CN108541242A - 电动车充电时用于动态相负载分配的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三相充电组件，以及一种用于提供这种组件的方法，用于当对电动车EV充电时优化使用可用电功率。充电组件包括通过每一相的次级隔离导线(L1in、L2in、L3in)和中性导线(Nin)供应功率的配电电缆，至少一个电动车供电设备EVSE，每个EVSE包括内部电路，该内部电路具有电连接到所述配电电缆的一个或多个次级隔离导线(L1in、L2in、L3in)的输入端，以及可电连接至少一个EV的输出端(L1out、L2out、L3out)以提供用于充电的功率。每个EVSE包括多个被配置为连接或断开由输入端的每一相(L1in、L2in、L3in)的导线提供的功率的主继电器(R5、R7、R9)；被配置在继电器矩阵中的多个次级继电器(R6、R8、R10‑R16)，用于使每个输出导线(L1out、L2out、L3out)能够重新路由到输入端的任何相(L1in、L2in、L3in)，以及包括通信装置的控制系统，其中，该控制系统被配置为连接或断开所述主继电器和次级继电器(R5‑R16)中的每一个并且将继电器状态信息发送到EVSE以及从EVSE接收继电器状态信息。

Description

电动车充电时用于动态相负载分配的系统和方法
技术领域
本发明涉及三相充电组件，并且更具体地涉及当为电动车的电池充电时，用于基于动态相负载分配来优化使用可用的电功率的系统和方法。
背景技术
在普通现有技术中的用于电动车(EV)的三相充电组件中，向充电站的输出端供应功率的电动车供电设备(EVSE)永久地连接到特定相，使得当三个以上EV正在充电时由于不平衡而造成错误的风险。法规要求，在没有专门配置为避免保险丝过载的布置的情况下，当使用可用的最大功率时，电路应允许从配电线路断开EVSE。实际上，EVSE的大多数电工必须限制与EVSE单元的数量相对应的充电点的数量，或限制每个EVSE单元的最大充功率功率，或者升级可用于充电的功率电源。
图1示出了现有技术系统的示例，其包括通过经由三相网络充电的四个EV，该三相网络经由具有限定可用于充电的最大功率的保险丝的保险丝盒连接到电网。功率该图示出了通过共轨或配电电缆连接到三相网络的总共12个EVSE单元。在最坏的情况下，每个EVSE单元都严格连接到相同的相。在具有额定电流为32A的230V网络中，在图1中所示的情况场景将只提供有7.4kW的EV配电功率。因此，每个EV可以接收最大约1800W的充电功率，因为超过这个水平的任何负载都会使保险丝跳闸。因此，由于严格的负载分配，电路中所有相提供的所有可能容量都不能被利用。
图2示出连接到三相网络的一相(1-相)的几个EVSE单元的替代设置。与图1的设置相反，三相充电组件包括三相网络，其分成与EVSE连接的多个并联一相配电线路。这样的配置不光导致对电缆需求的增加，还导致对每个单元的最大充电水平的显著限制。后者是上述涉及从市电电源(mains supply)提供足够功率以支持全部理论负载的要求的规定的结果。
在三相网络上动态分配一相负载的原理是已知的。WO2012/175332A1描述了这样的示例，其中装置被配置为控制用于选择用于向电气部件供应功率的任何相的开关。所选相取决于在三相能量网络中每一相的相应负载。
然而，现有技术的解决方案无法通过相同的三相配电电缆自动且无缝地路由一相负载和三相负载，以实现最佳负载平衡和可用功率的使用，并且其中，这基于不同的信息，如三相配电电缆上的总负载、每一相上的负载、可用于充电的总功率、为所连接的EV进行充电而所需的功率和时间等。
因此，本发明的目的是提供一种系统，其通过确保当连接少量EV时存在可用于快速充电的过量的功率，并且获取的最大功率低于可用的最大功率来呈现在三相充电组件中的更有效且无缝的可用功率的分配和负载平衡，因此表示当连接许多EV时风险很低或没有风险。
本发明的另一目的是自动地重新路由三相充电组件中的可用功率，以便按优先顺序排列连接到相同的三相电源的装置的特定需求，和/或由当地或区域网络运营商由于例如功率不足、变压器过热、当地技术问题等限定的其他功率需求。
发明内容
在主权利要求中阐述和表征了本发明，而从属权利要求描述本发明的其他特征。
具体地，本发明由当对电动车EV充电时，优化使用可用的电功率的三相充电组件限定，该充电组件包括：
-AC电源电缆(mains cable)，通过每一相(L1、L2、L3)的次级隔离导线和中性导线(N)来供应功率，
-至少一个电动车供电设备EVSE，每个EVSE包括内部电路，该内部电路具有电连接至AC电源电缆的一个或多个次级隔离导线(L1in、L2in、L3in)的输入端和可电连接至少一个EV的输出(L1out、L2out、L3out)以提供功率用于充电的功率，并且其中每个EVSE进一步包括：
-多个主继电器(R5、R7、R9)，被配置为连接或断开由输入端处的每一相(L1in、L2in、L3in)的导线提供的电功率；
-多个次级继电器(R6、R8、R10-R16)，被配置在继电器矩阵中，用于使输出端处的一相负载能够重新路由到输入端处的任何相(L1in、L2in、L3in)，以及
-包括通信装置的控制系统，其中，控制系统被配置为基于从其他EVSE接收的继电器状态信息以及发送到其他EVSE的继电器状态信息来连接或断开主继电器和次级继电器(R5-R16)中的每一个。
在从属权利要求中限定三相充电组件的其他方面。
本发明还由通过优化使用可用的电功率来为电动车EV充电的方法来限定，该方法包括：
-提供通过每一相的次级隔离导线(L1、L2、L3)和中性导线(N)来供应功率的AC电源电缆，
-提供至少一个电动车供电设备EVSE，每个EVSE包括内部电路，该内部电路具有电连接至AC电源电缆的一个或多个次级隔离导线(L1in、L2in、L3in)的输入端和可电连接到至少一个EV的输出端(L1out、L2out、L3out)以提供充功率；
-为每个EVSE提供多个主继电器(R5、R7、R9)，多个主继电器被配置为连接或断开由输入端的每一相(L1in、L2in、L3in)的导线提供的电功率；
-为每个EVSE提供多个次级继电器(R6、R8、R10-R16)，多个次级继电器被配置在继电器矩阵中，以使输出导线中的每一个(L1out、L2out、L3out)能够重新路由到输入端的任何相(L1in、L2in、L3in)；
-为每个EVSE提供包括通信装置的控制系统，其中，控制系统被配置为连接或断开主继电器和次级继电器(R5-R16)中的每一个并且将继电器状态信息发送到EVSE以及从EVSE接收继电器状态信息，以及
-将至少一个EV连接到多个EVSE之一的输出导线(L1out、L2out、L3out)。
在以下描述中，引入许多特定细节以提供对所要求的系统和方法的实施方式的全面理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者与其他组件、系统等一起实践。在其他实例中，未示出公知的结构或操作、或者未详细描述，以避免模糊所公开的实施方式的各个方面。
附图说明
图1是示出现有技术的三相充电组件的示意图，其中，几个EVSE连接到共享公共32A保险丝的单个配电电缆，后者连接到三相网络电网的主保险丝。
图2是现有技术的三相充电组件的示意图，其中，几个EVSE经由单独的16A保险丝以并联方式连接到三相网络的主保险丝。
图3是根据本发明的三相充电组件的示意图，其中，几个EVSE沿着共享公共32A保险丝的单个配电电缆连接，后者连接到三相网络电网的主保险丝。
图4是根据本发明的三相充电组件的示意图，其中，多达15个EVSE(Z)的群组连接到共享公共32A保险丝的多个配电电缆中的每一个，并且其中，多个公共32A保险丝以并联方式连接到三相网络电网的主保险丝。
图5是具有确保相特定连接以及从市电电源断开的继电器配置的三相网络的电路图。
图6是具有确保相特定连接以及从市电电源断开，以及IT、TN和TT系统之间的重新配置的继电器配置的三相网络的电路图。
具体实施方式
如图1和图3所示，几个EVSE单元经由公共配电电缆连接到相同三相网络。然而，与图1所示的现有技术解决方案相反，在图3中所示的EV连接到包括根据本发明的智能相分配系统的EVSE单元。基于每个EVSE单元内的三相功率测量以及在特定时间段内每个EVSE单元之间包括该信息的数据交换，可以以最有效的方式利用三相中的每一相。
举例来说，图3中四个EV中的第一个也连接到具有由连接EV的EVSE测量的最高可用容量的相。相同的功率测量由剩余的EVSE执行，并且每个EV依次连接到在连接时提供最佳容量的相。
功率测量的特征整合在每个EVSE中，并且包括该功率信息的每个EVSE之间的信息流被用在能量分配算法中，这将在下面进一步描述。这通过诸如连接到网络(例如无线局域网(WLAN))的功率线通信(PLC)系统的控制单元或其任何变型来控制和监控。这可能会进一步连接到互联网，确保远程控制能量分配。PLC系统可用于逻辑互联EVSE单元。除了PLC之外，可以使用单独的通信线路，与传统的功率线并行运行。根据本发明实现和使用EVSE是三相充电组件中的功率分配的基础。
在交换信息之后，每个EVSE将根据容量和检测到的在相上的电流负载将EV连接到三相电线的特定相。目的是优化使用三相系统的每一相的容量。
优化使用三相系统的容量的一个例子是，当第一EV在相1接收32A、第二EV在相2接收32A、并且第三和第四EV在相3接收16A，导致分配给连接的EV的总功率为22kW(230V×32A×3)。因此，本发明的网络可以递送是先前参照图1描述的现有技术三相网络中可用功率的的大约3倍的总功率。
图2和图4两者示出了一个网络，其中，几个保险丝以并联的方式连接到主保险丝。然而，与图2中所示的现有技术解决方案相比，分配给图4中所示的各种EV的功率通过能量分配算法以与以上参考图3描述的类似的方式来控制和优化。
为了实现期望的相特定负载分配，根据本发明的新系统可以采用以下中的一个或多个：
-与常规网络相比，数量增加的集成功率开关，即继电器和相关联的控制电子器件，
-将连接到共享相同的保险丝的相同电路/子电路的大多数或全部EVSE单元在逻辑上相互连接的控制系统，
-用于自动识别新EVSE到相同电路/子电路的连接的装置，
-用于自动识别EVSE的替换的装置，
-用于读取每个连接的EV的能量存储容量和当前充电水平的装置。
用于自动识别新EVSE的连接的装置的示例可以基于预先注册的RFID(射频识别)或用于自动识别和跟踪链接到对象的标签的任何其他装置。
此外，用于自动识别EVSE的替换的装置可以是蓝牙、低功耗蓝牙或装配在专用插头或电插座中的类似系统。
并且最后，用于读取每个连接的EV的能量存储容量和当前充电水平的装置可以是PLC系统或WiFi/蓝牙或通过GPRS登录到EV(通用分组无线服务)或任何其他面向分组的移动数据服务。后者可以通过使用用户名和密码登录到EV来实现，如果其在用户的在线配置文件中可用。
这将成为不同EVSE之间信息流的一部分，并且是将特定EV连接到哪一相的基础。
关于能量存储容量和充电水平的信息也可以帮助识别充电过程期间的特定需求，并且因此将成为在上述能量分配算法中设置优先规则时的参数。
图5和图6示出了根据本发明的电路配置的特定实施方式，允许从三相网络系统的市电电源进行相特定断开，由此允许EV的一相和/或三相充电。相特定断开意味着通过操作一个或多个继电器由用户控制或自动从三相网络系统断开一相或三相负载。图中的点框内的电路和部件优选集成到EVSE单元中。通过将继电器分配到如图中所示的矩阵中，随机放置的EV之间的可用功率的动态分配对于三相和一相充电都是可能的。此外，三相充电系统可以根据电网内的可用功率来决定EV应该对一相还是三相充电。功率动态分配的一个优点是，典型的EV不能用小于6A的电流进行充电，而与相数无关。用于三相充电的每EV最小功率明显大于6A，从而限制同时对EV充电的数量。当根据本发明的三相系统中的一相上需要的电流可用时，连接到EVSE中一个的EV自动连接到该相。
本发明由当对EV充电时优化使用可用的电功率的三相充电组件限定。该组件包括三相配电电缆，通过每一相(L1in、L2in、L3in)的次级隔离导线和中性导线(Nin)供应功率。它进一步包括至少一个电动车供电设备EVSE，每个EVSE具有内部电路，该内部电路具有电连接到所述三相配电电缆的一个或多个次级隔离导线的输入端(L1in、L2in、L3in)，以及可电连接至少一个EV的输出端(L1out、L2out、L3out)以提供用于充电的功率。
每个EVSE包括多个主继电器(R5、R7、R9)，其被配置为连接或断开由输入端处的每一相(L1in、L2in、L3in)的导线提供的电功率。
每个EVSE进一步包括多个次级继电器(R6、R8、R10-R16)，其被配置在继电器矩阵中用于使输出导线(L1out，L2out，L3out)中的每一个能够重新路由到输入端的任何相(L1in、L2in、L3in)。
主继电器(R5、R7、R9)优选是非闭锁继电器，而次级继电器(R6、R8、R10-R16)是闭锁继电器。
每个EVSE进一步包括通信装置的控制系统，其中控制系统被配置为连接或断开所述主继电器和次级继电器(R5-R16)中的每一个并且将继电器状态信息发送到其他EVSE以及从其他EVSE接收继电器状态信息。该信息可以在每个EVSE之间、至少在连接到相同的一个相次级电路的EVSE之间、和/或经由连接到因特网的设备进行通信。
根据本发明的优化使用可用的电功率对电动车EV充电的方法包括几个步骤。第一步是提供三相配电电缆，其通过每一相的次级隔离导线(L1in、L2in、L3in)和中性导线(Nin)供应功率。还提供至少一个电动车供电设备EVSE，每个EVSE具有内部电路，该内部电路具有电连接到所述主三相配电电缆的一个或多个次级隔离导线(L1in、L2in、L3in)的输入端，以及可电连接至少一个EV的输出端(L1out、L2out、L3out)以提供用于充电的功率。
该方法的下一步是为每个EVSE提供多个主继电器(R5、R7、R9)，多个主继电器被配置为连接或断开由输入端的每一相(L1in、L2in、L3in)的导线提供的电功率。还为每个EVSE提供配置在继电器矩阵中的多个次级继电器(R6、R8、R10-R16)，用于使每个输出导线(L1out、L2out、L3out)中的每一个能够重新路由到输入端的任何相(L1in、L2in、L3in)，并且为每个EVSE提供包括通信装置的控制系统，其中控制系统被配置为连接或断开所述主继电器和次级继电器(R5-R16)中的每一个并且将继电器状态信息发送到其他EVSE以及从其他EVSE接收继电器状态信息。
本发明方法的最后启用步骤是将至少一个EV连接至少一个EVSE的输出导线(L1out、L2out、L3out)。在一个实施例中，几个EV连接到多个EVSE。
本发明的三相充电组件进一步采用了一种用于安装、质量保证、登记以及是否相关的RFID加密在EVSE安装之前激活专用插头/电插座的方法。这应该最好由有资质的人员来执行，并且可以使用安装在具有互联网访问的设备上的计算机程序来报告结果，例如移动应用程序，包括诸如互联网日期、GPS定位、安装承包商名称和继电器值等信息(例如32A、64A等)。
在本发明的一个实施方式中，网络系统为分别具有230V和400V的相间电压的IT和TN网络两者工作，以确保高度的灵活性。此外，将网络从230V IT网络升级到400V TN网络通常被认为是有益的。以类似的方式，还包括TT网络的配置是可行的。
图5示出本发明的一个实施方式，其具有包括至少一个主继电器(R5、R7、R9)和至少一个过电流保护器的电路，例如，诸如NTC的晶闸管，其连接在三相网络系统的每一相导线(L1in、L2in、L3in)和一相或三相功率输出端之间，表示三相系统的电线。此外，具有至少一个继电器(R4)的导线连接在电线的中性输入导线(Nin)和中性输出(Nout)之间。这种配置确保所有类型的充电器系统都可以连接到三相系统。
为了使用户能够控制或自动连接和断开网络系统，可添加带继电器的附加电线。更具体地说，如图5所示，具有相关次级继电器(R6、R8、R10-R16)的九根附加电线连接到相导线(L1in、L2in、L3in)。三根附加电线(R6，R8，R10)从市电电源的每一相导线(L1in、L2in、L3in)连接到分流他们的继电器(R5、R7、R9)的电线的对应相导线。
两个附加电线(R11-R12)从相2导线(L2in)分别连接到电线的相1和附加电线的相1，分流它们的继电器。两个附加电线(R13-R14)从相3导线(L3in)分别连接到相1电线和相1附加电线，分流它们的继电器。两个附加电线(R15-R16)分别从相2导线(L2in)和相3导线(L3in)连接到中性导线，分流它的继电器。
图6示出具有电路配置示例的本发明的另一个实施例，该配置能够实现如以上参考图5说明的由每一相导线(L1in、L2in、L3in)上的功率继电器(R1-R3)提供的三相断开，以及负载与市电电源的一相断开。电路配置进一步支持在一相连接或断开连接期间和之后的负载平衡。电路配置与图5类似，但该电路还支持所有接地系统，即TT、TN和IT。每个输入相导线(L1in、L2in、L3in)上进一步设置有保险丝。利用至少一个继电器(R4)的电线连接在EVSE的中性(Nin)输入导线和中性输出(Nout)之间。过流保护器与至少一个主继电器(R5，R7，R9)串联。该图还显示了用于与EVSE通信的，与传统功率线并行运行的单独通信线路(PEin，PEout)。
所有必要的继电器，以及，诸如过电流保护器的，不是三相充电组件的一部分的任何其它电气部件，优选地集成到各个EVSE中。如上所述，继电器可以是常规非闭锁继电器和闭锁继电器的组合，后者对于电路配置的矩阵部分是有利的，因为一旦将它们(例如通过电脉冲)设置在期望的位置中这些类型就不使用功率。请注意，由于符合安全规定，EVSE单元应优先使用非闭锁继电器。
在许多管辖区域，EVSE单元同样必须能够在没有功率时迅速从电源断开。在这些情况下，非闭锁继电器是首选，因为闭锁继电器需要功率以改变其状态。
闭锁继电器通常具有将继电器的开关保持在设定位置的内部磁体。仅需要短脉冲将闭锁继电器从一个状态转换到另一个状态，例如，从开到关，由于不需要通过连续供电的线圈从而节省了能量。一些闭锁继电器具有两个线圈，一个用于设置，另一个用于复位，一些只有一个线圈，并依靠功率极性反转来设置和复位继电器。闭锁继电器在启动后保持其状态。当驱动电流停止流动时，它没有默认位置并保持在其最后的设置位置，从而降低能量。
根据本发明，当在三相充电组件中为电动车充电时实现最佳的和动态的负载分配的一个关键元件是具有包括在EVSE中的通信装置的控制系统，其使得每个EVSE与控制单元之间的数据能够无缝流动。基于测量的负载数据，EVSE中的控制系统控制主继电器和次级继电器(R5-R16)的连接或断开，使得实现三相电源每一相之间的最合理的负载平衡。
根据本发明的一个实施例，三相功率充电组件进一步包括外部通信装置，该外部通信装置允许在每个EVSE中包括的控制系统之间进行数据的外部通信。
在一个实施例中，外部通信可以通过功率线通信(PLC)来执行，该功率线通信允许在包括在至少一个EVSE中的每一个中的控制系统与外部设备之间进行数据通信。EVSE与外部设备之间的通信可以通过使用本领域已知的方法无线地或通过有线执行。外部数据处理设备可以包括识别每个EVSE连接到多个一相次级电路中的哪一个的预登记信息，例如，通过相关的一个相保险丝。外部数据处理设备还可以包括关于每个EVSE的物理位置、安装每个EVSE的人的标识、以及安装日期中的至少一个的信息。
当根据本发明设置完整的三相充电组件时，应当考虑关于单个EVSE和控制单元之间的通信的以下细节：
-一个或多个EVSE优选地包括用于与附近的EVSE通信的装置，特别是如果它们位于相同的子电路处，即共享相同的保险丝。
-通信可以在EVSE之间本地执行，例如通过使用专用主站、和/或通过互联网。后者的通信被认为是最优选的，并且可能涉及基于云的识别以及相关的耦合和控制系统。
-如果通信是基于因特网的，则充电组件优选地包括用于EVSE的每个位置的预定数据，作为子电路及其相关联的保险丝值的函数。以这种方式，控制系统可以随时了解组件的电气和物理配置。
-考虑到可能的系统维护、和/或用于批准目的认证/重新认证，记录每个EVSE的确切物理位置以及注册服务技术人员ID、日期等也是有用的。
-例如当本地电网供应功率的可用功率减少或者如果主保险丝过载时，充电组件应优选地具有超控(即，改变功率消耗)的可能性。这可以通过互联网和/或局域网，通过监测电网内的或者保险丝盒内的设备自动完成。监测可应用已知技术，诸如自动功耗测量系统(AMS系统)。
-通信可以通过功率线通信(PLC)、串行通信线(例如RS485、RS422或RS232)和/或无线地，例如，WiFi、蓝牙、蓝牙低功耗、Zig-Bee、Z波等执行。
在本发明的一个实施例中，特定的EVSE被配置成作为主单元进行，以控制到和来自其他通信装置的数据通信。基于来自连接到相同配电电缆的其他识别EVSE的至少包括继电器状态的接收到的数据，主单元将处理该数据并向每个其他EVSE中的控制系统发送特定指令。基于处理的数据的结果，当通过所述EVSE对电动车充电时，主单元将决定可用电功率的最佳使用。每个EVSE中的控制系统将接收指令，并且如果相关，将输出连接器的一个或多个相重新路由到输入连接器处的任何相，即，通过连接或断开EVSE中的所述主继电器和次级继电器(R5-R16)中的每一个，将一个或多个输出导线(L1out、L2out、L3out)连接到EVSE的输入端的任一相(L1in、L2in、L3in)。
在本发明的另一个实施例中，除EVSE之外的外部设备可以作为用于控制到和来自至少一个EVSE的数据通信的主单元运行。
在一个实施例中，每个EVSE包括用于测量三相功率消耗和电流负载的装置，并且被配置为将该信息与其继电器状态和ID一起发送。该信息将被发送到主单元，并提供将至少一个EVSE中的每个输出导线(L1out、L2out、L3out)重新路由到三相电源的任何相(L1in、L2in、L3in)的基础。来自包括在相同组件中所有EVSE的电流负载信息将被传输至主单元并由其评估，为优化负载均衡和利用三相电源各相可用功率提供基础。
在本发明的一个实施例中，用于测量电流负载的装置被安装到向至少一个EVSE传送功率的配电电缆，并且其中，该信息从包括在外部通信装置或功率线通信装置中的主单元传送到至少一个EVSE。
当在根据本发明的三相充电组件中仅使用一个EVSE时，该配置是有利的。在具有三相市电电源的私人家庭安装中情况可能如此。房屋中的不同电器可以连接到电源的不同相，在一天的不同时间使不同的相负载。因此，当充电发生时，用于将EV充电的特定相的可用功率可能受到限制。如果EV连接到特定的阶相，而不知道已经从该相获得功率，则主保险丝可能断开。
根据本发明的一个实施例，安装在主保险丝之后的用于测量在每一相中流动的瞬时电流的电流表将提供关于当时哪个相具有最佳容量的信息。这可以由AMS仪表执行。测量数据将被发送到EVSE中的控制系统，并提供连接到哪一相的基础。数据可以通过功率线通信或无线方式传输到EVSE。这可能是一个确保EVSE始终连接到具有最佳容量的相的动态的过程。
这是仅安装一个EVSE的根据本发明的安装的示例，例如，在私人住宅、小屋、或小型公司中，用于在给电动车充电时提供可用电功率的最佳使用。
然而，当在根据本发明的装置中包括几个EVSE时，实现了本发明的全部可能。
包括可用于充电的功率、三相电源的不同相的电流负载、可以执行充电的时间范围、正在充电的EV的功耗等的全部数据在能量分配算法中定义，为如何控制每个EVSE奠定基础，即何时EVSE可用于充电、可用的功率、连接到那一相等。
上述三相充电系统可以优选地允许基于是否对EV充电、以及例如在离开之前，哪些EV获得用于加热和除霜的附加功率的可用信息的充电自动处理和/或提供用于该特定目的的所需的可用功率的分配和排序。
当在许多EV的充电期间从网络获取最大功率时，使用时间共享协议可能是有利的。如果所连接的EV的数量超过可能的最大EV数量，则可以自动激活这些协议，电动汽车的最大数量可能与每辆EV的最低容许充功率成比例。
通过在充电之前和/或充电期间测量阻性电流和无功电流，三相充电组件允许在启动充电之前自动估计EV是否应该具有超过正常最小充电电流的充电电流。
EV的“指纹”可以基于以下中的至少一个来记录：
-继电器受到影响之前的时间，
-开始充电之前的时间，直到达到充功率的上升时间，
-功率电平改变期间的响应时间(例如，从PWM信号改变为EV)，
-不同充功率下的无功电流，以及
-如果相关，一相和三相充电时无功电流的差异。
当“指纹”被记录时，可以进一步评估、或甚至决定所连接的EV的类型和型号，从而允许对充电进度进行技术调整。
通过使用云存储的解决方案，作为可用功率函数的功耗监视，根据本地保险丝值或调整到来自本地AMS量表或其组合的值是可能的。
三相充电组件优选地还允许通过手动或自动云存储服务减少或增加一些或全部EVSE之间的充功率。充功率的这种调整可以由如EVSE的供应商、电厂、建筑物的管理员等任何一方来执行。调整表示避免进一步向电网下方过充的有效方式，例如，在变电站等，和/或对网络充电或供应给建筑物、停车场等的最大功率进行调节。
根据本发明，完全实现了用于提供负载平衡的所需安全功能和相分配。
根据本发明提供有EVSE的附加充电站可以被添加到现有充电站的三相电源中，而不需要任何修改，使得系统成本高效且灵活。当为几辆电动车充电时，不需要人为交互来设置和保持可用电功率的最佳使用。在实践中，需要不同的功率和时间段进行充电的不同车辆，将与三相配电电缆/线路连接和断开。本发明的充电组件将自动且无缝地指示组件中包括的每个EVSE中的控制系统连接或切换到特定的相，它可从该相提取多少功率等。这将基于对三相电源的不同相上的电流负载的评估、一天中的时间、当时提供给多个EVSE的分配功率等来连续执行。
在前面的描述中，已经参照说明性实施例描述了根据本发明的组件的各个方面。出于解释的目的，阐述了具体的数字、系统和配置以便提供设备及其工作方式的透彻理解。然而，这个描述并不意在被解释为限制意义。对于所公开的主题所属领域的技术人员显而易见的说明性实施例以及该设备的其他实施例的各种修改和变化被认为是在本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种三相充电组件，用于当对电动车EV充电时优化使用可用的电功率，所述三相充电组件包括：
-三相分布电缆，所述三相分布电缆通过每一相的次级隔离导线(L1、L2、L3)和中性导线(N)来供应功率，
-至少一个电动车供电设备EVSE，每个所述EVSE包括内部电路，所述内部电路具有电连接至所述三相分布电缆的一个或多个所述次级隔离导线的输入端(L1in、L2in、L3in)和电连接至少一个所述EV的输出端(L1out、L2out、L3out)以提供用于充电的功率，
主单元，所述主单元控制到至少一个所述EVSE的数据通信和从至少一个所述EVSE的数据通信，
其特征在于，每个所述EVSE进一步包括：
-多个主继电器(R5、R7、R9)，被配置为连接或断开由所述输入端处的所述每一相的导线(L1in、L2in、L3in)提供的电功率，
-多个次级继电器(R6、R8、R10-R16)，被配置在继电器矩阵中，所述多个次级继电器用于使一相负载能够重新路由到所述输入端处的任何相(L1in、L2in、L3in)，
-包括通信装置的控制系统，其中，所述控制系统被配置为连接或断开所述主继电器和所述次级继电器(R5-R16)中的每一个的电源，并且发送中继状态信息到其他EVSE或从所述其他EVSE接收所述中继状态信息，并且其中，这是通过所述主单元控制的。
2.根据权利要求1所述的三相充电组件，其特征在于，所述次级继电器(R6、R8、R10)中的至少一个与所述主继电器(R5、R7、R9)中的至少一个并联，并且两个次级继电器(R11-R12)分别从相2导线(L2in)连接到所述分布电缆的相1以及附加电线的相1，使他们的继电器分流，并且其中，两个附加电线(R13-R14)分别从相3导线(L3in)连接到相1电线以及相1附加电线，使他们的继电器分流，并且其中，两个附加电线(R15-R16)分别从相2导线(L2in)和相3导线(L3in)连接到所述中性导线。
3.根据权利要求2所述的三相充电组件，其特征在于，每个输入相导线(L1in、L2in、L3in)设置有功率继电器(R1-R3)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，进一步包括每个输入相导线(L1in、L2in、L3in)上的保险丝。
5.根据前述权利要求中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，具有至少一个继电器(R4)的电线连接在所述EVSE的中性(Nin)输入端导线和中性输出端(Nout)之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，所述主继电器(R5、R7、R9)是非闭锁继电器，并且所述次级继电器(R6、R8、R10-R16)是闭锁继电器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，至少一个过电流保护器与至少一个所述主继电器(R5、R7、R9)串联。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，进一步包括作为主控制器运行的外部通信装置，所述主控制器控制包括在所述充电组件中的至少一个所述EVSE中包括的所述控制系统之间的数据通信。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，进一步包括功率线通信系统，所述功率线通信系统允许在每个所述EVSE中包括的所述控制系统之间的数据通信。
10.根据前述权利要求中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，所述EVSE包括主单元，所述主单元控制到所述EVSE或包括在相同的所述三相充电组件中的其他通信装置的数据通信或者从所述EVSE或包括在相同的所述三相充电组件中的所述其他通信装置的数据通信。
11.根据权利要求8或9所述的三相充电组件，其特征在于，所述外部通信装置或功率线通信系统被配置为作为主单元运行，所述主单元控制到至少一个所述EVSE的数据通信以及来自至少一个所述EVSE的数据通信。
12.根据权利要求10或11所述的三相充电组件，其特征在于，所述主单元被配置为控制将每个输出导线(L1out、L2out、L3out)重新路由到包括在相同的所述三相充电组件的所述EVSE的输入端的任何相(L1in、L2in、L3in)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的三相充电组件，其特征在于，所述三相充电组件包括用于测量所述三相分布电缆的电线的每一相上的电流负载的装置，并且其中，该信息形成将至少一个所述EVSE中的每个所述输出导线(L1out、L2out、L3out)重新路由到三相电源的任何相(L1in、L2in、L3in)的基础，以提供最佳负载平衡和可用功率的利用。
14.根据权利要求13所述的三相充电组件，其特征在于，用于测量电流负载的装置被安装到向至少一个所述EVSE传送功率的所述三相分布电缆，并且其中，该信息从包括在外部通信装置或功率线通信装置中的所述主单元发送到至少一个所述EVSE。
15.根据权利要求13所述的三相充电组件，其特征在于，至少一个所述EVSE包括用于测量其电输入线(L1in、L2in、L3in)的每一相上的电流负载的装置。
16.根据权利要求10或11所述的三相充电组件，其特征在于，所述主单元被配置为接收来自连接到其他设备的负载数据，并且从向所述EVSE供应功率的相同的所述三相分布电缆汲取功率，其中所述负载数据定义从每一相(L1in、L2in、L3in)可用的最大充电功率。
17.一种用于通过优化使用可用的电功率来对电动车EV充电的方法，包括：
-提供通过每一相的次级隔离导线(L1、L2、L3)和中性导线(N)来供应电功率的三相分布电缆，
-提供至少一个电动车供电设备EVSE，每个所述EVSE包括内部电路，所述内部电路具有电连接至所述三相分布电缆的一个或多个所述次级隔离导线(L1in、L2in、L3in)的输入端和电连接到至少一个所述EV的输出端(L1out、L2out、L3out)以提供充电功率，
其特征在于，所述方法进一步包括：
-为每个EVSE提供多个主继电器(R5、R7、R9)，所述多个主继电器被配置为连接或断开由所述输入端的所述每一相的导线(L1in、L2in、L3in)提供的电功率；
-为每个所述EVSE提供多个次级继电器(R6、R8、R10-R16)，所述多个次级继电器被配置在继电器矩阵中，以使输出导线(L1out、L2out、L3out)中的每一个能够重新路由到所述输入端的任何相(L1in、L2in、L3in)；
-为每个所述EVSE提供包括通信装置的控制系统，其中，所述控制系统被配置为连接或断开所述主继电器和所述次级继电器(R5-R16)中的每一个并且将继电器状态信息发送到所述EVSE以及从所述EVSE接收所述继电器状态信息，以及
-将至少一个EV连接到多个所述EVSE之一的所述输出导线(L1out、L2out、L3out)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
-为所述三相分布电缆提供用于测量其导线的每一相(L1、L2、L3)上的电流负载的装置，
-将电流负载数据发送到至少一个所述EVSE，作为包括在至少一个所述EVSE中的所述控制系统的路由判定基础。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
-为至少一个所述EVSE提供用于测量其电输入线(L1in、L2in、L3in)的每一相上的电流负载的装置；
-提供电流负载数据作为包括在所述至少一个EVSE中的所述控制系统的路由判定基础。
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