CN108270263A - 一种能任意功率调度的多枪直流充电机及其充电控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能任意功率调度的多枪直流充电机及其充电控制方法。本发明通过以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪，克服了现有技术中直流器接触器成本过高、软件控制复杂度高的技术问题，实现了一种降低控制难度、成本低、可实现充电功率灵活调度的多枪直流充电机及其充电控制方法。

Description

一种能任意功率调度的多枪直流充电机及其充电控制方法
技术领域
本发明涉及供电或配电的电路装置或系统，尤其涉及一种电动汽车多枪直流充电机及其充电控制方法。
背景技术
目前的国内外的充电桩都是一机一枪或一机双枪，随着各国政府对新能源汽车支持的力度逐渐加大有越来越多的新能源汽车投放市场，提高电动汽车的车桩比都是各国政府需要面对的课题，用较小的社会资源建设出更多的充电桩来提高车桩比才能让更多的新能源车主较好的使用新能源汽车。一机多枪充电桩是其中较好的解决方案。
为了进一步响应社会节能减排的号召，以更经济的投入来建设具备一机四枪充电功能的充电桩，既能对安装在遮雨遮阳棚下的充电桩的前、后、左、右四个车位做很好的覆盖，单一显示界面和刷卡区域也能让车主很方便的对充电桩机进行操作，同时当有闲置充电枪没有被使用时，充电桩内部能自动调拨充电模块的功率，使在线充电枪以最大功率给电动汽车充电，从而提高充电桩的使用效率。
中国专利CN105990883A揭示了一种多枪头大功率直流充电桩系统，其能够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。但由于系统没有明确具体的枪头数量，按该专利揭示的技术方案显然需要的直流接触器的数量过多，4枪系统就需要4*3＝12个直流接触器(控制开关)，若是8枪系统需要8*7＝56个直流接触器，过多的直流接触器数量显然会导致“功率分配模块”的控制IO资源增多会大大增控制软件的难度，同时过多的直流接触器数量也会导致直流接触器的成本过高。
中国专利CN105720660A揭示了一种多枪头直流充电桩系统，其包括n个AC-DC电源模块、m个充电枪、微处理器、m*n个接触器，其中n、m为大于等于2的整数；每个AC-DC电源模块(充电模块)通过m个接触器连接到微处理器，充电枪与电动汽车连接后通过微处理器获得电动汽车的充电参数，微处理器通过控制相应接触器的常开触点导通来通过与该接触器连接的AC-DC电源模块为电动汽车充电。同上面提到的问题一样，过多的直流接触器数量显然会导致“微处理器”的控制IO资源增多会大大增控制软件的难度，同时过多的直流接触器数量也会导致直流接触器的成本过高。
近期兴起的“充电堆”或者“柔性充电”的方式也离不开直流接触器的整列的控制，成本过高一直是挡在全柔性功率调度多枪充电系统的一个难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种降低控制难度、成本低、可实现充电功率灵活调度的多枪直流充电机及其充电控制方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种能任意功率调度的多枪直流充电机，包括多把充电枪和多组充电模块，每组充电模块分别通过直流母线连接到每把充电枪，每条直流母线上均设置有母线直流接触器，每两条直流母线之间连接有功率调度直流接触器，两条直流母线和对应的功率调度直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路；使得直流充电机以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪。
作为本发明第一种较优的实施方式，所述直流充电机包括四把充电枪和四组充电模块。
作为本发明第二种较优的实施方式，所述充电桩系统包括三把充电枪和三组充电模块。
作为本发明第三种较优的实施方式，所述充电桩系统包括五把充电枪和五组充电模块。
优选的，所述每个“C”字形环形通路包括以下四种工作状态：C1，两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态；C2，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器断开，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置；C3，两条直流母线上的两个母线直流接触器都吸合，功率调度直流接触器断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态；C4，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器吸合，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
优选的，所述母线直流接触器采用250A的直流接触器；所述功率调度直流接触器采用150A的直流接触器，以降低成本。
优选的，还包括计费管理单元、监控板和对应于多把充电枪的多个接口板；所述计费管理单元的输出端连接有指示灯和显示屏，所述计费管理单元的输入端连接有读卡器，所述计费管理单元通过CAN总线分别与多个接口板连接；所述接口板均连接有用于检测充电枪电流的直流电能表，所述多个接口板均通过CAN总线与监控板连接；所述监控板通过CAN总线与多组充电模块通信连接；所述母线直流接触器和功率调度直流接触器的通断状态分别受监控板和/或接口板的控制。
优选的，所述充电模块为AC-DC充电模块或DC-DC充电模块。
一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其应用于一种能任意功率调度的多枪直流充电机，所述方法包括步骤：S1，在每两条直流母线之间连接有功率调度直流接触器，使得两条直流母线和对应的功率调度直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路；S2，直流充电机以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪。
优选的，所述步骤S2中每个“C”字形环形通路包括以下四种工作状态：C1，两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态；C2，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器断开，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置；C3，两条直流母线上的两个母线直流接触器都吸合，功率调度直流接触器断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态；C4，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器吸合，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
优选的，还包括步骤：S3，重复执行步骤S1和S2，直至剩余的充电枪数量减2后小于2。
优选的，所述步骤S2具体包括子步骤：S2a，当“C”字形环形通路上的两把充电枪充电功率需求不一致时，通过控制功率调度直流接触器，在有充电模块闲置时，将此充电枪对应的闲置充电模块调度到另一充电枪输出。
优选的，所述步骤S2具体还包括子步骤：S2b，当“C”字形环形通路上的两把充电枪充电功率需求一致时，通过控制功率调度直流接触器，“C”字形环形通路上的两把充电枪各自将对应直流母线挂载的充电模块功率输出。
优选的，所述步骤S2遵循约束条件：任何的功率调度不能跨出“C”字形环形通路之外进行跨区的功率调度，以降低调度系统的复杂程度。
本发明的有益效果是：
本发明通过以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪，克服了现有技术中直流器接触器成本过高、软件控制复杂度高的技术问题，实现了一种降低控制难度、成本低、可实现充电功率灵活调度的多枪直流充电机及其充电控制方法。
本发明可广泛应用于各种多枪直流充电系统。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明第一种实施例的系统拓扑图；
图2是本发明第二种实施例的系统拓扑图；
图3是本发明第三种实施例的系统拓扑图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明构建能实现N枪任意功率调度的充电系统，所有充电模块(AC-DC模块或DC-DC模块)分为四组，功率调度单元(CL5899-MNU监控板)需要控制N*(N-1)个功率调度直流接触器，其中一半数量为正极功率调度直流接触器，一半数量为负极功率调度直流接触器。根据充电站既要满足社会车辆中小型乘用车的充电需要又要满足专用大巴车的供电需要，四把充电枪能根据车载BMS发出的需求任意调度整个系统的所有充电模块来满足最大电流输出的需要。同时尽量降低直流接触器的成本(数量尽量少、额定电流尽量小)和软件控制难度。
本发明的基本构思为：一种能任意功率调度的多枪直流充电机，包括多把充电枪和多组充电模块，每组充电模块分别通过直流母线连接到每把充电枪，每条直流母线上均设置有母线直流接触器，每两条直流母线之间连接有功率调度直流接触器，两条直流母线和对应的功率调度直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路；使得直流充电机以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪。功率调度遵循约束条件：任何的功率调度不能跨出“C”字形环形通路之外进行跨区的功率调度，以降低调度系统的复杂程度。
如图1至3所示，本实施例中，充电机还包括计费管理单元5899-TCU、监控板和对应于多把充电枪的多个接口板5899-CCU；所述计费管理单元5899-TCU的输出端连接有指示灯和显示屏，指示灯通过SPI通信方式与计费管理单元5899-TCU连接，所述计费管理单元5899-TCU的输入端连接有读卡器，所述计费管理单元5899-TCU通过CAN总线分别与多个接口板5899-CCU连接；所述接口板5899-CCU均连接有用于检测充电枪电流的直流电能表，所述多个接口板5899-CCU均通过CAN总线与监控板连接；所述监控板通过CAN总线与多组充电模块(图1至3中简称模块)通信连接；所述母线直流接触器和功率调度直流接触器的通断状态分别受监控板和/或接口板5899-CCU的控制。
实施例一
如图1所示，一机四枪直流充电机，配置了每把都能通过所有充电模块充电电流的充电枪，任意一把充电枪都可以达到满功率输出，使得车主可以从任意一把充电枪上享受整桩的快充服务。
一机四枪直流充电机，将所有充电模块分成四组，每组相同数量充电模块直流输出端挂在同一条直流母线下，共四条直流母线，直流母线的另一端连接有充电控制直流接触器(母线直流接触器)，充电控制直流接触器的另一端连接着直流充电枪，每两条直流母线之间都跨接有功率调度直流接触器。每两条直流母线之间的功率调度直流接触器，两条直流母线和对应的母线直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路(共有六组这样的环形通路)的三个直流接触器只允许有以下四种状态：1.三个直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态。2.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3、K4、K5、K6)断开，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置。3.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd)都吸合，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3、K4、K5、K6)断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态。4.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3、K4、K5、K6)吸合，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，但闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
一种典型的一机四枪充电机，系统拓扑如图1所示(图1只表达了正极直流接触器的布局配置，负极接触器的布局配置完全一致，下文实施例二和实施例三也只表达了正极直流接触器的布局配置，这里不再重述)，充电机配置四把充电枪(充电枪A～D)，每条充电枪对应的直流母线下挂载的充电模块数量相等(模块1～6为充电枪A直流母线下挂载的第一组充电模块；模块7～12为充电枪B直流母线下挂载的第二组充电模块；模块13～18为充电枪C直流母线下挂载的第三组充电模块；模块19～24为充电枪D直流母线下挂载的第四组充电模块)，每把充电枪都配置能通过250A的直流母线。每把充电枪最优先调用对应的直流母线下挂载的充电模块的功率。充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器K1、K2、K3、K4、K5、K6都可以采用过电流能力150A的直流接触器。
Ka、K1、Kb；Kb、K3、Kc；Kc、K2、Kd；Ka、K4、Kc；Kb、K5、Kd；Ka、K6、Kd，这六组“C”字型环型通路上的三个直流接触器只允许有以下四种状态：1.三个直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态。2.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3、K4、K5、K6)断开，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置。3.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd)都吸合，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3、K4、K5、K6)断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态。4.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3、K4、K5、K6)吸合，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，但闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
这种架构的四枪直流充电系统，可以把原本用20个(正极10个、负极10个)250A直流接触器，用变成12个150A的功率调度直流接触器加上8个250A的母线直流接触器，降低了成本。
实施例二
如图2所示，一机三枪直流充电机，配置了每把都能通过所有充电模块充电电流的充电枪，任意一把充电枪都可以达到满功率输出，使得车主可以从任意一把充电枪上享受整桩的快充服务。
一机三枪直流充电机，将所有充电模块分成三组，每组相同数量充电模块直流输出端挂在同一条直流母线下，共三条直流母线，直流母线的另一端连接有充电控制直流接触器(母线直流接触器)，充电控制直流接触器的另一端连接着直流充电枪，每两条直流母线之间都跨接有功率调度直流接触器。每两条直流母线之间的功率调度直流接触器，两条直流母线和对应的母线直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路(共有三组这样的环形通路)的三个直流接触器只允许有以下四种状态：1.三个直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态。2.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3)断开，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置。3.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc)都吸合，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3)断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态。4.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3)吸合，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，但闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
一种典型的一机三枪充电机，系统拓扑如图2所示，系统配置3把充电枪(充电枪A～C)。每条充电枪对应的直流母线下挂载的充电模块数量相等(模块1～4为充电枪B直流母线下挂载的第一组充电模块；模块5～8为充电枪A直流母线下挂载的第二组充电模块；模块9～12为充电枪C直流母线下挂载的第三组充电模块)，每把充电枪都配置能通过250A的枪线。每把充电枪最优先调用对应的直流母线下挂载的充电模块的功率。充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器K1、K2、K3都可以采用过电流能力150A的直流接触器。
Ka、K1、Kb；Kb、K2、Kc；Ka、K3、Kc；这三组“C”字型环型通路上的三个直流接触器只允许有以下四种状态：1.三个直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态。2.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3)断开，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置。3.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc)都吸合，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3)断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态。4.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K1、K2、K3)吸合，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，但闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
这种架构的三枪直流充电系统，可以把原本用12个(正极6个；负极6个)250A直流接触器，变成用6个150A的功率调度直流接触器加上6个250A的母线直流接触器，降低了成本。
实施例三
如图3所示，一机五枪直流充电机，配置了每把都能通过所有充电模块充电电流的充电枪，任意一把充电枪都可以达到满功率输出，使得车主可以从任意一把充电枪上享受整桩的快充服务。
一机五枪直流充电机，将所有充电模块分成五组，每组相同数量充电模块直流输出端挂在同一条直流母线下，共五条直流母线，直流母线的另一端连接有充电控制直流接触器(母线直流接触器)，充电控制直流接触器的另一端连接着直流充电枪，每两条直流母线之间都跨接有功率调度直流接触器。每两条直流母线之间的功率调度直流接触器，两条直流母线和对应的母线直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路(共有十组这样的环形通路)的三个直流接触器只允许有以下四种状态：1.三个直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态。2.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd、ke)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K12、K13、K14、K15、K23、K24、K25、K34、K35、K45)断开，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置。
一种典型的一机五枪直流充电机，系统拓扑如图3所示，系统配置无把充电枪(充电枪A～E)。每条充电枪对应的直流母线下挂载的充电模块数量相等(模块1～4为充电枪A直流母线下挂载的第一组充电模块；模块5～8为充电枪B直流母线下挂载的第二组充电模块；模块9～12为充电枪C直流母线下挂载的第三组充电模块；模块13～16为充电枪B直流母线下挂载的第二组充电模块；模块16～20为充电枪B直流母线下挂载的第二组充电模块)，每把充电枪都配置能通过250A的枪线。每把充电枪最优先调用对应的直流母线下挂载的充电模块的功率。充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器K12、K13、K14、K15、K23、K24、K25、K34、K35、K45都可以采用过电流能力150A的直流接触器。
Ka、K12、Kb；Ka、K13、Kc；Ka、K14、Kd；Ka、K15、Ke；Kb、K23、Kc；Kb、K24、Kd；Kb、K25、Ke；Kc、K34、Kd；Kc、K35、Ke；Kd、K45、Ke；这十组“C”字型环型通路上的三个直流接触器只允许有以下四种状态：1.三个直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态。2.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd、ke)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K12、K13、K14、K15、K23、K24、K25、K34、K35、K45)断开，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置。3.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd、ke)都吸合，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K12、K13、K14、K15、K23、K24、K25、K34、K35、K45)断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态。4.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器(例如Ka、Kb、Kc、Kd、ke)有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器(例如K12、K13、K14、K15、K23、K24、K25、K34、K35、K45)吸合，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，但闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
这种架构的五枪直流充电系统，可以把原本用30个250A直流接触器，变成用20个150A的直流接触器加上10个250A的直流接触器，降低了成本。
上述实施例还可以进一步推广到一机N枪直流充电机，将所有充电模块分成N组，每组相同数量充电模块直流输出端挂在同一条直流母线下，共N条直流母线，直流母线的另一端连接有充电控制直流接触器(母线直流接触器)，充电控制直流接触器的另一端连接着直流充电枪，每两条直流母线之间都跨接有功率调度直流接触器。每两条直流母线之间的功率调度直流接触器，两条直流母线和对应的母线直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路(共有((N-1)+(N-2)+。。。。。+1)组这样的环形通路)的三个直流接触器只允许有以下四种状态：1.三个直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态。2.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器断开，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置。3.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器都吸合，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态。4.“C”字型环型通路上的两个充电枪和车之间连接的母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，充电枪和充电枪之间的功率调度直流接触器吸合，这时“C”字型环型通路上的对应充电枪和车之间连接的母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一个充电枪闲置，但闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
本发明还提供一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其应用于一种能任意功率调度的多枪直流充电机，所述方法包括步骤：S1，在每两条直流母线之间连接有功率调度直流接触器，使得两条直流母线和对应的功率调度直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路；S2，直流充电机以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪。
优选的，所述步骤S2中每个“C”字形环形通路包括以下四种工作状态：C1，两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态；C2，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器断开，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置；C3，两条直流母线上的两个母线直流接触器都吸合，功率调度直流接触器断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态；C4，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器吸合，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
优选的，还包括步骤：S3，重复执行步骤S1和S2，直至剩余的充电枪数量减2后小于2。具体的，经过步骤S1、S2之后，若剩余枪数N(未执行步骤S1、S2的充电枪)减2后的得数还大于2，则对剩余充电枪执行后续步骤S21、S22﹒﹒﹒﹒﹒﹒Sn1、Sn2(n为自然数)：
Sn1，在除去上一步骤已经占用的两条直流母线之后的任意两条直流母线之间连接有功率调度直流接触器，使得两条直流母线和对应的功率调度直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路；
Sn2，直流充电机以“C”字形环形通路为单位，通过控制除去上一步骤已经占用的两条直流母线之后的任意两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪。
优选的，所述步骤S2具体包括子步骤：S2a，“C”字形环形通路上的两把充电枪充电功率需求不一致时，通过控制功率调度直流接触器，在有充电模块闲置时，将此充电枪对应的闲置充电模块调度到另一充电枪输出。
优选的，所述步骤S2具体还包括子步骤：S2b，“C”字形环形通路上的两把充电枪充电功率需求一致时，通过控制功率调度直流接触器，“C”字形环形通路上的两把充电枪各自将对应直流母线挂载的充电模块功率输出。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (14)

1.一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，包括多把充电枪和多组充电模块，每组充电模块分别通过直流母线连接到每把充电枪，每条直流母线上均设置有母线直流接触器，每两条直流母线之间连接有功率调度直流接触器，两条直流母线和对应的功率调度直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路；使得直流充电机以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪。
2.根据权利要求1所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，所述直流充电机包括四把充电枪和四组充电模块。
3.根据权利要求1所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，所述充电桩系统包括三把充电枪和三组充电模块。
4.根据权利要求1所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，所述充电桩系统包括五把充电枪和五组充电模块。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，所述每个“C”字形环形通路包括以下四种工作状态：
C1，两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态；
C2，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器断开，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置；
C3，两条直流母线上的两个母线直流接触器都吸合，功率调度直流接触器断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态；
C4，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器吸合，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
6.根据权利要求5所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，所述母线直流接触器采用250A的直流接触器；所述功率调度直流接触器采用150A的直流接触器，以降低成本。
7.根据权利要求1所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，还包括计费管理单元、监控板和对应于多把充电枪的多个接口板；
所述计费管理单元的输出端连接有指示灯和显示屏，所述计费管理单元的输入端连接有读卡器，所述计费管理单元通过CAN总线分别与多个接口板连接；
所述接口板均连接有用于检测充电枪电流的直流电能表，所述多个接口板均通过CAN总线与监控板连接；
所述监控板通过CAN总线与多组充电模块通信连接；
所述母线直流接触器和功率调度直流接触器的通断状态分别受监控板和/或接口板的控制。
8.根据权利要求7所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，其特征在于，所述充电模块为AC-DC充电模块或DC-DC充电模块。
9.一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其特征在于，其应用于如权利要求1至8任一项所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机，所述方法包括步骤：
S1，在每两条直流母线之间连接有功率调度直流接触器，使得两条直流母线和对应的功率调度直流接触器、两把直流充电枪形成的“C”字形环形通路；
S2，直流充电机以“C”字形环形通路为单位，通过控制两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器，任意调度各组充电模块输出电流到各把充电枪。
10.根据权利要求9所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其特征在于，所述步骤S2中每个“C”字形环形通路包括以下四种工作状态：
C1，两条直流母线上的母线直流接触器和对应的功率调度直流接触器都断开，对应这个“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于空闲状态；
C2，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器断开，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块也闲置；
C3，两条直流母线上的两个母线直流接触器都吸合，功率调度直流接触器断开，“C”字型环型通路上的两把充电枪都处于占用状态；
C4，两条直流母线上的两个母线直流接触器有一个吸合，另一个断开，功率调度直流接触器吸合，这时“C”字型环型通路上母线直流接触器吸合的那把充电枪被占用，另一把充电枪闲置，且闲置的这把充电枪对应的直流母线上挂载的充电模块已经被占用。
11.根据权利要求10所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其特征在于，还包括步骤：
S3，重复执行步骤S1和S2，直至剩余的充电枪数量减2后小于2。
12.根据权利要求11所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括子步骤：
S21，当“C”字形环形通路上的两把充电枪充电功率需求不一致时，通过控制功率调度直流接触器，在有充电模块闲置时，将此充电枪对应的闲置充电模块调度到另一充电枪输出。
13.根据权利要求12所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体还包括子步骤：
S22，当“C”字形环形通路上的两把充电枪充电功率需求一致时，通过控制功率调度直流接触器，“C”字形环形通路上的两把充电枪各自将对应直流母线挂载的充电模块功率输出。
14.根据权利要求13所述的一种能任意功率调度的多枪直流充电机充电控制方法，其特征在于，所述步骤S2遵循约束条件：任何的功率调度不能跨出“C”字形环形通路之外进行跨区的功率调度，以降低调度系统的复杂程度。
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