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Abstract

一种直流充电桩的功率分配系统，包括电源单元，电源单元连接有充电端，所述电源单元和充电端之间通过功率分配单元连接，所述功率分配单元的检测端连接有反馈检测单元，所述功率分配单元的通断控制端连接有扩展单元，所述反馈检测单元信号输出端连接扩展单元的输入端，所述扩展单元的信号端连接有MCU；所述MCU用于发出功率分配单元的通断控制信号；所述扩展单元用于将通断控制信号发送给所述功率分配单元；所述扩展单元还用于将反馈检测单元输出反馈信号发送给所述MCU，所述扩展单元的地址选择端通过MCU和拨码开关共同控制。本申请实现了对充电端的供电总功率的控制，MCU和拨码开关的控制，方便了对扩展单元的选址的控制。

Description

一种直流充电桩的功率分配系统及方法
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种直流充电桩的功率分配系统及方法。
背景技术
随着电动汽车技术的发展，特别是国家对大气污染治理力度的不断加大，作为传统动力汽车的最佳替代产品之一的电动汽车，发展速度尤为迅速。充点系统作为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节，在充电系统中，充电桩作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，具有非常重要的社会效益和经济效益。因此，充电桩的充电端的功率输出控制是设计中最重要的一项环节，而一般的充电桩是无法达到当前的使用需求。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种直流充电桩的功率分配系统及系统，解决了充电桩的充电端输出的功率控制问题。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种直流充电桩的功率分配系统，包括电源单元，电源单元连接有充电端，所述电源单元和充电端之间通过功率分配单元连接，所述功率分配单元的检测端连接有反馈检测单元，所述功率分配单元的通断控制端连接有扩展单元，所述反馈检测单元信号输出端连接扩展单元的输入端，所述扩展单元的信号端连接有MCU；所述MCU用于发出功率分配单元的通断控制信号；所述扩展单元用于将通断控制信号发送给所述功率分配单元；所述扩展单元还用于将反馈检测单元输出反馈信号发送给所述MCU，所述扩展单元的地址选择端通过MCU和拨码开关共同控制。
进一步的，所扩展单元输出端与分配单元之间通过驱动单元连接，驱动单元用于驱动所述功率分配单元。
进一步的，所述过功率分配单元包括多个继电器；电源单元为直流充电桩输出电源；每个直流充电桩输出电源通过继电器连接所述充电端。
进一步的，所述继电器的辅助触点连接所述反馈检测单元的输入端。
进一步的，所述扩展单元为芯片PCA9555，扩展单元还用于扩展MCU的IO输出端。
进一步的，所述驱动单元包括电源、晶体管Q8,二极管D36和发光二极管D37，所述晶体管Q8的集电极串联继电器U23的控制线圈后连接电源，所述电源还分别通过发光二极管D37、电容C92和二极管D36连接于晶体管Q8的集电极，所述晶体管Q8的发射极接地，晶体管Q8的基极通电阻R149后连接于扩展单元的输出端，所述晶体管Q8的基极还通过滤波电阻R154和滤波电容C78接地。
进一步的，所述反馈检测单元包括光电隔离器U43、第二电源和第二二极管D21，所述光电隔离器U43的发光二极管的阳极通过电阻R86连接于所述第二电源，电隔离器U43 的发光二极管的阳极与阴极之间还分别通过电容C57和二极管D21连接，所述电隔离器 U43的发光二极管的阳极还依次串联电阻R123和电阻R101后接地，所述电阻R123和电阻R101之间作为反馈检测单元的第一信号输入端D100+，所述电隔离器U43的发光二极管的阴极作为反馈检测单元的第二信号输入端D100-；所述电隔离器U43的光敏二极管的阳极连接有电阻R117、电阻R156和电容C58，电阻R117的另一端作为反馈检测单元的输出端，电阻R156的另一端连接有电源VDD，电容C58的另一端和光敏二极管的阴极接地。
进一步的，为了更好的优化MCU输出功率分配单元的通断控制信号，提供一种直流充电桩的功率分配方法，具体包括以下步骤：
S1：预设直流充电桩输出电源的分配功率总值和每个直流充电桩输出电源的标准功率值；将直流充电桩输出电源的标准功率值两两比较，得到最大标准功率Reqmax和最小标准功率Reqmin；
S2：接收终端新请求的需求功率值，将需求功率值和已分配的功率值求和得到需求总值；然后将需求总值减去直流充电桩输出电源的分配功率总值，得到差值功率；
S3：当差值功率小于或等于最小标准功率Reqmin时，随机输出闭合供电信号给新请求的充电端进行供电；
S4：当差值功率大于最小标准功率Reqmin时，切除对已分配的功率值小于预设值的充电端的供电，指导切除对应电源的标准功率值大于或等于差值功率时，将已切除的电源功率对新请求的充电端进行供电。
进一步的，所述直流充电桩输出电源的标准功率值是根据输出给充电端的路数进行确定；每路的供电的功率是固定参数。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1.本申请通过功率分配单元功率控制，对充电端的接入供电路数的控制，实现了对充电端的供电总功率的控制，扩展单元的设计，保证了充电桩对大量充电端的需求；MCU和拨码开关的控制，方便了对扩展单元的选址的控制。
2.反馈检测单元的设计保证了功率分配单元的通和断的可靠性；反馈检测单元的具体实现电路简单可靠。
3.驱动单元提供了MCU对功率分配单元的控制的稳定性；实现的具体电路，简化了电路结构。
4.MCU中采用的控制方法，简化了控制过程，使充电桩输出电源处于一个最佳的输出功率。
附图说明
图1为本申请的结构框图；
图2为驱动单元电路原理图；
图3为反馈检测单元示意图；
图4为扩展单元扩展连接关系图；
图5为扩展单元地址设置图；
图6为充电回路示意图；
图7为本申请方法的流程框图。
具体实施方式
现结合附图对方案做进一步的说明。
实施列1
如图1-3所示，一种直流充电桩的功率分配系统，包括电源单元，电源单元连接有充电端，所述电源单元和充电端之间通过功率分配单元连接，所述功率分配单元的检测端连接有反馈检测单元，所述功率分配单元的通断控制端连接有扩展单元，所述反馈检测单元信号输出端连接扩展单元的输入端，所述扩展单元的信号端连接有MCU；所述MCU用于发出功率分配单元的通断控制信号；所述扩展单元用于将通断控制信号发送给所述功率分配单元；所述扩展单元还用于将反馈检测单元输出反馈信号发送给所述MCU，所述扩展单元的地址选择端通过MCU和拨码开关共同控制。
所扩展单元输出端与分配单元之间通过驱动单元连接，驱动单元用于驱动所述功率分配单元。所述过功率分配单元包括多个继电器；电源单元为直流充电桩输出电源；每个直流充电桩输出电源通过继电器连接所述充电端。所述继电器的辅助触点连接所述反馈检测单元的输入端。所述扩展单元为芯片PCA9555，扩展单元还用于扩展MCU的IO输出端。
所述驱动单元包括电源、晶体管Q8,二极管D36和发光二极管D37，所述晶体管Q8的集电极串联继电器U23的控制线圈后连接电源，所述电源还分别通过发光二极管D37、电容C92和二极管D36连接于晶体管Q8的集电极，所述晶体管Q8的发射极接地，晶体管Q8的基极通电阻R149后连接于扩展单元的输出端，所述晶体管Q8的基极还通过滤波电阻R154和滤波电容C78接地。
进一步的，所述反馈检测单元包括光电隔离器U43、第二电源和第二二极管D21，所述光电隔离器U43的发光二极管的阳极通过电阻R86连接于所述第二电源，电隔离器U43 的发光二极管的阳极与阴极之间还分别通过电容C57和二极管D21连接，所述电隔离器 U43的发光二极管的阳极还依次串联电阻R123和电阻R101后接地，所述电阻R123和电阻R101之间作为反馈检测单元的第一信号输入端D100+，所述电隔离器U43的发光二极管的阴极作为反馈检测单元的第二信号输入端D100-；所述电隔离器U43的光敏二极管的阳极连接有电阻R117、电阻R156和电容C58，电阻R117的另一端作为反馈检测单元的输出端，电阻R156的另一端连接有电源VDD，电容C58的另一端和光敏二极管的阴极接地。
继电器U23的主回路控制直流充电桩输出电源与充电端的通断，如图2中的D010-和 D010+表示充电端的具体端子，当MCU发出通断的电平时，通过扩展单元为芯片PCA9555对MCU的IO口输入输出的扩展输出，控制晶体管Q8的通断，从而控制继电器U23的开合，发光二极管的D37用于提示继电器U23的工作状态，二极管D36用于继电器线圈的放电处理；充电负载与电阻R153并联，电阻R151作为保护电阻使用。
第一信号输入端D100+和第二信号输入端D100-接到继电器U23的一对辅助触点，当第一信号输入端D100+和第二信号输入端D100-接通时，U43工作，D100输出低电平，然后通过扩展单元返回给MCU。
实施例2
在实施列1的基础上，如图4-6所示，选用4个直流充电桩输出电源DC1-DC4，1K1-4K4 为继电器，1DC+、1DC-、2DC+和2DC-为两路供电端。
芯片PCA9555包括数据连接端SDA和SCL，连接MCU的数据连接端，MCU可以选用AT89系列的单片机，采用I2C总线连接芯片PCA9555,芯片PCA9555的中断端连接单片机的中断端，芯片PCA9555的地址端A0、A1和A2，地址端A2连接拨码开关SW0，地址端A1接地为低电平置0，地址端A0连接MCU的IO口接地表示，MCU的IO口输出置0低电平，地址端A0连接MCU的IO口接VDD表示MCU的IO口输出置1高电平。这样形成3为二进制代码形成扩展口的地址码。
芯片PCA9555的IO口分成控制1-控制16为控制信号输出连接端，控制继电器开合，检测1-检测32为检测继电器开合检测信号的连接端。控制信号输出连接端和继电器开合检测信号的连接端可根据需求进行定义。
实施例3
如图6和图7所示：一种直流充电桩的功率分配方法，具体包括以下步骤：
S1：预设直流充电桩输出电源的分配功率总值和每个直流充电桩输出电源的标准功率值；将直流充电桩输出电源的标准功率值两两比较，得到最大标准功率Reqmax和最小标准功率Reqmin；
S2：接收终端新请求的需求功率值，将需求功率值和已分配的功率值求和得到需求总值；然后将需求总值减去直流充电桩输出电源的分配功率总值，得到差值功率；
S3：当差值功率小于或等于最小标准功率Reqmin时，随机输出闭合供电信号给新请求的充电端进行供电；
S4：当差值功率大于最小标准功率Reqmin时，切除对已分配的功率值小于预设值的充电端的供电，指导切除对应电源的标准功率值大于或等于差值功率时，将已切除的电源功率对新请求的充电端进行供电。
进一步的，所述直流充电桩输出电源的功率值是根据输出给充电端的路数进行确定；每路的供电的功率是固定参数。所述预设值优选为：当直流充电桩输出电源已闭合的路数占总闭合路数的20％；这样代表此直流充电桩输出电源的输出状态不佳；判断为不是最优输出。
直流充电桩输出电源DC1-DC4的输出总功率等效为1K1-4K4代表的继电器输出功率的总支路数，输出总功率具体的对应关系根据具体的功率进行确定；如继电器1K1和1K2代表1路输出，输出的供电功率为固定值，已投入的功率转为了继电器的闭合个数，已投入的功率反馈给MCU的信号为简单的电平信号，这样的设计，简化了功率分配的判断方法和参数的设定。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种直流充电桩的功率分配系统，包括电源单元，电源单元连接有充电端，其特征在于，所述电源单元和充电端之间通过功率分配单元连接，所述功率分配单元的检测端连接有反馈检测单元，所述功率分配单元的通断控制端连接有扩展单元，所述反馈检测单元信号输出端连接扩展单元的输入端，所述扩展单元的信号端连接有MCU；所述MCU用于发出功率分配单元的通断控制信号；所述扩展单元用于将通断控制信号发送给所述功率分配单元；所述扩展单元还用于将反馈检测单元输出反馈信号发送给所述MCU，所述扩展单元的地址选择端通过MCU和拨码开关共同控制。
2.如权利要求1所述的一种直流充电桩的功率分配系统，其特征在于，所扩展单元输出端与分配单元之间通过驱动单元连接，驱动单元用于驱动所述功率分配单元。
3.如权利要求1所述的一种直流充电桩的功率分配系统，其特征在于，所述过功率分配单元包括多个继电器；电源单元为直流充电桩输出电源；每个直流充电桩输出电源通过继电器连接所述充电端。
4.如权利要求3所述的一种直流充电桩的功率分配系统，其特征在于，所述继电器的辅助触点连接所述反馈检测单元的输入端。
5.如权利要求1所述的一种直流充电桩的功率分配系统，其特征在于，所述扩展单元为芯片PCA9555，扩展单元还用于扩展MCU的IO输出端。
6.如权利要求3所述的一种直流充电桩的功率分配系统，其特征在于，所述驱动单元包括电源、晶体管Q8,二极管D36和发光二极管D37，所述晶体管Q8的集电极串联继电器U23的控制线圈后连接电源，所述电源还分别通过发光二极管D37、电容C92和二极管D36连接于晶体管Q8的集电极，所述晶体管Q8的发射极接地，晶体管Q8的基极通电阻R149后连接于扩展单元的输出端，所述晶体管Q8的基极还通过滤波电阻R154和滤波电容C78接地。
7.如权利要求3所述的一种直流充电桩的功率分配系统，其特征在于，所述反馈检测单元包括光电隔离器U43、第二电源和第二二极管D21，所述光电隔离器U43的发光二极管的阳极通过电阻R86连接于所述第二电源，电隔离器U43的发光二极管的阳极与阴极之间还分别通过电容C57和二极管D21连接，所述电隔离器U43的发光二极管的阳极还依次串联电阻R123和电阻R101后接地，所述电阻R123和电阻R101之间作为反馈检测单元的第一信号输入端D100+，所述电隔离器U43的发光二极管的阴极作为反馈检测单元的第二信号输入端D100-；所述电隔离器U43的光敏二极管的阳极连接有电阻R117、电阻R156和电容C58，电阻R117的另一端作为反馈检测单元的输出端，电阻R156的另一端连接有电源VDD，电容C58的另一端和光敏二极管的阴极接地。
8.一种直流充电桩的功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：预设直流充电桩输出电源的分配功率总值和每个直流充电桩输出电源的标准功率值；将直流充电桩输出电源的标准功率值两两比较，得到最大标准功率Reqmax和最小标准功率Reqmin；
S2：接收终端新请求的需求功率值，将需求功率值和已分配的功率值求和得到需求总值；然后将需求总值减去直流充电桩输出电源的分配功率总值，得到差值功率；
S3：当差值功率小于或等于最小标准功率Reqmin时，随机输出闭合供电信号给新请求的充电端进行供电；
S4：当差值功率大于最小标准功率Reqmin时，切除对已分配的功率值小于预设值的充电端的供电，指导切除对应电源的标准功率值大于或等于差值功率时，将已切除的电源功率对新请求的充电端进行供电。
9.如权利要求8所述一种直流充电桩的功率分配方法，其特征在于，所述直流充电桩输出电源的标准功率值是根据输出给充电端的路数进行确定；每路的供电的功率是固定参数。
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