CN108306359B - 单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法 - Google Patents

单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了新能源汽车充电领域中的单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法，该系统包括充电柜和两个分体桩，分体桩内设有计费单元，充电柜内设有AC‑DC充电模块、功率分配单元、两个充电控制单元及两个配电单元，交流输入端通过AC‑DC充电模块与功率分配单元连接；该方法包括初始化、自检待机、检测对枪充电状态并根据不同状态进入单枪轮充模式或双枪同充模式等步骤，在单枪轮充模式中，计费单元进行充电，在双枪同充模式中，计费单元发送模式切换命令，充电控制单元自检完成后进入充电状态。本发明解决了双枪充电桩使用效率低，用户单枪充电慢等问题，其能够提高充电桩的利用率，给单枪充电的用户更快充电体验。

Description

单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电领域，具体的说，是涉及一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法。
背景技术
随着中国经济的不断发展，人们生活越来越富裕，公共交通不能满足大部分人出行需求，人们购买小汽车在不断地增多。当前大部分汽车一般都是以汽油为动力，然而汽油燃烧后的大部分成分对大气造成污染，从而使空气污染问题日趋严重，但是随着人们的环保意识的增加，并且中国政府大力推进新能源汽车行业的发展，并对新能源汽行业进行大力补贴，人们对新能源汽车的关注不断提高。当前纯电动汽车成为新能源汽车的主力军，纯电动汽车无需使用汽油、柴油，因此纯电动车几乎对大气没有污染。
纯电动汽车的动力来自于蓄电池，而蓄电池的电量用完了需要进行再次充电后才能给电动汽车提供动力，充电一般都是要用到充电桩给电动车再一次充电。传统的双枪充电桩不管是单枪或者双枪同时充电一般都采用平均功率的方式充电，这对只使用单枪充电来说充电速度会慢一半，用户等待时间也会相应多一赔的时间，充电桩的使用率也受到相应的影响。
上述缺陷，值得解决。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法。
本发明技术方案如下所述：
一方面，单双枪自动切换的双枪充电桩包括充电柜和两个分体桩；
所述分体桩内设有计费单元，所述计费单元通过充电枪连接线与各自对应的充电枪连接，所述计费单元对充电数据进行实时分析和处理；
所述充电柜内设有AC-DC充电模块、功率分配单元、两个充电控制单元及两个配电单元，交流输入端与所述AC-DC充电模块连接，所述AC-DC充电模块与所述功率分配单元连接，所述功率分配单元分别与两个所述充电控制单元通信，所述充电控制单元控制所述功率分配单元对两把所述充电枪进行功率分配，并控制所述AC-DC充电模块输出对应的电压和电流，所述充电控制单元与对应的配电单元电连接，并且所述充电控制单元与对应的所述计费单元通信。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述分体桩内还设有显示单元、电表及读卡器，所述显示单元、所述电表及所述读卡器分别与所述计费单元连接。
进一步的，所述显示单元为组态显示屏。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述充电枪连接所述分体桩与电动车，其包括充电机与电动车直接通信线、充电输出导线。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述充电柜内还设有漏电保护器，所述交流输入端连接所述漏电保护器。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述交流输入端为三相四线交流输入。
进一步的，所述漏电保护器输出的三相交流电连接所述AC-DC充电模块，所述漏电保护器输出的单相交流电分别与两个所述配电单元连接。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述充电控制单元为Q568充电控制单元。
另一方面，一种单双枪自动切换的双枪充电桩的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：双枪充电桩系统上电初始化；
S2：双枪充电桩系统进行自检，若系统故障则等待故障恢复后重复进行自检，若系统正常则进入待机状态；
S3：若有人员对其中一个充电枪进行充电工作，由计费单元检测对枪是否在工作，若对枪没有进行充电，则由计费单元开始启动单枪轮充模式进行充电，若在单枪充电时再使用对枪进行充电，则由计费单元发送模式切换命令给充电控制单元；
S4：计费单元等待充电控制单元完成功率分配和模式切换；
S5：两把充电枪的计费单元发送同充工作模式给充电控制单元，同时发送启动充电命令；
S6：充电控制单元接收到启动命令后，分别对每一把充电枪的工作环境进行自检，自检完成后进入充电状态并发送消息给计费单元；
S7：在充电过程中，充电控制单元检测充电是否完成或是否人为主动停止充电，若有则完成充电交易数据后返回待机状态，若没有则进行下一步；
S8：由计费单元检测对枪是否停止充电，若对枪仍在充电则返回步骤S7，若没有充电，则由充电控制单元自动切换到轮充模式，并把所欲模块的输出切换到正在充电的充电枪上。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在单枪轮充模式充电过程具体包括：
（1）由计费单元给充电控制单元发送启动充电命令；
（2）充电控制单元进行自检，自检完成后启动充电过程并进入充电状态；
（3）在充电过程中，计费单元检测充电是否完成或是否人为主动停止充电，若有则完成充电交易数据后返回待机状态，若没有则进行下一步；
（4）由计费单元检测对枪是否请求模式切换，若无则返回步骤（3），若有则由计费单元请求充电控制单元控制进入同充工作模式。
进一步的，在所述步骤（4）中，若计费单元检测到对枪有模式切换的请求，则由正在充电的充电枪的计费单元发送停止充电命令并等待停止完成，后直接进入步骤S4。
更进一步的，正在充电的充电枪的计费单元发送停止充电命令，并启动40秒等待充电控制单元完成功率分配切换；在等待30秒时，两把充电枪的计费单元给充电控制单元发送同充工作模式请求；40秒时间到后两把充电枪的计费单元发送启动充电命令给充电控制单元，充电控制单元收到启动命令后会分别对每一把充电枪的工作环境进行自检，自检完成后充电桩为电动车充电。
进一步的，在所述步骤（4）中，若计费单元检测到对枪有模式切换的请求，则由将要充电的充电枪的计费单元发送同充工作模式的请求给充电控制单元，并等待功率分配完成；充电控制单元关闭所有的充电模块和输出继电器，并控制功率分配单元输出半功率；功率分配完成后，充电控制单元启动对应充电枪的充电模块；充电模块启动完成后闭合输出继电器并继续给电动车充电，然后进入步骤S7。
更进一步的，充电控制单元接收到模式切换命令后关闭所有的充电模块和输出继电器，同时保持与电动车的电池管理系统通讯，同时重新控制功率分配单元分配功率。
更进一步的，充电控制单元功率分配完后，启动与正在充电的充电枪对应充电模块，并闭合输出继电器输出充电电压、电流继续给电动车充电；同时充电控制单元发送启动充电命令的消息给正在等待充电的充电枪的计费单元，正在等待充电的充电枪的计费单元接收到该消息后发送启动充电命令给充电控制单元，充电控制单元进行自检，自检成功后进入充电状态给电动车充电。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤S8中，若计费单元检测到对枪停止充电，则由计费单元发送停止充电命令，停止完成后发送单枪轮充工作模式；计费单元再次发送启动充电的命令到充电控制单元；充电控制单元启动自检，自检完成后启动充电并进入充电状态。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤S8中，若计费单元检测到对枪停止充电，则由正在充电的充电枪的计费单元发送单枪轮充工作模式给充电控制单元；充电控制单元关闭所有的充电模块和输出继电器，并控制功率分配单元输出全功率；功率分配完成后，充电控制模块启动所有的充电模块，充电模块启动完成后闭合输出继电器继续给电动车充电，并进入充电状态。
进一步的，充电控制单元关闭所有的充电模块和输出继电器时，保留辅助电源输出给电动车的BMS供电，并进行分配功率。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于：本发明解决了双枪充电切换到单枪充电后给电动车充电速度慢的问题，让电动用户能够体验更快的充电速度，节约了单枪充电用户的充电时间。快速给单枪充电用户充电，提高了充电桩的使用效率，让运营商能够给更多的充电用户更好的充电体验。
附图说明
图1为本发明充电桩系统结构示意图。
图2为本发明控制系统的结构框图。
图3为本发明实施例一的流程图。
图4为本发明实施例二的流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
在各个实施例中，相关术语描述如下：
单枪轮充模式：双枪充电桩有一把枪工作时会全功率输出，而另一把枪插入电动车后想要充电时，要等待正在充电的那把枪工作完后才能开始充电。
同充工作模式：双枪充电桩双枪同时可以充电，但是每一把枪的输出功率为总功率的一半。
自检：充电机自检检测自身的工作环境，看是否符合给电动车充电的条件，自检成功就给电动车充电，自检失败不会给电动车充电。
电池管理系统：BATTERY MANAGEMENT SYSTEM。电池管理系统（BMS）是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，主要是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电。
如图1所示，一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统，包括充电柜和两个分体桩。
分体桩内设有计费单元，计费单元通过充电枪连接线与各自对应的充电枪连接，计费单元对充电数据进行实时分析和处理。分体桩内还设有显示单元、电表及读卡器，显示单元、电表及读卡器分别与计费单元连接。本实施例中，显示单元为组态显示屏。
充电枪是连接分体桩和电动车的连接设备，其包括充电机与电动车直接通信线、充电输出导线等器件。计费单元负责人充电数据进行实时分析处理，并控制组态显示屏进行人机互交，通过读卡器读取用户相关的信息，是充电控制的发起者；读卡器读取用户卡的相关信息，由计费单元进行控制；组态显示屏是充电桩实现人机互交的主要设备，并由计费单元进行控制。
充电柜内设有AC-DC充电模块、功率分配单元、两个充电控制单元（优选为Q568充电控制单元）及两个配电单元。
充电柜内还设有漏电保护器，交流输入端连接漏电保护器，漏电保护器的输出端分别与AC-DC充电模块及两个配电单元连接。配电单元是整个充电桩主要设备，给充电控制单元、计费单元提供固定位置和供电等功能。交流输入端为三相四线交流输入，漏电保护器输出的三相交流电连接AC-DC充电模块，漏电保护器输出的单相交流电分别与两个配电单元连接。
AC-DC充电模块是充电桩的核心部件，负责把三相交流电转换成直流电，其与功率分配单元连接；功率分配单元分别与两个充电控制单元通信，功率分配单元对AC-DC充电模块输出给每一把充电枪进行相应的功率分配，并由充电控制单元进行控制，功率分配单元给每一把充电枪分配输出功率，并由充电控制单元控制；充电控制单元是整个充电桩的核心控制部分，其控制功率分配单元对两把充电枪进行功率分配，并控制AC-DC充电模块输出对应的电压和电流，并且充电控制单元通过与电动车和计费单元进行数据交互，同时负责与电动车直接通信，并根据电动车的充电需要分配输出电压电流，并且把相关的充电数据发送给计费单元。
充电控制单元与对应的配电单元电连接，并且充电控制单元与对应的计费单元通信。
实施例一
如图2、3所示，一种单双枪自动切换的双枪充电桩的控制方法，双枪的充电模式由计费单元发送给充电控制单元，充电控制单元根据计费单元发送过来的工作模式去控制功率分配单元和充电模块输出不同的功率。
开始时双枪充电桩系统上电初始化，双枪充电桩系统进行自检，若系统故障则等待故障恢复后重复进行自检，若系统正常则进入待机状态。
如果有一把充电枪有人过来充电，并且计费单元检测到另一充电枪没有工作时，会给充电控制单元发送轮充工作模式。充电控制单元收到相应的命令后，会启动全功率输出充电模式。
在充电过程中另一把充电枪有人过来使用充电，在进入充电前，充电枪先检测对枪的工作状态，如果对枪处于工作中，该计费单元就发送请求对枪切换到同充工作模式。正在充电的充电枪的计费单元检测到模式切换请求命令后，停止充电并启动40秒等待充电控制单元完成功率分配切换；在还有10秒钟时两把充电枪的计费单元给控制单元发送同充工作模式；40秒倒计时时间到后两把充电枪的计费单元就发送启动充电命令给充电控制单元。充电控制单元收到启动命令后会分别对每一把充电枪的工作环境进行自检，自检完成后充电桩就可以给电动车充电。
在双枪充电过程中有一把充电枪停止充电时，还在充电的充电枪的计费单元检测到对枪停止工作后先停止充电，等充电机停止充电再发送轮充工作模式，并发送开始充电命令，这时充电机进入轮充工作模式，并全功率输出，这就使单枪充电能够快速地给电动车充电。
同理另一把充电枪又有人来充电时会再切换到同充工作模式，双枪变成单枪充电时又会自动切换到轮充工作模式。
实施例二
如图2、4所示，一种单双枪自动切换的双枪充电桩的控制方法，双枪的充电模式是由计费单元发送给充电控制单元，充电控制单元根据计费单元发送过来的工作模式去控制功率分配单元和充电模块输出不同的功率。
开始时双枪充电桩系统上电初始化，双枪充电桩系统进行自检，若系统故障则等待故障恢复后重复进行自检，若系统正常则进入待机状态。
如果有一把充电枪有人过来使用充电，并且计费单元检测到另一充电枪没有工作时，该充电枪的计费单元会给充电控制单元发送轮充工作模式，充电控制单元收到相应的命令后会启动全功率输出充电模式。
在充电过程中另一把充电枪有人过来充电，正要充电那把充电枪的计费单元先检测对枪的工作状态：如果检测到对枪正在工作，就会发送请求切换工作模式命令给充电控制单元，充电控制单元接收到模式切换命令后会关闭充电模块并切断充电输出，但一直和电动车的BMS单元保持通讯，同时重新控制功率分配单元合理分配功率。
充电控制单元功率分配完后就会把刚才正在充电那把充电枪启动对应充电模块并闭合输出继电器，输出充电电压、电流继续给电动车充电（该过程不用再一次对充电机进行自检），同时充电控制单元会发送消息给正在等待充电那把充电枪的计费单元，说明充电控制单元已经分配好功率输出可以发送启动充电命令，正在等待充电的计费单元接收到该消息后会发送启动充电命令给充电控制单元，充电控制单元进行自检，自检成功后进入充电状态给电动车充电。
当在双枪充电过程中有一把充电枪停止充电，充电控制单元会发送消息给正在充电的充电枪的计费单元，正在充电的充电枪的计费检测到对枪已经停止工作时，会把工作模式切换到轮充工作模式并发送给充电控制单元。充电控制单元收到切换到轮充工作模式后，先关闭所有的充电模块并切断输出继电器，但保留辅助电源输出给电动车的BMS供电，再一次分配功率。充电控制单元完成功率分配后启动对应的充电模块并全功率输出，模块启动完成后闭合输出继电器继续给电动车充电（该过程充电机也不用再次自检），这使得单枪充电又进入全功率输出充电，让用户的电动车能够更快速地充完电。
同理另一把充电枪又有人来充电时会再切换到同充工作模式，双枪变成单枪充电时又会自动切换到轮充工作模式。
上述两个实施例可根据不同的应用场合使用，实施例二中的模式切换速度更快，实施例一每次模式切换完后都要重新自检（自检时间一般要30秒左右），自检完成后才能充电，实施例二在模式切换时不用再一次自检，只要功率分配完成后就可以继续给电动车充电。
本发明能够提高充电桩的利用率，给单枪充电的用户更快充电体验。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法，该单双枪自动切换的双枪充电桩系统包括充电柜和两个分体桩；
所述分体桩内设有计费单元，所述计费单元通过充电枪连接线与各自对应的充电枪连接，所述计费单元对充电数据进行实时分析和处理；
所述充电柜内设有漏电保护器、AC-DC充电模块、功率分配单元、两个充电控制单元及两个配电单元，交流输入端与所述漏电保护器连接，所述漏电保护器与所述AC-DC充电模块连接，所述AC-DC充电模块与所述功率分配单元连接，所述功率分配单元分别与两个所述充电控制单元通信，所述充电控制单元控制所述功率分配单元对两把所述充电枪进行功率分配，并控制所述AC-DC充电模块输出对应的电压和电流，所述充电控制单元与对应的配电单元电连接，并且所述充电控制单元与对应的所述计费单元通信；
其特征在于，包括以下步骤：
S1：双枪充电桩系统上电初始化；
S2：双枪充电桩系统进行自检，若系统故障则等待故障恢复后重复进行自检，若系统正常则进入待机状态；
S3：若有人员对其中一个充电枪进行充电工作，由计费单元检测对枪是否在工作，若对枪没有进行充电，则由计费单元开始启动单枪轮充模式进行充电，若在单枪充电时再使用对枪进行充电，则由计费单元发送模式切换命令给充电控制单元，在单枪轮充模式充电过程具体包括：
（1）由计费单元给充电控制单元发送启动充电命令；
（2）充电控制单元进行自检，自检完成后启动充电过程并进入充电状态；
（3）在充电过程中，计费单元检测充电是否完成或是否人为主动停止充电，若有则完成充电交易数据后返回待机状态，若没有则进行下一步；
（4）由计费单元检测对枪是否请求模式切换，若无则返回步骤（3），若有则由计费单元请求充电控制单元控制进入同充工作模式，具体的：
由正在充电的充电枪的计费单元发送停止充电命令并等待停止完成，后直接进入步骤S4；
或，由将要充电的充电枪的计费单元发送同充工作模式的请求给充电控制单元，并等待功率分配完成；充电控制单元关闭所有的充电模块和输出继电器，并控制功率分配单元输出半功率；功率分配完成后，充电控制单元启动对应充电枪的充电模块；充电模块启动完成后闭合输出继电器并继续给电动车充电，然后进入步骤S7；
S4：计费单元等待充电控制单元完成功率分配和模式切换；
S5：两把充电枪的计费单元发送同充工作模式给充电控制单元，同时发送启动充电命令；
S6：充电控制单元接收到启动命令后，分别对每一把充电枪的工作环境进行自检，自检完成后进入充电状态并发送消息给计费单元；
S7：在充电过程中，充电控制单元检测充电是否完成或是否人为主动停止充电，若有则完成充电交易数据后返回待机状态，若没有则进行下一步；
S8：由计费单元检测对枪是否停止充电，若对枪仍在充电则返回步骤S7，若没有充电，则由充电控制单元自动切换到轮充模式，并把所有模块的输出切换到正在充电的充电枪上。
2.根据权利要求1所述的单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法，其特征在于，所述分体桩内还设有显示单元、电表及读卡器，所述显示单元、所述电表及所述读卡器分别与所述计费单元连接。
3.根据权利要求1所述的单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法，其特征在于，所述充电枪连接所述分体桩与电动车，其包括充电机与电动车直接通信线、充电输出导线。
4.根据权利要求1所述的单双枪自动切换的双枪充电桩系统的控制方法，其特征在于，所述交流输入端为三相四线交流输入。
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