一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统及方法与流程

本发明涉及充电堆，尤其涉及一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统及方法。

背景技术：

1、汽车产业发展到如今，其功能化趋势愈发凸显，其中新能源汽车将迎来高速发展。充电系统作为新能源汽车能量补给的主要媒介，充电侧的需求压力陡增，对于充电基础设施的建设运营成为当下亟待解决的问题。一方面不同品牌型号的电动汽车对用电需求对峰值功率会有所不同，同一辆车在充电的不同阶段对功率的需求也不一样。另一方面，充电场出现所有充电终端功的功率都处于峰值状态的机率也很少，并且充电场能提供的总功率也受到区域电网以及时段的影响。所以如果对每个充电终端都按照同时提供最高峰值标准来建设，不仅推高建设成本，也造成电力资源浪费。而使用功率堆的技术则可以很好的解决这个问题，功率堆较其它充电系统具有设备利用率高、占地面积少、充电终端安全性高、防护等级高等优点。

2、但目前充电堆的功率分配系统大都采用大量的接触器组成n进m出的切投矩阵(如图1和图2所示)。其中，n进表示有n个功率模块，m出表示有m个充电终端。充电堆工作时pcu(power control unit)功率控制器通过充电终端获取车辆的用电需求，然后控制切投矩阵给每个车分配功率模块。但是这种切投矩阵存在以下缺点：1、成本高：切投矩阵需要使用大量的接触器，接触器的数量随着功率模块以及充电终端数量的增加而呈现几何量级上升。2、布线复杂：接触器的数量越多意味着其接线结构更加复杂。3、扩展困难：已经投入使用的充电站若要增加充电终端的数量，只能增加充电堆的数量，而无法在原有的充电堆上增加充电终端；对应新增的功率模块也无法与原有的充电终端进行共享。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统及方法，在减少接触器使用数量的同时，实现给更多功率模块与充电终端的连接切投，并且实现新增功率模块与原充电终端之间的功率共享。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统，包括多个充电堆本体和充电终端；每一个所述充电堆本体包括功率控制器、切投矩阵模块以及多个功率模块；所述切投矩阵模块包括直流接触器以及级联接触器；

4、在所述充电堆本体中，所述功率控制器分别连接所述直流接触器、所述级联接触器、所述多个功率模块以及与所述充电堆本体对应的多个充电终端；所述多个功率模块通过所述直流接触器连接所述多个充电终端；所述多个充电终端通过所述级联接触器连接相邻充电堆本体的功率模块。

5、为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

6、一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配方法，包括：

7、检测到充电终端有车辆接入后，通过功率控制器获取所述车辆的充电功率以及所述充电终端对应的充电堆本体的空闲功率；

8、判断所述充电堆本体的空闲功率是否大于或等于所述充电功率，若是，则通过所述功率控制器闭合直流接触器，将所述充电堆本体中的功率模块分配至所述充电终端为所述车辆充电；

9、否则，通过所述功率控制器闭合级联接触器，将相邻充电堆本体中的功率模块分配至所述充电终端为所述车辆充电。

10、本发明的有益效果在于：在切投矩阵模块中设置级联接触器，使得多个充电堆本体之间能够通过级联接触器的断开和闭合实现分离和连接，由此实现相邻充电堆本体之间的功率模块共享，以此方式避免在扩展充电站规模时，更多数量的充电终端与功率模块都集成于同一个充电堆上，即新增加的充电堆本体能够与原充电堆本体实现功率共享。同时，通过将充电终端和功率模块分散到多个充电堆本体上在通过级联接触器进行连接的方式，不仅有效减少了切投矩阵模块中所使用的接触器数量，节约充电设施的建设成本，还能为每一个充电终端提供更高的充电功率，满足不同车辆的充电需求，实现充电功率的合理分配与利用。

技术特征：

1.一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统，其特征在于，包括多个充电堆本体和充电终端；每一个所述充电堆本体包括功率控制器、切投矩阵模块以及多个功率模块；所述切投矩阵模块包括直流接触器以及级联接触器；

2.根据权利要求1所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统，其特征在于，所述切投矩阵模块还包括级联线、功率线以及充电线；

3.根据权利要求2所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统，其特征在于，所述级联接触器包括第一级联接触器；

4.根据权利要求2所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统，其特征在于，所述级联接触器包括第二级联接触器；

5.根据权利要求1所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统，其特征在于，所述多个充电堆本体之间的所述功率控制器通过以太网、rs485通信线或can通信线进行连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统，其特征在于，所述充电终端的数量小于或等于所述功率模块的数量。

7.一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配方法，其特征在于，所述通过所述功率控制器闭合直流接触器，将所述充电堆本体的功率模块分配至所述充电终端为所述车辆充电包括：

9.根据权利要求7所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配方法，其特征在于，所述通过所述功率控制器闭合级联接触器，将相邻充电堆本体中的功率模块分配至所述充电终端为所述车辆充电包括：

10.根据权利要求9所述的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配方法，其特征在于，所述检测到充电终端有车辆接入之前，还包括：

技术总结
本发明提供的一种基于矩阵式控制的充电堆功率分配系统及方法，在切投矩阵模块中设置级联接触器，使得多个充电堆本体之间能够通过级联接触器的断开和闭合实现分离和连接，由此实现相邻充电堆本体之间的功率模块共享，以此方式避免在扩展充电站规模时，更多数量的充电终端与功率模块都集成于同一个充电堆上，即新增加的充电堆本体能够与原充电堆本体实现功率共享。同时，通过将充电终端和功率模块分散到多个充电堆本体上在通过级联接触器进行连接的方式，不仅有效减少了切投矩阵模块中所使用的接触器数量，节约充电设施的建设成本，还能为每一个充电终端提供更高的充电功率，满足不同车辆的充电需求，实现充电功率的合理分配与利用。

技术研发人员：林光伟,李国伟
受保护的技术使用者：福建时代星云科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16