可灵活配置功能的充电机组合方法与流程

本发明涉及电动车充电技术领域，特别涉及一种可灵活配置功能的充电机组合方法。

背景技术：

随着新能源电动汽车的推广和普及，直流充电机设备因其功率密度高、充电速度快和功能样式多等特点，被广泛地应用在高速公路、交通枢纽和居民小区附近的充电站内。

目前，直流充电机多采用“一机一充”样式，即一台充电机仅给一辆电动车充电。“一机一充”样式的充电机适用于私人车主使用。但是，对于城市公交集团、物流运输公司和充电站运营商等由一台充电机同时给多辆电动车充电的应用场景，“一机多充”样式的充电机更加适用。

在某些“一机多充”应用场景，充电机应配置“排队充电”功能，即充电机可按照指定的顺序给多辆电动车执行充电操作。在另一些“一机多充”应用场景，为提高充电机的总容量使用率，充电机应配置“功率自动分配”功能，即充电机可将空闲的功率单元分配给正在充电的功率单元。

现有“一机多充”样式的充电机存在以下问题。

首先，用户对充电机功能配置的需求日益多样化，导致充电机的功能设计难以做到组合式、可裁剪和积木化。不同功能配置的充电机之间缺少模块化系统设计，无法利用现有充电机的功能配置进行有效地排列组合，功能配置方面的灵活度低。

其次，充电机的功率自动分配功能，通常需要较多的高压直流接触器。采用较多的高压直流接触器也带来物料成本增加、控制算法复杂和维护难度大等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种可灵活功能配置的充电机组合方法，采用可裁剪、积木化设计方案，可灵活配置各种“一机多充”样式的充电机功能，提高充电机解决方案的通用性和拓展性。

本发明的目的可以这样实现，一种可灵活配置功能的充电机组合方法，包括以下步骤：

A、将多个组合式充电机的输出并联，即可配置出模式A充电机；将多个组合式充电机的输出串联，即可配置出模式B充电机；模式A和模式B均可实施一机多充；模式A具有排队充电功能，充电机可按照指定的顺序给多辆电动车执行充电操作；模式B具有功率自动分配功能，充电机可将空闲的功率单元分配给正在充电的功率单元；

B、将模式A充电机和模式B充电机的输出并联，实现矩阵式充电机的全范围功率自动分配功能。

进一步地，充电机并联若干接触器，每个接触器上连接一充电枪，实现模式A多枪排队充电功能。

进一步地，将若干组合式充电机并联，组合式充电机之间连接的接触器形成环形连接，实现模式B多枪排队充电功能；任意充电枪空闲时，其所属的充电功率单元通过接触器，将功率动态分配给其他充电枪使用。

进一步地，将一个模式A的充电功率单元作为共享单元，通过若干接触器分别对应接入到若干模式B充电机；模式B的充电功率单元保持原有功率自动分配功能不变。

进一步地，将若干模式A的充电功率单元作为共享单元，通过若干接触器分别对应接入到若干模式B充电机；模式B的充电功率单元保持原有功率自动分配功能不变。

本发明提出的可灵活配置功能的组合式充电机，针对日益多样的充电机功能需求，可实现组合式、可裁剪和积木化的功能配置方案。利用组合式充电机的功能配置进行有效地排列组合，可提高充电机功能配置方面的灵活性。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的组合式充电机示意图；

图2是本发明较佳实施例的模式A实现双枪/多枪排队充电方案图；

图3是本发明较佳实施例的模式B实现双枪功率自动分配方案图；

图4是本发明较佳实施例的模式B实现四枪功率自动分配方案图；

图5是本发明较佳实施例的模式A和模式B组合实现四枪充电方案图；

图6是本发明较佳实施例的模式A和模式B组合实现多枪充电方案图；

图7是本发明较佳实施例的矩阵式四枪充电机方案图；

图8是现有技术的矩阵式组合方案图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

一种可灵活配置功能的充电机组合方法，包括以下步骤：

A、将多个组合式充电机的输出并联，即可配置出模式A充电机；将多个组合式充电机的输出串联，即可配置出模式B充电机；模式A和模式B均可实施一机多充；模式A具有排队充电功能，充电机可按照指定的顺序给多辆电动车执行充电操作；模式B具有功率自动分配功能，充电机可将空闲的功率单元分配给正在充电的功率单元；

B、将模式A充电机和模式B充电机的输出并联，实现矩阵式充电机的全范围功率自动分配功能。

本实施例中，组合式充电机由1个充电功率单元和2个高压直流接触器构成，如图1所示。可通过接触器1#和接触器2#控制功率单元的输出功率方向。

充电机并联若干接触器，每个接触器上连接一充电枪，实现模式A多枪排队充电功能。如图2所示，采用模式A方案可实现双枪/多枪排队充电功能。

如图2所示，模式A实现双枪/多枪排队充电。接触器1#和接触器2#经过充电枪连接到车1#和电动车2#，即可实现双枪排队充电方案。充电机可按照指定的顺序给2辆电动车先后执行充电操作。以此类推，在组合式充电机方案基础上，经过适当拓展即可实现多枪排队充电方案。

将若干组合式充电机并联，组合式充电机之间连接的接触器形成环形连接，实现模式B多枪排队充电功能；任意充电枪空闲时，其所属的充电功率单元通过接触器，将功率动态分配给其他充电枪使用。如图3所示，采用模式B方案可实现双枪功率自动分配功能；如图4所示，采用模式B方案可实现多枪功率自动分配功能。

如图3所示，模式B实现双枪功率自动分配。将2个组合式充电机并联，裁剪接触器4#即可实现。当充电枪1#空闲时，其所属的充电功率单元可通过接触器2#，将功率动态分配给充电枪2#。同理，当充电枪2#空闲时，其所属的充电功率单元可通过接触器2#，将功率动态分配给充电枪1#。模式B通过2个组合式充电机并联和裁剪，实现了双枪功率自动分配功能。

如图4所示，模式B实现四枪功率自动分配。将4个组合式充电机并联，通过接触器2#、4#、6#、8#组成“环形”接触器方案。任意充电枪空闲时，其所属的充电功率单元均可通过“环形”接触器，将功率动态分配给其他充电枪使用。模式B通过4个组合式充电机组成“环形”接触器，实现了四枪功率自动分配功能。

利用模式A和模式B进行深度组合，可实现充电机的“全范围功率自动分配”功能，如图5、图6、图7所示，深度组合方案有效地减少高压直流接触器的使用数量。提高充电机系统的通用性和拓展性，实现高度灵活化的充电功能配置方案。

将一个模式A的充电功率单元作为共享单元，通过若干接触器分别对应接入到若干模式B充电机；模式B的充电功率单元保持原有功率自动分配功能不变。

如图5所示，将模式A和模式B进行组合实现四枪充电。模式A的充电功率单元作为“共享单元”，通过接触器9#、10#、11#、12#接入到模式B的四枪充电机。模式B的充电功率单元保持原有功率自动分配功能不变，在此基础上加入模式A。深度组合充电机方案进一步提高了四枪充电机的功率自动分配灵活性和动态调节范围。

以此类推，进一步将模式A和模式B进行组合实现多枪充电，如图6所示。原有模式A实现的多枪排队充电方案作为“共享单元”，通过接触器2n+1#、2n+2#、2n+3#……3n#接入到模式B的多枪充电机中。将若干模式A的充电功率单元作为共享单元，通过若干接触器分别对应接入到若干模式B充电机；模式B的充电功率单元保持原有功率自动分配功能不变。

如图7所示，将模式A和模式B进行深度组合。采用多个模式A的组合式充电机，通过高压接触器接入到模式B的多枪充电机，即可实现传统矩阵式充电机的全范围功率动态调节，同时能够极大地节省接触器数量

以设计120kW四枪充电机为例，其中每个充电功率单元功率为15kW，则需要8个充电功率单元。若采用矩阵式充电机方案，如图8所示，需要高压接触器的数量为8×4+4＝36个，考虑到电池组的正极和负极均需要接触器，因此总共需要高压接触器数量为(8×4+4)×2＝72个；若采用本发明提出的深度组合式方案，则仅需4个A模式充电机接入到1个B模式充电机即可，如图7所示，当n＝4时，需要高压接触器的数量为4×4+4×2＝24个，考虑到电池组正极和负极均需要接触器，因此总共需要高压接触器数量为(4×4+4×2)×2＝48个。可知，深度组合式充电机方案能够极大地节省接触器数量。

本发明提出的一种可灵活功能配置的组合式充电机，采用可裁剪、积木化设计方案，能够灵活地配置各种“一机多充”样式的充电机功能，提高充电机解决方案的通用性和拓展性。采用组合式充电机方案，可有效地减少高压直流接触器的使用数量，解决传统矩阵式充电机“功率自动分配”功能在物料、控制和维护等方面遇到的技术问题。