CN110341535B - 一种直流充电机用功率管理装置及方法 - Google Patents

一种直流充电机用功率管理装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种直流充电机用功率管理装置，包括至少一个与充电枪组对应的管理单元，管理单元包括功率分配子单元和安全监测子单元，其中安全监测子单元与充电监控单元电性连接；功率分配子单元包括多个与充电枪一一对应地电性连接的直流汇流排，每个直流汇流排电性连接有一个整流模块，所有管理单元的所有直流汇流排通过功率分配直流接触器电性连接形成闭环；安全监测子单元包括若干个与功率分配直流接触器一一对应地电性连接的开关量监测器和若干个与直流汇流排一一对应的温度传感器组，所有开关量监测器和温度传感器均与充电监控单元电性连接。本发明可以有效解决直流充电机功率分配问题，并且使直流充电机扩大容量和充电接口数量变得更加容易。

Description

一种直流充电机用功率管理装置及方法
技术领域
本发明涉及充电技术领域，具体的说是一种直流充电机用功率管理装置及方法。
背景技术
随着电动汽车行业的迅猛发展，为电动汽车充电的充电机也发展迅猛，充电机经过单枪、双枪轮充、双枪功率分配机型的发展，一机多枪功率分配的充电机型越来越普遍，并且在以后的充电机市场中一机多枪功率分配充电机的诉求会越来越大，现有技术中多采用的是恒定功率，即单个充电枪以恒定的充电功率工作，这就导致充电机负载较低的时候无法提供更高的充电效率，充电速度仍然缓慢，浪费了充电机资源。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种直流充电机用功率管理装置及方法，可以有效解决直流充电机功率分配问题，并且使直流充电机扩大容量和充电接口数量变得更加容易。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种直流充电机用功率管理装置，所述直流充电机包括充电监控单元和至少一个充电枪组，一组充电枪设置为多个，所述装置包括至少一个与所述充电枪组对应的管理单元，管理单元包括功率分配子单元和安全监测子单元，其中安全监测子单元与所述充电监控单元电性连接；所述功率分配子单元包括多个与所述充电枪一一对应地电性连接的直流汇流排，每个直流汇流排电性连接有一个整流模块，所有管理单元的所有直流汇流排通过功率分配直流接触器电性连接形成闭环；所述安全监测子单元包括若干个与所述功率分配直流接触器一一对应地电性连接的开关量监测器和若干个与所述直流汇流排一一对应的温度传感器组，每组温度传感器设置为两个，两个温度传感器分别设置在直流汇流排的正极旁和负极旁，所有开关量监测器和温度传感器均与所述充电监控单元电性连接。
作为一种优选方案，两个所述直流汇流排通过两个所述功率分配直流接触器电性连接，其中一个功率分配直流接触器用于连接两个直流汇流排的正极，另外一个功率分配直流接触器用于连接两个直流汇流排的负极。
作为一种优选方案，用于连接两个所述直流汇流排的两个所述功率分配直流接触器设置于两个所述开关量监测器之间，并且两个功率分配直流接触器与两个开关量监测器串联。
作为一种优选方案，每个所述功率分配直流接触器均设置有两个线圈，所述功率分配子单元包括若干个与所述功率分配直流接触器一一对应的线圈监测器，两个所述线圈并联后与线圈监测器串联，所有线圈监测器均与所述充电监控单元电性连接。
作为一种优选方案，一组充电枪设置为四个，所述功率分配子单元包括四个与所述充电枪一一对应地电性连接的所述直流汇流排。
一种直流充电机用功率管理装置的管理方法，包括如下步骤：
S1、部署所述管理装置，部署完成后所述充电枪处于非在位状态；
S2、所述充电监控单元监测所述充电枪的状态，若至少一个充电枪在位，则执行S3；
S3、所述充电监控单元控制与在位的充电枪相对应的直流汇流排电性连接的功率分配直流接触器闭合，以使所述整流模块通过直流汇流排向在位的充电枪供电。
作为一种优选方案，还包括如下步骤：
S5、所述充电监控单元获取所述温度传感器的感应值；
S6、所述充电监控单元将所述感应值与预设阈值进行对比，若感应值大于预设阈值则控制该所述温度传感器对应的所述直流汇流排电性连接的所述功率分配直流接触器断开。
有益效果：本发明可以有效解决直流充电机功率分配问题，并且使直流充电机扩大容量和充电接口数量变得更加容易。
附图说明
图1是本发明的整体结构框图；
图2是功率分配直流接触器的控制方式示意图；
图3是开关量监测器的设置方式示意图；
图4是两个管理单元之间的连接方式示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1至4，一种直流充电机用功率管理装置，直流充电机包括充电监控单元ECU和至少一个充电枪组，一组充电枪设置为多个，装置包括至少一个与充电枪组对应的管理单元，管理单元包括功率分配子单元PCU和安全监测子单元。
功率分配子单元PCU包括多个与充电枪一一对应地电性连接的直流汇流排DC，每个直流汇流排DC电性连接有一个整流模块，所有管理单元的所有直流汇流排DC通过功率分配直流接触器KM电性连接形成闭环。
安全监测子单元包括若干个与功率分配直流接触器KM一一对应地电性连接的开关量监测器和若干个与直流汇流排DC一一对应的温度传感器组，每组温度传感器NTC设置为两个，两个温度传感器NTC分别设置在直流汇流排DC的正极旁和负极旁，所有开关量监测器和温度传感器NTC均与充电监控单元ECU电性连接。
本发明采用功率分配子单元PDU实现对充电枪的功率分配，在使用时所有的整流模块均正常运行，当有充电枪被使用时，充电监控单元ECU控制与被使用状态的充电枪对应的直流汇流排DC所电性连接的功率分配直流接触器KM闭合，因为所有的直流汇流排DC形成闭环，所以所有的整流模块能够同时对被使用的充电枪供电，从而提供较高的充电功率，随着被使用的充电枪数量增多，每个充电枪所分配的充电功率也越低，从而完成功率分配。并且，本发明通过安全监测子单元进行安全监测，主要是通过温度传感器NTC监测直流汇流排DC的温度，从而避免温度过高造成设备损伤。
在本实施例中，充电监控单元ECU可以采用洛阳光法电气科技有限公司生产的型号为GF-ECU-103的充电监控单元。
此外，本发明还能够根据实际的需要选择管理单元的数量，只需要使所有的直流汇流排DC能够形成闭环即可，可以方便快捷地进行扩容。
进一步的，管理单元包括控制器，控制器与所有开关量监测器、所有温度传感器NTC和所有功率分配直流接触器KM均电性连接，并且通过CAN总线与充电监控单元ECU电性连接。控制器的型号可以设置为STM32F103ZET6。
进一步的，两个直流汇流排DC通过两个功率分配直流接触器KM电性连接，其中一个功率分配直流接触器KM用于连接两个直流汇流排DC的正极，另外一个功率分配直流接触器KM用于连接两个直流汇流排DC的负极。通过功率分配直流接触器KM可以实现所有直流汇流排DC的正极闭环和负极闭环，从而实现使所有整流模块能够同时提供充电功率。
进一步的，开关量监测器的设置方式为：用于连接两个直流汇流排DC的两个功率分配直流接触器KM设置于两个开关量监测器之间，并且两个功率分配直流接触器KM与两个开关量监测器串联。
进一步的，每个功率分配直流接触器KM均设置有两个线圈，功率分配子单元PCU包括若干个与功率分配直流接触器KM一一对应的线圈监测器，两个线圈并联后与线圈监测器串联，所有线圈监测器均与充电监控单元ECU电性连接。线圈监测器用于监测线圈状态。
在本实施例中，一组充电枪设置为四个，功率分配子单元PCU包括四个与充电枪一一对应地电性连接的直流汇流排DC。在本发明其它的实施方式中，可以根据实际的需求调节。
一种直流充电机用功率管理装置的管理方法，包括S1至S6。
S1、部署管理装置，部署完成后充电枪处于非在位状态。
S2、充电监控单元监测充电枪的状态，若至少一个充电枪在位，则执行S3。
S3、充电监控单元控制与在位的充电枪相对应的直流汇流排电性连接的功率分配直流接触器闭合，以使整流模块通过直流汇流排向在位的充电枪供电。
S5、充电监控单元ECU获取温度传感器NTC的感应值。
S6、充电监控单元ECU将感应值与预设阈值进行对比，若感应值大于预设阈值则控制该温度传感器NTC对应的直流汇流排DC电性连接的功率分配直流接触器KM断开。
进一步的，S3中，充电枪与电动汽车连接并且处于在位状态时，电动汽车的电池管理系统通过充电枪内置的通信线路与充电监控单元ECU进行CAN通信，从而使充电监控单元ECU可以获取电动汽车电池的额定充电功率，若当前为在位充电枪分配的充电功率小于或者等于电动汽车电池的额定充电，则直接开始充电，如当前为在位充电枪分配的充电功率大于电动汽车电池的额定充电功率，则充电监控单元ECU直接限制整流模块的输出功率，从而降低分配给在位充电枪的充电功率。通过该方法，可以与电动汽车电池管理系统本身所具有的保护功能相结合，对电动汽车进行保护，即使电池管理系统的保护功能因为特殊原因失效，也能够避免电动汽车受损。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种直流充电机用功率管理装置，所述直流充电机包括充电监控单元和至少一个充电枪组，一组充电枪设置为多个，其特征在于：所述装置包括至少一个与所述充电枪组对应的管理单元，管理单元包括功率分配子单元和安全监测子单元，其中安全监测子单元与所述充电监控单元电性连接；
所述功率分配子单元包括多个与所述充电枪一一对应地电性连接的直流汇流排，每个直流汇流排电性连接有一个整流模块，所有管理单元的所有直流汇流排通过功率分配直流接触器电性连接形成闭环；
所述安全监测子单元包括若干个与所述功率分配直流接触器一一对应地电性连接的开关量监测器和若干个与所述直流汇流排一一对应的温度传感器组，每组温度传感器设置为两个，两个温度传感器分别设置在直流汇流排的正极旁和负极旁，所有开关量监测器和温度传感器均与所述充电监控单元电性连接；
两个所述直流汇流排通过两个所述功率分配直流接触器电性连接，其中一个功率分配直流接触器用于连接两个直流汇流排的正极，另外一个功率分配直流接触器用于连接两个直流汇流排的负极；
用于连接两个所述直流汇流排的两个所述功率分配直流接触器设置于两个所述开关量监测器之间，并且两个功率分配直流接触器与两个开关量监测器串联；
每个所述功率分配直流接触器均设置有两个线圈，所述功率分配子单元包括若干个与所述功率分配直流接触器一一对应的线圈监测器，两个所述线圈并联后与线圈监测器串联，所有线圈监测器均与所述充电监控单元电性连接。
2.如权利要求1所述的一种直流充电机用功率管理装置，一组充电枪设置为四个，其特征在于：所述功率分配子单元包括四个与所述充电枪一一对应地电性连接的所述直流汇流排。
3.如权利要求1所述的一种直流充电机用功率管理装置的管理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、部署所述管理装置，部署完成后所述充电枪处于非在位状态；
S2、所述充电监控单元监测所述充电枪的状态，若至少一个充电枪在位，则执行S3；
S3、所述充电监控单元控制与在位的充电枪相对应的直流汇流排电性连接的功率分配直流接触器闭合，以使所述整流模块通过直流汇流排向在位的充电枪供电。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：还包括如下步骤：
S5、所述充电监控单元获取所述温度传感器的感应值；
S6、所述充电监控单元将所述感应值与预设阈值进行对比，若感应值大于预设阈值则控制该所述温度传感器对应的所述直流汇流排电性连接的所述功率分配直流接触器断开。
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