CN104539030A - 一种功率动态分配的直流快速双充系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率动态分配的直流快速双充系统及控制方法，利用一组AC/DC变换将三相交流电转换为直流电压，并输出直流电压与两个充电桩相连接；解决了两台车辆同时充电的问题，实现了电动汽车的直流快速充电，且可以实现功率的动态分配，对电动汽车行业的发展起到极好的推动作用。另外，在充电时，两个充电桩一个采用正序投入倒序切出，另一个采用倒序投入正序切出的控制方式，两个充电桩采用同一组ATS切换单元，达到了功率单元效率利用最大化、切换频率低及系统寿命长的效果。

Description

一种功率动态分配的直流快速双充系统及控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电领域，具体涉及一种功率动态分配的直流快速双充系统及控制方法。
背景技术
面对日益紧迫的能源危机，电动汽车的发展已成为国家的重要发展战略。在电动汽车的发展中，充电设施的建设是极其重要的，充电速度制约着电动汽车的发展。随着电池容量及技术的不断提升，对充电系统充电电流的要求也来越来越大。目前，市场已有快速充电的一桩双充的产品，但此类产品只能为一辆车充电，不是真正的双充系统，且充电电流较小，并不能提高充电系统的效率。
为了缩短电动汽车的充电时间，提高充电系统的充电效率，具有功率动态分配的直流快速双充系统设计成为必然趋势。目前，直流充电系统普遍存在充电电流小，且一次只为一辆车提供充电。导致充电时间长，充电需排队等待，无法满足客户快速充电的要求，导致电动汽车行业普及缓慢。
针对以上情况，有必要设计一种功率动态分配的直流快速双充系统及相应的充电方法，可同时为两辆车进行大电流充电。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率动态分配的直流快速双充系统，以实现同时为两辆车进行大电流充电，同时提供一种使用该双充系统的充电控制方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种功率动态分配的直流快速双充系统，包括用于与电网连接的由一组AD/DC变换器组成的供电单元和用于与待充电车辆连接的两个充电桩，所述供电单元通过ATS切换单元与两个充电桩连接用于实现各AD/DC变换器在同一时刻只与一个充电桩导电连接，所述供电单元、ATS切换单元及两个充电桩均与监控单元通讯连接。
所述ATS切换单元由一组与供电单元的AD/DC变换器一一对应的切换开关构成。
所述切换开关为双刀双掷开关，该双刀双掷开关的两个静触点分别与对应AD/DC变换器的正、负端子连接，第一个静触点对应的两个动触点分别与两个充电桩的正极连接，第二个静触点对应的两个动触点分别与两个充电桩的负极连接。
所述监控单元与供电单元为485双向通讯；监控单元与充电桩为CAN双向通讯。
本发明的功率动态分配的直流快速双充控制方法包括如下模式：
(1)仅对一辆车进行充电：当只有一个待充电车辆通过任意一个充电桩进行充电时，根据待充电车辆的需求电流，顺序投入相应个数的AD/DC转换器与该充电桩连接对车辆进行充电；
(2)同时对两辆车进行充电：当通过一个充电桩对车辆一非满负荷充电时，根据车辆一的需求电流，顺序排列的前相应个数的AC/DC转换器投入，此时系统尚有未启动的AC/DC转换器，车辆二接入另一个充电桩后，在满足车辆一充电需求的前提下，根据车辆二的需求电流，倒序投入相应个数未启动的AC/DC转换器为车辆二充电；
当通过一个充电桩对车辆一满负荷充电时，所有的AD/DC转换器均与该充电桩导电连接为该车辆充电，此时车辆二接入另一个充电桩后，不论车辆二需求电流为多少，都将顺序排列的最后一个AC/DC转换器切换至与后一个充电桩导电连接为车辆二充电。
同时对两辆车进行充电的模式下，当车辆一对功率需求下降时，其充电桩倒序切出对应的AC/DC转换器，根据车辆二的需求电流，倒序投入已切出的相应个数的AC/DC转换器。
当车辆一完成充电时，车辆二自动在充电队列中变为车辆一，且其对应的充电桩优先级升为车辆一充电桩的优先级，后续接入另一个充电桩的车辆则自动变为车辆二。
本发明的功率动态分配的直流快速双充系统及控制方法利用一组AC/DC变换将三相交流电转换为直流电压，并输出直流电压与两个充电桩相连接；解决了两台车辆同时充电的问题，实现了电动汽车的直流快速充电，且可以实现功率的动态分配，对电动汽车行业的发展起到极好的推动作用。另外，在充电时，两个充电桩一个采用正序投入倒序切出，另一个采用倒序投入正序切出的控制方式，两个充电桩采用同一组ATS切换单元，达到了功率单元效率利用最大化、切换频率低及系统寿命长的效果。
附图说明
图1为本发明双充系统的原理图；
图2为本发明双充系统实施例模式2的工作示意图；
图3为本发明双充系统实施例模式3的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图1所示为本发明功率动态分配的直流快速双充系统的原理图，由图可知，该系统包括用于与电网连接的由一组AD/DC变换器组成的供电单元和用于与待充电车辆连接的两个充电桩，供电单元通过ATS切换单元与两个充电桩连接用于实现各AD/DC变换器在同一时刻只与一个充电桩导电连接，供电单元、ATS切换单元及两个充电桩均与监控单元通讯连接。
本实施例的ATS切换单元由一组与供电单元的AD/DC变换器一一对应的切换开关构成。切换开关为双刀双掷开关，该双刀双掷开关的两个静触点分别与对应AD/DC变换器的正、负端子连接，第一个静触点对应的两个动触点分别与两个充电桩的正极连接，第二个静触点对应的两个动触点分别与两个充电桩的负极连接。当然，这里的切换开关也可以采用具有相同功能的双刀三掷开关，其第三组动触点悬空。
监控单元与供电单元之间采用485双向通讯，根据车辆信息给AD/DC变换器下发充电指令；监控单元给ATS切换单元下发切换指令，实现功率的自动分配，并回采ATS切换单元的状态。另外，该监控单元还与充电桩实现CAN双向通讯。
本发明的双充系统为电动汽车提供直流充电电压，可以实现两辆车同时充电，且根据车辆信息调整充电电流大小。
本发明还提供了一种功率动态分配的直流快速双充控制方法，具体包括如下模式：
(1)仅对一辆车进行充电：当只有一个待充电车辆通过任意一个充电桩进行充电时，根据待充电车辆的需求电流，顺序投入相应个数的AD/DC转换器与该充电桩连接对车辆进行充电；
(2)同时对两辆车进行充电：当通过一个充电桩对车辆一非满负荷充电时，根据车辆一的需求电流，顺序排列的前相应个数的AC/DC转换器投入，此时系统尚有未启动的AC/DC转换器，车辆二接入另一个充电桩后，在满足车辆一充电需求的前提下，根据车辆二的需求电流，倒序投入相应个数未启动的AC/DC转换器为车辆二充电；
当通过一个充电桩对车辆一满负荷充电时，所有的AD/DC转换器均与该充电桩导电连接为该车辆充电，此时车辆二接入另一个充电桩后，不论车辆二需求电流为多少，都将顺序排列的最后一个AC/DC转换器切换至与后一个充电桩导电连接为车辆二充电。
当车辆一对功率需求下降时，其充电桩倒序切出对应的AC/DC转换器，根据车辆二的需求电流，倒序投入已切出的相应个数的AC/DC转换器；当车辆一完成充电时，车辆二自动在充电队列中变为车辆一，且其对应的充电桩优先级升为车辆一充电桩的优先级，后续接入另一个充电桩的车辆则自动变为车辆二。
下面以4个AC/DC转换器的供电单元为例进行说明：
模式1：仅对一辆车进行充电：当充电桩连接车辆进行充电时，监控单元通过控制AC/DC变换器及ATS切换单元的状态实现输出功率的控制，满足接入车辆需求电流进行充电。如车辆一现接入1#充电桩，车辆需求电流I<A时，开启AD/DC转换器1，且检测ATS1状态并确保其与1#充电桩连接；车辆需求电流A<I<B时，开启前两个AC/DC转换器，且检测ATS1和ATS2状态并确保其与1#充电桩连接；车辆需求电流B<I<C时，开启前三个AC/DC转换器，且检测ATS1、ATS2及ATS3状态并确保其与1#充电桩连接；车辆需求电流C<I时，开启所有AC/DC转换器，且检测所有ATS状态并确保其与1#充电桩连接，如图1所示。2#充电桩与此相同，但ATS投入顺序与1#充电桩相反。
模式2：通过1#充电桩对车辆一非满负荷充电，车辆二接入2#充电桩：通过1#充电桩对车辆一非满负荷充电，系统尚有未启动的AC/DC转换器时，车辆二接入2#充电桩，监控单元根据车辆二需求信息控制未启动的AC/DC转换器，并控制对应的ATS与2#充电桩接通，对车辆二进行充电。如车辆一只使用AC/DC转换器1，此时接入车辆二，且该车辆的需求电流I<A时，启动AC/DC转换器4，且检测ATS4状态并确保其与2#充电桩连接，对车辆二进行充电，AC/DC转换器2和AC/DC转换器3未启动，ATS2和ATS3保持原有状态，如图2所示。
模式3：对车辆一满负荷充电，车辆二接入充电：当1#充电桩对车辆一满负荷充电时，2#充电桩接入车辆二，不论车辆二需求电流为多少，系统自动将AC/DC转换器4通过ATS4与2#充电桩连接，为车辆2进行充电，如图3所示。
模式4：车辆一功率需求电流下降，车辆二自动获得切出的功率：当车辆一对功率需求下降时，充电机自动释放功率单元为车辆二进行充电。1#充电桩切出功率顺序为ATS4-ATS1，2#充电桩获取功率顺序为ATS1-ATS2。
模式5：车辆一完成充电，车辆二充电排序提前：当车辆一完成充电时，车辆二自动在充电队列中变为车辆一，即2#充电桩优先级升为1#充电桩的优先级，1#充电桩变为2#充电桩的优先级，后续接入1#充电桩的车辆则自动变为车辆二。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种功率动态分配的直流快速双充系统，其特征在于：包括用于与电网连接的由一组AD/DC变换器组成的供电单元和用于与待充电车辆连接的两个充电桩，所述供电单元通过ATS切换单元与两个充电桩连接用于实现各AD/DC变换器在同一时刻只与一个充电桩导电连接，所述供电单元、ATS切换单元及两个充电桩均与监控单元通讯连接。
2.根据权利要求1所述的功率动态分配的直流快速双充系统，其特征在于：所述ATS切换单元由一组与供电单元的AD/DC变换器一一对应的切换开关构成。
3.根据权利要求2所述的功率动态分配的直流快速双充系统，其特征在于：所述切换开关为双刀双掷开关，该双刀双掷开关的两个静触点分别与对应AD/DC变换器的正、负端子连接，第一个静触点对应的两个动触点分别与两个充电桩的正极连接，第二个静触点对应的两个动触点分别与两个充电桩的负极连接。
4.根据权利要求1所述的功率动态分配的直流快速双充系统，其特征在于：所述监控单元与供电单元为485双向通讯；监控单元与充电桩为CAN双向通讯。
5.一种功率动态分配的直流快速双充控制方法，其特征在于，该方法包括如下模式：
(1)仅对一辆车进行充电：当只有一个待充电车辆通过任意一个充电桩进行充电时，根据待充电车辆的需求电流，顺序投入相应个数的AD/DC转换器与该充电桩连接对车辆进行充电；
(2)同时对两辆车进行充电：当通过一个充电桩对车辆一非满负荷充电时，根据车辆一的需求电流，顺序排列的前相应个数的AC/DC转换器投入，此时系统尚有未启动的AC/DC转换器，车辆二接入另一个充电桩后，在满足车辆一充电需求的前提下，根据车辆二的需求电流，倒序投入相应个数未启动的AC/DC转换器为车辆二充电；
当通过一个充电桩对车辆一满负荷充电时，所有的AD/DC转换器均与该充电桩导电连接为该车辆充电，此时车辆二接入另一个充电桩后，不论车辆二需求电流为多少，都将顺序排列的最后一个AC/DC转换器切换至与后一个充电桩导电连接为车辆二充电。
6.根据权利要求5所述的功率动态分配的直流快速双充控制方法，其特征在于：同时对两辆车进行充电的模式下，当车辆一对功率需求下降时，其充电桩倒序切出对应的AC/DC转换器，根据车辆二的需求电流，倒序投入已切出的相应个数的AC/DC转换器。
7.根据权利要求5或6所述的功率动态分配的直流快速双充控制方法，其特征在于：当车辆一完成充电时，车辆二自动在充电队列中变为车辆一，且其对应的充电桩优先级升为车辆一充电桩的优先级，后续接入另一个充电桩的车辆则自动变为车辆二。
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