一种三枪头直流充电桩系统及其充电功率分配方法与流程

本发明涉及新能源电动汽车和电力电子的技术领域，具体地涉及一种三枪头直流充电桩系统，以及使用该系统进行电动汽车充电的充电功率分配方法。

背景技术：

随着技术进步和科技发展，以及环境污染日益严重，由于新能源汽车的节能环保，越来越被大众接受。电动汽车的充电问题也越来越受到人们的重视。在中国的许多地方都兴建了很多充电桩来为电动汽车进行充电，这对电动汽车的推广起到了很好的作用。

直流充电桩俗称“快充”，业界目前的直流充电桩，以自带充电枪的数量分类，可分为单枪和多枪(双枪为主)直流充电桩。但是，以现有的双枪直流充电桩为例，虽然名义上是双枪，但都是以下两种情况：其一，充电桩是一套单枪充电系统，配备两个枪头，一台车充电时，另一台车即使接上另一个枪头也无法充电，只有等前车充满拔枪后才能充；其二，充电桩是两套独立的单枪充电系统，安装在了机柜内，造价较高，控制单元、监控单元、计费单元等都需要翻倍。

如一台120kw的直流双枪充电桩，上述情况一，只是一个120kw的直流充电桩，只是在物理位置上多留了一个枪头，没有提高其使用率；上述情况二，只是相当于2个60kw的直流充电桩，造价较高，且每个枪头最大输出功率只能达到60kw，在一个枪头闲置，另一个枪头接入的电动车需要更大功率(如120kw)充电时，则表现的无能为力，没有起到“快充”的作用。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种三枪头直流充电桩系统，其可同时给三台车充电，并可实时动态的分配给这三台车充电功率的智能充电桩，提高充电桩的使用效率。

本发明的技术解决方案是：这种三枪头直流充电桩系统，其包括6个输出功率为30kw的ac-dc电源模块、3个充电枪、板载嵌入式系统、3个双触点直流接触器、10个单触点直流接触器，6个ac-dc电源模块并联，将6号电源模块固定输出给1号枪，1号枪的最大输出180kw，2号枪、3号枪最大输出150kw；将1号电源模块的输出端并接3个双触点直流接触器，3个双触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，实现最小30kw的功率间距；将2、3、4、5号电源模块的输出两两并接，8个单触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，在并接的两条母线之间设置2个单触点直流接触器；由板载嵌入式系统控制每个接触器的开关，以便每个充电枪的输出功率可调节。

本发明将6号电源模块固定输出给1号枪，1号枪的最大输出180kw，2号枪、3号枪最大输出150kw；将1号电源模块的输出端并接3个双触点直流接触器，3个双触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，实现最小30kw的功率间距；将2、3、4、5号电源模块的输出两两并接，8个单触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，在并接的两条母线之间设置2个单触点直流接触器；由板载嵌入式系统控制每个接触器的开关，以便每个充电枪的输出功率可调节，从而可同时给三台车充电，并可实时动态的分配给这三台车充电功率的智能充电桩，提高充电桩的使用效率。

还提供了这种三枪头直流充电桩系统的充电功率分配方法，其包括以下步骤：

(1)开始；

(2)统计当前最大可用电源模块功率，选择最佳分配方案；

(3)判断三个枪是否都空闲，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(7)；

(4)进行充电；

(5)判断当前充电枪功率分配是否最大化，是则执行步骤(6)，否则执行步骤(11)；

(6)设置电压电流，跳转到步骤(13)；

(7)统计剩余可用的电源模块最大功率；

(8)判断当前可充电功率是否满足当前充电枪需求，是则执行步骤(9)，否则执行步骤(11)；

(9)设置充电枪需求的电压电流，跳转到步骤(13)；

(10)设置当前可用最大的功率输出，跳转到步骤(13)；

(11)根据各个充电枪的需求，切入空闲的电源模块或者从其他充电枪重新分配；

(12)设置满足当前充电枪需求的电压电流，跳转到步骤(13)；

(13)结束。

附图说明

图1是根据本发明的三枪头直流充电桩系统的一个优选实施例的电路图。

图2是根据本发明的三枪头直流充电桩系统的原理框图。

图3是根据本发明的三枪头直流充电桩系统的单个充电枪充电的流程图。

图4是根据本发明的三枪头直流充电桩系统的方法的流程图。

具体实施方式

如图1、2所示，这种三枪头直流充电桩系统，其包括6个输出功率为30kw的ac-dc电源模块、3个充电枪、板载嵌入式系统、3个双触点直流接触器、10个单触点直流接触器，6个ac-dc电源模块并联，将6号电源模块固定输出给1号枪，1号枪的最大输出180kw，2号枪、3号枪最大输出150kw；将1号电源模块的输出端并接3个双触点直流接触器，3个双触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，实现最小30kw的功率间距；将2、3、4、5号电源模块的输出两两并接，8个单触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，在并接的两条母线之间设置2个单触点直流接触器；由板载嵌入式系统控制每个接触器的开关，以便每个充电枪的输出功率可调节。

图2板载嵌入式系统通过与模块及车辆进行通信，对车辆需求及模块使用情况进行分析，对多个车辆进行功率分配，系统确定完分配方案后，对相应的直流接触器进行控制，并对直流接触器的执行情况进行状态采集，确保功率分配方案准确实施。

本发明将6号电源模块固定输出给1号枪，1号枪的最大输出180kw，2号枪、3号枪最大输出150kw；将1号电源模块的输出端并接3个双触点直流接触器，3个双触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，实现最小30kw的功率间距；将2、3、4、5号电源模块的输出两两并接，8个单触点直流接触器分别连接1号枪、2号枪、3号枪，在并接的两条母线之间设置2个单触点直流接触器；由板载嵌入式系统控制每个接触器的开关，以便每个充电枪的输出功率可调节，从而可同时给三台车充电，并可实时动态的分配给这三台车充电功率的智能充电桩，提高充电桩的使用效率。

在软件上，板载嵌入式系统与电动汽车的通信协议满足国标要求，并通过can协议获取到了电动车的电池容量，剩余电量，所需的最大充电功率等参数，根据这些参数，板载嵌入式系统可智能的分配最优的充电功率。如1、2、3号枪由空闲到1号枪有车充电时，嵌入式系统可以检测到枪头空闲状态的改变，同时可以获取该车的剩余电量及所需最大的充电功率，如该车需要180kw充电，则可将5个30kw模块的输出开关都闭合，并从1号枪输出；若此时2号枪又有车辆来充电，可根据获得的在2号充电的车辆的上述参数，进行总功率的重新分配，如2号车所需功率为60kw，则需要从5个模块中拿出2个模块给2号车辆充电。

优选地，所述双触点直流接触器是100a双触点直流接触器。

优选地，各个接触器当前的通断状态实时反馈给板载嵌入式系统，用来判断板载嵌入式系统对各个接触器的控制是否生效。

优选地，该系统是可扩展的，扩展的系统包括6n个输出功率为30kw的ac-dc电源模块、3n个充电枪、板载嵌入式系统、3n个双触点直流接触器、10n个单触点直流接触器，n为正整数。

如图4所示，还提供了这种三枪头直流充电桩系统的充电功率分配方法，其包括以下步骤：

(1)开始；

(2)统计当前最大可用电源模块功率，选择最佳分配方案；

(3)判断三个枪是否都空闲，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(7)；

(4)进行充电；

(5)判断当前充电枪功率分配是否最大化，是则执行步骤(6)，否则执行步骤(11)；

(6)设置电压电流，跳转到步骤(13)；

(7)统计剩余可用的电源模块最大功率；

(8)判断当前可充电功率是否满足当前充电枪需求，是则执行步骤(9)，否则执行步骤(11)；

(9)设置充电枪需求的电压电流，跳转到步骤(13)；

(10)设置当前可用最大的功率输出，跳转到步骤(13)；

(11)根据各个充电枪的需求，切入空闲的电源模块或者从其他充电枪重新分配；

(12)设置满足当前充电枪需求的电压电流，跳转到步骤(13)；

(13)结束。

优选地，如图3所示，每个充电枪的充电包括以下步骤：

(a)开始；

(b)电源模块初始化选择分配方案；

(c)判断充电枪是否空闲，是则执行步骤(d)，否则执行步骤(c)；

(d)进行充电；

(e)判断绝缘检测是否通过，是则执行步骤(f)，否则执行步骤(c)；

(f)根据现有的可分配的电源模块进行动态调节；

(g)设置电压电流；

(h)判断充电是否停止，是则执行步骤(i)，否则执行步骤(f)；

(i)结束。

优选地，所述步骤(2)中，结合剩余电量，综合判断，进行智能分配功率。

优选地，所述步骤(2)中，用户在充电时选择目标时间，使充电桩在另外一个充电枪输出更高的功率。

本发明的有益效果如下：

(1)针对上述缺点，提出一种可同时给六台车充电，并可智能的实时动态的分配给这六台车充电功率的智能充电桩，提高充电桩的使用效率。

(2)实现后台集中控制，集中管理，集中监控各个充电接口的运行状态；并保持各个充电口之间独立运行。

(3)防止由于充电桩功率固定，而该充电车位被占用无法进行充电而造成功率闲置无法被使用的情况。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。