CN105990883B - 一种多枪头大功率直流充电桩系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多枪头大功率直流充电桩系统，包括整流单元、充电枪、电监控单元和功率分配模块；充电枪有两个或者两个以上，而整流单元的数量与充电枪的数量对应；功率分配模块分别与各整流单元和各充电枪连接；每个充电枪还各通过一个充电监控单元与功率分配模块连接。采用了本发明技术方案的多枪头大功率直流充电桩系统，由于其不但设置了多个充电枪，而且设置了功率分配模块，实现了各充电枪充电功率的自由分配；可以多枪头同时对大车、中巴、小车等多种车辆充电。实践证明，本发明的多枪头大功率直流充电桩系统具有实用、可靠、通用性强、节约成本、节约空间、使用率高、投资低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域中的整流技术、三电平软开关直流变换技术、功率分配技术、数字控制技术、充电控制技术等领域，具体涉及一种直流充电桩系统，尤其涉及一种多枪头大功率直流充电桩系统。
背景技术
目前市场上的直流充电桩按照电压可以分为低压充电桩和高压充电桩；按照功率可以分为小功率充电桩、中功率充电桩和大功率充电桩。但是不管哪一种充电桩，一般都是单桩单枪头，也就是说一次只能给一辆车充电。
最近也出现了双枪充电桩，但实际上只是将两组设备装在一个机柜内，两组设备互相是独立的，所以并非真正意义上的双枪充电桩。也正是因为如此，各套设备之间不能协同工作，不能同时对不同电压等级的多辆车同时充电，造成资源的浪费。同时市场上对双枪、三枪、四枪(甚至更多枪)直流充电桩的需求逐步显现，如何设计出一款有多个充电枪头，且能根据各枪头的实际充电状况协同工作，可以对不同电压等级的多辆车同时充电的多枪头大功率直流充电桩系统，是目前的一个研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多枪头大功率直流充电桩系统，解决目前的充电桩不能同时对不同电压等级的多辆车同时充电的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多枪头大功率直流充电桩系统，包括用于与外界电网连接的整流单元，以及与整流单元连接的充电枪，其特征在于，所述充电枪有两个或者两个以上，而所述整流单元的数量与充电枪的数量对应；所述多枪头大功率直流充电桩系统还包括充电监控单元和功率分配模块；所述功率分配模块分别与各整流单元和各充电枪连接；每个充电枪还各通过一个所述充电监控单元与功率分配模块连接。
优选的技术方案中，各所述整流单元包括两个或者两个以上的整流模块，每个整流单元所属的各整流模块并联成一组为一个整流单元；各整流单元与充电枪之间均设置有直流接触器。
进一步优选的技术方案中，所述整流模块输出功率为10-15KW，输出电压范围200-760VDC。
进一步优选的技术方案中，各整流单元所属整流模块的总数为4至14个。
进一步优选的技术方案中，各所述整流模块可以恒压输出，也可以恒流输出。
进一步优选的技术方案中，所述整流单元有四个，充电枪相应有四个；所述直流接触器有七个，其中直流接触器JA1、JB1、JC1、JD1分别连接在一个整流单元和相应的一个充电枪之间；而其中的直流接触器JCC1与第一组整流模块的输出母线、第二组整流模块的输出母线相连；直流接触器JCC3与第三组整流模块输出母线、第四组整流模块输出母线相连；直流接触器JCC2与第二组整流模块输出母线、第三组整流模块输出母线相连；所有的直流接触器的控制端均与所述功率分配模块相连。
更进一步优选的技术方案中，所述功率分配模块是通过各整流单元的通信BUS线与各整流模块实现连接的，功率分配模块还通过各充电监控单元的通信口与各充电监控单元实现相连的。
优选的技术方案中，所述充电监控单元还连接有计量电表和读卡器。
优选的技术方案中，各所述整流单元通过计量电表和空气开关与所述外界电网连接。
优选的技术方案中，所述充电枪有两个、三个或者四个。
本发明的有益效果是：
采用了本发明技术方案的多枪头大功率直流充电桩系统，由于其不但设置了多个充电枪，而且设置了功率分配模块，各充电枪通过充电监控单元与功率分配模块连接，实现多枪头共用整流单元的电路要求，实现了各充电枪充电功率的自由分配；且各充电枪连接的整流单元覆盖了低压充电、高压充电对电压范围的要求；因而可以多枪头同时对大车、中巴、小车等多种车辆充电。实践证明，本发明的多枪头大功率直流充电桩系统具有实用、可靠、通用性强、节约成本、节约空间、使用率高、投资低等优点。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明具体实施方式一中多枪头大功率直流充电桩系统的电路拓扑图；
图2是图1的电路原理框图；
图3是本发明具体实施方式二中多枪头大功率直流充电桩系统中各整流模块分组连接的电路图；
图4是图3的电路原理框图；
图5是本发明具体实施方式二中多枪头大功率直流充电桩系统中各充电枪与其它部分连接的电路图；
图6是图5的电路原理框图。
具体实施方式
实施例一
本发明要解决的技术问题是提供一种多枪头大功率直流充电桩系统，其能够完美的解决一个直流充电桩系统带多个充电枪头，可同时对不同电压等级的不同车辆充电的电路拓扑问题。其核心思想是将充电桩系统内部的多个整流模块分组连接(固定)，然后让分组后的整流模块组与组之间自由连接组合，再与不同的充电枪头连接，形成不同功率的几个充电枪，因而可以同时给不同的电动车充电，满足各类电动车对充电桩的要求，满足一桩多用、同时充电的要求。
本具体实施方式提供的一种多枪头大功率直流充电桩系统如图1和图2所示，包括用于与外界电网连接的整流单元，以及与整流单元连接的充电枪。与现有技术的不同之处在于，所述充电枪有两个或者两个以上，而所述整流单元的数量与充电枪的数量对应；所述多枪头大功率直流充电桩系统还包括充电监控单元和功率分配模块；所述功率分配模块分别与各整流单元和各充电枪连接；每个充电枪还各通过一个所述充电监控单元与功率分配模块连接。整流单元用于将交流电转换成直流电，最终用于给充电枪供电。功率分配模块实现对整流单元的逻辑控制，实现各整流单元并联的数字均流，不同充电监控单元之间的通信协调等。充电监控单元完成终端显示、操作、读卡、计费、与BMS通信等充电过程控制。充电枪用于与车辆BMS之间的握手联络，数据传递，电能传递。
采用了本发明具体实施方式技术方案的多枪头大功率直流充电桩系统，由于其不但设置了多个充电枪，而且设置了功率分配模块，各充电枪通过充电监控单元与功率分配模块连接，实现多枪头共用整流单元的电路要求，实现了各充电枪充电功率的自由分配；且各充电枪连接的整流单元覆盖了低压充电、高压充电对电压范围的要求；因而可以多枪头同时对大车、中巴、小车等多种车辆充电。实践证明，本发明的多枪头大功率直流充电桩系统具有实用、可靠、通用性强、节约成本、节约空间、使用率高、投资低等优点。
优选的技术方案中，各所述整流单元包括两个或者两个以上的整流模块，每个整流单元所属的各整流模块并联成一组为一个整流单元；各整流单元与充电枪之间均设置有直流接触器。整流模块带三相有源功率因数校正，采用三电平软开关全桥变换器，保证输入端功率因数0.99，谐波电流小于5％，输出电压从200V到760V大范围调整，满足充电桩对整流模块的要求，满足多枪头充电桩对整流模块的要求。整流模块的个数根据充电桩对功率的要求决定，模块分组是根据充电枪的个数决定。
进一步优选的技术方案中，所述整流模块输出功率为10-15KW，输出电压范围200-760VDC。
进一步优选的技术方案中，各整流单元所属整流模块的总数为4至14个，这可以根据充电桩功率要求决定。本具体实施方式中具体而言是14个，分为3、3、4、4共四组。如果单模块的功率是15KW，以14个15KW模块为例，分组方式每三个模块并联为一组，共两组(ZLAZLB)；每四个模块并联为一组，共两组(ZLC ZLD)。其功率为45KW(A组)，45KW(B组)，60KW(C组)，60KW(D组)，可以很好的满足目前大车、中巴、小车等多种车辆充电。当然也可以根据需要设置更多个整流模块，都应该在本专利的保护范围之内。
进一步优选的技术方案中，各所述整流模块可以恒压输出，也可以恒流输出，可以更好的满足不同的需求。
进一步优选的技术方案中，所述整流单元有四个，充电枪相应有四个；所述直流接触器有七个，其中直流接触器JA1、JB1、JC1、JD1分别连接在一个整流单元和相应的一个充电枪之间；而其中的直流接触器JCC1与第一组整流模块的输出母线、第二组整流模块的输出母线相连；直流接触器JCC3与第三组整流模块输出母线、第四组整流模块输出母线相连；直流接触器JCC2与第二组整流模块输出母线、第三组整流模块输出母线相连；所有的直流接触器的控制端均与所述功率分配模块相连。实际使用时若直流接触器JA1、JB1、JC1、JD1闭合工作，JCC1、JCC2、JCC3断开不工作，整个系统自然形成四个小功率充电枪分别独立工作；JCC1断、JCC2断、JCC3合形成3个中小功率充电枪；JCC1合、JCC2断、JCC3合形成2个中功率充电枪；JCC1合、JCC2合、JCC3合形成1个大功率充电枪。
更进一步优选的技术方案中，所述功率分配模块MGLFP是通过各整流单元的通信BUS线与各整流模块实现连接的，功率分配模块还通过各充电监控单元的通信口与各充电监控单元实现相连的。
优选的技术方案中，所述充电监控单元还连接有计量电表和读卡器。所述的计量电表可以根据用户要求选配。
优选的技术方案中，各所述整流单元通过计量电表和空气开关与所述外界电网连接。所述的交流空开(KA、KB、KC、KD)三相电表可以根据具体情况可以选用，包括数量，这不影响本系统拓扑电路主结构，他表达一种设计思想，属于本专利的范畴，均应受到保护。
优选的技术方案中，所述充电枪有两个、三个或者四个，本具体实施方式中具体而言是4个，当然也可以根据需要设定更多个。
实施例二
本具体实施方式提供的一种多枪头大功率直流充电桩系统如图3至图6所示，与实施例一的不同之处在于，共有12个整流模块，每三个并联成一组。其输出直流母线为BUSA，BUSB，BUSC，BUSD，分别通过JA、JB、JC、JD直流接触器连接充电A枪头、B枪头、C枪头、D枪头。每个模块的通信接口都与功率分配模块MGLFP相连。直流母线为BUSA，BUSB，BUSC，BUSD，分别通过JCC1、JCC2、JCC3直流接触器连接。
实际使用时，若JCC1断、JCC2断、JCC3断，此时各直流母线分离，充电桩变成四个小功率充电枪；JCC1合、JCC2断、JCC3合，此时直流母线BUSA与BUSB合并，BUSC与BUSD合并，充电桩变成二个充电枪；JCC1断、JCC2合、JCC3断，JCC1断、JCC2合、JCC3合，JCC1合、JCC2合、JCC3断，此时充电桩变成三个中、小功率充电枪。若JCC1合、JCC2合、JCC3合，此时所有直流母线合并，充电桩变成一个大功率充电枪。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多枪头大功率直流充电桩系统，包括用于与外界电网连接的整流单元，以及与整流单元连接的充电枪，其特征在于，所述充电枪有两个或者两个以上，而所述整流单元的数量与充电枪的数量对应；所述多枪头大功率直流充电桩系统还包括充电监控单元和功率分配模块；所述功率分配模块分别与各整流单元和各充电枪连接；每个充电枪还各通过一个所述充电监控单元与功率分配模块连接各所述整流单元包括两个或者两个以上的整流模块，每个整流单元所属的各整流模块并联成一组为一个整流单元；各整流单元与充电枪之间均设置有直流接触器，所述整流单元有四个，充电枪相应有四个；所述直流接触器有七个，其中直流接触器JA1、JB1、JC1、JD1分别连接在一个整流单元和相应的一个充电枪之间；而其中的直流接触器JCC1与第一组整流模块的输出母线、第二组整流模块的输出母线相连；直流接触器JCC3与第三组整流模块输出母线、第四组整流模块输出母线相连；直流接触器JCC2与第二组整流模块输出母线、第三组整流模块输出母线相连；所有的直流接触器的控制端均与所述功率分配模块相连。
2.如权利要求1所述的一种多枪头大功率直流充电桩系统，其特征在于，所述整流模块输出功率为10-15KW，输出电压范围200-760VDC。
3.如权利要求1所述的一种多枪头大功率直流充电桩系统，其特征在于，各整流单元所属整流模块的总数为4至14个。
4.如权利要求1所述的一种多枪头大功率直流充电桩系统，其特征在于，各所述整流模块为恒压输出或者恒流输出。
5.如权利要求2所述的一种多枪头大功率直流充电桩系统，其特征在于，所述功率分配模块是通过各整流单元的通信BUS线与各整流模块实现连接的，功率分配模块还通过各充电监控单元的通信口与各充电监控单元实现相连。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的一种多枪头大功率直流充电桩系统，其特征在于，所述充电监控单元还连接有计量电表和读卡器。
7.如权利要求1至5中任意一项所述的一种多枪头大功率直流充电桩系统，其特征在于，各所述整流单元通过计量电表和空气开关与所述外界电网连接。
8.如权利要求1至5中任意一项所述的一种多枪头大功率直流充电桩系统，其特征在于，所述充电枪有两个、三个或者四个。
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