CN108928252A - 充电控制装置和包含其的充电站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源汽车技术，特别涉及用于为电动汽车充电的充电控制装置和包含该装置的电动汽车充电站。按照本发明一个方面的充电控制装置包含：第一接口，适于与充电桩的输出端口连接；第二接口，适于与车载充电机的充电接口连接；导引变换单元，适于与所述充电桩和车辆控制装置耦合；与所述导引变换单元和充电调度装置耦合的控制单元，配置为控制所述第一接口与所述第二接口之间的连接状态，以及根据所述充电调度装置的调度命令，经所述导引变换单元控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力。

Description

充电控制装置和包含其的充电站
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术，特别涉及用于为电动汽车充电的充电控制装置和包含该装置的电动汽车充电站。
背景技术
电动汽车与充电设施需协同发展，但是在实际应用中，充电桩的推广往往受到用电容量的限制。例如，如果一个小区剩余的电容量只有350kW，以每个交流桩额定功率7kW计，则该小区仅允许安装50个交流桩。当需要增加充电桩数量时，需要对电网扩容。
有序充电是指通过在满足电动汽车充电基本需求的前提下对电充电需求的合理调度，实现电网负荷曲线的削峰填谷以充分利用电网的额定功率。有序充电可以在很大程度上解决电网额定功率与充电桩供电需求之间的矛盾，因此正在得到越来越多用户的认可。
通常情况下，不同制造商生产的充电桩须提供满足强制性标准的电气接口。但是对于有序充电功能而言，则缺乏统一的实施标准。由此带来的问题是，无法从充电桩侧向各种车辆提供统一的有序充电服务。此外，各个制造商制造的充电桩在内部结构和工作原理上差异很大，这进一步增加了解决上述问题的难度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种充电控制装置，其具有与现有充电桩兼容性好和实施简便等优点。
按照本发明一个方面的充电控制装置包含：
第一接口，适于与充电桩的输出端口连接；
第二接口，适于与车载充电机的充电接口连接；
导引变换单元，适于与所述充电桩和所述车辆控制装置耦合；
与所述导引变换单元和充电调度装置耦合的控制单元，配置为控制所述第一接口与所述第二接口之间的连接状态，以及根据所述充电调度装置的调度命令，经所述导引变换单元控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力。
优选地，在上述充电控制装置中，所述控制单元还配置为获取所述充电桩的状态并将所述充电桩的状态上报所述充电调度装置。
优选地，在上述充电控制装置中，所述充电桩为交流充电桩，所述控制单元按照下列方式控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力：
将所述导引变换单元从所述车辆控制装置接收的充电需求上传至所述充电调度装置；
从所述调度命令中提取充电功率分配值；以及
经所述导引变换单元向所述充电桩发送所述充电功率分配值。
优选地，在上述充电控制装置中，所述充电桩为直流充电桩，所述控制单元按照下列方式控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力：
将所述导引变换单元从所述车辆控制装置接收的充电需求上传至所述充电调度装置；
从所述调度命令中提取充电功率分配值；以及
经所述导引变换单元向所述车辆控制装置发送所述充电功率分配值。
优选地，在上述充电控制装置中，所述充电控制装置被集成在所述充电桩内。
按照本发明另一个方面，提供了一种电动汽车充电站，其包含：
多个充电桩；
充电调度装置，配置为生成使所述充电桩实现有序充电的调度命令；以及
多个充电控制装置，每个充电控制装置对应于所述多个充电桩中的其中一个并且包含：
第一接口，适于与所述充电桩的输出端口连接；
第二接口，适于与车载充电机的充电接口连接；
导引变换单元，适于与所述充电桩和所述车辆控制装置耦合；
与所述导引变换单元和充电调度装置耦合的控制单元，配置为控制所述第一接口与所述第二接口之间的连接状态，以及根据所述充电调度装置的调度命令，经所述导引变换单元控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力。
优选地，在上述电动汽车充电站中，所述充电功率分配值由所述充电调度装置基于下列项中的一项或多项确定：电动汽车充电站当前所服务车辆的充电需求、电动汽车充电站当前的电网负荷以及当前时间段。
在本发明中，充电控制装置是一个在功能上独立于充电桩和车载充电机的单元，因此无需改变充电桩和车载充电机的结构和工作方式即可实现有序充电功能，这有利于有序充电服务的推广。
附图说明
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：
图1为按照本发明一个实施例的电动汽车充电站的示意框图。
图2为按照本发明另一个实施例的充电控制装置的示意框图。
图3为图2所示实施例的充电控制装置的具体实施形式的示意图。
图4为图3所示充电控制装置的工作流程图。
图5为采用一体化转接头形式的充电控制装置的视图。
图6为采用分离式转接头形式的充电控制装置的视图。
具体实施方式
下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。
在本说明书中，诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。
诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
“耦合”应当理解为包括在两个单元之间直接传送电能量或电信号的情形，或者经过一个或多个第三单元间接传送电能量或电信号的情形。
需要指出的是，本说明书中所述的电动汽车包括纯电动汽车和插电混合动力汽车。
按照本发明的一个方面，在充电桩与车辆控制装置之间设置一充电控制装置，该装置具有与充电调度装置、充电桩和车辆控制装置的通信功能，以根据来自充电调度装置的调度命令来管理充电桩对车载充电机的电能输出。需要指出的是，这里的调度命令应广义理解为涉及充电的控制命令，例如包括但不限于充电的时机和充电参数(例如充电电压、充电电流和充电功率中的一种或多种)等。
由于充电控制装置是一个在功能上独立于充电桩和车载充电机的单元，因此无需改变充电桩和车载充电机的结构和工作方式即可实现有序充电功能。然而需要指出的是，充电控制装置在物理上既可以作为一个单独的硬件单元(例如适于连接在充电桩与车载充电机之间的转接头)存在，也可以被集成在充电桩内。
图1为按照本发明一个实施例的电动汽车充电站的示意框图。
图1所示的电动汽车充电站10包括充电调度装置110、多个充电桩120以及为每个充电桩120配备的充电控制装置130。充电调度装置110配置为生成使充电桩实现有序充电的调度命令并发送至充电控制装置130。相应地，充电控制装置130根据调度命令，控制其对应的充电桩120对充电车辆20的车载充电机的充电能力(例如充电电流、充电电压或充电功率等)。优选地，充电调度装置110基于下列项中的一项或多项确定：充电站当前所服务车辆20的充电需求、充电站当前的电网负荷以及当前时间段。充电调度装置110可以是PC机、工作站或服务器等设备。
以下对充电控制装置作进一步的描述。
图2为按照本发明另一个实施例的充电控制装置的示意框图。
如图2所示，按照本实施例的充电控制装置130包含第一接口131、第二接口132、通信单元133、导引变换单元134和控制单元135。
在图2所示的充电控制装置130中，第一接口131适于与充电桩120的输出端口或充电输出端口连接，第二接口132适于与车载充电机210的充电接口连接。第一接口131与第二接口132之间的连接状态由控制单元135控制。
通信单元133配置为与充电调度装置110通信，以从充电调度装置110接收基于有序充电调度策略的调度命令，并将充电桩120的信息(例如输出电流、电压或功率、充电桩ID等)以及充电车辆的信息(例如车载充电机类型、车辆型号、电池SOC状态等)上传到充电调度装置110。在本实施例中，通信单元133可以利用Zigbee、多对一蓝牙、WiFi、NB-IoT、PLC等各种有线或无线通信协议实现与充电调度装置的通信。
如图2所示，导引变换单元134适于与充电桩120和车辆控制装置220耦合，控制单元135由此可经其与充电桩120和车辆控制装置220通信。
参见图2，控制单元135与通信单元133和导引变换单元134耦合，其可以实现下列操作：控制第一接口131与第二接口132之间的连接状态；根据经通信单元133从充电调度装置110接收的调度命令，经导引变换单元134控制充电桩120对车载充电机210的充电能力。可选地，控制单元135还配置为获取充电桩120的状态并将充电桩120的状态经通信单元133上报至充电调度装置110，使得充电调度装置110可基于充电桩120的状态进行充电调度。有关控制单元135的上述操作将在下面作进一步的描述。
需要指出的是，虽然在图2所示的实施例中，通信单元133作为单独的单元而存在，但是这并非必需的。可选地，也可以在控制单元135内增设具有与充电调度装置110进行通信的部件。
图3为图1所示实施例的充电控制装置的具体实施形式的示意图。在本实施例中，充电控制装置130以转接头的形式实现，并且假设充电桩120为交流充电桩。
如图3所示，充电桩120的火线L和零线N分别经充电控制装置130中的第一开关S1和第二开关S2接入车载充电机210，该等开关S1、S2的导通和关断由控制单元135控制。
在图2所示的实施例中，控制单元135通过测量流经火线L的电流作为充电桩120的状态并且将测得的电流值经通信单元133上报充电调度装置110。
图4为图3所示充电控制装置的工作流程图。
参见图4，在步骤410，控制单元135监测第一接口131和第二接口132是否分别与充电桩120和车载充电机210相连接。如果都已连接，则进入步骤420，否则继续监测。
在步骤420，控制单元135通过导引变换单元134从车辆控制装置220获取其充电需求(例如充电电流、充电电压或充电功率等)。
随后进入步骤430，控制单元135经通信单元133将充电需求上传至充电调度装置110。
接着，在步骤440，控制单元135经通信单元133从充电调度装置110接收充电调度命令。如上所述，充电调度命令例如包括但不限于充电的时机和充电参数(例如充电电压、充电电流和充电功率中的一种或多种)等。在本实施例中，其至少包括充电功率分配值，该值规定了车载充电机210的充电功率。优选地，充电功率分配值由充电调度装置110基于电动汽车充电站当前所服务车辆的充电需求、电动汽车充电站当前的电网负荷以及当前时间段等因素中的一个或多个确定。
随后进入步骤450，控制单元135经导引变换单元134将上述充电功率分配值发送至相应的充电桩120，以指示充电桩120以该分配值向车载充电机210输送电能。
随后进入步骤460，控制单元135通过闭合第一开关S1和第二开关S2来启动充电过程。
需要指出的是，虽然在图3和4所示的示例中以交流充电桩为例，但是本发明的原理同样特可应用于直流充电桩。以图4所示的工作流程为例，当充电桩为直流充电桩时，可以对步骤450作适应性的修改。具体而言，此时控制单元135经导引变换单元134将充电调度装置110确定的充电功率分配值发送至车辆控制装置220，以指示车载充电机210以该分配值从充电桩120汲取电能。
图5为采用一体化转接头形式的充电控制装置的视图。如图5所示，转接头50包含壳体510，该壳体510的两端分别设置前述第一接口311和第二接口312，通信单元、导引变换单元和控制单元则设置于壳体内部。
图6为采用分离式转接头形式的充电控制装置的视图。如图6所示，转接头60包含第一壳体610和第二壳体620，前述第一接口311和第二接口312分别设置于第一和第二壳体上，而通信单元、导引变换单元和控制单元则可设置于第一或第二壳体内，或者分散地设置于第一和第二壳体内。参见图6，转接头还包含线缆630以实现第一接口与第二接口之间的电气连接。
提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。
鉴于以上所述，本公开的范围通过以下权利要求书来确定。

Claims (14)

1.一种充电控制装置，其特征在于，包含：
第一接口，适于与充电桩的输出端口连接；
第二接口，适于与车载充电机的充电接口连接；
导引变换单元，适于与所述充电桩和车辆控制装置耦合；
与所述导引变换单元和位于所述充电控制装置外部的充电调度装置耦合的控制单元，配置为控制所述第一接口与所述第二接口之间的连接状态，以及根据所述充电调度装置的调度命令，经所述导引变换单元控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力。
2.如权利要求1所述的充电控制装置，其中，所述控制单元还配置为获取所述充电桩的状态并将所述充电桩的状态上报所述充电调度装置。
3.如权利要求1或2所述的充电控制装置，其中，所述充电桩为交流充电桩，所述控制单元按照下列方式控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力：
将所述导引变换单元从所述车辆控制装置接收的充电需求上传至所述充电调度装置；
从所述调度命令中提取充电功率分配值；以及
经所述导引变换单元向所述充电桩发送所述充电功率分配值。
4.如权利要求1或2所述的充电控制装置，其中，所述充电桩为直流充电桩，所述控制单元按照下列方式控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力：
将所述导引变换单元从所述车载充电机接收的充电需求上传至所述充电调度装置；
从所述调度命令中提取充电功率分配值；以及
经所述导引变换单元向所述车辆控制装置发送所述充电功率分配值。
5.如权利要求1或2所述的充电控制装置，其中，所述充电控制装置被集成在所述充电桩内。
6.如权利要求1或2所述的充电控制装置，其中，进一步包含第一壳体和第二壳体，所述第一接口和第二接口分别设置于所述第一壳体和第二壳体上。
7.如权利要求1或2所述的充电控制装置，其中，进一步包括容纳所述导引变换单元和控制单元的壳体，该壳体的两端分别设置所述第一接口和第二接口。
8.如权利要求1或2所述的充电控制装置，其中，进一步包括第一开关和第二开关，所述充电桩的火线和零线分别经所述第一开关和所述第二开关接入所述车载充电机，所述第一开关和第二开关的导通和关断由所述控制单元控制。
9.一种电动汽车充电站，包括：
一个或多个充电桩；
充电调度装置，配置为生成使所述充电桩实现有序充电的调度命令；以及
多个如权利要求1-8中任意一项所述的充电控制装置。
10.如权利要求9所述的电动汽车充电站，其中，所述控制单元还配置为获取所述充电桩的状态并将所述充电桩的状态上报所述充电调度装置。
11.如权利要求9所述的电动汽车充电站，其中，所述充电桩为交流充电桩，所述控制单元按照下列方式控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力：
将所述导引变换单元从所述车辆控制装置接收的充电需求上传至所述充电调度装置；
从所述调度命令中提取充电功率分配值；以及
经所述导引变换单元向所述充电桩发送所述充电功率分配值。
12.如权利要求9所述的电动汽车充电站，其中，所述充电桩为直流充电桩，所述控制单元按照下列方式控制所述充电桩对所述车载充电机的充电能力：
将所述导引变换单元从所述车辆控制装置接收的充电需求上传至所述充电调度装置；
从所述调度命令中提取充电功率分配值；以及
经所述导引变换单元向所述车辆控制装置发送所述充电功率分配值。
13.如权利要求11或12所述的电动汽车充电站，其中，所述充电功率分配值由所述充电调度装置基于下列项中的一项或多项确定：电动汽车充电站当前所服务车辆的充电需求、电动汽车充电站当前的电网负荷以及当前时间段。
14.如权利要求9所述的电动汽车充电站，其中，所述充电控制装置被集成在所述充电桩内。
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