CN104600791A - 一种一桩多充的电动汽车直流充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号。达到节约成本，有效提高充电效率的有益技术效果。

Description

一种一桩多充的电动汽车直流充电桩
技术领域
本发明涉及电气领域，具体涉及一种一桩多充的电动汽车直流充电桩。
背景技术
随着储能电池和环保型电动汽车的迅速崛起，电动汽车充电技术成为目前关注的焦点，充电系统是为电动汽车提供能量的重要基础系统，目前国内充电桩的设计大多是按一个充电桩一个充电枪的模式，当一桩一枪的充电系统在面对多台电动汽车时，由于电动汽车需要较长的充电时间，而车主无法忍受长时间的排队等待，这样就需要配备多台充电桩，配备多台充电桩，就需要增加充电设备投入、占用更多场地和更高的设备维护成本。因此，如何使一台充电桩同时为多辆汽车充电成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中，一台充电桩只能为一辆电动车充电的技术问题，本发明提供一种一台充电桩同时为多辆电动车提供电能的充电桩。本发明的具体技术方案如下：
一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS(Battery Management System电池管理系统)信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电量信号。
进一步的，包括漏电监测单元，所述漏电监测单元与所述主控单元通信连接；所述漏电监测单元用于实时监测充电系统的直流母线和各充电支路的绝缘状态，并生成数据信息，所述漏电监测单元将所述数据信息传输给所述主控单元，所述主控单元根据所述数据信息向所述充电单元下发控制指令。
进一步的，每个所述充电支路上连接一个霍尔感应器，所述霍尔传感器实时监测充电支路导线磁场平衡状况，所述漏电监测单元实时采集所述霍尔传感器的感应电流并进行分析计算，并将结果数据信息传输至所述主控单元，所述主控单元根据所述结果数据信息向所述充电单元下发控制指令。
进一步的，包括防反接检测单元，所述防反接检测单元与所述主控单元通信连接，所述防反接检测单元用于判断充电接口单元与所述外部车载BMS的极性匹配状态，并生成匹配或故障信息，所述防反接检测单元将所述匹配或故障信息发送至所述主控单元，所述主控单元根据所述匹配或故障信息向所述充电单元下发控制指令。
进一步的，包括低压辅助电源和急停单元，在低压辅助电源的输入端连接所述急停单元，所述急停单元用于断开所述低压辅助电源供电。
进一步的，包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述主控单元通信连接，所述人机交互单元用于显示或/和接收所述直流充电桩的充电系统参数和用户使用信息。
进一步的，包括计量计费单元，所述计量计费单元与所述主控单元通信连接，所述计量计费单元根据每个所述功率控制单元输出功率分别计算与所述功率控制单元相对应的充电量和充电费用信息，并将所述充电量和充电费用信息传输至所述主控单元，所述主控单元控制所述人机交互单元显示所述充电量和充电费用信息。
进一步的，包括红外单元，所述红外单元与所述主控单元通信连接，所述红外单元用于在预置范围内检测红外信号，并将所述红外信号传输至所述主控单元，所述主控单元根据所述红外信号切换所述人机交互单元显示界面。
进一步的，还包括读卡单元，所述读卡单元与所述主控单元进行通信连接，所述读卡单元用于获取外部用户卡账户信息，并将所述账户信息传输至所述主控单元，所述主控单元将根据所述充电量、充电费用信息和所述用户卡账户信息计算得出所述外部用户卡更新后的账户信息。
进一步的，包括提示单元和状态指示单元，所述提示单元和所述状态指示单元均与所述主控单元通信连接，所述提示单元用于发出声音或/和光提示，所述状态指示单元用于指示所述充电桩运行状态。
相较于现有技术，本发明提供一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，所述充电桩通过充电单元将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号以达到一个充电桩同时可以为多辆电动车充电，本发明提供的一种一桩多充的电动汽车直流充电桩的主要有益效果在于：节约空间场地成本，节约充电桩设备成本，有效提高充电效率。
附图说明
图1为本发明实施例1一桩多充的电动汽车直流充电桩的方框结构示意图。
图2为本发明实施例2一桩多充的电动汽车直流充电桩的方框结构示意图。
图3为本发明实施例3一桩多充的电动汽车直流充电桩的方框结构示意图。
图4为本发明实施例4一桩多充的电动汽车直流充电桩的方框结构示意图。
图5为本发明实施例5一桩多充的电动汽车直流充电桩的方框结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。
实施例1
请参阅图1所示。
本发明提供一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号。
可以理解的是，所述主控单元进一步包括处理单元、控制单元和通讯单元；所述充电接口单元的充电接口选用9针充电接头，其中充电接口提供一组24V直流电压为所述外部车载BMS供电，实现所述主控单元与所述外部车载BMS进行通信。
可以理解的是，所述充电单元用于将三相交流输入电量转化为直流电量；所述充电单元具体工作方法如下：
所述充电单元接入三相交流输入市电；所述主控单元对各充电支路需求功率进行计算并判断本充电系统是否满足充电需求；若满足充电需求，则所述的主控单元向所述充电单元下发控制指令，所述充电单元根据所述控制控制指令调整输出所需电量；若不能满足充电需求，则所述主控单元控制所述充电单元做相应的降额处理。
进一步的，在每个充电支路都安装有一个输出接触器，所述接触器有保护充电系统安全和隔离所述外部车载BMS的作用，在未充电情况下，此接触器处于常开状态，插、拔充电枪时起到隔离电池作用，当充电系统或充电支路出现故障时，此接触器会马上断开，起到保护作用；
可以理解的是，以所述直流充电桩包括三个充电支路为例：
所述直流充电桩包括三个充电支路，分别为第一充电支路、第二充电支路和第三充电支路；三个充电接口单元，分别为第一充电接口单元、第二充电接口单元和第三充电接口单元；三个功率控制单元，分别为第一功率控制单元、第二功率控制单元和第三功率控制单元。
所述第一充电接口与所述第一功率控制单元相对应，并连接于所述第一充电支路；所述第二充电接口与所述第二功率控制单元相对应，并连接于所述第二充电支路；所述第三充电接口与所述第三功率控制单元相对应，并连接于所述第三充电支路；所述直流充电桩同时为三辆电动车进行充电，所述直流充电桩的具体工作步骤如下：
所述三个充电接口单元分别插入三辆电动汽车的充电插座；
所述三个充电接口单元和三辆电动车的车载BMS分别进行握手，所述主控单元通过所述三个充电接口单元与所述三辆电动车的车载BMS通信连接，所述主控单元获取所述三辆电动车的车载BMS中的电池数据信息，所述主控单元根据所述车载BMS数据信息分别进行分析计算，并生成三个结果数据，所述主控单元将所述三个结果数据分别传输给与所述接口单元相对应的所述功率控制单元，所述功率控制单元根据所述结果数据输出相对应的功率信号，所述充电单元根据所述功率信号，向所述相对应的所述功率控制单元输出相对应的电能信号，所述功率控制单元根据所述电能信号，生成反馈信息，并将所述反馈信息传输至所述主控单元，所述主控单元判断无误后，控制相对应的充电支路上的接触器闭合，进行充电。
需要说明的是，所述主控单元可以选用STM32F207芯片。
本实施例主要通过所述充电桩通过充电单元将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号以达到一个充电桩同时可以为多辆电动车充电，达到节约空间场地成本，节约充电桩设备成本，有效提高充电效率的有益技术效果。
实施例2
请参阅图2所示。
本发明提供一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号。
进一步包括提示单元，所述提示单元用于发出声音或/和光的提示。
进一步包括漏电监测单元，所述漏电监测单元与所述主控单元通信连接；所述漏电监测单元用于实时监测充电系统的直流母线和各充电支路的绝缘状态，并生成数据信息，所述漏电监测单元将所述数据信息传输给所述主控单元，所述主控单元根据所述数据信息向所述充电单元下发控制指令。
需要说明的是，所述主控单元可以选用STM32F103芯片。
可以理解的是，每个所述充电支路上连接一个霍尔感应器，所述霍尔传感器实时监测充电支路导线磁场平衡状况，所述漏电监测单元实时采集所述霍尔传感器的感应电流，当充电系统直流侧出现绝缘下降或接地时，所述漏电监测单元采集漏电流进行分析计算，判断出正极或负极故障，并计算出故障绝缘电阻，生成数据信息，所述漏电监测单元将数据信息传输给所述主控单元，所述主控单元根据所述漏电监测单元传输的数据进行分析判断，同时所述主控单元控制所述提示单元发出声音或/和光的故障告警信号。
若所述数据信息超出预设阀值时，所述的主控单元向所述充电单元下发停止指令，所述充电单元根据接收到的停止指令停止工作，即停止充电，所述漏电故障排除后方可开机充电。
直流充电桩是一个高压直流装置，通常直流充电桩是浮地运行的，单点接地不会影响其正常工作，由于充电机与充电桩之间的电缆线较长，充电抢也常与人体接触，不排除会出现第二点接地的可能性，一旦出现，很有可能会造成保护设备误动作，严重时危及人身安全。本实施例提供的一桩多充的直流充电桩，通过增设漏电监测单元，实时监测母线及各充电支路的绝缘状态，并将结果上报给主控单元，所述主控单元控制所述充电单元停止工作，并及时发出告警信号，利于工作人员排查故障，以保证系统的安全运行。
实施例3
请参阅图3所示。
本发明提供一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号。
进一步包括防反接检测单元，所述防反接检测单元与所述主控单元通信连接，所述防反接检测单元用于判断充电接口单元与所述外部车载电池的极性匹配状态，并生成匹配或故障信息，所述防反接检测单元将所述匹配或故障信息发送至所述主控单元，所述主控单元根据所述匹配或故障信息向所述充电单元下发控制指令，若所述防反接检测单元向所述主控单元发送匹配信息，所述主控单元根据所述匹配信息向所述充电单元发送继续工作指令；若所述防反接检测单元向所述主控单元发送故障信息，所述主控单元根据所述故障信息向所述充电单元发送禁止充电指令，所述充电单元根据所述禁止充电指令停止输出电能信号。
进一步包括低压辅助电源和急停单元，在低压辅助电源的输入端连接所述急停单元，当所述充电桩出现故障或需要紧急停止时，所述急停单元用于断开辅助电源供电。所述低压辅助电源选用12V、24V直流开关电源。
由于电动汽车是新能源动力车，目前国家没有出台统一要求和生产规范，电动汽车的充电接口更是没有统一规范，面对不同的生产厂家，可能对充电枪口的定义不同，所以插入充电接口时对电池极性的判断是非常必要的。本实施例通过增设防反接检测单元判断所述充电接口与所述外部车载电池的正负极性的匹配性，达到避免所述充电接口与所述外部车载电池的正负极不匹配充电，而发生故障的有益效果。
实施例4
请参阅图4所示。
本发明提供一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号。
进一步包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述主控单元通信连接，所述人机交互单元用于显示充电桩的充电系统参数和用户使用信息。所述人机交互单元进一步包括接收单元，所述人机交互单元显示或/和接收系统参数设置、充电模式设置和各个充电支路的充电信息；所述充电模式包括自动充满模式、时间模式、金额模式和电量模式。
进一步包括计量计费单元，所述计量计费单元与所述主控单元通信连接，所述计量计费单元根据每个所述功率控制单元输出功率分别计算与所述功率控制单元相对应的充电量和充电费用信息，并将所述充电量和充电费用信息传输至所述主控单元，所述主控单元控制所述人机交互单元显示所述充电量和充电费用信息。
可以理解的是，计量计费单元是用于计量充电电能量和计算充电费用，在充电系统的输入端安装一块数字智能电能表，此计量表可精确的测量出输入电流(A)、电压(V)、和功率(W)，同时在每个充电支路安装有直流数字智能表，可精确测量出每条支路的输出电流(A)、电压(V)、和功率(W)。
进一步还包括读卡单元，所述读卡单元与所述主控单元进行通信连接，所述读卡单元用于获取外部用户卡账户信息，并将所述账户信息传输至所述主控单元，所述主控单元将根据所述充电量、充电费用信息和所述用户卡账户信息计算得出所述外部用户卡更新后的账户信息。
实施例5
请参阅图5所示。
本发明提供一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号。
进一步包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述主控单元通信连接，所述人机交互单元用于显示充电桩的充电系统参数和用户使用信息。
进一步包括提示单元和状态指示单元，所述提示单元和所述状态指示单元均与所述主控单元通信连接，所述提示单元用于发出声音或/和光的提示，所述状态指示单元用于指示所述充电桩运行状态。
进一步包括红外单元，所述红外单元与所述主控单元通信连接，所述红外单元用于在预置范围内检测红外信号，并将所述红外信号传输至所述主控单元，所述主控单元根据所述红外信号切换所述人机交互单元显示界面。
可以理解的是，所述红外单元在半径为2米的范围内，可以检测到红外信号，当有人进入到半径范围2米之内，所述主控单元根据所述红外信号切换所述人机交互单元的显示界面，所述人机交互单元退出屏保界面，切换到欢迎界面，并控制所述提示单元发出欢迎的提示语音。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，包括主控单元、充电单元、多个功率控制单元和多个充电接口单元；所述充电单元、所述功率控制单元和所述充电接口单元均与所述主控单元通信连接；所述充电单元用于将三相交流电输入转化为多个直流充电支路输出，所述每个充电支路上连接一个功率控制单元，每个所述功率控制单元与一个所述充电接口单元连接，所述主控单元以通信方式通过所述充电接口单元获取外部车载BMS信息，所述主控单元根据所述外部车载BMS信息调整与所述充电接口单元相连接的所述功率控制单元的功率输出，所述充电单元输出与所述功率控制单元的功率输出信号相匹配的供电电能信号。
2.根据权利要求1所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，进一步包括漏电监测单元，所述漏电监测单元与所述主控单元通信连接；所述漏电监测单元用于实时监测充电系统的直流母线和各充电支路的绝缘状态，并生成数据信息，所述漏电监测单元将所述数据信息传输给所述主控单元，所述主控单元根据所述数据信息向所述充电单元下发控制指令。
3.根据权利要求2所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，每个所述充电支路上连接一个霍尔感应器，所述霍尔传感器实时监测充电支路导线磁场平衡状况，所述漏电监测单元实时采集所述霍尔传感器的感应电流并进行分析计算，并将结果数据信息传输至所述主控单元，所述主控单元根据所述结果数据信息向所述充电单元下发控制指令。
4.根据权利要求1所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，进一步包括防反接检测单元，所述防反接检测单元与所述主控单元通信连接，所述防反接检测单元用于判断充电接口单元与所述外部车载电池的极性匹配状态，并生成匹配或故障信息，所述防反接检测单元将所述匹配或故障信息发送至所述主控单元，所述主控单元根据所述匹配或故障信息向所述充电单元下发控制指令。
5.根据权利要求1所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，进一步包括低压辅助电源和急停单元，在低压辅助电源的输入端连接所述急停单元，所述急停单元用于断开所述低压辅助电源供电。
6.根据权利要求1所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，进一步包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述主控单元通信连接，所述人机交互单元用于显示或/和接收所述直流充电桩的充电系统参数和用户使用信息。
7.根据权利要求6所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，进一步包括计量计费单元，所述计量计费单元与所述主控单元通信连接，所述计量计费单元根据每个所述功率控制单元输出功率分别计算与所述功率控制单元相对应的充电量和充电费用信息，并将所述充电量和充电费用信息传输至所述主控单元，所述主控单元控制所述人机交互单元显示所述充电量和充电费用信息。
8.根据权利要求6所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，进一步包括红外单元，所述红外单元与所述主控单元通信连接，所述红外单元用于在预置范围内检测红外信号，并将所述红外信号传输至所述主控单元，所述主控单元根据所述红外信号切换所述人机交互单元显示界面。
9.根据权利要求7所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，还包括读卡单元，所述读卡单元与所述主控单元进行通信连接，所述读卡单元用于获取外部用户卡账户信息，并将所述账户信息传输至所述主控单元，所述主控单元将根据所述充电量、充电费用信息和所述用户卡账户信息计算得出所述外部用户卡更新后的账户信息。
10.根据权利要求4-8任一所述的一桩多充的电动汽车直流充电桩，其特征在于，进一步包括提示单元和状态指示单元，所述提示单元和所述状态指示单元均与所述主控单元通信连接，所述提示单元用于发出声音或/和光提示，所述状态指示单元用于指示所述充电桩运行状态。
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