CN110224467A - 功率分配电路及充电桩 - Google Patents

Abstract

本实施例涉及充电技术领域，提供一种功率分配电路及充电桩。其中，包括功率控制单元、开关模组及供电模块，功率控制单元与开关模组、供电模块均电连接，供电模块与开关模组电连接，功率控制单元用于与多个充电控制模块电连接；功率控制单元用于依据多个充电控制模块分别传输的多个需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，以及将一次分配结果发送至开关模组；开关模组用于依据一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，以使供电模块提供的直流电通过开关模组，并按照二次分配结果给多个充电控制模块中的至少一个充电控制模块供电。本实施例可以实现功率的合理分配，提高充电效率。

Description

功率分配电路及充电桩

技术领域

本发明涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种功率分配电路及充电桩。

背景技术

现有的充电桩在进行充电的时候，默认将充电桩的功率输出进行均分，以满足双枪的同时输出，或者是单枪的全功率输出，又或者是较大级差的调度方式，这样的功率分配不合理，充电效率低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种功率分配电路及充电桩，以解决现有技术中功率分配不合理，充电效率低的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种功率分配电路，所述功率分配电路包括功率控制单元、开关模组及供电模块，所述功率控制单元与所述开关模组、供电模块均电连接，所述供电模块与所述开关模组电连接，所述功率控制单元用于与多个充电控制模块电连接；所述功率控制单元用于依据所述多个充电控制模块分别传输的多个需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，以及将所述一次分配结果发送至所述开关模组；所述开关模组用于依据所述一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，以使所述供电模块提供的直流电通过开关模组，并按照所述二次分配结果给所述多个充电控制模块中的至少一个所述充电控制模块供电。

进一步地，所述开关模组包括至少一个开关模块；每个开关模块均包括一个投切控制单元和多个主直流接触器，所述投切控制单元与每个所述主直流接触器均电连接，且所述投切控制单元与所述功率控制单元电连接；所述多个主直流接触器包括多个主直流接触器组，每个所述主直流接触器组均与一个所述充电控制模块电连接；所述投切控制单元用于依据所述功率控制单元发送的一次分配结果进行二次分配，得到二次分配结果，并依据所述二次分配结果控制所述多个主直流接触器进行投切。

进一步地，所述开关模组包括多个开关模块，所述供电模块分别通过一个所述开关模块与所有的所述充电控制模块均电连接，且每个所述开关模块均与所述功率控制单元、供电模块电连接。

进一步地，所述供电模块用于与电源连接，所述供电模块包括多个转换单元，每个所述转换单元均与所述电源、功率控制单元电连接，所述多个转换单元包括多个转换单元组，每个所述转换单元组均与一个所述开关模块一一对应电连接；所述转换单元用于将所述电源提供的交流电转换为直流电并传输给与其电连接的开关模块。

进一步地，所述供电模块中的转换单元数量为所述开关模组中的开关模块数量的4倍，所述开关模块中的主直流接触器数量为所述供电模块中的转换单元数量的2倍。

进一步地，所述供电模块中的转换单元数量与所述开关模组中的开关模块数量、以及所述开关模块中的主直流接触器数量均为8。

第二方面，本发明提供一种充电桩，所述充电桩包括上述的功率分配电路，所述功率分配电路包括功率控制单元、开关模组及供电模块，所述功率控制单元与所述开关模组、供电模块均电连接，所述供电模块与所述开关模组电连接，所述功率控制单元用于与多个充电控制模块电连接；所述功率控制单元用于依据所述多个充电控制模块分别传输的多个需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，以及将所述一次分配结果发送至所述开关模组；所述开关模组用于依据所述一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，以使所述供电模块提供的直流电通过开关模组，并按照所述二次分配结果给所述多个充电控制模块中的至少一个所述充电控制模块供电。所述充电桩还包括多个充电控制模块，多个所述充电控制模块均与所述功率控制单元电连接，且所述功率分配电路用于与电源连接，每个所述充电控制模块均用于与一个充电设备一一对应电连接；所述充电控制模块用于获取与其电连接的充电设备的需求功率，并将所述需求功率传输至所述功率控制单元。

进一步地，每个所述充电控制模块均包括一个充电接口和一个控制单元，与所述充电控制模块电连接的充电设备依次通过所述充电接口、控制单元与所述功率控制单元电连接，且所述充电接口与所述开关模组电连接。

进一步地，所述充电控制模块还包括一个次直流接触器，所述次直流接触器电连接于所述开关模组与所述充电接口之间，且所述次直流接触器与所述控制单元电连接；所述控制单元用于通过所述充电接口检测所述充电设备的状态信息，并依据所述状态信息控制所述次直流接触器。

在本发明实施例中，所述充电桩还包括壳体，所述多个充电控制模块及所述功率分配电路均设置于所述壳体内。

本发明实施例提供的功率分配电路及充电桩，通过功率控制单元依据多个充电模块分别传输的多个需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，并将一次分配结果发送至开关模组，开关模组依据一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，以使供电模块通过开关模组，按照二次分配结果给多个充电控制模块中的至少一个充电控制模块供电，通过功率控制单元与开关模组配合，进行两次功率分配，实现功率的合理分配，提高充电效率。

附图说明

图1示出了本发明实施例所提供的双枪充电桩的第一方框示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的双枪充电桩的第二方框示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的四枪充电桩的第一方框示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的四枪充电桩的第二方框示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的双枪充电桩的第三方框示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的双枪充电桩的第四方框示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的双枪充电桩中主直流接触器的连接示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的四枪充电桩中主直流接触器的连接示意图。

图标：10-第一充电设备；20-第二充电设备；30-第三充电设备；40-第四充电设备；50-充电桩；51-第一充电控制模块；511-第一充电接口；512-第一控制单元；513-第一次直流接触器；52-第二充电控制模块；521-第二充电接口；522-第二控制单元；523-第二次直流接触器；53-第三充电控制模块；531-第三充电接口；532-第三控制单元；533-第三次直流接触器；54-第四充电控制模块；541-第四充电接口；542-第四控制单元；543-第四次直流接触器；55-功率分配电路；551-功率控制单元；552-开关模组；5521-第一开关模块；5522-第二开关模块；5528-第八开关模块；553-供电模块；60-电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本发明的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种充电桩，充电桩主要包括多个充电控制模块和功率分配电路，多个充电控制模块均与功率分配电路电连接，且每个充电控制模块用于与一个充电设备一一对应电连接，功率分配电路用于与电源电连接。充电桩还可以包括壳体，多个功率控制模块和功率分配电路均设置于壳体内。

在本实施例中，充电控制模块与充电设备电连接，且与功率分配电路电连接，充电控制模块用于获取与其电连接充电设备的需求功率，并将该需求功率传输至功率控制单元。每个充电控制模块均包括一个充电接口、一个控制单元和一个次直流接触器，充电接口与一个充电设备电连接，该充电设备依次通过充电接口、控制单元与功率分配电路电连接，次直流接触器电连接于功率分配电路与充电接口之间，且次直流接触器与控制单元电连接。

充电接口与控制单元、次直流接触器均电连接，且与一个充电设备电连接，用于实现控制单元与充电设备之间的信息交互，以及实现给充电设备进行充电。充电接口可以是，但不限于CHAdeMO快充插座、Combo插座、Tesla插座、Mennekes快充插座、CEE插头等。

控制单元与充电接口、次直流接触器、以及功率分配电路均电连接，用于通过充电接口获取充电设备的需求功率，并将该需求功率传输至功率分配电路，还用于通过充电接口检测充电设备的状态信息，并依据状态信息控制次直流接触器，状态信息可以是该充电设备的温度、湿度、倾斜度等。

控制单元可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

次直流接触器与控制单元、充电接口、以及功率分配电路均电连接，用于在控制单元的控制下实现充电线路的通断。次直流接触器可以是，但不限于半导体直流接触器、空气式电磁直流接触器、真空直流接触器、永磁直流接触器等。

通过控制单元获取充电设备的状态信息，来控制次直流接触器的通断，从而实现了是否对充电设备进行充电的控制，以保证在充电设备安全的情况下进行充电，保障了充电过程的安全性。

当充电控制模块的数量为2时，充电桩50为双枪充电桩，请参阅图1，图1示出了本发明实施例所提供的双枪充电桩的第一方框示意图。双枪充电桩可以与第一充电设备10、第二充电设备20电连接，还与电源60电连接，双枪充电桩可以用于将电源60提供的交流电转换为直流电并进行分配后，给第一充电设备10和/或第二充电设备20充电。

可以理解为，在一种情况下，双枪充电桩可能只与第一充电设备10或者是第二充电设备20中的一个电连接，也有可能与第一充电设备10和第二充电设备20都进行电连接。第一充电设备10和第二充电设备20可以是，但不限于新能源汽车、新能源电动车等电动车辆。电源60可以是三相交流电。

在本实施例中，双枪充电桩包括第一充电控制模块51、第二充电控制模块52和功率分配电路55，第一充电控制模块51、第二充电控制模块52均与功率分配电路55电连接，且第一充电控制模块51用于与第一充电设备10电连接，第二充电控制模块52用于与第二充电设备20电连接，功率分配电路55用于与电源60电连接。双枪充电桩还可以包括壳体，第一充电控制模块51、第二充电控制模块52及功率分配电路55均设置于壳体内。

第一充电控制模块51与第一充电设备10电连接，用于获取第一充电设备10的第一需求功率，并将第一需求功率发送至功率分配电路55。请参阅图2，第一充电控制模块51包括第一充电接口511、第一控制单元512和第一次直流接触器513，第一控制单元512与第一充电接口511、第一次直流接触器513均电连接，第一次直流接触器513与第一充电接口511电连接，且第一充电接口511与第一充电设备10电连接，第一次直流接触器513、第一控制单元512均与功率分配电路55电连接。

第一充电接口511与第一控制单元512、第一次直流接触器513均电连接，且与第一充电设备10电连接，用于实现第一控制单元512与第一充电设备10之间的信息交互，以及实现给第一充电设备10进行充电。第一充电接口511可以是，但不限于CHAdeMO快充插座、Combo插座、Tesla插座、Mennekes快充插座、CEE插头等。

第一控制单元512与第一充电接口511、第一次直流接触器513、以及功率分配电路55均电连接，用于通过第一充电接口511获取第一充电设备10的第一需求功率，并将第一需求功率传输至功率分配电路55，还用于通过第一充电接口511检测第一充电设备10的第一状态信息，并依据第一状态信息控制第一次直流接触器513，第一状态信息可以是第一充电设备10的温度、湿度、倾斜度等。

作为一种实施方式，第一控制单元512通过第一充电接口511获取第一充电设备10的第一需求功率10KW，并将第一需求功率发送至功率分配电路55，同时第一控制单元512还通过第一充电接口511获取第一充电设备10的温度和倾斜度，并依据第一充电设备10的温度和倾斜度控制第一次直流接触器513的通断。具体地，将第一充电设备10的温度与预设温度范围进行比较，预设温度范围可以是(-20，50)℃，当第一充电设备10的温度不处于预设温度范围内时，则可以认为，第一充电设备10的温度过高或者过低，此时，不宜对第一充电设备10进行充电，第一控制单元512控制第一次直流接触器513断开；将第一充电设备10的倾斜度与预设角度进行比较，当第一充电设备10的倾斜度大于预设角度时，则可以认为，第一充电设备10倾斜，此时，不宜对第一充电设备10进行充电，第一控制单元512控制第一次直流接触器513断开。

第一次直流接触器513与第一控制单元512、第一充电接口511、以及功率分配电路55均电连接，用于在第一控制单元512的控制下实现充电线路的通断。第一次直流接触器513可以是，但不限于半导体直流接触器、空气式电磁直流接触器、真空直流接触器、永磁直流接触器等。

第二充电控制模块52与第二充电设备20电连接，用于获取第二充电设备20的第二需求功率，并将第二需求功率发送至功率分配电路55。请参阅图2，第二充电控制模块52包括第二充电接口521、第二控制单元522和第二次直流接触器523，第二控制单元522与第二充电接口521、第二次直流接触器523均电连接，第二次直流接触器523与第二充电接口521电连接，且第二充电接口521与第二充电设备20电连接，第二次直流接触器523、第二控制单元522均与功率分配电路55电连接。

第二充电接口521与第二控制单元522、第二次直流接触器523均电连接，且与第二充电设备20电连接，用于实现第二控制单元522与第二充电设备20之间的信息交互，以及实现给第二充电设备20进行充电。第二充电接口521可以是，但不限于CHAdeMO快充插座、Combo插座、Tesla插座、Mennekes快充插座、CEE插头等。

第二控制单元522与第二充电接口521、第二次直流接触器523、以及功率分配电路55均电连接，用于通过第二充电接口521获取第二充电设备20的第二需求功率，并将第二需求功率传输至功率分配电路55，还用于通过第二充电接口521检测第二充电设备20的第二状态信息，并依据第二状态信息控制第二次直流接触器523，第二状态信息可以是第二充电设备20的温度、湿度、倾斜度等。

作为一种实施方式，第二控制单元522通过第二充电接口521获取第二充电设备20的第二需求功率20KW，并将第二需求功率发送至功率分配电路55，同时第二控制单元522还通过第二充电接口521获取第二充电设备20的温度和倾斜度，并依据第二充电设备20的温度和倾斜度控制第二次直流接触器523的通断。具体地，将第二充电设备20的温度与预设温度范围进行比较，预设温度范围可以是(-20，50)℃，当第二充电设备20的温度不处于预设温度范围内时，则可以认为，第二充电设备20的温度过高或者过低，此时，不宜对第二充电设备20进行充电，第二控制单元522控制第二次直流接触器523断开；将第二充电设备20的倾斜度与预设角度进行比较，当第二充电设备20的倾斜度大于预设角度时，则可以认为，第二充电设备20在倾斜，此时，不宜对第二充电设备20进行充电，第二控制单元522控制第二次直流接触器523断开。

第二次直流接触器523与第二控制单元522、第二充电接口521、以及功率分配电路55均电连接，用于在第二控制单元522的控制下实现充电线路的通断。第二次直流接触器523可以是，但不限于半导体直流接触器、空气式电磁直流接触器、真空直流接触器、永磁直流接触器等。

当充电控制模块的数量为4时，充电桩50为四枪充电桩，请参阅图3，图3示出了本发明实施例所提供的四枪充电桩的第一方框示意图。四枪充电桩可以与第一充电设备10、第二充电设备20、第三充电设备30、第四充电设备40电连接，还与电源60电连接，四枪充电桩可以用于将电源60提供的交流电转换为直流电并进行分配后，给第一充电设备10、第二充电设备20、第三充电设备30及第四充电设备40中的至少一个充电。

可以理解为，在一种情况下，四枪充电桩可能只与第一充电设备10或者是第二充电设备20或者是第三充电设备30或者是第四充电设备40中的一个电连接，也可以同时电连接其中的两个或者是三个，甚至是全部。第一充电设备10、第二充电设备20、第三充电设备30、第四充电设备40可以是，但不限于新能源汽车、新能源电动车等电动车辆。电源60可以是三相交流电。

在本发明实施例中，四枪充电桩包括第一充电控制模块51、第二充电控制模块52、第三充电控制模块53、第四充电控制模块54和功率分配电路55，第一充电控制模块51、第二充电控制模块52、第三充电控制模块53、第四充电控制模块54均与功率分配电路55电连接，且第一充电控制模块51用于与第一充电设备10电连接，第二充电控制模块52用于与第二充电设备20电连接，第三充电控制模块53用于与第三充电设备30电连接，第四充电控制模块54用于与第四充电设备40电连接，功率分配电路55用于与电源60电连接。四枪充电桩还可以包括壳体，第一充电控制模块51、第二充电控制模块52、第三充电控制模块53、第四充电控制模块54及功率分配电路55均设置于壳体内。

第一充电控制模块51与第一充电设备10电连接，用于获取第一充电设备10的第一需求功率，并将第一需求功率发送至功率分配电路55。请参阅图4，第一充电控制模块51包括第一充电接口511、第一控制单元512和第一次直流接触器513，第一控制单元512与第一充电接口511、第一次直流接触器513均电连接，第一次直流接触器513与第一充电接口511电连接，且第一充电接口511与第一充电设备10电连接，第一次直流接触器513、第一控制单元512均与功率分配电路55电连接。

第二充电控制模块52与第二充电设备20电连接，用于获取第二充电设备20的第二需求功率，并将第二需求功率发送至功率分配电路55。第二充电控制模块52包括第二充电接口521、第二控制单元522和第二次直流接触器523，第二控制单元522与第二充电接口521、第二次直流接触器523均电连接，第二次直流接触器523与第二充电接口521电连接，且第二充电接口521与第二充电设备20电连接，第二次直流接触器523、第二控制单元522均与功率分配电路55电连接。

第三充电控制模块53与第三充电设备30电连接，用于获取第三充电设备30的第三需求功率，并将第三需求功率发送至功率分配电路55。第三充电控制模块53包括第三充电接口531、第三控制单元532和第三次直流接触器533，第三控制单元532与第三充电接口531、第三次直流接触器533均电连接，第三次直流接触器533与第三充电接口531电连接，且第三充电接口531与第三充电设备30电连接，第三次直流接触器533、第三控制单元532均与功率分配电路55电连接。

第四充电控制模块54与第四充电设备40电连接，用于获取第四充电设备40的第四需求功率，并将第四需求功率发送至功率分配电路55。第四充电控制模块54包括第四充电接口541、第四控制单元542和第四次直流接触器543，第四控制单元542与第四充电接口541、第四次直流接触器543均电连接，第四次直流接触器543与第四充电接口541电连接，且第四充电接口541与第四充电设备40电连接，第四次直流接触器543、第四控制单元542均与功率分配电路55电连接。

需要说明的是，四枪充电桩中的第一充电控制模块51、第二充电控制模块52、第三充电控制模块53、第四充电控制模块54是与双枪充电桩中的第一充电控制模块51、第二充电控制模块52的控制方式是一致的，在此不再赘述。

在本发明实施例中，功率分配电路55包括功率控制单元551、开关模组552和供电模块553，功率控制单元551与开关模组552、供电模块553均电连接，开关模组552与供电模块553电连接，功率控制单元551用于与多个充电控制模块电连接。具体地，当充电桩50为双枪充电桩时，功率控制单元551与第一控制单元512、第二控制单元522均电连接；当充电桩50为四枪充电桩时，功率控制单元551与第一控制单元512、第二控制单元522、第三控制单元532和第四控制单元542均电连接。

功率控制单元551与开关模组552、供电模块553、以及多个控制单元均电连接，用于依据多个充电控制单元分别传输过来的多个需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，并将一次分配结果发送至开关模组552。具体地，当充电桩50为双枪充电桩时，功率控制单元551依据第一控制单元512传输第一需求功率和第二控制单元522传输的第二需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，并将一次分配结果发送至开关模块；当充电桩50为四枪充电桩时，功率控制单元551依据第一控制单元512传输第一需求功率、第二控制单元522传输的第二需求功率、第三控制单元532传输的第三需求功率、以及第四控制单元542传输的第四需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，并将一次分配结果发送至开关模组552。

功率控制单元551可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

于本发明的其它实施例中，功率控制单元551还用于依据多个充电控制模块分别传输的多个需求功率来控制供电模块553的功率输出，功率控制单元551利用其内预存的伪随机算法，来控制供电模块553的功率输出。例如，当双枪充电桩的第一需求功率为14KW，第二需求功率为16KW时，功率控制单元551依据第一需求功率和第二需求功率，计算出需求总功率30KW，功率控制单元551控制供电模块553输出功率至少为30KW，以保证功率的充足供给。

于本发明的其他实施例中，功率分配电路55还可以包括电压检测单元，电压检测单元电连接于供电模块553和功率控制单元551之间，电压检测单元用于检测供电模块553的输出电压，并将输出电压发送至功率控制单元551，以使功率分配电路55依据第一需求功率、第二需求功率、以及输出电压进行一次功率分配，得到一次分配结果，并将一次分配结果发送至开关模组552。

开关模组552与供电模块553、功率控制单元551、以及多个次直流接触器均电连接，用于依据一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，以使供电模块553提供的直流电通过开关模组552，并按照二次分配结果给至少一个充电控制模块供电。

开关模组552包括至少一个开关模块，供电模块553分别通过一个开关模块与所有的充电控制模块均电连接，且每个开关模块均与功率控制单元551、供电模块553电连接。当充电桩50为双枪充电桩时，请参阅图5，开关模组552可以包括两个开关模块，分别为第一开关模块5521和第二开关模块5522，第一开关模块5521与供电模块553、功率控制单元551、第一次直流接触器513、第二次直流接触器523均电连接；第二开关模块5522与供电模块553、功率控制单元551、第一次直流接触器513、第二次直流接触器523均电连接。请继续参阅图4，开关模组552可以包括八个开关模块，分别为第一开关模块5521、第二开关模块5522……第八开关模块5528，其中，第一开关模块5521与供电模块553、功率控制单元551、第一次直流接触器513、第二次直流接触器523、第三次直流接触器533及第四次直流接触器543均电连接；第二开关模块5522与供电模块553、功率控制单元551、第一次直流接触器513、第二次直流接触器523、第三次直流接触器533及第四次直流接触器543均电连接……第八开关模块5528与供电模块553、功率控制单元551、第一次直流接触器513、第二次直流接触器523、第三次直流接触器533及第四次直流接触器543均电连接。

每个开关模块均包括一个投切控制单元和多个主直流接触器，切投控制单元与每个主直流接触器均电连接，且投切控制单元与功率控制单元551电连接，多个主直流接触器可以分为多个主直流接触器组，每个主直流接触器组均与一个充电控制模块电连接，可以理解为，主直流接触器组与充电控制模块一一对应电连接。切投控制单元与每个主直流接触器均电连接，且与功率控制单元551电连接，用于依据功率控制单元551发送的一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，并依据二次分配结果控制多个主直流接触器进行投切。

请参阅图6和图7，当充电桩50为双枪充电桩时，每个开关模块中的多个主直流接触器共有16个，16个主直流接触器包括两个主直流接触器组，16个主直流接触器分别为主直流接触器1K1、主直流接触器1K2、主直流接触器1K3、主直流接触器1K4、主直流接触器2K1、主直流接触器2K2、主直流接触器2K3、主直流接触器2K4、主直流接触器3K1、主直流接触器3K2、主直流接触器3K3、主直流接触器3K4、主直流接触器4K1、主直流接触器4K2、主直流接触器4K3、主直流接触器4K4。其中，主直流接触器1K1、主直流接触器1K2、主直流接触器2K1、主直流接触器2K2、主直流接触器3K1、主直流接触器3K2、主直流接触器4K1、以及主直流接触器4K2组成一个主直流接触器组，该主直流接触器组内的每一个主直流接触器均与第一次直流接触器513电连接；主直流接触器1K3、主直流接触器1K4、主直流接触器2K3、主直流接触器2K4、主直流接触器3K3、主直流接触器3K4、主直流接触器4K3、以及主直流接触器4K4组成另一个主直流接触器组，该主直流接触器组内的每一个主直流接触器均与第二次直流接触器523电连接。

请参阅图8，当充电桩50为四枪充电桩时，每个开关模块中的多个主直流接触器共有8个，8个主直流接触器包括4个主直流接触器组，8个主直流接触器分别为主直流接触器K1+、主直流接触器K1-、主直流接触器K2+、主直流接触器K2-、主直流接触器K3+、主直流接触器K3-、主直流接触器K4+、主直流接触器K4-。其中，主直流接触器K1+、主直流接触器K1-组成第一个主直流接触器组，第一个主直流接触器组中的每一个主直流接触器均与第一次直流接触器513电连接；主直流接触器K2+、主直流接触器K2-组成第二个主直流接触器组，第二个主直流接触器组中的每一个主直流接触器均与第二次直流接触器523电连接；主直流接触器K3+、主直流接触器K3-组成第三个主直流接触器组，第三个主直流接触器组中的每一个主直流接触器均与第三次直流接触器533电连接；主直流接触器K4+、主直流接触器K4-组成第四个主直流接触器组，第四个主直流接触器组中的每一个主直流接触器均与第四次直流接触器543电连接。

切投控制单元可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

主直流接触器可以是，但不限于半导体直流接触器、空气式电磁直流接触器、真空直流接触器、永磁直流接触器等。

下面以双枪充电桩中的两个开关模块为例，进行具体介绍：

开关模组552包括两个开关模块，分别为第一开关模块5521和第二开关模块5522，第一开关模块5521和第二开关模块5522均与供电模块553电连接，且第一开关模块5521和第二开关模块5522均与功率控制单元551电连接，第一开关模块5521还与第一次直流接触器513、第二次直流接触器523电连接，第二开关模块5522还与第一次直流接触器513、第二次直流接触器523电连接。

第一开关模块5521和第二开关模块5522均为四输入二输出，第一开关模块5521包括1个第一投切控制单元和16个主直流接触器，第一投切控制单元与每一个主直流接触器均电连接，第一切投控制单元与功率控制单元551电连接，每个主直流接触器均电连接于第一次直流接触器513或第二次直流接触器523与供电模块553之间，也就是说，一个主直流接触器的一端与供电模块553电连接，另一端与第一次直流接触器513，或者是第二次直流接触器523电连接。

第二开关模块5522包括1个第二投切控制单元和16个主直流接触器，第二投切控制单元与每一个主直流接触器均电连接，第二切投控制单元与功率控制单元551电连接，每个主直流接触器均电连接于第一次直流接触器513或第二次直流接触器523与供电模块553之间，也就是说，一个主直流接触器的一端与供电模块553电连接，另一端与第一次直流接触器513，或者是第二次直流接触器523电连接。

第一投切控制单元和第二投切控制单元均与功率控制单元551电连接，用于接收功率控制单元551传输的一次分配结果，并分别进行二次分配，得到各自的二次分配结果。例如，当功率控制单元551接收到的总需求功率(第一需求功率与第二需求功率的和)为30KW，那么需要分配的总功率为30KW，功率控制单元551利用其内部预设的伪随机算法，使得供电模块553的输出功率为30KW或者略大于30KW，并进行一次功率分配，得到一次分配结果14KW和16KW，并将14KW发送至第一开关模块5521进行二次分配，得到第一开关模块5521对应的二次分配结果，将16KW发送至第二开关模块5522进行二次分配，得到第二开关模块5522对应的二次分配结果，二次分配结果可以是控制具体的主直流接触器投切，以达到充电设备的功率需求。

于本发明的其它实施例中，开关模块中还可以包括电压检测单元，电压检测单元与每个主直流接触器的两端电连接，且与切投控制单元电连接，用于检测主直流接触器两端的压差，并将压差传输至切投控制单元，切投控制单元依据压差来判断该主直流接触器是否损坏，并在判定结果为损坏时，产生报警信号，并发送至功率控制单元551，以使功率分配电路55依据第一需求功率、第二需求功率、以及报警信号进行一次功率分配，得到一次分配结果。

供电模块553包括多个转换单元，每个转换单元均与电源60、功率控制单元551电连接，多个转换单元包括多个转换单元组，每个转换单元组均与一个开关模块一一对应电连接，转换单元用于将电源60提供的交流电转换为直流电并传输给与其电连接的开关模块。具体地，转换单元可以是交直流转换电路。

作为一种实施方式，供电模块553包括8个转换单元，分别为第一转换单元、第二转换单元、第三转换单元、第四转换单元、第五转换单元、第六转换单元、第七转换单元、以及第八转换单元。当充电桩50为双枪充电桩时，8个转换单元包括两个转换单元组，第一转换单元、第二转换单元、第三转换单元、第四转换单元组成一个转换单元组，该转换单元组内的每个转换单元均与第一开关模块5521电连接；第五转换单元、第六转换单元、第七转换单元、第八转换单元组成另一个转换单元组，该转换单元组内的每个转换单元均与第二开关模块5522电连接。当充电桩50为四枪充电桩时，8个转换单元包括8个转换单元组，即每个转换单元均自成一组，每一个转换单元均与一个开关模块电连接。

需要说明的是，当充电桩50为双枪充电桩时，供电模块553中的转换单元数量开关模组552中的开关模块数量的4倍，开关模块中的主直流接触器数量为供电模块553中的转换单元数量的2倍。例如，当开关模块数量为2时，转换单元数量为8。例如，当转换单元数量为8时，一个开关模块中的主直流接触器的数量为16。

需要说明的是，当充电桩50为四枪充电桩时，供电模块553中的转换单元数量与开关模组552中的开关模块数量、以及开关模块中的主直流接触器数量均为8。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1.通过存储有伪随机算法的功率分配单元控制转换单元的投入与否，保证了转换单元的使用均衡，使得转换单元的使用寿命较长。

2.第一充电控制模块51、第二充电控制模块52、(第三充电控制模块53、第四充电控制模块54)与功率分配电路55的集成，提高系统的安全性和可靠性。

3.支持双枪/四枪同时充电过程中的功率再分配，提高充电桩50利用率，提升充电效率。

本发明提供的双枪充电桩的工作原理是：

双枪充电桩与待充电设备(第一充电设备10和/或第二充电设备20)连接，并受到启动命令后，开始与待充电设备进行通信，如果只有第一充电设备10与第一充电接口511连接，无论第一充电设备10的第一需求功率多少，功率控制单元551把所有的开关模块开启，并且通知所有开关模块切投到第一充电接口511以给第一充电设备10充电；如果第一充电接口511工作过程中，第二充电接口521与第二充电设备20连接，并且受到启动命令，则功率控制单元551根据需求功率，计算出需要进行工作的转换单元的数量，并利用伪随机算法控制相应数量的转换单元工作，也计算出第一充电设备10所需导通的主直流接触器的数量，并把剩余的主直流接触器从第一充电接口511切出，重新分配给第二充电接口521，如果第二充电接口521的需求功率大于双枪充电桩剩余充电功率，则以充电桩50剩余功率给第二充电接口521充电；在上述两个充电接口同时充电的过程中，如果第一充电接口511的充电需求降低，有剩余的主直流接触器未投切，则自动投切到第二充电接口521，实现自动投切功能，在双枪同时充电过程中，由功率控制单元551实时判断执行；如果其中一个待充电设备完成充电，则功率控制单元551把空闲的转换单元开启，并全部投切到另外一个正在充电的充电接口。

本发明提供的四枪充电桩的工作原理：

四枪充电桩与待充电设备连接，并受到启动命令后，开始与待充电设备(第一充电设备10和/或第二充电设备20和/或第三充电设备30和/或第四充电设备40)进行通信，如果只有一个第一充电设备10与第一充电接口511连接，无论第一充电设备10的第一需求功率，功率控制单元551把所有的转换单元启动，每个转换单元均分第一需求功率，并且通知所有开关模组552把转换单元全部投切到第一充电接口511；

如果第一充电接口511充电过程中，第二充电接口521与待充电设备连接，并且收到启动命令，则功率控制单元551计算第一充电接口511需要的转换单元的数量n1，通过随机算法锁定n1个转换单元对应的编号，把剩余的其他的转换单元从第一充电接口511切出，全部重新分配给第二充电接口521；

如果第一充电接口511和第二充电接口521在充电过程中，第三充电接口531与待充电设备连接，并且收到启动命令，则功率控制单元551计算第二充电接口521需要的转换单元数量n2，通过随机算法锁定n2个转换单元对应的编号，把剩余的其他的转换单元从第二充电接口521切出，全部重新分配给第三充电接口531；

如果第一充电接口511、第二充电接口521和第三充电接口531在充电过程中，第四充电接口541与待充电设备连接，并且收到启动命令，则功率控制单元551计算第三充电接口531需要的转换单元数量n3，通过随机算法锁定n3个转换单元对应的编号，把剩余的其他的转换单元从第三充电接口531切出，全部重新分配给第四充电接口541；

在上述两个及以上充电接口同时充电的过程中，当某个充电接口的充电需求降低，导致有剩余转换单元是空闲状态时，功率控制单元551重新根据正在充电接口的功率需求，按照先到先得的策略，再次自动分配空闲的转换单元到某一充电接口；如果其中一个待充电设备完成充电，则功率控制单元551同样把空闲的转换单元，按照先到先得的策略，再次自动分配到某一充电接口。

综上所述，本发明提供一种功率分配电路及充电桩，通过功率控制单元依据多个充电模块分别传输的多个需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，并将一次分配结果发送至开关模组，开关模组依据一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，以使供电模块通过开关模组，按照二次分配结果给多个充电控制模块中的至少一个充电控制模块供电，通过功率控制单元与开关模组配合，进行两次功率分配，实现功率的合理分配，提高充电效率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种功率分配电路，其特征在于，所述功率分配电路包括功率控制单元、开关模组及供电模块，所述功率控制单元与所述开关模组、供电模块均电连接，所述供电模块与所述开关模组电连接，所述功率控制单元用于与多个充电控制模块电连接；

所述功率控制单元用于依据所述多个充电控制模块分别传输的多个需求功率进行一次功率分配，得到一次分配结果，以及将所述一次分配结果发送至所述开关模组；

所述开关模组用于依据所述一次分配结果进行二次功率分配，得到二次分配结果，以使所述供电模块提供的直流电通过开关模组，并按照所述二次分配结果给所述多个充电控制模块中的至少一个所述充电控制模块供电。

2.根据权利要求1所述的功率分配电路，其特征在于，所述开关模组包括至少一个开关模块；每个开关模块均包括一个投切控制单元和多个主直流接触器，所述投切控制单元与每个所述主直流接触器均电连接，且所述投切控制单元与所述功率控制单元电连接；所述多个主直流接触器包括多个主直流接触器组，每个所述主直流接触器组均与一个所述充电控制模块电连接；

所述投切控制单元用于依据所述功率控制单元发送的一次分配结果进行二次分配，得到二次分配结果，并依据所述二次分配结果控制所述多个主直流接触器进行投切。

3.根据权利要求2所述的功率分配电路，其特征在于，所述开关模组包括多个开关模块，所述供电模块分别通过一个所述开关模块与所有的所述充电控制模块均电连接，且每个所述开关模块均与所述功率控制单元、供电模块电连接。

4.根据权利要求3所述的功率分配电路，其特征在于，所述供电模块用于与电源连接，所述供电模块包括多个转换单元，每个所述转换单元均与所述电源、功率控制单元电连接，所述多个转换单元包括多个转换单元组，每个所述转换单元组均与一个所述开关模块一一对应电连接；

所述转换单元用于将所述电源提供的交流电转换为直流电并传输给与其电连接的开关模块。

5.根据权利要求4所述的功率分配电路，其特征在于，所述供电模块中的转换单元数量为所述开关模组中的开关模块数量的4倍，所述开关模块中的主直流接触器数量为所述供电模块中的转换单元数量的2倍。

6.根据权利要求4所述的功率分配电路，其特征在于，所述供电模块中的转换单元数量与所述开关模组中的开关模块数量、以及所述开关模块中的主直流接触器数量均为8。

7.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括权利要求1-6任一项所述的功率分配电路，所述充电桩还包括多个充电控制模块，多个所述充电控制模块均与所述功率控制单元电连接，且所述功率分配电路用于与电源连接，每个所述充电控制模块均用于与一个充电设备一一对应电连接；

所述充电控制模块用于获取与其电连接的充电设备的需求功率，并将所述需求功率传输至所述功率控制单元。

8.根据权利要求7所述的充电桩，其特征在于，每个所述充电控制模块均包括一个充电接口和一个控制单元，与所述充电控制模块电连接的充电设备依次通过所述充电接口、控制单元与所述功率控制单元电连接，且所述充电接口与所述开关模组电连接。

9.根据权利要求8所述的充电桩，其特征在于，所述充电控制模块还包括一个次直流接触器，所述次直流接触器电连接于所述开关模组与所述充电接口之间，且所述次直流接触器与所述控制单元电连接；

所述控制单元用于通过所述充电接口检测所述充电设备的状态信息，并依据所述状态信息控制所述次直流接触器。

10.根据权利要求7所述的充电桩，所述充电桩还包括壳体，所述多个充电控制模块及所述功率分配电路均设置于所述壳体内。