一种群控充电系统及矩阵开关模块技术方案

本发明专利技术涉及一种群控充电系统及矩阵开关模块，充电系统包括N个充电机模块、N个矩阵开关模块及M个充电桩模块，N≥1，M≥1；各矩阵开关模块均包括一个输入端口和M个输出端口，各矩阵开关模块的输入端口与对应的充电机模块相连，且各个输出端口与各充电桩模块一一对应相连，各个矩阵开关模块均包括一个半导体器件开关管以及与各个输出端口相连的开关支路，开关支路中串设有开关，矩阵开关模块的输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连。本发明专利技术将矩阵开关模块的输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连，通过控制半导体器件开关实现输出回路零电流开通及零电压关断，有效保护了开关，延长了开关的使用寿命，提高了充电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种群控充电系统及矩阵开关模块
本专利技术涉及一种群控充电系统及矩阵开关模块，属于电动汽车

技术介绍
随着能源与环境成为当前全球的聚焦点，国家对国际社会节能减排号召的积极响应，更加节能、环保的新能源电动汽车的发展越来越快，电动汽车产业得到大力发展，同时电动汽车产业也是汽车产业结构调整和中国汽车产业发展的迫切需要。随着电动汽车的大力推广，快速充电是电动汽车未来电能供给模式的主要发展趋势。为了实现电动汽车的电能快速补给，充电机的功率变得越来越大，目前国内电动汽车的种类繁多，各型号电动汽车对于充电设施的功率需求大小要求不一，导致大功率充电设施功率容量不能够得到有效的充分利用。公布号为CN107128195A的中国专利文件公开了一种充电机，该充电机包括多个充电模块，各个充电模块都与供电电网相连并且通过一个直流高压继电器与多个枪插头相连接，当车辆需要进行充电时，可以控制好使用哪些充电模块给哪把枪进行充电，能够根据用户充电需要自动调节充电输出功率。但是，该专利文件中的直流高压继电器的触点容易坏掉，影响继电器的使用寿命，进一步降低了充电的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种群控充电系统及矩阵开关模块，用于解决现有用于群控的充电系统中的直流高压继电器的寿命短影响充电可靠性的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种群控充电系统，包括N个充电机模块、N个矩阵开关模块及M个充电桩模块，N≥1，M≥1；各矩阵开关模块均包括一个输入端口和M个输出端口，各矩阵开关模块的输入端口与对应的充电机模块相连，且各个输出端口与各充电桩模块一一对应相连，各个矩阵开关模块均包括一个半导体器件开关管以及与各个输出端口相连的开关支路，开关支路中串设有开关，矩阵开关模块的输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连。进一步的，所述矩阵开关模块的输入端口包括正输入端口和负输入端口，所述矩阵开关模块的输出端口包括正输出端口和负输出端口，所述开关支路包括正开关支路和负开关支路；正开关支路和负开关支路中均串设有开关；各正开关支路的一端通过一个正直流母线连接正输入端口，另一端与各正输出端口一一对应连接，各负开关支路的一端通过一个负直流母线连接负输入端口，另一端与各负输出端口一一对应连接；所述半导体器件开关管串设在正直流母线上。进一步的，所述半导体器件开关管为IGBT或MOS管。进一步的，开关支路中串设的开关为接触器开关或继电器开关。进一步的，包括功率控制单元、矩阵开关控制单元及充电控制单元，功率控制单元、矩阵开关控制单元及充电控制单元之间通讯连接，其中充电控制单元用于获取车辆充电信息，并将获取的车辆充电信息发送给功率控制单元，功率控制单元用于根据车辆充电信息分配所需使用的充电机模块和矩阵开关模块，并将分配结果发送给矩阵开关控制单元；所述功率控制单元控制连接各充电机模块，矩阵开关控制单元控制连接各矩阵开关模块。本专利技术还提供了一种矩阵开关模块，包括一个输入端口和M个输出端口，M≥1；输入端口用于与对应的充电机模块相连，且各个输出端口用于与各充电桩模块一一对应相连，还包括一个半导体器件开关管以及与各个输出端口相连的开关支路，开关支路中串设有开关，输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连。进一步的，所述输入端口包括正输入端口和负输入端口，所述输出端口包括正输出端口和负输出端口，所述开关支路包括正开关支路和负开关支路；正开关支路和负开关支路中均串设有开关；各正开关支路的一端通过一个正直流母线连接正输入端口，另一端与各正输出端口一一对应连接，各负开关支路的一端通过一个负直流母线连接负输入端口，另一端与各负输出端口一一对应连接；所述半导体器件开关管串设在正直流母线上。进一步的，所述半导体器件开关管为IGBT或MOS管。进一步的，开关支路中串设的开关为接触器开关或继电器开关。本专利技术的有益效果是：将矩阵开关模块的输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连，由于半导体器件开关的迟滞控制方法能够实现输出回路中开关的零电流开通及零电压关断，有效保护了开关，延长了开关的使用寿命，提高充电的可靠性。本专利技术可实现根据充电终端车辆充电需求功率的大小对充电机模块的输出进行合理分配，充分利用充电系统的剩余充电功率输出，提高了充电桩的输出功率的利用效率。附图说明图1是本专利技术的群控充电系统的结构框图；图2是本专利技术的矩阵开关模块的结构框图；图3是本专利技术的电动汽车群控充电方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术提供了一种群控充电系统，其结构框图如图1所示，包括N个充电机模块、N个矩阵开关模块及M个充电桩模块，N≥1，M≥1。其中，各充电机模块、矩阵开关模块以及充电桩模块均设置有对应的编号及地址。各个充电机模块采用分体式设计，进行集中设计及安装，充电机模块和充电桩模块隔离分开，各充电桩模块根据需要分散安装，减小了充电机的建设用地面积，大大减小了城市充电设施布局的建设成本，对于电动汽车的推广有着积极的意义。各个矩阵开关模块均为一路输入转多路输出，包括一个输入端口以及M个输出端口，如图1所示，各矩阵开关模块的输入端口与对应的充电机模块(充电机模块组)相连，且各个输出端口与各个充电桩模块一一对应相连，以实现每个充电机模块通过对应的矩阵开关模块与各个充电桩模块相连接。每个矩阵开关模块包括一个半导体器件开关管以及与各个输出端口相连的M个开关支路，开关支路中串设有开关，输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连。上述群控充电系统通过矩阵开关模块，对电动汽车充电机模块的输出回路进行扩展连接各个充电桩模块，实现电动汽车直流充电机模块多路输出。当多个充电终端(充电桩模块)同时进行充电时，根据各充电终端所连接的电动汽车充电需要对各充电终端的输出功率进行智能分配与调节，充分利用充电机模块的功率容量，有效提高了大功率充电桩的功率容量的利用效率。其中，各个充电终端的输出功率调节范围为零至充电系统额定最大输出功率。如图2给出了各矩阵开关模块内部的连接示意图，各个开关支路包括正开关支路和负开关支路，正开关支路和负开关支路中均串设有一个开关。当然，作为其他的实施方式，每个开关支路中串设的开关数目也可以是2个或者多个。矩阵开关模块的输入端口中的正输入端口IN+通过半导体器件开关管与各个正开关支路相连，矩阵开关模块的输入端口中的负输入端口IN-与各个负开关支路相连。其中，半导体器件开关管可以是IGBT、MOS管或者是其他的满足充电需求的可控功率开关器件；开关支路中串设的开关可以是接触器开关、继电器开关或者是其他的控制开关或不控开关。另外，各个正开关支路也可以通过一个正直流母线连接上述的正输入端口IN+，半导体器件开关管串设在该正直流母线上，各负开关支路通过一个负直流母线连接上述的负输入端口IN-。在本实施例中，为了实现每个充电机模块通过对应的矩阵开关模块与各个充电桩模块相连接，将每个矩阵开关模块的各个输出端口均对应连接一个母线。例如，各个矩阵开关模块的输出端口1-1，2-1，…，M-1均分别连接1#母线，2#母线，…，M#母线，并且1#母线，2#母线，…，M#母线分别连接1#充电桩模块，2#充电桩模块，…本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种群控充电系统，其特征在于，包括N个充电机模块、N个矩阵开关模块及M个充电桩模块，N≥1，M≥1；各矩阵开关模块均包括一个输入端口和M个输出端口，各矩阵开关模块的输入端口与对应的充电机模块相连，且各个输出端口与各充电桩模块一一对应相连，各个矩阵开关模块均包括一个半导体器件开关管以及与各个输出端口相连的开关支路，开关支路中串设有开关，矩阵开关模块的输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连。

【技术特征摘要】
1.一种群控充电系统，其特征在于，包括N个充电机模块、N个矩阵开关模块及M个充电桩模块，N≥1，M≥1；各矩阵开关模块均包括一个输入端口和M个输出端口，各矩阵开关模块的输入端口与对应的充电机模块相连，且各个输出端口与各充电桩模块一一对应相连，各个矩阵开关模块均包括一个半导体器件开关管以及与各个输出端口相连的开关支路，开关支路中串设有开关，矩阵开关模块的输入端口通过半导体器件开关管与各个开关支路相连。2.根据权利要求1所述的群控充电系统，其特征在于，所述矩阵开关模块的输入端口包括正输入端口和负输入端口，所述矩阵开关模块的输出端口包括正输出端口和负输出端口，所述开关支路包括正开关支路和负开关支路；正开关支路和负开关支路中均串设有开关；各正开关支路的一端通过一个正直流母线连接正输入端口，另一端与各正输出端口一一对应连接，各负开关支路的一端通过一个负直流母线连接负输入端口，另一端与各负输出端口一一对应连接；所述半导体器件开关管串设在正直流母线上。3.根据权利要求1或2所述的群控充电系统，其特征在于，所述半导体器件开关管为IGBT或MOS管。4.根据权利要求1或2所述的群控充电系统，其特征在于，开关支路中串设的开关为接触器开关或继电器开关。5.根据权利要求1或2所述的群控充电系统，其特征在于，包括功率控制单元、矩阵开关控制单元及充电控制单元，功率控制单元、矩阵开关控制单元及充电控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张臻，甘江华，梁晓芳，孟凡提，杨昌富，单栋梁，胡林林，韩鑫儒，牛高远，贾耀云，齐晓祥，刘向立，胡明珠，张亚平，
申请(专利权)人：许继电源有限公司，许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41