一种功率柔性分配充电堆及分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种功率柔性分配充电堆及分配方法，包括多个充电终端和多个功率模块组；各功率模块组均包括多个功率模块、第一直流母线、第二直流母线、第一开关和第二开关，各功率模块组中的多个功率模块均通过第一开关与第一直流母线相连，且通过第二开关与第二直流母线相连，第一直流母线与对应的充电终端相连；各功率模块组的第一直流母线之间通过第三开关依次相连形成闭环，且第二直流母线通过第四开关连接至相间布置的功率模块组的第一直流母线上形成闭环，通过控制各开关的通断以实现充电终端对应功率模块组中各功率模块的调度以及其它功率模块组中功率模块的调度，实现功率的柔性分配。本发明专利技术具有开关数量少、成本低、控制简便等优点。

A power flexible distribution charging stack and its distribution method

【技术实现步骤摘要】
一种功率柔性分配充电堆及分配方法
本专利技术主要涉及直流充电桩
，特指一种功率柔性分配充电堆及分配方法。
技术介绍
近年来，直流充电桩的数量越来越多，且多数采用一桩双枪的分布形式，每个桩布置固定数量的功率模块，但是不能与其他桩共享功率，造成了功率容量的浪费。虽然目前存在相应通过开关实现不同功率模块之间共享，如专利CN106033904B提出了一种矩阵式柔性充电堆，其所用开关数量较多(其所需开关数为模块数量与充电终端数量的乘积)，控制复杂。专利CN110380464A公开的充电桩电量分配系统采用一个功率模块对应一个充电终端的配置方式，多个充电模块间通过继电器串联成组。这种方式的柔性不够，即单个功率模块不能分配到任意个充电终端，且单个功率模块的使用时间，不能通过调度得到主动均衡。在目前的充电功率分配方法上，也存在如下不足：1、柔性不足，即单个功率模块不能分配到任意个充电终端；2、单个功率模块的使用频率不能通过调度得到较好的主动均衡；3、功率模块与充电终端1:1的配置，降低了充电堆的灵活性，后期随着充电终端功率需求增大或充电站利用率提高，增加充电堆的功率比较困难。
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开关数量少、控制简便的功率柔性分配充电堆及分配方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种功率柔性分配充电堆，包括多个充电终端和多个功率模块组，各所述充电终端与所述功率模块组一一对应；各所述功率模块组均包括多个功率模块、第一直流母线、第二直流母线、第一开关和第二开关，各所述功率模块组中的多个功率模块均通过第一开关与所述第一直流母线相连，且通过第二开关与所述第二直流母线相连，所述第一直流母线与对应的充电终端相连；各所述功率模块组的第一直流母线之间通过第三开关依次相连形成闭环，且第二直流母线通过第四开关连接至相间布置的功率模块组的第一直流母线上形成闭环。作为上述技术方案的进一步改进：所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为机械开关或者电子开关。所述充电终端和功率模块组的数量不小于四个。各所述功率模块组中的功率模块数量不小于两个。本专利技术还公开了一种基于如上所述的功率柔性分配充电堆的分配方法，包括步骤：S01、当电动汽车连接至充电终端时，释放此充电终端对应的功率模块组，获取电动汽车的需求功率和当前功率模块组的功率；S02、如当前功率模块组的功率不小于电动汽车的需求功率，则通过此功率模块组中的相应功率模块为电动汽车进行充电；如当前功率模块组的功率小于电动汽车的需求功率，则通过调用方式或/和占用方式获取其它功率模块组的功率；所述调用方式指接通当前功率模块组中的第四开关，所调用的功率模块组中的功率模块通过第四开关连接至当前功率模块组的第一直流母线上；所述占用方式是指接通当前功率模块组与相邻功率模块组之间的第三开关，所占用的功率模块组中的功率模块通过第三开关连接到当前功率模块组的第一直流母线上。作为上述技术方案的进一步改进：在步骤S02中，首先使用调用方式，在调用方式无法满足电动汽车的需求功率时，再采用调用方式和占用方式并存进行调度功率。在调用方式中，接通依次相连的多个第四开关以形成功率调用链来获取任意功率模块组的功率。在步骤S01中，同步获取各功率模块组的累计工作时间，并在步骤S02中优先调用累计工作时间少的功率模块组。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术采用的上述各开关的数量较少，对于有a个充电终端和b个功率模块的充电堆，所需的开关数量为2*(a+b)，相对于目前的开关矩阵的方式，可显著降低开关使用量，成本低且控制简便，在大规模的充电堆中效果更加明显。(2)本专利技术尽量均衡各个功率模块的工作时间，也可通过多配置功率模块数量使功率模块工作在最高效率区段，提高功率模块效率的同时，可延长其寿命，减少充电站的运维费用。(3)本专利技术在功率分配时具有很好的柔性，可调度的功率模块多且调度范围广，单个功率模块的功率可调度至任意一个充电终端；且在功率调度时，可尽量少占用充电终端。(4)本专利技术在一个充电终端被占用时，其对应功率模块组的剩余功率模块可以被其它充电终端所调用，较大提高充电堆中各功率模块的利用率，减少充电站各功率模块的建设数量。(5)本专利技术功率配置灵活，扩容简便；随着未来充电站利用率和充电功率提升，势必需要增加功率模块，只需增加功率模块及2倍数量的开关，连接到各功率模块组内的直流母线上即可，功率模块组及充电终端之间的连接关系不需改动。附图说明图1为本专利技术的充电堆在实施例的方框结构图。图2为本专利技术的功率模块组在实施例的方框结构图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。如图1和图2所示，本实施例的功率柔性分配充电堆，包括控制单元、多个充电终端和多个功率模块组，各充电终端与功率模块组一一对应设置；各功率模块组均包括多个功率模块、第一直流母线、第二直流母线、第一开关和第二开关，其中功率模块用于将交流电变换为直流电，第一直流母线和第二直流母线均包括正负两根电线，各功率模块组中的多个功率模块均通过第一开关与第一直流母线相连，且通过第二开关与第二直流母线相连，第一直流母线与对应的充电终端相连；各功率模块组的第一直流母线之间通过第三开关依次相连形成闭环，且第二直流母线通过第四开关连接至相间布置的功率模块组的第一直流母线上形成闭环。在对应充电终端进行充电时，控制单元控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的通断来实现充电终端对应功率模块组中各功率模块的调度以及其它功率模块组中功率模块的调度，最终实现功率的柔性分配。本专利技术采用的上述各开关的数量较少，对于有a个充电终端和b个功率模块的充电堆，所需的开关数量为2*(a+b)，相对于目前的开关矩阵的方式，可显著降低开关使用量，成本低且控制简便，在大规模的充电堆中效果更加明显。如图2所示，以功率模块组G1对其具体结构进行说明，G1共括功率模块M11、M12…M1n，其中M11、M12…M1n通过第一开关K11、K21…Kn1与第一直流母线L11相连，M11、M12…M1n通过第二开关K12、K22…K2n与第一直流母线L12相连。其它各功率模块组G2-Gm与G1的结构相同，相应的功率模块数量可以与G1中功率模块的数量相同，也可以不相同。如图1所示，功率模块组分别为G1、G2、G3…Gm-1和Gm，对应的充电终端分别为T1、T2、T3…Tm-1和Tm，其中G1的L11连接T1、L11通过第三开关K13与G2中的L21相连，L11通过第四开关K(m-1)4与Gm-1的L(m-1)1相连，L12通过第四开关K14与G3中的L31相连；依次对各功率模块组按上述接线方法进行连接，最后的Gm的Lm1通过Km3与G1的L11相连，Gm的Lm2通过Km4与G2中的L21相连，从而最终形成循环。...

【技术保护点】
1.一种功率柔性分配充电堆，其特征在于，包括多个充电终端和多个功率模块组，各所述充电终端与所述功率模块组一一对应；各所述功率模块组均包括多个功率模块、第一直流母线、第二直流母线、第一开关和第二开关，各所述功率模块组中的多个功率模块均通过第一开关与所述第一直流母线相连，且通过第二开关与所述第二直流母线相连，所述第一直流母线与对应的充电终端相连；各所述功率模块组的第一直流母线之间通过第三开关依次相连形成闭环，且第二直流母线通过第四开关连接至相间布置的功率模块组的第一直流母线上形成闭环。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率柔性分配充电堆，其特征在于，包括多个充电终端和多个功率模块组，各所述充电终端与所述功率模块组一一对应；各所述功率模块组均包括多个功率模块、第一直流母线、第二直流母线、第一开关和第二开关，各所述功率模块组中的多个功率模块均通过第一开关与所述第一直流母线相连，且通过第二开关与所述第二直流母线相连，所述第一直流母线与对应的充电终端相连；各所述功率模块组的第一直流母线之间通过第三开关依次相连形成闭环，且第二直流母线通过第四开关连接至相间布置的功率模块组的第一直流母线上形成闭环。


2.根据权利要求1所述的功率柔性分配充电堆，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为机械开关或者电子开关。


3.根据权利要求1或2所述的功率柔性分配充电堆，其特征在于，所述充电终端和功率模块组的数量不小于四个。


4.根据权利要求3所述的功率柔性分配充电堆，其特征在于，各所述功率模块组中的功率模块数量不小于两个。


5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述的功率柔性分配充电堆的分配方法，其特征在于，包括步骤:
S01、当电动汽车连接至充电终端时，释放此充电终端对应的功率模块组...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑫，张福家，刘帅，黄浩，
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