电动汽车一体化直流充电机、系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车一体化直流充电机、系统及方法，单机间使用并机接触器，将各单机汇流排依次相连，形成环路，控制系统通过控制并机接触器的关断闭合实现电能智能负荷分配；并机接触器置于单机内部，由单机采集控制模块控制其动作；各单机总控模块通过CAN总线互联通讯，且单机忙闲和故障状态广播上传；各单机充电模块CAN总线可以通过中间继电器智能切换至功率调配充电机的总控模块，集中控制。本发明专利技术充电机单机功率小、占地面积小、可组内并机工作且电能智能负荷分配、功率扩展易实现成本低、充电组合方式灵活、综合成本较低、充电模块利用率高。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车一体化直流充电机、系统及方法
本专利技术涉及一种电动汽车一体化直流充电机、系统及方法。
技术介绍
石油、煤炭等传统能源危机不断加深，大气环境不断地恶化，节能和减排已经成为未来汽车技术发展的主攻方向。磷酸铁锂、改性锰酸锂等锂离子电池技术的不断突破，为电动汽车的普及开拓的广阔的前景。随之而来的充电设施建设就显得尤为重要，而充电设施的建设又需要良好的运营模式作为支撑。充电站配备小型储能站在夜间电网谷值期储能，电网峰值期耗能的运营方案，能实现“削峰填谷”享受优惠电价政策，降低电网负担，创造了良好的经济效益和社会效益。在电网峰值期快速消耗储能站电能，且让电动车在较短的时间内获得足够的电能，大功率直流充电机必不可少。但是，单机大功率充电机在夜间电网谷值期可短时间充满电动车，又造成充电机夜间利用率低下的问题。就目前市场上的直流充电设施而言：中国专利CN103904737A提出了一种一桩两充的充电方案，这种方案只能实现单枪输出，在其中一枪工作的情况下，另一枪无法工作；两充且电能智能负荷分配的电动汽车直流充电机是对上一种充电方案的完善和补充，可以实现双枪同时工作。但是这种方案在功率扩容时需要大量的直流接触器来实现，成本较高，柜体占地面积较大；扩容后也只能实现双枪输出，单枪平均功率较大，同样造成充电机夜间利用率低下的问题。由此可见，这种充电机在充电站建设方面，具有一定的局限性。所以，现在市场上急需一种单机功率小、占地面积小、可并机工作且电能智能负荷分配、功率扩展易实现成本低、充电组合方式灵活、综合成本较低、充电模块利用率高的一体化直流充电机。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种电动汽车一体化直流充电机、系统及方法，本装置单机功率小、占地面积小、可并机工作且电能智能负荷分配、功率扩展易实现成本低、充电组合方式灵活、综合成本较低、充电模块利用率高，能较为完美的解决当前技术难题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电动汽车一体化直流充电机，包括充电机柜体、一次主回路系统和控制系统，所述一次主回路系统和控制系统设置于充电机柜体内；所述一次主回路系统，包括断路器、避雷器、交流排、充电模块、汇流排、分流器、熔断器、输出接触器、直流充电枪和并机接触器，其中，断路器和避雷器并联于交流排上，交流排与汇流排通过充电模块连接，并机接触器连接在汇流排上，且设置于其外侧，汇流排外侧连接有分流器，分流器连接熔断器，熔断器通过输出接触器连接直流充电枪；所述控制系统对并机接触器的闭合关断进行控制。所述控制系统，包括总控模块、前置采集控制模块、后置采集控制模块、监控电源、辅助电源、显示屏和读卡器，其中，总控模块连接显示屏、读卡器，前置采集控制模块和后置采集控制模块通过CAN总线连接总控模块，总控模块于管理中心通信，总控模块还连接有充电模块。所述显示屏与总控模块通过并口通讯，读卡器与总控模块通过RS232串口通讯。所述后置采集模块通过RS485连接有直流电能表。所述汇流排连接有泄放继电器，泄放继电器连接泄放电阻，用于控制泄放掉充电模块的电容电压。一种电动汽车一体化直流充电机系统，包括多个一体化直流充电机，所述一体化直流充电机通过并机接触器汇流排依次相连，形成环路，各个一体化直流充电机的控制系统通过CAN总线连接，控制系统通过控制并机接触器的关断闭合实现电能智能负荷分配，充电模块与本机总控模块通过CAN总线通讯，充电模块通过并接中间继电器常开触点，与相邻的一体化直流充电机的充电模块连接，形成CAN通讯环路，每个充电模块在响应功率调配时通过中间继电器与需要功率调配的充电机的总控模块接通，由其集中控制。所述总控模块包括三路CAN总线，第一路CAN总线负责一体化直流充电机间通讯及本机前置、后置采集控制模块通讯，第二路负责充电模块通讯，第三路负责电动汽车BMS通讯。所述总控模块连接管理中心，实时监控一体化直流充电机工作状态并上传业务数据。所述多个一体化直流充电机互联通讯，各单机总控模块采用实时广播本机忙闲及故障状态的方式工作；多个一体化直流充电机中的任一单机总控，可以抢占总线控制权，向组内其他处于闲置状态单机进行功率调配。所述总控模块根据BMS对充电电流的需求和各一体化直流充电机的状态，响应BMS的负荷需求，控制并机接触器和充电模块连接中间继电器，进行功率调配。一种基于上述一体化直流充电机系统的工作方法，包括以下步骤：(1)读取用户卡信息，判断信息是否正确，如果信息为正在使用或为黑户，显示屏提示用户，如果信息正确，进入步骤(2)；(2)待使用的一体化直流充电机的工作状态，若该充电机为单机工作状态，转入步骤(5)，若该充电机处于并机工作状态，进入步骤(3)；(3)该充电机抢占总线控制权，向处于闲置状态的相邻充电机发出锁定命令，使其处于操作锁定状态，不被其他用户操作；(4)该充电机的总控模块和汽车BMS进行数据交互，总控模块根据BMS充电需求及锁定的充电机数量，智能调配相邻充电机，启动相应的并机接触器和充电模块通讯连接中间继电器，进行功率调配，同时，未被调配的充电机解除锁定状态；(5)确认充电枪是否插好，确认连接成功后，检测绝缘、母线电压参数，如果正常，开启辅助电源开关，使充电机与BMS数据交互；(6)根据交互数据，判断是否启动并机接触器，如果需要，其他未启用的一体化直流充电机响应其调配，启动各自的并机接触器，启动充电模块CAN通讯连接中间继电器；(7)判断电池包极性是否正常，如果正常，闭合直流输出接触器，启动充电模块按需求输出电压电流进行充电，如果不正常，显示报警，结束充电过程；(8)充电完毕，计算电费，提示用户刷卡结账。所述步骤(4)中，充电机总控模块有3种状态指示：运行、待机和故障状态，并向其它充电机实时广播本机的状态。所述步骤(4)中，充电机的总控模块连接管理中心，管理中心给每个充电机发送单机工作或并机工作命令，如果充电机被设置了某一工作状态，每个充电机再进行充电操作的时候只能进行这一工作状态工作，如果设置的时候已经有充电机在另一种工作状态工作，还是按照当前工作继续运行完毕本次充电，但是状态设置已被修改，再执行充电操作时，该充电机转入设定的工作状态。所述步骤(4)中，总控模块和BMS数据互交方式具体为：若这一个充电机的输入电流能够满足BMS需要，则使用这一个充电机即可，使用单机工作状态，不需要并机工作；如果另一个车充电时充电机除了本身又锁定了两个邻机，BMS需要的电流大于该充电机能够提供的电流，具有电流差额，则该充电机读取邻机的状态，解锁能够满足该电流差额的邻机；如果充电机一个也没锁定，或者充电机被管理后台设定为单机工作状态，BMS需要的电流大于该充电机能够提供的电流，具有电流差额，总控模块发送信号给BMS，BMS接受该充电机以现有电流额度对电动车电池包充电。所述步骤(5)中，具体方法包括：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，用户选择充电方式，用户刷卡启动充电过程，闭合绝缘检测开关，启动充电机输出额定电压，判断绝缘检测是否正常，不正常则界面提示报警，充电结束，正常则停止充电机电压输出，启动泄放继电器达到设定时间后关闭，泄放充电模块电容电压，关断绝缘检测开关，检测母线电压是否小于设定值，如果高于设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车一体化直流充电机，其特征是：包括充电机柜体、一次主回路系统和控制系统，所述一次主回路系统和控制系统设置于充电机柜体内；所述一次主回路系统，包括断路器、避雷器、交流排、充电模块、汇流排、分流器、熔断器、输出接触器、直流充电枪和并机接触器，其中，断路器和避雷器并联于交流排上，交流排与汇流排通过充电模块连接，并机接触器连接在汇流排上，且设置于其外侧，汇流排外侧连接有分流器，分流器连接熔断器，熔断器通过输出接触器连接直流充电枪；所述控制系统对并机接触器的闭合关断进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：包括多个一体化直流充电机，所述一体化直流充电机包括充电机柜体、一次主回路系统和控制系统，所述一次主回路系统和控制系统设置于充电机柜体内；所述一次主回路系统，包括断路器、避雷器、交流排、充电模块、汇流排、分流器、熔断器、输出接触器、直流充电枪和并机接触器，其中，断路器和避雷器并联于交流排上，交流排与汇流排通过充电模块连接，并机接触器连接在汇流排上，且设置于其外侧，汇流排外侧连接有分流器，分流器连接熔断器，熔断器通过输出接触器连接直流充电枪；所述控制系统对并机接触器的闭合关断进行控制；所述一体化直流充电机通过并机接触器汇流排依次相连，形成环路，各个一体化直流充电机的控制系统通过CAN总线连接，控制系统通过控制并机接触器的关断闭合实现电能智能负荷分配，充电模块与本机总控模块通过CAN总线通讯，充电模块通过并接中间继电器常开触点，与相邻的一体化直流充电机的充电模块连接，形成CAN通讯环路，每个充电模块在响应功率调配时通过中间继电器与需要功率调配的充电机的总控模块接通，由其集中控制。2.如权利要求1所述的一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：所述总控模块包括三路CAN总线，第一路CAN总线负责一体化直流充电机间通讯及本机前置、后置采集控制模块通讯，第二路负责充电模块通讯，第三路负责电动汽车BMS通讯。3.如权利要求1所述的一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：所述总控模块连接管理中心，实时监控一体化直流充电机工作状态并上传数据。4.如权利要求1所述的一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：所述多个一体化直流充电机互联通讯，各总控模块实时广播本机忙闲及故障状态。5.如权利要求1所述的一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：所述多个一体化直流充电机中的任一单机总控，可以抢占总线控制权，向其他处于闲置状态的一体化直流充电机进行功率调配。6.如权利要求1所述的一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：所述充电机系统根据BMS对充电电流的需求和各一体化直流充电机的状态，响应BMS的负荷需求，控制并机接触器和充电模块通讯连接中间继电器，进行功率调配。7.如权利要求1所述的一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：所述控制系统，包括总控模块、前置采集控制模块、后置采集控制模块、监控电源、辅助电源、显示屏和读卡器，其中，总控模块连接显示屏、读卡器，前置采集控制模块和后置采集控制模块通过CAN总线连接总控模块，总控模块与管理中心通信，总控模块还连接有充电模块。8.如权利要求1所述的一种电动汽车一体化直流充电机系统，其特征是：所述汇流排连接有泄放继电器，泄放继电器连接泄放电阻，用于控制泄放掉充电模块的电容电压。9.一种基于如权利要求1-8中任一项所述的一体化直流充电机系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：(1)读取用户卡信息，判断信息是否正确，如果信息为正在使用或为黑户，显示屏提示用户，如果信息正确，进入步骤(2)；(2)待使用的一体化直流充电机的工作状态，若该充电机为单机工作状态，转入步骤(5)，若该充电机处于并机工作状态，进入步骤(3)；(3)该充电机抢占总线控制权，向处于闲置状态的相邻充电机发出锁定命令，使其处于操作锁定状态，不被其他用户操作；(4)该充电机的总控模块和汽车BMS进行数据交互，总控模块根据BMS充电需求及锁定的充电机数量，智能调配相邻充电机，启动相应的并机接触器和充电模块通讯连接中间继电器，进行功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，陈嵩，胡勇，童晓霖，王立军，杨军洲，
申请(专利权)人：山东鲁能智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37