一种电动汽车智能充电站制造技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车智能充电站，包括充电机、充电终端，所述充电机包括交流配电模块、整流模块、开关矩阵以及功率控制器，所述交流配电模块为充电机供电，每台充电机包含若干整流模块，若干整流模块分为若干组功率单元，若干组功率单元经开关矩阵控制连接至若干路直流输出回路，每路直流输出回路对应连接一台充电终端，所述开关矩阵根据功率控制器的控制指令，将每组功率单元在若干直流输出回路中进行投切。本发明专利技术可以实现电网配电容量的合理分配，保障居民小区和充电站有序供电。

An Intelligent Charging Station for Electric Vehicles

The invention discloses an electric vehicle intelligent charging station, which includes a charger and a charging terminal. The charger includes an AC distribution module, a rectifier module, a switching matrix and a power controller. The AC distribution module supplies power to the charger. Each charger contains several rectifier modules. Several rectifier modules are divided into several groups of power units, and several groups of power units pass through switching moments. Array control is connected to several DC output circuits, and each DC output circuit corresponds to a charging terminal. The switching matrix switches each group of power units in several DC output circuits according to the control instructions of the power controller. The invention can realize the rational distribution of the distribution capacity of the power grid and guarantee the orderly power supply of residential quarters and charging stations.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车智能充电站
本专利技术涉及电力工程技术，具体涉及电动汽车直流充电站。
技术介绍
随着电动汽车的快速发展，使用电动汽车的人群数量在逐年增长，用户的充电需求十分迫切。但原有的配电变电站在规划设计时，没有将电动汽车充电设施纳入到配电变电站的设计容量中，现有的配电变电站配电容量不能满足电动汽车充电设施快速增长的充电需求。加上目前充电设施建设征地难，以统筹考虑区域配电容量和充电需求的，基于变配充一体化的电动汽车充电站建设显得非常必要。目前常规的电动汽车智能充电站，充电策略较为单一，无法满足不同情境下的充电需求。另外，充电终端在充电过程中，往往对于有些危害充电安全的情况，不能进行有效防护。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种电动汽车智能充电站，统筹考虑区域配电与充电功率容量，实现多种策略充电，适应不同情境下的充电需求；同时实现充电终端在充电过程中的主动安全防护。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种电动汽车智能充电站，包括充电机、充电终端，所述充电机包括交流配电模块、整流模块、开关矩阵以及功率控制器，所述交流配电模块为充电机供电，每台充电机包含若干整流模块，若干整流模块分为若干组功率单元，若干组功率单元经开关矩阵控制连接至若干路直流输出回路，每路直流输出回路对应连接一台充电终端，所述开关矩阵根据功率控制器的控制指令，将每组功率单元在若干直流输出回路中进行投切。优选的，所述功率控制器按照以下充电策略下达充电功率分配和负荷调节指令：全功率轮序充电：a)每组群控充电单元，实现每台充电终端输出恒功率大电流快速充电，在充电结束之前，其余充电终端均不提供充电服务；b)在充电过程中当分配给车辆的充电功率出现冗余时，在满足充电电流的前提下将冗余功率单元逐个切除，然后进入闲置功率充电模块序列；平均功率充电：每组群控充电单元，若干充电终端均输出相等的充电功率，同时对与充电终端对应数量的车辆进行充电；自由式动态功率充电：按照车辆进入充电序列的顺序，依次满足充电功率需求，保证进入充电序列车辆能够随时充电的原则设计；具体控制逻辑要求如下：当车辆进入充电序列时，如果充电机的闲置功率≥充电需求功率，则按充电需求分配输出相应的充电功率对车辆充电；如果充电机的闲置功率＜充电需求功率，则以剩余闲置功率输出对车辆充电；当车辆进入充电序列时，如果充电机无闲置功率，使用该充电口的绑定功率单元给该进入充电序列车辆进行充电；在充电过程中当分配给车辆的充电功率出现冗余时，在满足充电电流的前提下将冗余功率充电模块逐个切除，然后进入闲置功率充电模块序列，按先进先出的原则分配给其它有需求的车辆使用。优选的，所述的充电终端包括与充电机连接的充电桩、与充电桩连接的充电电缆、与充电电缆连接的车辆插头以及充电控制器，所述充电控制器与充电机、车辆电池管理系统通信，所述充电控制器设有主动安全保护模块，所述主动安全保护模块对动力蓄电池和充电机进行监测，且在充电过程中满足主动安全保护条件时执行主动安全保护措施；所述主动安全保护条件包括：a)最高单体动力蓄电池电压大于最高允许充电电压；b)最高动力蓄电池温度大于最高允许温度；c)充电桩电压输出值、车辆充电电压需求值或者电池充电电压测量值大于最高允许充电总电压；d)充电桩电流输出值、车辆充电电流需求值或者电池充电电流测量值大于最高允许充电电流；e)充电桩累计充电电量大于动力蓄电池标称总能量；f)动力蓄电池充电电压测量值与充电机电压输出值相差±15V以上；g)动力蓄电池充电电流测量值与充电机电流输出值相差±30A以上；h)动力蓄电池当前荷电状态SOC和估算剩余充电时间在5min内没变化；所述主动安全保护措施包括在1s内停止充电、断开高压直流接触器和低压辅助电源继电器、上传告警信息。优选的，所述交流配电模块包括进线断路器、接触器和防雷器，输出馈电设漏电保护开关，在充电连接输出端设直流快速熔断器，提供过载和短路保护功能。优选的，所述充电机设有输入过压及欠压保护模块，当输入过压或欠压保护动作时，整流模块关机并告警，所述充电机设有输出过压及过流保护模块，当输出过压或过流保护动作时，整流模块关机并告警。优选的，在充电过程中发生下列情况，则充电控制器控制充电机停止充电，并在100ms内断开高压直流接触器和低压辅助电源继电器，a)充电机出现不能继续充电的故障；b)触发急停开关动作；c)充电桩与电动汽车之间的保护地线断开；d)充电桩与电动汽车之间的连接确认信号断开。优选的，所述车辆插头设有与车辆充电接口锁止的电子锁和机械锁，当电子锁处于锁止位置时，机械锁无法操作，所述充电控制器能判断电子锁是否可靠锁止，当电子锁未可靠锁止时，充电桩应停止充电或不能启动充电，在充电桩失电情况下，电子锁能自动解锁，所述电子锁具备异常情况下应急解锁功能。优选的，所述充电桩具备车桩匹配预判功能，车辆准备就绪充电启动阶段，在车辆端直流接触器闭合后，充电桩检测到车辆端电池电压，然后与车辆发送的整车动力蓄电池当前电池电压进行比较，如果二者差值不超过±15V，且电池电压检测值在充电机输出电压范围内，则允许充电启动过程；如果二者差值超过±15V，或电池电压检测值超过充电机的输出电压范围，则中止充电启动过程；所述充电桩具备预充电功能，车辆准备就绪充电启动阶段，在充电桩检测到车辆端电池电压并确认车桩匹配正常后进行预充电控制，将充电机输出电压调节到与电池电压测量值之差小于10V，再闭合充电桩直流接触器，充电桩直流接触器接通时发生的车辆到充电设备、或者充电设备到车辆的冲击电流控制在20A以下。优选的，所述充电控制器设有泄放控制模块，所述泄放控制模块与泄放电路通讯连接，正常充电结束或非正常充电中止时，在充电桩直流接触器断开后泄放控制模块控制泄放电路及时对充电机输出电压进行泄放，并在1秒内将直流输出电压降到60V以下；所述充电桩具备直流接触器状态监视功能，判断接触器每次闭合与断开动作状态是否与控制命令一致，如果不一致则中止充电流程，同时在接触器每次断开后进行触点粘连检测，当发现有粘连情况发生时，充电桩告警并停止服务。优选的，所述充电机设有温湿度调节模块，温湿度调节模块对充电机机柜内的温湿度进行监测，并自动调节柜内温湿度处于设定范围；所述充电机设有水浸保护模块，所述水浸保护模块在浸入机柜内的水位达到一定高度时自动断开交流输入电源，同时发出告警信号。本专利技术采用上述技术方案，因此，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术变配充一体化的电动汽车充电站不仅可以综合利用配电变电站的土地资源，而且可以在配电变电站的设计和建设时，做到统筹兼顾，进行场地和空间优化布局，实现电网配电容量的合理分配，保障居民小区和充电站有序供电。2、充电终端设有主动安全保护模块，在充电过程中满足主动安全保护条件时执行主动安全保护措施，保证安全充电，避免出现安全事故。3、充电机具有多种充电策略，适应不同情境下的充电需求。本专利技术的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的系统配置框图；图2为充电机电气原理框图；图3为开关矩阵电气原理框图；图4为充电终端电气方案原理框图。具体实施方式参考图1所示，变电站采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车智能充电站，包括充电机、充电终端，所述充电机包括交流配电模块、整流模块、开关矩阵以及功率控制器，所述交流配电模块为充电机供电，每台充电机包含若干整流模块，其特征在于：若干整流模块分为若干组功率单元，若干组功率单元经开关矩阵控制连接至若干路直流输出回路，每路直流输出回路对应连接一台充电终端，所述开关矩阵根据功率控制器的控制指令，将每组功率单元在若干直流输出回路中进行投切。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车智能充电站，包括充电机、充电终端，所述充电机包括交流配电模块、整流模块、开关矩阵以及功率控制器，所述交流配电模块为充电机供电，每台充电机包含若干整流模块，其特征在于：若干整流模块分为若干组功率单元，若干组功率单元经开关矩阵控制连接至若干路直流输出回路，每路直流输出回路对应连接一台充电终端，所述开关矩阵根据功率控制器的控制指令，将每组功率单元在若干直流输出回路中进行投切。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电站，其特征在于：所述功率控制器按照以下充电策略下达充电功率分配和负荷调节指令：全功率轮序充电：a)每组群控充电单元，可以实现每台充电终端输出恒功率大电流快速充电，在充电结束之前，其余充电终端均不提供充电服务；b)在充电过程中当分配给车辆的充电功率出现冗余时，在满足充电电流的前提下将冗余功率单元逐个切除，然后进入闲置功率充电模块序列；平均功率充电：每组群控充电单元，若干充电终端均输出相等的充电功率，同时对与充电终端对应数量的车辆进行充电；自由式动态功率充电：按照车辆进入充电序列的顺序，依次满足充电功率需求，保证进入充电序列车辆能够随时充电的原则设计；具体控制逻辑要求如下：当车辆进入充电序列时，如果充电机的闲置功率≥充电需求功率，则按充电需求分配输出相应的充电功率对车辆充电；如果充电机的闲置功率＜充电需求功率，则以剩余闲置功率输出对车辆充电；当车辆进入充电序列时，如果充电机无闲置功率，使用该充电口的绑定功率单元给该进入充电序列车辆进行充电；在充电过程中当分配给车辆的充电功率出现冗余时，在满足充电电流的前提下将冗余功率充电模块逐个切除，然后进入闲置功率充电模块序列，按先进先出的原则分配给其它有需求的车辆使用。3.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电站，其特征在于：所述的充电终端包括与充电机连接的充电桩、与充电桩连接的充电电缆、与充电电缆连接的车辆插头以及充电控制器，所述充电控制器与充电机、车辆电池管理系统通信，所述充电控制器设有主动安全保护模块，所述主动安全保护模块对动力蓄电池和充电机进行监测，且在充电过程中满足主动安全保护条件时执行主动安全保护措施；所述主动安全保护条件包括：a)最高单体动力蓄电池电压大于最高允许充电电压；b)最高动力蓄电池温度大于最高允许温度；c)充电桩电压输出值、车辆充电电压需求值或者电池充电电压测量值大于最高允许充电总电压；d)充电桩电流输出值、车辆充电电流需求值或者电池充电电流测量值大于最高允许充电电流；e)充电桩累计充电电量大于动力蓄电池标称总能量；f)动力蓄电池充电电压测量值与充电机电压输出值相差±15V以上；g)动力蓄电池充电电流测量值与充电机电流输出值相差±30A以上；h)动力蓄电池当前荷电状态SOC和估算剩余充电时间在5min内没变化；所述主动安全保护措施包括在1s内停止充电、断开高压直流接触器和低压辅助电源继电器、上传告警信息。4.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟福，张鹏飞，孔历波，郑正仙，宋书轩，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，浙江大有实业有限公司杭州科技发展分公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33