一种充电桩系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种充电桩系统，包括：系统输入母线、多个充电桩模块组、功率分配单元以及与所述多个充电桩模块组对应的多个充电终端；所述系统输入母线与所述多个充电桩模块组的输入端连接，所述多个充电桩模块组的输出端通过所述功率分配单元与所述多个充电终端的输入端连接；所述功率分配单元包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和控制器，每一个所述开关组均包括多个开关器件；所述控制器用于对所述多个开关器件进行控制，以通过所述多个开关器件的组合将所述多个充电桩模块组以串联或并联的方式柔性配置给功率需求大于对应的充电桩模块组的充电终端。所述充电桩系统可以有效增大输出到各充电终端的输出电压、电流范围。

【技术实现步骤摘要】
一种充电桩系统
本专利技术涉及电动汽车充电
，尤其涉及一种充电桩系统。
技术介绍
充电桩系统用于将电网(包含微电网)的电能转化成不同电压电流等级的直流电，进而通过充电连接装置给电动汽车的电池直接进行充电。如图1所示，典型的直流充电桩系统通常包括输入母线、系统控制单元，充电模块，输出直流母线，充电终端等组成部分。其中，输入母线用于将输入电源接入到充电模块，充电模块用于将母线输入的电能转化成电动车所需规格的直流电，再通过输出直流母线、充电终端给电动汽车电池进行充电。由于电动车的应用场景非常繁多，对电池容量的需求也是大小不一，所以导致电动车的充电电压不尽相同，充电电流的需求范围也非常宽。目前来说，乘用车的电池额定电压一般为150～500V，大巴一般为400～700V；而随着电池及充电技术的发展，电动汽车电池容量会越来越大，充电速率也越来越高。为提高充电功率，只能提高充电电流或者充电电压，而由于充电电流的提高受限于充电电缆的载流能力，所以通过提高充电电压来提高充电速率也是业界公认的发展方向，目前已经有少数电动车的电压达到800～1000V。图2是目前常见充电模块类型中输出功率特性最优的750V/15kW充电桩模块的输出特性图，由图2可看出，即使是最优输出功率特性的充电桩模块仍无法在全电压范围输出恒功率。充电桩通常由多个模块并联组成，例如，一个额定750V/60kW的充电桩(由4个具有图2输出特性的模块并联组成)在输出300V充电时，最大功率只有30kW，如果该充电桩要具有足够的功率为一辆充电电压300V充电电流200A的电动车充电，实际需要的充电功率为60kW，充电桩的额定功率却需要设计成120kW，才能保证系统在300V输出时能够输出200A电流，这样就会造成充电能力的浪费。因此，这种充电桩很难去适应不同充电电压、充电电流需求的电动车。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种充电桩系统，以实现对充电桩系统的输出电压和输出电流范围的灵活配置，满足不同负载的充电需求。本专利技术实施例第一方面提供一种充电桩系统，包括：系统输入母线、多个充电桩模块组、功率分配单元以及与所述多个充电桩模块组对应的多个充电终端；所述系统输入母线与所述多个充电桩模块组的输入端连接，所述多个充电桩模块组的输出端通过所述功率分配单元与所述多个充电终端的输入端连接；所述功率分配单元包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和控制器，每一个所述开关组均包括多个开关器件；所述第一开关组中的开关器件连接于所述多个充电桩模块组的输出端之间，用于将所述多个充电桩模块组中的至少两个空闲的充电桩模块组配置为串联或并联输出，所述第二开关组中的一个开关器件将所述多个充电桩模块组的输出端与对应的充电终端的输入端分别连接，所述第三开关组中的开关器件连接于所述多个充电终端的输入端之间，所述第二开关组和所述第三开关组用于导通所述串联或并联输出的充电桩模块组与任意一个所述充电终端的输入端之间的连接；所述控制器与所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组分别电性连接，用于在所述多个充电终端中任意一个充电终端的功率需求大于对应的充电桩模块组的输出功率的情形下，对所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组中的多个开关器件进行控制，以通过将所述多个充电桩模块组中的至少两个空闲的充电桩模块组以串联或并联输出的方式配置给所述功率需求大于对应的充电桩模块组的充电终端。所述充电桩系统通过所述控制器控制所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组中的多个开关器件改变闭合与断开的组合方式，从而使得所述多个充电桩模块组之间形成串联、并联或者串并联组合的连接方式，进而根据连接方式的不同为所述多个充电终端中的至少一个终端提供具有不同输出特性的充电电流和充电电压，可以有效增大所述充电桩系统的充电电流和充电电压的配置范围，使得所述充电桩系统可以满足不同容量、不同充电倍率、不同充电电压的各类电动车的充电需求。在一种实施方式中，每一个所述充电桩模块组的正极输出端通过所述第一开关组中的多个开关器件分别连接至其余的多个充电桩模块组的正极输出端，每一个所述充电桩模块组的正极输出端还通过所述第一开关组中的多个开关器件分别连接至其余的多个充电桩模块组的负极输出端；其中，所有与所述充电桩模块组的负极输出端连接的开关器件的连接点位于所述充电桩模块组的负极输出端与所述第二开关组中对应的开关器件之间。在一种实施方式中，所述充电桩系统包括N个充电桩模块组和对应的N个充电终端，所述N个充电桩模块组中的任意一个充电桩模块组的正极输出端通过N-1个开关器件分别连接至其余的N-1个充电桩模块组的正极输出端，所述N个充电桩模块组中的任意一个充电桩模块组的正极输出端还通过N-1个开关器件分别连接至其余的N-1个充电桩模块组130的负极输出端。在一种实施方式中，每一个所述充电桩模块组的负极输出端通过所述第二开关组中的一个开关器件连接至与所述充电桩模块组对应的充电终端的负极输入端。在一种实施方式中，每一个所述充电终端的负极输入端通过所述第三开关组中的多个开关器件分别连接至其余的多个充电终端的负极输入端；其中，所述开关器件的连接点位于所述充电终端的负极输入端与所述第二开关组中对应的开关器件之间。在一种实施方式中，若任意一个所述充电终端需要多个所述充电桩模块组串联输出，则将第一个参与串联的充电桩模块组的正极作为串联输出的正极输出端，并将最后一个参与串联的充电桩模块组的负极作为串联输出的负极输出端，并通过所述控制器控制连接于前一个参与串联的充电桩模块组的负极输出端与后一个参与串联的充电桩模块组的正极输出端之间的开关器件闭合，并控制连接于最后一个参与串联的充电桩模块组的负极输出端与对应的充电终端的负极输入端之间的开关器件闭合，以及控制连接于串联输出的负极输出端与所述需要串联输出的充电终端的负极输入端之间的开关器件闭合，并控制与所述参与串联的多个充电桩模块组连接的其余开关器件均断开。在本实施方式中，通过所述控制器控制所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组中的多个开关器件的闭合与断开的组合方式，从而将多个充电桩模块组串联后配置给一个所述充电终端，从而可以获得最大的充电电压，即实现对负载的高电压充电，有利于提升充电速度。在一种实施方式中，所述需要串联输出的充电终端对应的充电桩模块组为第一个参与串联的充电桩模块组。在一种实施方式中，若任意一个所述充电终端需要多个所述充电桩模块组并联输出，则通过所述控制器控制连接于参与并联的多个所述充电桩模块组的正极输出端之间的开关器件闭合，并控制连接于参与并联的多个所述充电桩模块组的负极输出端之间的开关器件闭合，以及控制连接于参与并联的多个所述充电桩模块组的负极输出端与对应的充电终端的负极输入端之间的开关器件闭合，并控制与所述参与并联的多个充电桩模块组连接的其余开关器件均断开。在本实施方式中，通过所述控制器控制所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组中的多个开关器件的闭合与断开的组合方式，从而将多个充电桩模块组并联后配置给一个所述充电终端，从而可以获得最大的充电电流，即实现对负载的大电流充电，有利于提升充电速度。在一种实施方式中，每一个所述充电桩模块组的负极输出端通过所述第一开关组中的多个开关器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电桩系统，其特征在于，包括：系统输入母线、多个充电桩模块组、功率分配单元以及与所述多个充电桩模块组对应的多个充电终端；所述系统输入母线与所述多个充电桩模块组的输入端连接，所述多个充电桩模块组的输出端通过所述功率分配单元与所述多个充电终端的输入端连接；所述功率分配单元包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和控制器，每一个所述开关组均包括多个开关器件；所述第一开关组中的开关器件连接于所述多个充电桩模块组的输出端之间，用于将所述多个充电桩模块组中的至少两个空闲的充电桩模块组配置为串联或并联输出，所述第二开关组中的一个开关器件将所述多个充电桩模块组的输出端与对应的充电终端的输入端分别连接，所述第三开关组中的开关器件连接于所述多个充电终端的输入端之间，所述第二开关组和所述第三开关组用于导通所述串联或并联输出的充电桩模块组与任意一个所述充电终端的输入端之间的连接；所述控制器与所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组分别电性连接，用于在所述多个充电终端中任意一个充电终端的功率需求大于对应的充电桩模块组的输出功率的情形下，对所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组中的多个开关器件进行控制，以通过将所述多个充电桩模块组中的至少两个空闲的充电桩模块组以串联或并联输出的方式配置给所述功率需求大于对应的充电桩模块组的充电终端。...

【技术特征摘要】
1.一种充电桩系统，其特征在于，包括：系统输入母线、多个充电桩模块组、功率分配单元以及与所述多个充电桩模块组对应的多个充电终端；所述系统输入母线与所述多个充电桩模块组的输入端连接，所述多个充电桩模块组的输出端通过所述功率分配单元与所述多个充电终端的输入端连接；所述功率分配单元包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和控制器，每一个所述开关组均包括多个开关器件；所述第一开关组中的开关器件连接于所述多个充电桩模块组的输出端之间，用于将所述多个充电桩模块组中的至少两个空闲的充电桩模块组配置为串联或并联输出，所述第二开关组中的一个开关器件将所述多个充电桩模块组的输出端与对应的充电终端的输入端分别连接，所述第三开关组中的开关器件连接于所述多个充电终端的输入端之间，所述第二开关组和所述第三开关组用于导通所述串联或并联输出的充电桩模块组与任意一个所述充电终端的输入端之间的连接；所述控制器与所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组分别电性连接，用于在所述多个充电终端中任意一个充电终端的功率需求大于对应的充电桩模块组的输出功率的情形下，对所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组中的多个开关器件进行控制，以通过将所述多个充电桩模块组中的至少两个空闲的充电桩模块组以串联或并联输出的方式配置给所述功率需求大于对应的充电桩模块组的充电终端。2.如权利要求1所述的充电桩系统，其特征在于，每一个所述充电桩模块组的正极输出端通过所述第一开关组中的多个开关器件分别连接至其余的多个充电桩模块组的正极输出端，每一个所述充电桩模块组的正极输出端还通过所述第一开关组中的多个开关器件分别连接至其余的多个充电桩模块组的负极输出端；其中，所有与所述充电桩模块组的负极输出端连接的开关器件的连接点位于所述充电桩模块组的负极输出端与所述第二开关组中对应的开关器件之间。3.如权利要求1或2所述的充电桩系统，其特征在于，每一个所述充电桩模块组的负极输出端通过所述第二开关组中的一个开关器件连接至与所述充电桩模块组对应的充电终端的负极输入端。4.如权利要求3所述的充电桩系统，其特征在于，每一个所述充电终端的负极输入端通过所述第三开关组中的多个开关器件分别连接至其余的多个充电终端的负极输入端；其中，所述开关器件的连接点位于所述充电终端的负极输入端与所述第二开关组中对应的开关器件之间。5.如权利要求4所述的充电桩系统，其特征在于，若任意一个所述充电终端需要多个所述充电桩模块组串联输出，则将第一个参与串联的充电桩模块组的正极作为串联输出的正极输出端，并将最后一个参与串联的充电桩模块组的负极作为串联输出的负极输出端，并通过所述控制器控制连接于前一个参与串联的充电桩模块组的负极输出端与后一个参与串联的充电桩模块组的正极输出端之间的开关器件闭合，并控制连接于最后一个参与串联的充电桩模块组的负极输出端与对应的充电终端的负极输入端之间的开关器件闭合，以及控制连接于串联输出的负极输出端与所述需要串联输出的充电终端的负极输出端之间的开关器件闭合，并控制与所述参与串联的多个充电桩模块组连接的其余开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛静，王兴杰，林永津，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44