CN107444188A - 一种环形功率共享智能充电机及其充电方法 - Google Patents

一种环形功率共享智能充电机及其充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电动汽车领域内的一种环形功率共享智能充电机，包括多个连接在三相电源上的功率单元，每个所述功率单元的输出端对应接有一个充电终端，其特征在于，所述每个所述功率单元的输出端通过环形母线与充电终端相连，所述环形母线上设置有将相邻功率单元隔离开的控制开关，本发明提高充电设备利用率，降低充电设备及基础配电设备投入，可用于电动公交车充电。

Description

一种环形功率共享智能充电机及其充电方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车，特别涉及一种电动汽车充电桩。
背景技术
由于公交车运行特性，一般都是利用夜间长时间将车辆电池充满，白天车辆正常运营，利用站内等待时间快速为车辆补充电量，为满足白天快速补电。若将充电设备功率设计较大，则夜间充电会造成设备浪费，设备投入较高，若将充电设备功率设计较小虽然夜间不会造成功率浪费，但无法满足车辆白天快速补电，给车辆正常运营带来不便。既要满足夜间充电设备利用率最大化又要满足车辆白天快速补电需求，因此我们设计开发了圆环形功率共享充电技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种环形功率共享智能充电机及其充电方法，提高充电设备利用率，降低充电设备及基础配电设备投入。
本发明的目的是这样实现的：一种环形功率共享智能充电机的充电方法，包括以下步骤：
S1将充电终端连接电动汽车；
S2判断该充电终端对应功率单元是否被占用，若未被占用则进入S3，若已被占用则进入S5；
S3判断对应功率单元是否满足车辆充电需求，若满足则充电终端直接启动对车充电，若不满足则进入S4；
S4判断是否有空余功率单元，若有则环形母线上的控制开关将空余功率单元接入到环形母线与对应功率单元组成功率单元组，以配合所述充电终端共同为电动车充电；若没有则告知充电终端，并记录充电需求；
S5环形母线上的控制开关将被占用的功率单元退出正在充电的环形母线；同时进入S3。
一种环形功率共享智能充电机，包括多个连接在三相电源上的功率单元，所述功率单元用以将三相交流电转换为直流电，每个所述功率单元的输出端对应接有一个充电终端，充电终端用以连接车辆并为车辆进行充电，其特征在于，所述每个所述功率单元的输出端通过环形母线与充电终端相连，所述环形母线用以将所有功率单元输出功率整合然后通过控制开关开合改变单个充电终端对应环形母线长度，实现充电终端输出功率实时可变，所述环形母线上设置有将相邻功率单元隔离开的控制开关。
作为本发明的进一步限定，所述充电终端包括电流采样器、熔断器、二极管以及控制充电终端导通的控制开关。
作为本发明的进一步限定，所述环形母线和充电终端上的控制开关均为接触器开关。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过将原有充电机直流输出母线串联成圆环形，通过改变圆环扇区面积，即控制接入同一个充电终端的功率单元的数量来动态改变终端输出功率，实现所有终端功率共享，可将空闲终端功率共享到任意有需求终端，避免充电设备功率浪费，提高充电设备利用率，解决峰谷充电难题。本发明可用于电动公交车充电中。
作为本发明的进一步限定，当有一个充电终端充电完成后，断开本充电终端，根据之前记录的充电需求，环形母线上的控制开关将该充电终端对应的功率单元接入到环形母线上，与之前记录的充电终端对应的功率单元共同组成功率单元组，供之前记录的充电终端使用。通过该方法及时将空闲的功率单元利用上，进一步提高了充电设备的利用率。
作为本发明的进一步限定，当有功率单元组的充电需求降低，则将除与该充电终端对应的功率单元外的功率单元退出该功率单元组，同时将其与之前记录的充电终端对应的功率单元再组成功率单元组，供之前记录的充电终端使用。通过该方法及时将空闲的功率单元利用上，进一步提高了充电设备的利用率。
作为本发明的进一步限定，S4中在判断是否有空余功率单元时，优先选择相邻工位的功率单元。在保证充电设备利用率最大的前提下，使得功率单元的投切更加方便。
作为本发明的进一步限定，S5中有被占用的功率单元退出环形母线时，正在进行充电的充电终端会主动再次寻找新的空闲功率单元进行补充。提高了充电效率，并保证功率单元的最大利用率。
附图说明
图1本发明电路结构原理图。
具体实施方式
如图1所示的一种环形功率共享智能充电机，包括多个连接在三相电源上的功率单元，功率单元用以将三相交流电转换为直流电，每个功率单元的输出端对应接有一个充电终端，充电终端用以连接车辆并为车辆进行充电，每个功率单元的输出端通过环形母线与充电终端相连，环形母线用以将所有功率单元输出功率整合然后通过接触器开关开合改变单个充电终端对应环形母线长度，实现充电终端输出功率实时可变，环形母线上设置有将相邻功率单元隔离开的接触器开关，充电终端包括电流采样器、熔断器、二极管以及控制充电终端导通的接触器开关。
本发明以四组功率单元为例，对应的四个充电终端分别为CDQ1-CDQ4，环形母线上用以隔离功率单元一和功率单元二的接触器开关为KM1、KM2，环形母线上用以隔离功率单元二和功率单元三的接触器开关为KM3、KM4，环形母线上用以隔离功率单元三和功率单元四的接触器开关为KM5、KM6，环形母线上用以隔离功率单元四和功率单元一的接触器开关为KM7、KM8，四个充电终端CDQ1-CDQ4上对应的接触器开关分别为KM9-KM12。
一种环形功率共享智能充电机的充电方法，包括以下步骤：
S1将充电终端连接电动汽车；
S2判断该充电终端对应功率单元是否被占用，若未被占用则进入S3，若已被占用则进入S5；
S3判断对应功率单元是否满足车辆充电需求，若满足则充电终端直接启动对车充电，若不满足则进入S4；
S4判断是否有空余功率单元，优先选择相邻工位的功率单元，若有则环形母线上的控制开关将空余功率单元接入到环形母线与对应功率单元组成功率单元组，以配合所述充电终端共同为电动车充电；若没有则告知充电终端，并记录充电需求；
S5环形母线上的控制开关将被占用的功率单元退出正在充电的环形母线；同时进入S3，当被占用的功率单元退出环形母线时，正在进行充电的充电终端会主动再次寻找新的空闲功率单元进行补充；
S6当有一个充电终端充电完成后，断开本充电终端，根据之前记录的充电需求，环形母线上的控制开关将该充电终端对应的功率单元接入到环形母线上，与之前记录的充电终端对应的功率单元共同组成功率单元组，供之前记录的充电终端使用；当有功率单元组的充电需求降低，则将除与该充电终端对应的功率单元外的功率单元退出该功率单元组，同时将其与之前记录的充电终端对应的功率单元再组成功率单元组，供之前记录的充电终端使用。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
当终端CDQ1连接车辆其余充电终端均空闲时，车辆发送充电需求给终端控制器，终端控制器判断本段功率单元一是否满足充电需求（初始状态下环形母线上的接触开关均为断开状态），若满足，则直接进行充电，若不能满足需求功率，则根据需求通过接触器开关KM1-KM8吸合选择接入环形母线的功率单元数量，分配单元控制KM1-KM8吸合将功率单元二到功率单元四全部投到CDQ1母线，实现快补；此时若终端CDQ2连接车辆，则终端控制器将KM1、KM2、KM3、KM4断开，CDQ1占三个功率单元，CDQ2占一个功率单元，若CDQ2一个不够；将CDQ1对应车辆SOC（电池）与CDQ2对应SOC进行比较，若|CDQ1 SOC-CDQ2 SOC|≤20%则将KM1、KM2、KM5、KM6断开CDQ1、CDQ2将母线功率平分；若|CDQ1 SOC-CDQ2 SOC|≥20%，CDQ1对应SOC较低，则将KM1、KM2、KM3、KM4断开，CDQ1分配三个功率单元，CDQ2分配一个功率单元，反之则将KM1、KM2、KM7、KM8断开，CDQ1分配一个功率单元，CDQ2分配三个功率单元，当CDQ1对应车辆充电完成后，将KM9断开，如CDQ2充电需求仍然很大则将KM1-KM8全部吸合所有功率单元投切到CDQ2，反之当CDQ2对应车辆充电完成后，将KM10断开，如CDQ1充电需求仍然很大则将KM1-KM8全部吸合所有功率单元投切到CDQ1，如CDQ1 、CDQ2、 CDQ3连接车辆时，KM1、KM2、KM3、KM4断开，CDQ2输出本终端对应功率，将CDQ1对应车辆SOC与CDQ2对应车辆SOC进行比较，若CDQ1对应SOC较低则将KM7、KM8吸合将CDQ4对应功率单元投切到CDQ1，反之则将KM5、KM6吸合将CDQ4对应功率单元投切到CDQ3，如CDQ1-CDQ4全部连接车辆，则KM1-KM8全部断开，每个终端使用自身母线功率，实现慢充。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种环形功率共享智能充电机的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将充电终端连接电动汽车；
S2判断该充电终端对应功率单元是否被占用，若未被占用则进入S3，若已被占用则进入S5；
S3判断对应功率单元是否满足车辆充电需求，若满足则充电终端直接启动对车充电，若不满足则进入S4；
S4判断是否有空余功率单元，若有则环形母线上的控制开关将空余功率单元接入到环形母线与对应功率单元组成功率单元组，以配合所述充电终端共同为电动车充电；若没有则告知充电终端，并记录充电需求；
S5环形母线上的控制开关将被占用的功率单元退出正在充电的环形母线；同时进入S3。
2.根据权利要求1所述的一种环形功率共享智能充电机充电方法，其特征在于，当有一个充电终端充电完成后，断开本充电终端，根据之前记录的充电需求，环形母线上的控制开关将该充电终端对应的功率单元接入到环形母线上，与之前记录的充电终端对应的功率单元共同组成功率单元组，供之前记录的充电终端使用。
3.根据权利要求1所述的一种环形功率共享智能充电机充电方法，其特征在于，当有功率单元组的充电需求降低，则将除与该充电终端对应的功率单元外的功率单元退出该功率单元组，同时将其与之前记录的充电终端对应的功率单元再组成功率单元组，供之前记录的充电终端使用。
4.根据权利要求1所述的一种环形功率共享智能充电机充电方法，其特征在于，S4中在判断是否有空余功率单元时，优先选择相邻工位的功率单元。
5.根据权利要求1所述的一种环形功率共享智能充电机充电方法，其特征在于，S5中有被占用的功率单元退出环形母线时，正在进行充电的充电终端会主动再次寻找新的空闲功率单元进行补充。
6.一种环形功率共享智能充电机，其特征在于，包括多个连接在三相电源上的功率单元，所述功率单元用以将三相交流电转换为直流电，每个所述功率单元的输出端对应接有一个充电终端，充电终端用以连接车辆并为车辆进行充电，其特征在于，所述每个所述功率单元的输出端通过环形母线与充电终端相连，所述环形母线用以将所有功率单元输出功率整合然后通过控制开关开合改变单个充电终端对应环形母线长度，实现充电终端输出功率实时可变，所述环形母线上设置有将相邻功率单元隔离开的控制开关。
7.根据权利要求6所述的一种环形功率共享智能充电机，其特征在于，所述充电终端包括电流采样器、熔断器、二极管以及控制充电终端导通的控制开关。
8.根据权利要求6所述的一种环形功率共享智能充电机，其特征在于，所述环形母线和充电终端上的控制开关均为接触器开关。
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