CN109291825A - 一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统，其包括充电柜和两个分体柜；分体柜内设有计费单元，计费单元通过充电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；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AC‑DC充电模块连接；AC‑DC充电模块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；充电控制单元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；充电控制单元与对应的配电单元点连接，并且充电控制单元与对应的计费单元通信。本发明具有切换充电桩的输出功率的效果。

Description

一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统及控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车充电的技术领域，尤其是涉及一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统及控制方法。

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

本发明的目的是提供一种能够切换充电桩功率的单双枪自动切换的双枪充电桩系统及控制方法。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

包括充电柜和两个分体柜；所述分体柜内设有计费单元，所述计费单元通过充电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、模块化充电机、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；所述模块化充电机与所述功率分配单元和所述AC-DC充电模块电性连接，用于给所述双枪充电桩提供总功率输出；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点连接，并且所述充电控制单元与对应的所述计费单元通信。

通过采用上述技术方案，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。同时，采用模块化充电机可以给充电桩提供总输出功率。

本发明进一步设置为：所述模块化充电机为可拆卸式。

通过采用上述技术方案，技术人员可以针对充电桩的实际应用场景，使用或更换能够为充电桩提供不同总功率输出的充电机，同时可拆卸式的模块化充电机也便于技术人员对所述模块化充电机进行检测和维修。

本发明进一步设置为：所述分体柜内还设有自动识别模块、显示单元、电表及读卡器，所述自动识别模块、所述显示单元、所述电表即所述读卡器分别与所述计费单元连接。

优选地，所述自动识别模块将所述识别结果发送至所述功率分配单元和所述计费单元；所述功率分配单元根据所述识别结果对两把所述充电枪进行功率分配；所述计费单元根据所述识别结果和所述电表计算费用。

通过采用上述技术方案，通过自动识别模块，对电动车进行识别，根据识别的结果为电动车进行功率的分配，能够对有需要快速充电的车辆，例如，警车、消防车或救护车等分配大功率充电，使功率分配更加合理。

本发明进一步设置为：所述充电枪连接所述分体柜与电动车，其包括充电桩与电动车直接通信线、充电输出导线；所述交流输入端为三相四线交流输入。

通过采用上述技术方案，上述分体柜通过将三相四线交流转换为直流在充电枪进行输出，为电动车进行充电。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

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，并把所有模块的输出切换到正在充电的充电枪上。

通过采用上述技术方案，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。

本发明进一步设置为：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。

优选地，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。

通过采用上述技术方案，通过模式切换，实现了充电桩的功率切换，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。

本发明进一步设置为：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功率分配结果；功率分配完成后，充电控制单元根据所述功率分配结果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。

优选地，所述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功率分配结果包括：

自动识别模块对两辆电动车分别进行自动识别，得到识别结果；根据所述识别结果，为电动车分别设置功率分配的优先级；根据所述优先级为所述电动车进行功率分配，得到所述功率分配结果。

通过采用上述技术方案：当有两辆电动车同时需要充电时，对所述两辆电动车进行自动识别，根据识别结果设置功率分配的优先级，并根据该优先级进行功率分配，实现了对需要快速充电的特使车辆分配大功率进行充电。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1. 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；

2. 通过自动识别模块，对电动车进行识别，根据识别的结果为电动车进行功率的分配，能够对有需要快速充电的车辆，例如，警车、消防车或救护车等分配大功率充电，使功率分配更加合理。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图中：1、充电柜；11、控制单元；12、配电单元；13、功率分配单元；14、AC-DC充电模块；15、充电机；2、分体柜；21、显示单元；22、自动识别模块；23、计费单元；24、电表；25、读卡器；26、充电枪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

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：充电桩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。

参照图1，为本发明公开的一种单双枪自动切换的双枪充电桩系统，包括充电柜1和两个分体柜2。

分体柜2内设有计费单元23，计费单元23通过充电连接线与各自对应的充电枪26连接，计费单元23对充电数据进行实时分析和处理。分体柜2内还设有自动识别模块22、显示单元21、电表24及读卡器25。自动识别模块22、显示单元21、电表24即读卡器25分别与计费单元23连接。本实施例中，显示单元21为组态显示屏。

充电枪26是连接分体柜2和电动车的连接设备，其包括充电桩与电动车直接通信线、充电输出导线等器件。计费单元23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25读取用户相关的信息，是充电控制的发起者；读卡器25读取用户卡的相关信息，由计费单元23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23进行控制。

充电柜1内设有AC-DC充电模块14、功率分配单元13、两个充电控制单元11（优选为Q568充电控制单元11）及两个配电单元12。

进一步地，充电柜1内还设有充电机15，该充电机15通过电性连接于功率分配单元13和AC-DC充电模块14，用于给整个充电桩提供总功率输出。在本实施例中，该充电机15是可拆卸式的，可以根据充电桩的实际应用场景进行更换以及维修。

充电柜1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14及两个配电单元12连接。配电单元12是整个充电桩主要设备，给充电控制单元11、计费单元23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14，漏电保护器输出的单相交流电分别与两个配电单元12连接。

自动识别模块22包括用于获取电动车的车牌或车型图像的摄像头，和用于对该电动车的车牌或车型的图像进行处理，并得到识别结果的处理器。对于需要快速充电的特殊车辆，例如，警车、消防车或救护车等，其车牌或车型具有特殊性，因此，可以通过自动识别模块22对这类车辆进行识别。

自动识别模块22与功率分配单元13进行通信，在双枪充电时，自动识别模块22会识别两辆正在进行充电的电动车，得到识别结果。该自动识别模块22可以对电动车的车牌或车型进行识别。若识别出其中一辆电动车为需要快速充电的特殊车辆，即其中一辆电动车功率分配的优先级高，例如，警车、消防车或者救护车等，则该自动识别模块22将该识别结果发送至功率分配单元13，该功率分配单元13根据该识别结果，为该需要快速充电的特殊车辆分配全功率输出。若识别出两辆电动车均为需要快速充电的特殊车辆，或两辆电动车均不为需要快速充电的特殊车辆，即两辆电动车功率分配的优先级相等，则分配每一把枪的输出功率为总功率的一半。

AC-DC充电模块14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13连接；功率分配单元13分别与两个充电控制单元11通信，功率分配单元13根据自动识别模块22发送的识别结果，对AC-DC充电模块14输出给每一把充电枪26进行相应的功率分配，并由充电控制单元11进行控制，功率分配单元13给每一把充电枪26分配输出功率，并由充电控制单元11控制；充电控制单元11是整个充电桩的核心控制部分，其控制功率分配单元13对两把充电枪26进行功率分配，并控制AC-DC充电模块14输出对应的电压和电流，并且充电控制单元11通过与电动车和计费单元23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取药分配输出电压电流，并且把相关的充电数据发送给计费单元23。

充电控制单元11与对应的配电单元12点连接，并且充电控制单元11与对应的计费单元23通信。

参照图1，为本发明公开的一种单双枪自动切换的双枪充电桩控制方法，双枪的充电模式是由计费单元23发送给充电控制单元11，充电控制单元11根据计费单元23发送过来的工作模式去控制功率分配单元13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26有人过来使用充电，并且计费单元23检测到另一充电枪26没有工作时，该充电枪26的计费单元23会给充电控制单元11发送单枪轮充模式，充电控制单元11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26有人过来充电，正要充电那把充电枪26的计费单元23先检测对枪的工作状态：如果检测到对枪正在工作，则自动识别模块22对两辆电动车进行识别，若识别出其中一辆电动车（包括正在充电的电动车或正要充电的电动车）为需要快速充电的特殊车辆，例如，警车、消防车或救护车等，则为需要快速充电的特殊车辆设置最高的功率分配的优先级，并发送请求切换工作模式命令给充电控制单元11，将需要快速充电的特殊车辆的工作模式切换为单枪轮充模式。

若识别出两辆电动车均为需要快速充电的特殊车辆，或均不为需要快速充电的特殊车辆时，则为两辆电动车设置相同的功率分配的优先级，充电控制单元11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13合理分配功率。

充电控制单元11功率分配完后就会把刚才正在充电那把充电枪26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，同时充电控制单元11会发送消息给正在等待充电那把充电枪26的计费单元23，说明充电控制单元11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23接收到该消息后会发送启动充电命令给充电控制单元11，充电控制单元11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26停止充电，充电控制单元11会发送消息给正在充电的充电枪26的计费单元23，正在充电的充电枪26的计费检测到对枪已经停止工作时，会把工作模式切换到单枪轮充模式并发送给充电控制单元11。充电控制单元11收到切换到单枪轮充模式后，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11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，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26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单枪轮充模式。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一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柜，其特征在于：

所述分体柜内设有计费单元，所述计费单元通过充电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、模块化充电机、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；

所述模块化充电机与所述功率分配单元和所述AC-DC充电模块电性连接，用于给所述双枪充电桩提供总功率输出；

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点连接，并且所述充电控制单元与对应的所述计费单元通信。

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，其特征在于：

所述模块化充电机为可拆卸式。

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，其特征在于：

所述分体柜内还设有自动识别模块、显示单元、电表及读卡器，所述自动识别模块、所述显示单元、所述电表即所述读卡器分别与所述计费单元连接。

4.根据权利要求3所述的单双枪自动切换的双枪充电桩系统，其特征在于：

所述自动识别模块将所述识别结果发送至所述功率分配单元和所述计费单元；

所述功率分配单元根据所述识别结果对两把所述充电枪进行功率分配；

所述计费单元根据所述识别结果和所述电表计算费用。

5.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，其特征在于：

所述充电枪连接所述分体柜与电动车，其包括充电桩与电动车直接通信线、充电输出导线；

所述交流输入端为三相四线交流输入。

6.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，并把所有模块的输出切换到正在充电的充电枪上。

7.根据权利要求6所述的单双枪自动切换的双枪充电桩的控制方法，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。

8.根据权利要求7所述的单双枪自动切换的双枪充电桩的控制方法，其特征在于，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。

9.根据权利要求6所述的单双枪自动切换的双枪充电桩的控制方法，其特征在于，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功率分配结果；

功率分配完成后，充电控制单元根据所述功率分配结果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。

10.根据权利要求9所述的单双枪自动切换的双枪充电桩的控制方法，其特征在于，所述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功率分配结果包括：

自动识别模块对两辆电动车分别进行自动识别，得到识别结果；

根据所述识别结果，为电动车分别设置功率分配的优先级；

根据所述优先级为所述电动车进行功率分配，得到所述功率分配结果。