CN104600779B - 充电系统 - Google Patents
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Abstract
一种充电系统，为两个充电接口提供电能的充电模块至少包括三个，以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足为原则确定可控开关和电源模组的工作状态，将至少三个的充电模块合理的分配给两个充电接口，达到对桩体电源系统资源的最大化利用，有效的提高了场地的利用率和充电效率。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种充电系统。
背景技术
在提倡节能减排的大环境下，电动汽车的推广变得越来越重要，电动汽车的配套设施也必须建立起来。传统的充电设备，例如充电桩，大多数只能提供单个充电接口，因而对于场地的利用率不高。当电动汽车充电到一定程度后，其充电需求会下降，但是由于充电桩为独立的充电模块，多余的充电供给也由于只有单个充电接口而唯有闲置，导致总体的充电效率较为低下。
有些充电桩可以提供两个充电接口，但是也是简单地将充电模块分为两组，分别接一个充电接口，并没有解决多余的充电供给闲置导致总体的充电效率较为低下的问题。而且，这种充电桩内部的布局繁琐，整体的体积非常庞大，资源的有效利用率不高。
发明内容
基于此，有必要提供一种充电系统，该充电系统具有场地的利用率高和充电效率高的优点。
一种充电系统，包括输出充电口、可控开关、电源模组；
所述输出充电口的数量至少两个，其中的两个输出充电口之间依次电连接至少四个所述可控开关；所述电源模组的数量至少三个，所述可控开关两两之间的连接点分别与所述电源模组中的一个电连接；
各个输出充电口之间具备优先级别；所述优先级别预先设定或根据各个输出充电口的负载的充电顺序来设定；
确定所述可控开关和电源模组的工作状态以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足；且所述可控开关改变工作状态时所述输出充电口之间开路。
在其中一个实施例中：
所述输出充电口的数量为两个，分别为输出充电口A和输出充电口B；输出充电口A和输出充电口B之间依次电连接四个可控开关，分别为可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4；所述电源模组的数量为三个，分别为电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3；可控开关K1和可控开关K2之间的连接点与电源模组E1电连接，可控开关K2和可控开关K3之间的连接点与电源模组E2电连接，可控开关K3和可控开关K4之间的连接点与电源模组E3电连接；
输出充电口A和输出充电口B之间具备优先级别；所述优先级别预先设定或根据输出充电口A的负载和输出充电口B的负载的充电顺序来设定；
确定可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4、电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3的工作状态以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足；且所述可控开关改变工作状态时所述输出充电口之间开路。
在其中一个实施例中：
可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4都以0代表断开，以1代表闭合；电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3都以0代表不输出电能，以1代表向输出充电口A输出电能，以2代表向输出充电口B输出电能；以七个数位####***代表可控开关和电源模组的工作状态，其中#为0或1，*为0、1或2；七个数位的每位依次代表可控开关K4、可控开关K3、可控开关K2、可控开关K1、电源模组E3、电源模组E2、电源模组E1的工作状态；
输出充电口A以i代表充电需求，其中i为0、1、2或3；0代表没有充电需求，输出充电口A以1代表需要电源模组E1，输出充电口A以2代表需要电源模组E1、电源模组E2，输出充电口A以3代表需要电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3；输出充电口B以j代表充电需求，其中j为0、1、2、或3；0代表没有充电需求，输出充电口B以1代表需要电源模组E3，输出充电口B以2代表需要电源模组E3、电源模组E2，输出充电口B以3代表需要电源模组E3、电源模组E2、电源模组E1；
以二维数组a[i][j]和b[i][j]分别代表：输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别高时的充电需求状态、输出充电口B的优先级别比输出充电口A的优先级别高时的充电需求状态；
则充电需求状态a[i][j]为从a[0][0]到a[3][3]时，可控开关和电源模组的工作状态####***依次为：0000000、1000200、1100220、1110222、0001001、1001201、1101221、1101221、0011011、1011211、1011211、1011211、0111111、0111111、0111111、0111111；
充电需求状态b[i][j]为从b[0][0]到b[3][3]时，可控开关和电源模组的工作状态####***依次为：0000000、1000200、1100220、1110222、0001001、1001201、1101221、1110222、0011011、1011211、1101221、1110222、0111111、1011211、1101221、1110222。
在其中一个实施例中，每隔设定时间根据输出充电口A和输出充电口B的充电需求更新一次充电需求状态。
在其中一个实施例中，当输出充电口A的优先级别和输出充电口B的优先级别发生改变，需要将充电需求状态a[i][j]和充电需求状态b[i][j]切换时，可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4改变工作状态时输出充电口A和输出充电口B之间开路。
在其中一个实施例中，将充电需求状态a[i][j]和充电需求状态b[i][j]切换时，先将可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4全部断开，然后将电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3的工作状态切换更新，再将可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4的工作状态切换更新。
在其中一个实施例中，所述输出充电口与电连接关系最近的可控开关之间还包括反向二极管。
在其中一个实施例中，所述可控开关为开关器件、接触器或继电器中的至少一种。
上述充电系统，为两个充电接口提供电能的充电模块至少包括三个，以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足为原则确定可控开关和电源模组的工作状态，将至少三个的充电模块合理的分配给两个充电接口，达到对桩体电源系统资源的最大化利用，有效的提高了场地的利用率和充电效率。
附图说明
图1是一实施例充电系统的示意图；
图2是另一实施例充电系统的示意图；
图3是一实施例充电系统的控制方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1是一实施例充电系统的示意图，图2是另一实施例充电系统的示意图。
一种充电系统，包括输出充电口、可控开关、电源模组。地线和信号控制线等与发明点无关的线路并不在描述范围内。
输出充电口的数量至少两个，其中的两个输出充电口之间依次电连接至少四个可控开关。电源模组的数量至少三个，可控开关两两之间的连接点分别与电源模组中的一个电连接。可控开关为开关器件(例如MOS管)、接触器或继电器中的至少一种。输出充电口与电连接关系最近的可控开关之间还可以包括反向二极管，以进一步保证充电安全，见图2。
各个输出充电口之间具备优先级别。优先级别可以是预先设定好的，也可以是根据各个输出充电口的负载的充电顺序来设定。
确定可控开关和电源模组的工作状态以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足，且可控开关改变工作状态时输出充电口之间开路，即不能够形成通电回路。每隔设定时间根据输出充电口A和输出充电口B的充电需求更新一次充电需求状态，设定时间可以是毫秒级别的，也可以是秒或分级别的。
在本实施例中，输出充电口的数量为两个，分别为输出充电口A和输出充电口B。输出充电口A和输出充电口B之间依次电连接四个可控开关，分别为可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4。电源模组的数量为三个，分别为电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3。可控开关K1和可控开关K2之间的连接点与电源模组E1电连接，可控开关K2和可控开关K3之间的连接点与电源模组E2电连接，可控开关K3和可控开关K4之间的连接点与电源模组E3电连接。三个电源模组可以是相同功率输出的，也可以是不同功率输出的，在本实施例中为相同功率输出的。
可控开关为开关器件(例如MOS管)、接触器或继电器中的至少一种。输出充电口与电连接关系最近的可控开关之间还可以包括反向二极管，以进一步保证充电安全。即在输出充电口A和可控开关K1之间还包括反向二极管D1，在输出充电口B和可控开关K4之间还包括反向二极管D2，见图2。
输出充电口A和输出充电口B之间具备优先级别。优先级别可以是预先设定好的，例如预先设定输出充电口A比输出充电口B要高或低；也可以是根据输出充电口A的负载(例如电动汽车)和输出充电口B的负载(例如电动汽车)的充电顺序来设定，例如输出充电口A的负载比输出充电口B的负载开始充电的时刻要早，则输出充电口A比输出充电口B的优先级别要高。在本实施例中，是根据输出充电口A的负载和输出充电口B的负载的充电顺序来设定。
确定可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4、电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3的工作状态以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足，且可控开关改变工作状态时输出充电口之间开路，即不能够形成通电回路。使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足，例如可以这样理解：假设输出充电口A比输出充电口B的优先级别要高，此时在输出充电口A充电的负载需要两个电源模组为其充电，输出充电口B充电的负载也需要两个电源模组为其充电。但是此时三个电源模组并不足以同时满足输出充电口A比输出充电口B的充电需求，由于输出充电口A比输出充电口B的优先级别要高，所以应使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足，此时电源模组E1和电源模组E2为输出充电口A充电，而电源模组E3为输出充电口B充电。
当过了一段时间，输出充电口A的负载充电完成而输出充电口B的负载还未冲满(输出充电口B的负载还需要一个电源模组为其充电)，此时又重新来了新的负载来输出充电口A充电，这个新的负载需要三个电源模组为其充电，则由于此时输出充电口B比输出充电口A的优先级别要高(输出充电口B的负载比输出充电口A新的负载开始充电的时刻要早)，所以应尽量使高优先级别的输出充电口B的充电需求优先得到满足，此时电源模组E1和电源模组E2为输出充电口A充电，而电源模组E3为输出充电口B充电。
以下具体说明本实施例充电系统的工作状态。
可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4都以0代表断开，以1代表闭合。电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3都以0代表不输出电能，以1代表向输出充电口A输出电能，以2代表向输出充电口B输出电能。以七个数位####***代表可控开关和电源模组的工作状态，其中#为0或1，*为0、1或2。七个数位的每位依次代表可控开关K4、可控开关K3、可控开关K2、可控开关K1、电源模组E3、电源模组E2、电源模组E1的工作状态。例如七个数位1011211代表可控开关和电源模组的工作状态时，表示可控开关K4闭合、可控开关K3断开、可控开关K2闭合、可控开关K1闭合、电源模组E3向输出充电口B输出电能、电源模组E2向输出充电口A输出电能、电源模组E1向输出充电口A输出电能。
输出充电口A以i代表充电需求，其中i为0、1、2或3。0、1、2或3代表四种状态，0状态代表没有充电需求，输出充电口A以1状态代表需要电源模组E1，输出充电口A以2状态代表需要电源模组E1、电源模组E2，输出充电口A以3状态代表需要电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3。输出充电口B以j代表充电需求，其中j为0、1、2、或3。0状态代表没有充电需求，输出充电口B以1状态代表需要电源模组E3，输出充电口B以2状态代表需要电源模组E3、电源模组E2，输出充电口B以3状态代表需要电源模组E3、电源模组E2、电源模组E1。
以二维数组a[i][j]代表输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别高时的充电需求状态，和二维数组b[i][j]代表输出充电口B的优先级别比输出充电口A的优先级别高时的充电需求状态。例如a[2][2]，代表此时输出充电口A需要电源模组E1和电源模组E2，输出充电口B需要电源模组E3和电源模组E2，此时输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别高。反过来，例如b[2][2]，代表此时输出充电口A需要电源模组E1和电源模组E2，输出充电口B需要电源模组E3和电源模组E2，此时输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别低。
充电需求状态a[i][j]为从a[0][0]到a[3][3]时，可控开关和电源模组的工作状态####***依次为：0000000、1000200、1100220、1110222、0001001、1001201、1101221、1101221、0011011、1011211、1011211、1011211、0111111、0111111、0111111、0111111。
充电需求状态b[i][j]为从b[0][0]到b[3][3]时，可控开关和电源模组的工作状态####***依次为：0000000、1000200、1100220、1110222、0001001、1001201、1101221、1110222、0011011、1011211、1101221、1110222、0111111、1011211、1101221、1110222。
上述充电需求状态a[i][j]的工作状态和充电需求状态b[i][j]的工作状态，能够在任何情况下，都确保高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足，且可控开关改变工作状态时输出充电口之间开路，即不能够形成通电回路。即当输出充电口A的优先级别和输出充电口B的优先级别发生改变，需要将充电需求状态a[i][j]和充电需求状态b[i][j]切换时，可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4改变工作状态时输出充电口A和输出充电口B之间不能够形成通电回路。例如从输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别高的工作状态切换到输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别低的工作状态时，即使考虑到各个可控开关的不同延时性能(即在切换工作状态时，各个可控开关不同时相应)，也能保证输出充电口之间不能够形成通电回路。
将充电需求状态a[i][j]和充电需求状态b[i][j]切换时，先将可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4全部断开，然后将电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3的工作状态切换更新，再将可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4的工作状态切换更新。这样的做法，考虑到各个可控开关的不同延时性能(即在切换工作状态时，各个可控开关不同时响应)，可以进一步保证输出充电口之间不能够形成通电回路。
对于上述充电需求状态a[i][j]，可以列出下面工作状态表1。
工作状态表1
对于上述充电需求状态b[i][j]，可以列出下面工作状态表2。
工作状态表2
对于上述的充电系统，以下说明一种控制方法。
图3是一实施例充电系统的控制方法流程图。
一种充电系统的控制方法，包括步骤：
步骤S1：首先初始化所有硬件，将所有电源模组关机，断开所有可控开关。
步骤S2：更新各个输出充电口的充电需求状态。
步骤S3：确定工作状态，判断应用工作状态表1还是工作状态表2。可以根据输出充电口的优先级别判断应用工作状态表1还是工作状态表2。
为了控制方法的算法可以较为简便，也可以根据充电需求状态，判断应用工作状态表1还是工作状态表2。当输出充电口A的充电需求状态比输出充电口B的充电需求状态发生变化，需要从旧的工作状态表切换到新的工作状态表，此时需要判断旧的工作状态表和新的工作状态表在同一充电需求状态下是否具有相同的工作状态####***。如果工作状态####***相同，则允许切换；如不同，则禁止切换，继续应用旧的工作状态表。
例如，充电需求状态a[2][2]时，输出充电口A需要电源模组E1和电源模组E2，输出充电口B需要电源模组E3和电源模组E2，此时输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别高，因而应用工作状态表1，此时工作状态####***为1011211。当过一段时间后，输出充电口A仅要电源模组E1，而输出充电口B还需要电源模组E3和电源模组E2，此时工作状态####***为1101221。考虑到此时输出充电口A和输出充电口B的充电需求状态发生变化(输出充电口B的充电需求比输出充电口A的大，此时变为充电需求状态a[1][2])，可以考虑切换到工作状态表2。切换前，判断工作状态表1中充电需求状态a[1][2]下的工作状态####***和工作状态表2中充电需求状态b[1][2]下的工作状态####***是否相同。经判断，工作状态表1中充电需求状态a[1][2]下的工作状态####***和工作状态表2中充电需求状态b[1][2]下的工作状态####***都是1101221，因而可以切换，此时切换到工作状态表2。
再过一段时间后，输出充电口A的负载充电完成而输出充电口B的负载还未冲满(输出充电口B的负载还需要一个电源模组为其充电)，此时又重新来了新的负载来输出充电口A充电，这个新的负载需要三个电源模组为其充电。考虑到此时输出充电口A和输出充电口B的充电需求状态发生变化(输出充电口B的充电需求比输出充电口A的大，此时变为充电需求状态b[3][1])，可以考虑切换到工作状态表1。切换前，判断工作状态表1中充电需求状态a[3][1]下的工作状态####***和工作状态表2中充电需求状态b[3][1]下的工作状态####***是否相同。经判断，工作状态表1中充电需求状态a[3][1]下的工作状态####***是0111111，工作状态表2中充电需求状态b[3][1]下的工作状态####***是1011211，因而不可以切换，继续应用工作状态表2。
由此可见，这种根据充电需求状态判断应用工作状态表1还是工作状态表2的控制方法，由于可以通过判断两表工作状态####***是否相同来决定是否切换，既保证了高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足，也保证了在考虑到各个可控开关的不同延时性能(即在切换工作状态时，各个可控开关不同时响应)的情况下，也可以进一步保证输出充电口之间不能够形成通电回路。因而，在工作状态表1中，充电需求状态在a[1][3]、a[2][2]、a[2][3]、a[3][1]、a[3][2]、a[3][3]是不能够切换到工作状态表2的。在工作状态表2中，充电需求状态在b[1][3]、b[2][2]、b[2][3]、b[3][1]、b[3][2]、b[3][3]是不能够切换到工作状态表1的。
步骤S4：更新控制参数。更新控制参数后可以进一步判断输出充电口之间是否形成回路，若是则停止执行下面步骤。
步骤S5：将所有可控开关断开，然后更新电源模组的工作状态，再更新可控开关的工作状态，接着可以转到步骤2循环执行。
上述充电系统，为两个充电接口提供电能的充电模块至少包括三个，以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足为原则确定可控开关和电源模组的工作状态，将至少三个的充电模块合理的分配给两个充电接口，达到对桩体电源系统资源的最大化利用，有效的提高了场地的利用率和充电效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种充电系统，其特征在于，包括输出充电口、可控开关、电源模组；
所述输出充电口的数量为两个，分别为输出充电口A和输出充电口B；输出充电口A和输出充电口B之间依次电连接四个可控开关，分别为可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4；所述电源模组的数量为三个，分别为电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3；可控开关K1和可控开关K2之间的连接点与电源模组E1电连接，可控开关K2和可控开关K3之间的连接点与电源模组E2电连接，可控开关K3和可控开关K4之间的连接点与电源模组E3电连接；
输出充电口A和输出充电口B之间具备优先级别；所述优先级别预先设定或根据输出充电口A的负载和输出充电口B的负载的充电顺序来设定；
确定可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4、电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3的工作状态以使高优先级别输出充电口的充电需求优先得到满足；且所述可控开关改变工作状态时所述输出充电口之间开路；其中，
可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4都以0代表断开，以1代表闭合；电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3都以0代表不输出电能，以1代表向输出充电口A输出电能，以2代表向输出充电口B输出电能；以七个数位####***代表可控开关和电源模组的工作状态，其中#为0或1，*为0、1或2；七个数位的每位依次代表可控开关K4、可控开关K3、可控开关K2、可控开关K1、电源模组E3、电源模组E2、电源模组E1的工作状态；
输出充电口A以i代表充电需求，其中i为0、1、2或3；0代表没有充电需求，输出充电口A以1代表需要电源模组E1，输出充电口A以2代表需要电源模组E1、电源模组E2，输出充电口A以3代表需要电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3；输出充电口B以j代表充电需求，其中j为0、1、2、或3；0代表没有充电需求，输出充电口B以1代表需要电源模组E3，输出充电口B以2代表需要电源模组E3、电源模组E2，输出充电口B以3代表需要电源模组E3、电源模组E2、电源模组E1；
以二维数组a[i][j]和b[i][j]分别代表：输出充电口A的优先级别比输出充电口B的优先级别高时的充电需求状态、输出充电口B的优先级别比输出充电口A的优先级别高时的充电需求状态；
则充电需求状态a[i][j]为从a[0][0]到a[3][3]时，可控开关和电源模组的工作状态####***依次为：0000000、1000200、1100220、1110222、0001001、1001201、1101221、1101221、0011011、1011211、1011211、1011211、0111111、0111111、0111111、0111111；
充电需求状态b[i][j]为从b[0][0]到b[3][3]时，可控开关和电源模组的工作状态####***依次为：0000000、1000200、1100220、1110222、0001001、1001201、1101221、1110222、0011011、1011211、1101221、1110222、0111111、1011211、1101221、1110222。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于：每隔设定时间根据输出充电口A和输出充电口B的充电需求更新一次充电需求状态。
3.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于：当输出充电口A的优先级别和输出充电口B的优先级别发生改变，需要将充电需求状态a[i][j]和充电需求状态b[i][j]切换时，可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4改变工作状态时输出充电口A和输出充电口B之间开路。
4.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于：将充电需求状态a[i][j]和充电需求状态b[i][j]切换时，先将可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4全部断开，然后将电源模组E1、电源模组E2、电源模组E3的工作状态切换更新，再将可控开关K1、可控开关K2、可控开关K3、可控开关K4的工作状态切换更新。
5.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于：所述输出充电口与电连接关系最近的可控开关之间还包括反向二极管。
6.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于：所述可控开关为开关器件、接触器或继电器中的至少一种。
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