面、输出接触器、熔断器、分流器和TC接线端子，TC接线端子的一端与熔断器、分流器相连，另一端与功率单元的直流正负公共母排相连；
[0008]所述功率单元包括:交流接触器、避雷器、充电机、智能输出控制器、直流正负公共母排和交流公共母排，公共电网通过交流接触器与交流公共母排连接，交流公共母排供给充电机的交流电源，充电机的直流输出端通过智能输出控制器自动转换与直流正负公共母排的连接方式，直流正负公共母排中不同的两条导线分别向不同的一个直流充电抢提供充电电源;充电机与控制系统进行数据交换，并由控制系统控制智能输出控制器的开关转换方式；
[0009]所述控制系统包括计费控制单元、电池管理系统BMS和读卡器，计费控制单还与后台管理系统相连。
[0010]所述的智能输出控制器通过接收计费控制单元的指令，关断闭合智能控制器其中一路输出，可实现充电机与任一公共直流母排的自由切换，实现负荷的有效分配提高充电机的利用率。
[0011]根据现场不同的工况可以配置数量不等的直流充电粧，每个充电机连接具有多路输出的智能输出控制器，充电机的输出直流负挂接在直流正负公共母排的负母排上，智能输出控制器的多路输出分别挂接在直流正负公共母排的正母排上，通过熔断器、分流器、输出接触器直接连到直流充电抢;根据BMS系统不同的负荷要求，通过计费控制单元控制智能输出控制器的输出触点的闭合实现充电机的有效分配。
[0012]所述计费控制单元包括三路CAN总线与一路RS485串口通信，第一路CAN总线负责计费控制单元与后台管理系统之间的通信，第二路CAN总线负责计费控制单元与充电机设备控制器之间的数据通信，第三路CAN总线负责计费控制单元与BMS之间的通信，一路RS485负责计费控制单元与智能输出控制器之间的通信。
[0013]计费控制单元根据BMS实时上传的信息，采用充电时间少优先或输出功率少优先等优化算法的控制原则，确定充电机的数量，依次控制智能输出控制器的输出触点切换到相应的直流公共母排上，在空闲的时间段实现大功率大电流的快速充电，在此充电阶段若有其他充电需求申请，计费控制单元根据实际充电需求，在满足正在充电的BMS充电需求的情况下可以投退其中一台或两台。
[0014]采用该充电系统进行充电的过程包括以下步骤:
[0015](1)当BMS与计费控制单元物理连接完成并上电后，BMS与充电机进入握手阶段;在握手阶段，BMS首先检测低压辅助电源是否正常，如果不正常，BMS向充电机发送错误报文，充电过程终止;如果低压辅助电源正确，双方则在该阶段握手，确定电池相关的信息与充电机相关的信息，进入步骤(2);
[0016](2)根据电池相关信息，判断空闲的充电粧的数量，若为单粧输出工作状态，转入步骤(4)，若为多粧输出工作状态，进入步骤(3);
[0017](3)采用充电时间少优先或输出功率少优先的优化算法的控制原则:上层控制系统实时采集充电机运行的时间和输出功率的大小。当有负载需要提供能量的时候。上层控制系统按照统计的运行时间，谁的运行时间运行的少就接通负载。按照统计的输出功率，谁的输出功率少就优先接通负载。直到接通的充电机输出的功率达到负载的需求。以此使每个充电机总体运行时间和输出功率达到平衡。确定输出充电机的数量，控制智能输出控制器的输出触点挂接在同一根公共直流母线上，同时使其处于操作锁定状态，不被其他用户使用；
[0018](4)BMS和计费控制单元进入充电阶段，BMS实时的向计费控制单元发送电池充电级别需求，计费控制单元根据电池充电级别需求来调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常运行;在充电过程中，计费控制单元和BMS相互发送各自的充电状态；
[0019](5)处于单粧充电状态的直流充电粧，不停向充电设备控制器发送充电请求，在多粧充电状态下的电池充到额定电压的80 %时，同时单粧没有充到电池额定电压的80 %时，多粧充电状态下在满足正在充电电池需求的情况下投入或退出其余的充电粧，同时投入到单粧充电的直流公共母排上；
[0020](6)当BMS与计费控制单元停止充电后，双方进入充电结束阶段，同时BMS向计费控制单元发送整个充电过程中的充电统计参数，计费控制单元向BMS发送整个充电过程中的输出电量、累计充电时间等信息；
[0021](7)充电完成，然后关闭充电模块，关断直流输出接触器，断开智能输出控制器的输出触点，关断辅助电源开关，解除充电枪电磁锁，提示用户把充电枪插回充电粧插座和刷卡结账。
[0022]所述步骤(1)中，充电粧计费控制单元有三种状态指示:运行、待机和故障状态，并实时的向充电设备控制器发送直流充电粧的状态。
[0023]计费控制单元与BMS数据交互，根据充电机的工作状态和BMS充电需求，判断是否多机并联充电。BMS向计费控制单元发出系统需求电压和电流的请求。每个充电机最大输出电流是定值。当有充电机空闲，且充电机总体电流还不能满足BMS电流需求的时候，计费控制单元将依据上面提到的最少运行时间和最少输出功率原则。将空闲充电机并入输出负载，直到充电机并联总体输出电流达到BMS所需要的电流为止。
[0024]所述步骤(4)中，提示用户插好充电枪，判断连接确认，连接确认正常则启动充电枪电磁锁，用户选择充电的方式，用户刷卡启动充电过程，闭合绝缘监测开关，启动充电粧输出额定电压，判断绝缘监测是否正常，不正常则界面提示报警，充电结束，正常则停止充电粧电压输出，关断绝缘监测电压，检测母线电压是否小于设定值，如果高于设定值则报警，否则启动为电动汽车的BMS模块提供电源的辅助电源开关；<