充电机功率控制系统及相应功率控制单元技术方案

本申请公开了充电机功率控制系统及相应功率控制单元，其中所述充电机功率控制系统包括多个功率控制单元，所述多个为两个以上，所述多个功率控制单元配置成彼此通信而形成网络且各自在网络中具有唯一地址，所述多个功率控制单元的至少部分中的每一个用于分别连接在充电机主控板与充电枪之间，每一功率控制单元用于根据网络中电源可用容量和负荷的变化而自适应调整与所在充电枪连接的车辆的请求充电电流，使得网络中充电机的总功率不超出电源可用容量。本发明专利技术使能提高电源的利用率，同时确保用电安全，并有利于充电系统的扩展和监管。本发明专利技术也适用于电动汽车双向充放电V2G的应用。

【技术实现步骤摘要】
充电机功率控制系统及相应功率控制单元
本申请涉及电动汽车充电领域，尤其涉及充电机功率控制系统及相应功率控制单元。
技术介绍
目前的充电站和桩群的电气系统(以下简称“充电系统”)如图1所示，其设计均以充电设备的最大输出功率为基础，再考虑变压器或电源接入点一定容量的冗余，以确保变压器或电源接入点不过载。然而，这样的电气系统存在下述问题:1)电源的利用率低。由于存在所有充电位均有车辆充电且每个充电位的输出功率达到最大值的可能，为了确保所需要的最大功率值和用电安全，需要配置相应的电源容量。然而，充电过程中的输出功率根据不同的车辆、不同的电池状态等条件实时发生变化，一般充电站有多个充电位和充电接口，大多数情况下，充电车位不会同时在对车辆充电，发生同时充电的时间较短，导致了实际电源的利用效率低，充电站的电源投入较大(一般充电站在电源侧的基础设施投入超过整体投资的30％)；2)充电系统的扩展性差。电动汽车和动力电池的发展日新月异，对充电功率的要求也越来越高，对于已建成的充电站，受限于电源的容量，无法仅仅通过更换更大功率的充电设备或增加充电设备来提升充电站的服务能力，而电源扩容将带来更高的成本。电力资源的紧缺、高额的电源扩容成本、快速的技术进步，影响了充电设施的规模化发展；3)没有跨设备厂商的能量管理方案。充电设备厂商众多，生产的设备种类丰富，随着车辆和电池技术的发展快速进步；部分设备厂商也提出了一机多枪、充电堆、柔性充电等技术，但不具备对场站电源侧的功率控制能力，也没有跨设备品牌的能量管理方案。此项在一定程度上也影响了运营商在场站改造和设备升级时设备的选择空间；4)对充电过程缺乏第三方监管。充电过程是车辆和充电设备的交互过程，虽然有国标的支持，但仍存在较多交互问题，轻则导致充电异常和启动失败，重则导致过充起火等安全事故。通常在发生交互问题或事故时，车辆方面和充电设备方面各执一词，存在责任界面不清和事故原因追溯困难等问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种充电机功率控制系统及相应功率控制单元，其可解决至少部分上面提及的问题。在本专利技术的第一方面，提供一种充电机功率控制系统，其包括多个功率控制单元，所述多个为两个以上，所述多个功率控制单元配置成彼此通信而形成网络且各自在网络中具有唯一地址，所述多个功率控制单元的至少部分中的每一个用于分别连接在充电机主控板与充电枪之间，每一功率控制单元用于根据网络中电源可用容量和负荷的变化而自适应调整与所在充电枪连接的车辆的请求充电电流，使得网络中充电机的总功率不超出电源可用容量。在实施例中，每一功率控制单元包括：车辆通讯接口，用于经充电枪与车辆充电插座连接；充电机接口，用于与充电机主控板的车辆网络接口连接；存储模块，用于至少存储预设的功率控制单元运行参数；组网模块，用于实现与网络中的其它功率控制单元的数据交互；及控制模块，配置成至少监听充电过程的交互信息及根据网络中电源可用容量、网络中总实时输出功率、功率控制单元的可用容量及所连接充电机的实时充电电压调整与所在充电枪连接的车辆的请求充电电流；其中车辆通讯接口、充电机接口、存储模块和组网模块分别与控制模块通信。在实施例中，所述控制模块配置成用于：根据唯一地址从存储模块读取预设的网络运行参数并初始化；监听充电枪端口是否有充电请求，并定期向网络广播所在功率控制单元的状态、所连接充电机的工作状态、所连接充电机的实时输出功率和/或优先级参数，其中优先级参数表示在可用电源不足时功率控制单元可分配到电源容量的能力；响应于监听到有充电请求，同步转发和监听车辆以及充电机的交互信息，实时计算所连接充电机的实时输出功率，更新功率控制单元的状态；获取网络中其它功率控制单元的状态、实时输出功率和/或优先级参数，每个周期计算网络中的总实时输出功率；响应于总实时输出功率大于预定值且所连接车辆的请求功率满足预设条件，调整所连接车辆的请求充电电流，使得网络中充电机的总功率不超出电源可用容量。在实施例中，所述控制模块配置成还用于：响应于网络中一个或多个其它功率控制单元掉线，将掉线的功率控制单元所连接的充电机的额定功率从电源可用容量减去，得到更新的电源可用容量。在实施例中，每一功率控制单元还包括与控制模块通信的人机交互模块，用于设置所述功率控制单元的网络运行参数。在实施例中，所述多个功率控制单元中的一个或多个用于分别经双向设备与电源连接。在本专利技术的第二方面，提供一种功率控制单元，其用于与一个以上其它同样的功率控制单元彼此通信而形成网络，所述功率控制单元用于连接在充电机主控板与充电枪之间，所述功率控制单元用于根据网络中电源可用容量和负荷的变化而自适应调整与所在充电枪连接的车辆的请求充电电流，使得网络中充电机的总功率不超出电源可用容量。按照本专利技术，通过在充电桩安装功率控制单元(简称为PCU)，实时取得车辆和充电设备的交互数据，并通过PCU的功率控制总线实现充电过程数据在PCU之间交互，PCU实时计算网络的负荷和电源可用容量，负荷在电源可用容量的安全范围内时，PCU仅对充电过程监听，不对充电功率进行调控；当负荷超出电源可用容量的安全范围时，PCU根据网络负荷状态和自身充电过程的状态对充电设备的输出功率进行调整，提高电源的利用率，并避免充电系统整体的负荷超出可用电源容量导致的过载等用电安全事故，确保用电安全。本专利技术通过PCU和网络控制来实现充电系统中充电设备等的信息交互和功率控制，进而实现充电系统电源的优化管理。由于PCU的结构简单，对运行环境要求极低，适应任何符合国标的充电设备；安装和运行PCU并不需要充电设备厂商的技术支持，可实现同一电源点下不同充电设备的电源管理。此外，PCU的网络控制采用无主从设计，在配置参数后，PCU在共享数据的同时，计算网络中负荷的状态，并对自身进行调节控制，不同于一般的主从机控制模式，不依赖于主机的计算和协调管理，实现了充电系统的自适应管理；同时，实现了系统的分布式计算，由PCU来完成负荷计算和优先级评估，降低了系统对计算量的要求，减少了网络中的数据传输量，确保系统的实时性。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其它特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1为现有技术的充电系统示意图；图2为应用根据本专利技术一实施例的充电机功率控制系统的充电系统示意图；图3为根据一实施例的功率控制单元的构成示意图；图4为应用根据本专利技术另一实施例的充电机功率控制系统的充电系统示意图。为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本专利技术所必要的细节，而省略其他细节。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的实施方式和实施例进行详细说明。通过下面给出的详细描述，本专利技术的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本专利技术优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。电动汽车充电系统国家标准(GBT1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电机功率控制系统，其特征在于，所述充电机功率控制系统包括多个功率控制单元，所述多个为两个以上，所述多个功率控制单元配置成彼此通信而形成网络且各自在网络中具有唯一地址，所述多个功率控制单元的至少部分中的每一个用于分别连接在充电机主控板与充电枪之间，每一功率控制单元用于根据网络中电源可用容量和负荷的变化而自适应调整与所在充电枪连接的车辆的请求充电电流，使得网络中充电机的总功率不超出电源可用容量。/n

【技术特征摘要】
1.一种充电机功率控制系统，其特征在于，所述充电机功率控制系统包括多个功率控制单元，所述多个为两个以上，所述多个功率控制单元配置成彼此通信而形成网络且各自在网络中具有唯一地址，所述多个功率控制单元的至少部分中的每一个用于分别连接在充电机主控板与充电枪之间，每一功率控制单元用于根据网络中电源可用容量和负荷的变化而自适应调整与所在充电枪连接的车辆的请求充电电流，使得网络中充电机的总功率不超出电源可用容量。


2.根据权利要求1所述的充电机功率控制系统，其特征在于，每一功率控制单元包括：
车辆通讯接口，用于经充电枪与车辆充电插座连接；
充电机接口，用于与充电机主控板的车辆网络接口连接；
存储模块，用于至少存储预设的功率控制单元运行参数；
组网模块，用于实现与网络中的其它功率控制单元的数据交互；及
控制模块，配置成至少监听充电过程的交互信息及根据网络中电源可用容量、网络中总实时输出功率、功率控制单元的可用容量及所连接充电机的实时充电电压调整与所在充电枪连接的车辆的请求充电电流；
其中车辆通讯接口、充电机接口、存储模块和组网模块分别与控制模块通信。


3.根据权利要求2所述的充电机功率控制系统，其特征在于，所述控制模块配置成用于：
根据唯一地址从存储模块读取预设的网络运行参数并初始化；
监听充电枪端口是否有充电请求，并定期向网络广播所在功率控制单元的状态、所连接充电机的工作状态、所连接充电机的实时输出功率和/或优先级参数，其中优先级参数表示在可用电源不足时功率控制单元可分配到电源容量的能力；
响应于监听到有充电请求，同步转发和监听车辆以及充电机的交互信息，实时计算所连接充电机的实时输出功率，更新功率控制单元的状态；
获取网络中其它功率控制单元的状态、实时输出功率和/或优先级参数，每个周期计算网络中的总实时输出功率；
响应于总实时输出功率大于预定值且所连接车辆的请求功率满足预设条件，调整所连接车辆的请求充电电流，使得网络中充电机的总功率不超出电源可用容量。


4.根据权利要求3所述的充电机功率控制系统，其特征在于，所述控制模块配置成还用于：
响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓峰，冯韬，刘助祥，
申请(专利权)人：北京泽弗斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11