CN107685654A - 一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略 - Google Patents

一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略，充电模块设置有8个，分别为充电模块1、2、……8，充电枪由A枪和B枪组成，8个充电模块通过8条分线与母线A电性连接，再通过母线A与A枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SA1‑SA8，母线上安装有电源开关SA；8个充电模块再通过8条分线与母线B电性连接，再通过母线B与B枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SB1‑SB8，母线B上安装有电源开关SB。本发明基于现有直流充电桩，提出了一套可根据充电需求的动态变化快速调整充电功率的分配策略，在实现常规轮流充电、同时充电的基础上，对轮流充电和同时充电功能进行了优化提升，可大幅提高充电效率、节省充电时间。

Description

一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略
技术领域
本发明涉及一种直流充电模块控制策略，特别涉及一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略，属于新能源技术领域。
背景技术
目前，直流充电桩的模块化已成为主流，大部分充电桩生产商其核心业务更多的是侧重于系统集成，通过一块或多块控制器将所有部件统一监管起来，实现充电桩的人机交互、充电控制、远程通信等功能；对于直流充电桩内部充电模块的控制，大部分集中在简单的启停控制，在制定功率分配策略时，关于充电模块的投入、退出机制没有较深入的研究，控制逻辑相对简单，尤其在多路输出时，充电模块的退出机制方面没有相对完善的策略和方案，使得整个充电系统并没有得到高效利用。
以一台120kW双枪直流桩(同时充)为例，一般有两种工作模式：
模式一：同时充，该模式主要适用于：车辆充电需求接近60kW，用户希望同时为两辆车充电；常规的控制逻辑是：采取功率平均分配的原则，两枪输出功率基本都接近60kW，并在充电过程中根据BMS充电需求，动态调整充电电流，制止充满停止输出。在整个充电过程中，充电桩内部的充电模块被系统平均分成了两组，对应于A枪和B枪。
模式二：轮流充，该模式主要适用于：充电时，只有一辆车接入，或者有两辆车，但用户希望能快速充满一辆；该模式下，其常规的控制逻辑为：一辆车充电，充满后，自动切换至另外一辆车充电。
上述两种模式存在一定的缺陷，对于模式一，其功率分配采取的是统一的均分原则，并没有结合具体车辆的充电需求而决策，控制逻辑过于简单，充电桩利用率不高，整机的转换效率不能达到最佳；对于模式二，一辆车充电，而另一辆车处于等待状态，当充电车辆的充电需求未达到充电机的输出能力时，富余的充电功率没有得到有效利用，变相导致第二辆车的等待时间变长；这些缺陷将直接影响充电桩的利用率、充电桩的能量转换效率，进而影响到充电站运营商的设备投资、排班及服务能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能功率自动分配、充电桩工作效率最大化、工作模式最优化的充电模块控制策略。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略，充电系统包括充电枪和充电模块，所述充电模块设置有8个，分别为充电模块1、2、……8，所述充电枪由A枪和B枪组成，8个充电模块通过8条分线与母线A电性连接，再通过母线A与A枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SA1-SA8，母线上安装有电源开关SA；8个充电模块再通过8条分线与母线B电性连接，再通过母线B与B枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SB1-SB8，母线B上安装有电源开关SB。
作为本发明的一种优选技术方案，单个充电模块的功率为15kW，与A枪和B枪构成120kW双枪；当工作在轮流充电模式时，假设A枪优先级高，此时，优先满足A枪输出，充电模块按照1、2、3…...的顺序，依次投入工作，直至满足充电需求或8个模块全部投入使用系统达到最大功率；对于B枪，当8个充电模块全部投入至A枪时，B枪处于等待状态，当A枪充电需求小于105kW时，B枪将启动工作，其充电模块的投入顺序为8、7、6……，直至满足充电需求或所有模块均处于工作状态；随着A枪上连接的车辆逐渐被充满，其充电需求在逐渐变小，该枪上使用的充电模块将按照8、7、6……的顺序逐步切除并转入待机，随后在B枪对应的充电控制下按照8、7、6……逐步投入。当工作在同时充电模式时，A、B枪先获取充电需求，当两者的充电需求均超过60kW时，则系统将功率均分至两把枪；当有其中一把枪的功率需求小于45kW时，则系统将在满足小于45kW充电需求后，将剩余功率全部投入到另一把枪，实现充电系统的高功率运行，可靠提高了充电模块的利用率。
本发明所达到的有益效果是：本发明基于现有直流充电桩，尤其是多枪输出的直流桩，其充电模块并没有真正高效利用，提出了一套可根据充电需求的动态变化快速调整充电功率的分配策略，在实现常规轮流充电、同时充电的基础上，对轮流充电和同时充电功能进行了优化提升，可大幅提高充电效率、节省充电时间。进而，可有效减少充电站运营商的设备投资，提高整站的运营效益。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明充电模块的结构示意图；
图2是本发明的充电原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-2所示，本发明提供了一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略，充电系统包括充电枪和充电模块，充电模块设置有8个，分别为充电模块1、2、……8，充电枪由A枪和B枪组成，8个充电模块通过8条分线与母线A电性连接，再通过母线A与A枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SA1-SA8，母线上安装有电源开关SA；8个充电模块再通过8条分线与母线B电性连接，再通过母线B与B枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SB1-SB8，母线B上安装有电源开关SB。
单个充电模块的功率为15kW，与A枪和B枪构成120kW双枪；当工作在轮流充电模式时，假设A枪优先级高，此时，优先满足A枪输出，充电模块按照1、2、3…...的顺序，依次投入工作，直至满足充电需求或8个模块全部投入使用系统达到最大功率；对于B枪，当8个充电模块全部投入至A枪时，B枪处于等待状态，当A枪充电需求小于105kW时，B枪将启动工作，其充电模块的投入顺序为8、7、6……，直至满足充电需求或所有模块均处于工作状态；随着A枪上连接的车辆逐渐被充满，其充电需求在逐渐变小，该枪上使用的充电模块将按照8、7、6……的顺序逐步切除并转入待机，随后在B枪对应的充电控制下按照8、7、6……逐步投入。当工作在同时充电模式时，A、B枪先获取充电需求，当两者的充电需求均超过60kW时，则系统将功率均分至两把枪；当有其中一把枪的功率需求小于45kW时，则系统将在满足小于45kW充电需求后，将剩余功率全部投入到另一把枪，实现充电系统的高功率运行，可靠提高了充电模块的利用率。
具体工作原理：当选择轮流充模式时，以A枪优先为例，首先系统会检测A枪连接的车辆充电需求，当充电需求超过105kW时，则所有充电模块均须投入至A枪，即SA、SA1-SA8闭合，SB、SB1-SB8均断开，此时，B枪处于等待状态；随着A枪充电时间的增加，车辆充电需求会逐渐变小，当达到可以切除1个充电模块的条件时(充电需求每减少15kW)，A枪则按照充电模块8、7、6……的顺序逐渐从A枪上切除，B枪启动工作，并按照充电模块8、7、6……的顺序逐渐投入。整个系统始终保持在最大功率输出或完全满足充电需求的工作状态下。
当选择在同时充模式时，如两把枪充电需求均超过45kW，则充电模块1、2、3、4分配至充电枪A；充电模块5、6、7、8分配至充电枪B；如有一把枪充电需求小于45kW(以A枪为例)，则A枪以满功率输出，B枪根据可用充电模块的功率及车辆充电需求，取上述两者的小值；当其中一把枪的充电功率减小，达到一个模块的切除条件时，系统将检测另一把枪的充电需求及实际充电输出，决策是否将该模块投入。
本发明所达到的有益效果是：本发明基于现有直流充电桩，尤其是多枪输出的直流桩，其充电模块并没有真正高效利用，提出了一套可根据充电需求的动态变化快速调整充电功率的分配策略，在实现常规轮流充电、同时充电的基础上，对轮流充电和同时充电功能进行了优化提升，可大幅提高充电效率、节省充电时间。进而，可有效减少充电站运营商的设备投资，提高整站的运营效益。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略，其特征在于，充电系统包括充电枪和充电模块，所述充电模块设置有8个，分别为充电模块1、2、……8，所述充电枪由A枪和B枪组成，8个充电模块通过8条分线与母线A电性连接，再通过母线A与A枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SA1-SA8，母线上安装有电源开关SA；8个充电模块再通过8条分线与母线B电性连接，再通过母线B与B枪电性连接，8条分线上分别安装有电源开关SB1-SB8，母线B上安装有电源开关SB。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电系统直流充电模块控制策略，其特征在于，单个充电模块的功率为15kW，与A枪和B枪构成120kW双枪；
(1)当工作在轮流充电模式时，假设A枪优先级高，此时，优先满足A枪输出，充电模块按照1、2、3…...的顺序，依次投入工作，直至满足充电需求或8个模块全部投入使用系统达到最大功率；对于B枪，当8个充电模块全部投入至A枪时，B枪处于等待状态，当A枪充电需求小于105kW时，B枪将启动工作，其充电模块的投入顺序为8、7、6……，直至满足充电需求或所有模块均处于工作状态；随着A枪上连接的车辆逐渐被充满，其充电需求在逐渐变小，该枪上使用的充电模块将按照8、7、6……的顺序逐步切除并转入待机，随后在B枪对应的充电控制下按照8、7、6……逐步投入。
(2)当工作在同时充电模式时，A、B枪先获取充电需求，当两者的充电需求均超过60kW时，则系统将功率均分至两把枪；当有其中一把枪的功率需求小于45kW时，则系统将在满足小于45kW充电需求后，将剩余功率全部投入到另一把枪，实现充电系统的高功率运行，可靠提高了充电模块的利用率。
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