一种自动功率分配的直流充电装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动功率分配的直流充电装置及控制方法，包括功率分配控制单元、分体式输出终端、检测单元和主电路单元；主电路单元包括多个直流充电模块、功率分配模块和直流充电母线，多个直流充电模块的输出端均连接至直流充电母线；各功率调节模块的输入端均连接至直流充电母线，输出端与各分体式输出终端相连；分体式输出终端用于反馈充电需求以及对车辆进行充电；检测单元用于检测各分体式输出终端的充电信息；功率分配控制单元用于根据充电需求以及充电信息，控制各直流充电模块的工作，再通过功率调节模块进行功率调节以实现各分体式输出终端的自动功率分配输出。本发明专利技术具有自动功率分配、充分利用充电容量、维护简便等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种自动功率分配的直流充电装置及控制方法
本专利技术主要涉及新能源
，特指一种自动功率分配的直流充电装置及控制方法。
技术介绍
随着新能源电动汽车的发展，电动汽车的规格型号和品牌多种多样，各类品牌及车型对充电的需求多样化，电动汽车充电的功率、电压、电流等需求各不相同，且在充电过程中同一台车在不同的充电过程状态中充电需求也是实时变化的(电流、功率)，充电过程中常出现充电装置充电容量的闲置的问题。如某些小型汽车直流充电的最大功率仅为30kW，而常见的家用汽车直流充电最大功率为60kW，电动公交车充电功率能超过150kW，电动渣土车充电功率需求甚至超过240kW；采用大功率充电桩兼容小功率电动汽车充电，将会造成大量闲置充电容量的浪费，另一方面大功率电动汽车的充电需求得不到满足，现有的单桩已经不能够充分满足所有车型的充电需求。另外，现有的充电系统存在以下问题：1)现有的分体式直流充电桩充电站不能实现自动功率分配，大多采用固定额定功率输出，电动汽车充电时不能充分利用整个充电站的容量；2)市场上常采用集群式充电装置来实现单桩功率的动态扩展，在充电前通过多个开关切换实现多个充电装置的并联输出，从而实现单枪的功率扩展；但若每个充电枪同时使用，将无法通过并联充电装置来实现单个充电枪的输出功率扩展；3)现有电动汽车充电不能充分利用充电装置的功率容量，电动汽车充电过程大多分为涓流充电、恒流充电、恒压充电，在涓流充电和恒压充电阶段充电速度较慢，不能充分利用充电装置的充电容量，此时无法将充电装置的多余容量分配出去供其他充电设备利用；4)现有的充电装置大多采用固定直流充电模块，而靠近出入口处的充电桩由于便捷的位置，其使用的频率远远高于远离出入口的充电桩，常导致经常使用的充电桩的充电模块的寿命要远低于不常使用的充电桩。现在的解决方案是提出分体式的自动功率分配充电系统，通过接触器开关矩阵实现各充电模块与输出单元的逻辑组合，从而实现一定程度的充电功率分配输出。如专利技术专利申请号201710064305.2“一种电动汽车自动功率分配直流快速充电机及其控制方法”，该专利技术公开一种电动汽车自动功率分配直流快速充电机及其控制方法，由第一充电桩、第二充电桩、充电机柜、控制系统等组成，采用在充电机柜内设置有两组自动分配单元，每组自动分配单元内含多个充电模块分别通过继电器与第一充电桩和第二充电桩相连，控制系统通过继电器控制各个充电模块输出至第一充电桩或第二充电桩，根据充电过程中状态信息，产生充电功率自动分配，从而实现充电机的各个充电模块在第一充电桩和第二充电桩实现自动功率分配，优化负荷利用率。专利技术专利申请号201711329803.1“一种电动汽车分体式自动功率分配充电系统”，公开一种电动汽车分体式自动功率分配充电系统，集中控制器通过CAN总线控制充电电力模块启停，功率分配单元根据充电电流请求计算配置充电电力模块数量，多个模块通过直流接触器共用多个输出母线，继电器控制相应的高压直流接触器动作输出电力模块直流电至相应的充电需求输出端，从而实现充电的功率自动分配和减少闲置电力模块。现有的解决思路为采用分体式自动功率分配充电系统，利用开关矩阵来切换各直流充电模块与充电输出终端的连接逻辑，从而实现各充电输出终端的直流充电模块的功率容量分配，但这种解决方法存在如下问题：1)矩阵式切换电路线路复杂，不能实现动态的功率调节，且功率分配不是连续的；2)不能实时动态连续的实现充电功率容量的自动调节，且负载的矩阵式切换电路增加系统的故障率，不能充分利用充电容量；3)充电站靠靠近入口的停车位接触的充电顾客几率较大，其对应的设备使用频率也较多，因此其最终的使用寿命随着使用次数的增大而最短，造成整个充电站的各直流充电模块是使用寿命参差不齐；4)只能实现局部的功率分配，并不能实现全局的所有功率模块的自动功率分配，并且在充电的过程中并不能实现功率的自动切换分配；若要实现全局式的所有充电模块在每个充电终端的功率分配则需要配备特别复杂的矩阵式开关阵列，增加系统成本及故障点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种自动功率分配、充分利用充电容量的自动功率分配的直流充电装置及控制方法为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种自动功率分配的直流充电装置，包括功率分配控制单元、多个分体式输出终端、检测单元和主电路单元；所述主电路单元包括多个直流充电模块、功率分配模块和直流充电母线，所述功率分配模块包括多个功率调节模块；多个直流充电模块的输出端均连接至直流充电母线，用于将输入的交流电转化为直流电共同输出至直流充电母线；各所述功率调节模块的输入端均连接至直流充电母线，输出端与各分体式输出终端一一对应相连；所述分体式输出终端，用于反馈充电需求至功率分配控制单元以及对待充电车辆进行充电；所述检测单元，用于检测各所述分体式输出终端的充电信息并发送至功率分配控制单元；所述功率分配控制单元，用于根据各分体式输出终端的充电需求以及充电信息，控制主电路单元中各直流充电模块的工作，再通过主电路单元中的功率调节模块进行功率调节以实现各分体式输出终端的自动功率分配输出。作为上述技术方案的进一步改进：所述功率调节模块包括功率调节开关，所述功率调节开关的一端与所述直流充电母线相连，另一端与所述分体式输出终端相连；通过控制所述功率调节开关的PWM波的占空比以实现功率调节。所述功率调节模块还包括电感、二极管和电容，所述功率调节开关的另一端连接二极管的正极，二极管的负极连接至分体式输出终端的正极；所述电感的一端与所述二极管的正极相连，另一端与分体式输出终端的负极和直流充电母线的负极相连；所述电容的一端与二极管的负极相连，另一端与分体式输出终端的负极和直流充电母线的负极相连。所述分体式输出终端包括充电枪和充电枪控制器，所述充电枪用于对待充电车辆进行充电，所述充电枪控制器用于接收充电需求及反馈充电状态。所述分体式输出终端的充电信息包括充电电压、充电电流或充电温度中的一种或多种。所述功率分配控制单元还连接有远程监控平台，用于远程监控监测各分体式输出终端的运行状态以及向功率分配控制单元下达远程运营管理命令及数据。本专利技术还公开了一种基于如上所述的自动功率分配的直流充电装置的控制方法，包括步骤：S01、功率分配控制单元获取各个分体式输出终端的充电需求功率Pi和需求电流Ii，计算总体充电需求功率S02、通过总体充电需求功率Pt计算需要启动的直流充电模块的数量并启动M个直流充电模块，其中Pe为单个直流充电模块的额定输出功率，k为经验值；S03、主电路单元中的功率调节模块进行功率调节以实现各分体式输出终端的自动功率分配输出。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S03中，计算功率调节模块中的功率调节开关的导通占空比计算功率调节开关的导通相位角依据ηi和调制输出PWM波控制各功率调节开关的导通，从而自动调节各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动功率分配的直流充电装置，其特征在于，包括功率分配控制单元(1)、多个分体式输出终端(2)、检测单元(4)和主电路单元(5)；/n所述主电路单元(5)包括多个直流充电模块(501)、功率分配模块(503)和直流充电母线(502)，所述功率分配模块(503)包括多个功率调节模块(5031)；多个直流充电模块(501)的输出端均连接至直流充电母线(502)，用于将输入的交流电转化为直流电共同输出至直流充电母线(502)；各所述功率调节模块(5031)的输入端均连接至直流充电母线(502)，输出端与各分体式输出终端(2)一一对应相连；/n所述分体式输出终端(2)，用于反馈充电需求至功率分配控制单元(1)以及对待充电车辆进行充电；/n所述检测单元(4)，用于检测各所述分体式输出终端(2)的充电信息并发送至功率分配控制单元(1)；/n所述功率分配控制单元(1)，用于根据各分体式输出终端(2)的充电需求以及充电信息，控制主电路单元(5)中各直流充电模块(501)的工作，再通过主电路单元(5)中的功率调节模块(5031)进行功率调节以实现各分体式输出终端(2)的自动功率分配输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动功率分配的直流充电装置，其特征在于，包括功率分配控制单元(1)、多个分体式输出终端(2)、检测单元(4)和主电路单元(5)；
所述主电路单元(5)包括多个直流充电模块(501)、功率分配模块(503)和直流充电母线(502)，所述功率分配模块(503)包括多个功率调节模块(5031)；多个直流充电模块(501)的输出端均连接至直流充电母线(502)，用于将输入的交流电转化为直流电共同输出至直流充电母线(502)；各所述功率调节模块(5031)的输入端均连接至直流充电母线(502)，输出端与各分体式输出终端(2)一一对应相连；
所述分体式输出终端(2)，用于反馈充电需求至功率分配控制单元(1)以及对待充电车辆进行充电；
所述检测单元(4)，用于检测各所述分体式输出终端(2)的充电信息并发送至功率分配控制单元(1)；
所述功率分配控制单元(1)，用于根据各分体式输出终端(2)的充电需求以及充电信息，控制主电路单元(5)中各直流充电模块(501)的工作，再通过主电路单元(5)中的功率调节模块(5031)进行功率调节以实现各分体式输出终端(2)的自动功率分配输出。


2.根据权利要求1所述的自动功率分配的直流充电装置，其特征在于，所述功率调节模块(5031)包括功率调节开关，所述功率调节开关的一端与所述直流充电母线(502)相连，另一端与所述分体式输出终端(2)相连；通过控制所述功率调节开关的PWM波的占空比以实现功率调节。


3.根据权利要求2所述的自动功率分配的直流充电装置，其特征在于，所述功率调节模块(5031)还包括电感、二极管和电容，所述功率调节开关的另一端连接二极管的正极，二极管的负极连接至分体式输出终端(2)的正极；所述电感的一端与所述二极管的正极相连，另一端与分体式输出终端(2)的负极和直流充电母线(502)的负极相连；所述电容的一端与二极管的负极相连，另一端与分体式输出终端(2)的负极和直流充电母线(502)的负极相连。


4.根据权利要求1或2或3所述的自动功率分配的直流充电装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅，袁昭岚，李韬，黄浩，谢建国，
申请(专利权)人：湖南红太阳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43