CN110901471B - 一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统 - Google Patents

一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110901471B
CN110901471B CN201911130996.7A CN201911130996A CN110901471B CN 110901471 B CN110901471 B CN 110901471B CN 201911130996 A CN201911130996 A CN 201911130996A CN 110901471 B CN110901471 B CN 110901471B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
charging
direct current
power
energy storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911130996.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110901471A (zh
Inventor
刘涛
张晓丹
李志民
于维平
周浩洁
柳水莲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Dongfang Dianke Automation Co ltd
Original Assignee
Guangzhou Dongfang Dianke Automation Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Dongfang Dianke Automation Co ltd filed Critical Guangzhou Dongfang Dianke Automation Co ltd
Priority to CN201911130996.7A priority Critical patent/CN110901471B/zh
Publication of CN110901471A publication Critical patent/CN110901471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110901471B publication Critical patent/CN110901471B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/64—Optimising energy costs, e.g. responding to electricity rates
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Abstract

本发明提供一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，包括集中式电源柜、多个充电终端；集中式电源柜包括三相交流电输入端、多个用于将三相交流电转换为恒定电压直流电的AC/DC模块、包括两组铜排的直流母排、电源柜管理模组、与直流母排电连接的储能模组；所述的多个充电终端包括DC/DC模块、与DC/DC模块电连接的终端柜管理模块、与DC/DC模块电连接的充电插头。本发明提供的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，采用了类似市电供电网络的电能输送结构，所有充电终端无需考虑输出需求，直接从电源柜直流母排上取电，不但大大节省了大量的继电器阵列成本，也去除了随之而来的大量接线。

Description

一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域，特别是涉及一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统。
背景技术
现有的电动汽车充电设备，按输出能量模式大致可分为直流充电和交流充电两种。而直流充电因为输出功率大，充电速度快，所以在公共充电站、大型公共交通场站、高速公路服务区充电站中，占据了主流位置。
直流充电设备，按照目前的主流充电方案，都是采用电源模块(或充电模块)为能量的核心转换元器件。图1所示，为一台典型的一体式直流充电设备的基本原理框图，图1中，虚线以左是充电桩的内部结构部件，虚线以右代表充电设备的用户和需要对其进行充电操作的电动汽车。在这个原理图中，一台直流充电桩最核心的功能如图2所示。
图2中，这个核心功能架构里，最重要的部件，就是完成“交流转直流”部分功能的电源模块。它的功能是把三相380V的交流输入电源，转换成按充电桩相关国标规定范围内的直流输出，且电压、电流可根据电动汽车的充电需求(电动汽车和充电桩之间通过符合国标的报文格式进行数据交互通讯)和充电桩的实时状况进行调整，以满足用户的充电需求。
目前国内生产电源模块的公司有上百家，基本功能与上述所述基本一致，仅仅是功率大小、额定电压电流、外观尺寸、电器接口类型、外部通讯协议等细节方面稍有不同。
对于比较典型的单枪型充电桩(一个直流输出接口)，使用这种充电模块有组建系统便捷、控制逻辑简单、性价比高等优势。但是对于多输出接口的充电系统来说，采用这种充电模块的充电桩(堆)系统，其硬件系统复杂程度和充电控制算法设计就有其难以克服的局限性。
以一机双桩带功率自动分配型的充电系统来分析，这种机型的电路原理如图3所示。
图3中，功率自动分配的功能需求，通常来自一些大型充电站(如公交场站充电站等)的一种充电需求。如有一台充电桩，它上面装备了10个功率为15KW的电源模块，则这个充电桩最大可以以150KW的直流充电功率输出能量。这台充电桩配置了两把充电枪，对应了两个车位(以下称为A车位(对应的充电输出端口DC1+和DC1-)、B车位(对应的充电输出端口DC2+和DC2-))。首先A车位停下一辆电动汽车(下文简称A车)，开始插入一把充电枪充电，可能会占用到这个充电桩的100KW功率输出；过了一会儿，B车位也停下一辆电动汽车(下文简称B车)，用另一把充电枪开始充电，B车本身的需求功率是100KW，但是目前充电桩能够使用的功率仅剩余50KW(充电桩总功率150KW，A车占用100KW，B车最多只能使用150KW-100KW＝50KW)。当充电进行一段时间后，A车由于接近充满，需求的充电功率也会相应降低，例如降低到50KW；这时充电桩就有了50KW的空闲功率容量，此时充电桩会根据B车的充电需求，将空闲出的功率容量分配给B车。这种把充电桩的功率容量，在多个充电枪(输出接口)之间任意分配的功能，就是功率自动分配。
图3中，40代表三相交流输入端口，WB1+、WB1-、WB2+、WB2-代表直流母排(铜线)，且M9～M16对应的用于将交流转为直流的电源模块输出端线汇集到一根线上连接到控制器上，接收控制器的控制。
功率自动分配功能，在目前的充电桩上实现，最常用的技术方案都是用直流接触器、ATS(自动转换开关电器)等开关器件，控制各个电源模块(M1～M16)在多把充电枪之间切换。如果模块分为M组，要自动分配给N把充电枪使用，则至少需要2*M*N个直流接触器，而且M需要大于等于N，否则就会出现所有充电枪无法同时工作的情况。如图3中所列，四组电源模块组(第一电源模块组41、第二电源模块组42、第三电源模块组43、第四电源模块组44)，在两把充电枪之间切换。此时，每组电源模块组就要至少4个直流接触器，总计需要16个直流接触器(K1～K16)。如果是4把充电枪，6组电源模块组，就需要采用48个接触器。需要输出的充电枪越多，需要细分的电源模块分组越多，所需要的控制切换用接触器越多，不但占用大量空间，而且接线极其复杂，为售后维护、维修、排查故障带来很大的困难。
对于带有功率自动分配功能的直流充电桩内部的元器件的布置和带功率自动分配功能充电桩内部部分实际接线，为完成功率自动分配，需要接入大量直流接触器等器件，出于安全考虑(不同输出接口之间的继电器要求互锁等)，还需要增加专门的监控措施(继电器开关状态监测等电路)。有部分厂家、公司的充电桩产品，采用了开关选择模块；但其本质并未改变，只是把大量的接触器集成在一个电器盒内。这样仅仅是方便了组装(但开关选择模块需要提前制作)，售后维护时出现的故障照样难以排查。
以现有的设计原理架构下，充电枪的个数是无法过度扩充的，8个充电枪之间功率自动分配，就足以带来巨大的组装、维护、维修困难了。
总结一下，现有的柔性充电(功率自动分配)技术，有以下缺陷和限制：
1、控制器件和控制结构，随着充电接口的增加，呈指数趋势增长。这导致参与同一组功率分配的充电接口数量不能太多。
2、同时输出的充电接口较多时，其性价比和系统稳定性急剧降低，控制难度大大增加。
3、功率自动分配的机型一旦制作完成，想要扩展充电机容量(功率)，或者增加充电接口数量，都需要更改大量接线和控制逻辑。
因此，需要提供一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统以解决上述技术问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，根本不需要建立庞大的开关阵列，而是采用了类似市电供电网络的电能输送结构，所有充电终端无需考虑输出需求，直接从电源柜直流母排上取电。不但大大节省了大量的继电器阵列成本，也去除了随之而来的大量接线。系统原理简洁明了、接线方便快捷，组装和售后维护维修难度大大降低。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，
包括集中式电源柜10、多个充电终端20；
集中式电源柜10包括三相交流电输入端11、多个用于将三相交流电转换为恒定电压直流电的AC/DC模块12、包括两组铜排的直流母排13、电源柜管理模组14、与直流母排13电连接的储能模组15；
所述的多个充电终端20包括DC/DC模块21、与DC/DC模块21电连接的终端柜管理模块22、与DC/DC模块21电连接的充电插头；
所述的多个AC/DC模块12并联在三相交流电输入端11和直流母排13之间，电源柜管理模组14电连接AC/DC模块12、储能模组15和终端柜管理模块22；
所述的多个充电终端20无法消耗掉的电能储存在储能模组15内，在下次充电需求来临时，先采用储能模组15给充电终端20供电；
终端柜管理模块22用于监测DC/DC模块21充电需求并将信号传输给电源柜管理模组14，电源柜管理模组14用于监控AC/DC模块12、储能模组15、DC/DC模块22的工作状态信息，并用于控制AC/DC模块12和储能模组15的工作参数和启动关闭动作。
实施例中，优选：
所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统进一步包括电能标准化处理模块16，电能标准化处理模块16设置有至少一种新能源输入接口；
所述电能标准化处理模块16电连接电源柜管理模组14和储能模组15。
实施例中，优选：
所述至少一种新能源输入接口包括光伏新能源输入接口和/或风能新能源输入接口。
实施例中，优选：
所述AC/DC模块12的直流输出电压为恒定值。
实施例中，优选：
所述储能模组15为锂电池储能模组。
实施例中，优选：
电源柜管理模组14和终端柜管理模块22之间通过通讯总线电连接。
实施例中，优选：
所述通讯总线为CAN总线或485总线。
实施例中，优选：
所述恒定值为1500V。
本发明的有益效果是：
1、只需要简单配置新系统的软件参数，就可以按照既定的算法，对充电终端的数量进行快速的扩展，且无需大量改接线和控制逻辑，从而能够保证扩展后的充电系统性能可靠、结构简单；
2、由于在集中式电源柜中，采用的所有AC/DC模块统一为一个输出电压值的方式，则集中式电源柜的输入、输出电能的电压完全固定，即输入为380V三相交流电，输出为一个固定电压值的直流电，这样在设计AC/DC模块时，结构就比传统的直流充电桩AC/DC电源模块简单很多，只需要考虑控制输出电流的大小即可(传统模块还要实时调整输出的电压、电流、功率等参数)，这样本发明的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统的AC/DC模块的效率和速度都将有所提高，而控制难度和复杂度大大降低；
3、集中式电源柜内置的储能模组，加快了充电系统的启动速度，传统的AC/DC模块，启动时为防止电压过高造成的对电动汽车电池组的冲击、或者电压过低时形成的电池组对电源模块的反灌，通常要有一个渐渐升压的过程，在DC/DC模块输出电压和电池组电压相差不到10V时，才打开输出继电器，进行电压输出；使用统一的直流高压直流母排后，直流母排常态下保持恒定的高压输出，且得到电池组的支持，可以迅速输出直流电能给到有充电需求的充电终端，提高了响应速度，且将AC/DC模块转换时多出的能量存储起来，而不必跟传统模块一样，让多余的能量在充电回路和转换元件内通过热耗散释放掉，从而可以提高直流母排电能输出的稳定性。
附图说明
图1是现有技术的一台典型的一体式汽车直流充电桩设备的基本原理框图；
图2是图1中的原理框图的直流充电机的核心功能原理框图；
图3是现有技术的一种一机双桩带功率自动分配型的充电系统的简化电路原理图；
图4是本发明的一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统的第一优选实施例的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合图示对本发明的技术方案进行详述。
请参见图4所示，本实施例的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，包括集中式电源柜10、多个充电终端20；
集中式电源柜10包括三相交流电输入端11、多个用于将三相交流电转换为恒定电压直流电的AC/DC模块12、包括两组铜排的直流母排13、电源柜管理模组14、与直流母排13电连接的储能模组15；
所述的多个充电终端20包括DC/DC模块21、与DC/DC模块21电连接的终端柜管理模块22、与DC/DC模块21电连接的充电插头；
所述的多个AC/DC模块12并联在三相交流电输入端11和直流母排13之间，电源柜管理模组14电连接AC/DC模块12、储能模组15和终端柜管理模块22；
所述的多个充电终端20无法消耗掉的电能储存在储能模组15内，在下次充电需求来临时，先采用储能模组15给充电终端20供电；
终端柜管理模块22用于监测DC/DC模块21充电需求并将信号传输给电源柜管理模组14，电源柜管理模组14用于监控AC/DC模块12、储能模组15、DC/DC模块22的工作状态信息，并用于控制AC/DC模块12和储能模组15的工作参数和启动关闭动作。
本实施例的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，工作原理如下：
由于在集中式电源柜10内进行AC/DC电能转化后，输出到直流母排13上的电能是统一的固定电压，这就保证了可以无视AC/DC模块12的数量和转换效率的差异，将所有的AC/DC模块12的电能都输出到一个直流母排13，这个直流母排13，可以将其想象为一个直流供电的电源，其他用电设备(充电终端20)，只需要把自己的直流供电线挂载到这个电源上，就可以获取电能；
而传统的直流充电桩，由于各个电源模块接到的指令就已经指定了需求的电压和电流，所以每个模块输出的直流电能就只能送到指定的DC/DC模块上。而为了保证指定的电压、电流送到需求的充电接口(DC/DC模块21)上，又必须建立开关选择矩阵。当AC/DC模块12(或几个AC/DC模块12并联成的模块组)和充电接口(DC/DC模块21)的数量都达到一定数量时，所需要的组建的继电器开关选择矩阵，就将非常庞大；
本发明的结构原理，根本不需要建立庞大的开关阵列，而是采用了类似市电供电网络的电能输送结构，所有充电终端无需考虑输出需求，直接从集中式电源柜10上取电。不但大大节省了大量的继电器阵列成本，也去除了随之而来的大量接线。系统原理简洁明了、接线方便快捷，组装和售后维护维修难度大大降低；
集中式电源柜10的直流母排13，使用专用的电源柜管理模组14，负责对直流母排13进行管理控制，电源柜管理模组14功能包括：
1)监控直流母排13的电压等状态信息；
2)监控储能模组15的状态信息；
3)根据直流母排13电压的变化，决定以下动作：开启储能模组15的输出、开启AC/DC模块12的转换、设定AC/DC模块12的转换输出功率、管理AC/DC模块12的轮替工作状态、开启储能模组15的充电；
4)和各充电终端20联系，预知充电需求。
第4)条功能，如电源柜管理模组14的算法足够成熟，电源柜管理模组14只需要监控直流母排13的状态，即可判断充电终端20是在充电还是空闲，以及是否需要开启储能模组15，充电终端20充电时，会拉低直流母排13的电压；充电终端20停止充电后，如AC/DC模块12未马上停止转换，直流母排13的电压会出现小幅上升。通过监控直流母排13的状态，配合合理的算法，集中式充电柜10和充电终端20之间，完全可以不需要进行任何通讯。当然从安全和便捷性考虑，还是建议两者之间有数据交互，但这种交互的数据，仅仅作为一种辅助功能。整个充电系统，应能在集中式充电柜10和充电终端20之间通讯断绝的情况下，仍然保持正常的充电、泄放、储能操作。
在本发明的一个优选实施例中，优选：
所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统进一步包括电能标准化处理模块16，电能标准化处理模块16设置有至少一种新能源输入接口；所述电能标准化处理模块16电连接电源柜管理模组14和储能模组15。
本实施例中，以储能模组15的存在为前提，还可以允许外部其他新能源电能的输入和储备。因为直流母排13采用统一的电压标准，所以储能模组15的电压也会跟直流母排13统一。如光伏、风能等电能，有发电功率不稳定的特点，难以连续规范地应用。但储能模组15的存在，保证了这些能源可以被标准化地存储；而储能模组15在整个充电堆给电动汽车充电时，可以优先释放能量，随时释放的能量保证了储蓄电能的储能模组15就不需要特别大容量，不需要大量投资到储能电池上。
本实施例中，对于同时有储能需求的充电站，则可以配置电池容量更大的储能系统，对于电源柜管理模组14来说，只需要调整算法和储能-放电策略，即可接入更大的储能模组15。更大的储能模组15，可以在电价较低时吸纳电能；或者在电网负荷较少时，承担电网虚拟负荷的功能，吸纳过剩的电能；在电网负荷较大时，再将电能放出，减轻电网实时供电的负担。这样既帮助了使用者节省电费，又可以减少所在区域电网因为峰谷用电带来的用电紧张或浪费情况。
在本实施例中，由于集中式电源柜10统一进行交直流转换，当达到一定的功率规模时，AC/DC模块12的热能损耗也可以充分利用起来。通过设置换热发电机、温差发电机等装置或设备，将散热器排出的热能转换成电能，再储存到储能模组15内，随储随用，达到电能的二次利用，进一步提高充电系统的转换效率。
在本发明的实施例中，优选：所述至少一种新能源输入接口包括光伏新能源输入接口和/或风能新能源输入接口。
在本发明的实施例中，优选：
所述AC/DC模块12的直流输出电压为恒定值，该恒定值优选默认为1500V，也可以根据实际工程需要设定为其他固定电压值。
实施例中，AC/DC模块12输出的直流电压设定为高压恒定值，在长距离传输时，大大降低了线损。
以一台360KW分体充电桩为例：
传统方案下，动力输出部分采用240A直流电流双路输出到两个充电终端上，240A直流电流输出对应70mm2的动力线缆，其每米的电阻约为0.00025Ω，如果动力线缆长度为L米，则这段动力电缆电阻为2.5*Lx10-4Ω；按照额定电流240A输出时，电缆上耗费功率为P＝I2*R＝2402*2.5*Lx10-4＝14.4L。双路同步输出时，损耗功率为28.8L。对于每一套360KW双枪桩，如电源柜和终端之间距离为50米，则消耗功率为1440W；如距离为200米，则消耗功率高达5.76KW，浪费很大。
而采用本发明的本实施例的技术方案，由于直流母排13的电压提升到1500VDC，同样输送功率下，电流和直流母排电压成反比。考虑到终端上的DC/DC模块21的转换效率(通常在0.97-0.99之间，可按0.97计算)，可如下计算：
原技术方案中，电源柜到充电终端的输送电压通常在300VDC-750VDC之间，如按最高值750VDC计算，输送电流I＝P/750；
新技术方案里直流输出的直流母排13升压到1500VDC，再考虑终端上的转换功耗，则输送电流I＝P/(0.97*1500)。这样在新技术方案里，输送电流约为原先输送电流的0.52倍。而，线损功耗P＝I2*R，跟线缆上的电压成指数关系。则新技术方案产生的功耗为原有技术方案的0.522倍。通过提升直流母排13的电压，就可以减少超过70％的线损。
而实际上，现有技术方案下，终端充电电压很难达到750V，假如终端需求电压只有375V，则新技术方案产生的线损功耗仅为原有方案线损的6.6％，减少的线损功耗高达93％。
在本发明的实施例中，优选：所述储能模组15为锂电池储能模组。
在本发明的实施例中，优选：
电源柜管理模组14和终端柜管理模块22之间通过通讯总线电连接。
在本实施例的新技术方案下，如果需要增加系统的整体容量(最大输出功率)，只需要增加AC/DC模块12的数量，并保证最大的直流输出电流不超过原有直流母排13能承受的最大电流即可。而直流母排13的最大可承受电流，也可以通过增加并联母排数量等方式扩展。
如果需要增加充电终端20的数量，只要把新增加的充电终端20的直流输入线挂载到集中式电源柜10的直流母排13上即可，并且将新增加充电终端20的通讯线缆挂载到原有集中式电源柜10和充电终端20之间的通讯总线上，无需再增加新的复杂的继电器(直流接触器)阵列。
由于增加集中式电源柜10容量只需要增加AC/DC模块数量、增加终端数量只需要把新加终端挂载在原有系统的动力通路和通讯总线上，这种扩展方式下，充电站就可以在早期投入较少资金，就为日后的规模扩展留下足够空间。只需要在电源柜内预留下足够的安装AC/DC模块的空间(空位)、主动力线缆留够容量，即可以后续快速扩展，而且无需改造已有的充电设备。这对于使用方来说，不但节省了大量的启动资金和成本，更将后续升级改造成本压缩到最低限度。
更进一步地，本实施例中，优选：所述通讯总线为CAN总线或485总线。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
包括集中式电源柜(10)、多个充电终端(20)；
集中式电源柜(10)包括三相交流电输入端(11)、多个用于将三相交流电转换为恒定电压直流电的AC/DC模块(12)、包括两组铜排的直流母排(13)、电源柜管理模组(14)、与直流母排(13)电连接的储能模组(15)；
所述的多个充电终端(20)包括DC/DC模块(21)、与DC/DC模块(21)电连接的终端柜管理模块(22)、与DC/DC模块(21)电连接的充电插头；
所述的多个AC/DC模块(12)并联在三相交流电输入端( 11) 和直流母排(13)之间，电源柜管理模组(14)电连接AC/DC模块(12)、储能模组(15)和终端柜管理模块(22)；
所述的多个充电终端(20)无法消耗掉的电能储存在储能模组(15)内，在下次充电需求来临时，先采用储能模组(15)给充电终端(20)供电；
终端柜管理模块(22)用于监测DC/DC模块(21)充电需求并将信号传输给电源柜管理模组(14)，电源柜管理模组(14)用于监控AC/DC模块(12)、储能模组(15)、DC/DC模块(21 )的工作状态信息，并用于控制AC/DC模块(12)和储能模组(15)的工作参数和启动关闭动作。
2.根据权利要求1所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统进一步包括电能标准化处理模块(16)，电能标准化处理模块(16)设置有至少一种新能源输入接口；
所述电能标准化处理模块(16)电连接电源柜管理模组(14)和储能模组(15)。
3.根据权利要求2所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
所述至少一种新能源输入接口包括光伏新能源输入接口和/或风能新能源输入接口。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
所述AC/DC模块(12)的直流输出电压为恒定值。
5.根据权利要求4所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
所述储能模组(15)为锂电池储能模组。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
电源柜管理模组(14)和终端柜管理模块(22)之间通过通讯总线电连接。
7.根据权利要求6所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
所述通讯总线为CAN总线或485总线。
8.根据权利要求4所述的可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统，其特征在于：
所述恒定值为1500V。
CN201911130996.7A 2019-11-19 2019-11-19 一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统 Active CN110901471B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911130996.7A CN110901471B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911130996.7A CN110901471B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110901471A CN110901471A (zh) 2020-03-24
CN110901471B true CN110901471B (zh) 2021-09-03

Family

ID=69817927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911130996.7A Active CN110901471B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110901471B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112653165A (zh) * 2020-12-23 2021-04-13 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 基于高压直流微网的灵活复用型光储充智慧充电站
CN113147442A (zh) * 2021-02-24 2021-07-23 广西科技大学 一种双枪自调整直流充电装置
CN113525133A (zh) * 2021-07-03 2021-10-22 山东明大电器股份有限公司 一种随变压器容量动态分配的柔性直流充电系统
CN116278894B (zh) * 2023-03-16 2024-04-26 中国电建集团江西省电力设计院有限公司 一种利用光伏直流发电系统驱动的电动汽车快速充电装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202190087U (zh) * 2012-01-17 2012-04-11 天宝电子（惠州）有限公司 一种可供多能源的分布式电动汽车充电系统
CN103633717A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 国家电网公司 电动汽车充电站的充电系统
CN203827036U (zh) * 2014-05-21 2014-09-10 国家电网公司 电动汽车充电站充电系统
CN105762899A (zh) * 2014-12-17 2016-07-13 深圳市深泰明科技有限公司 交直流配电智能充电站的充电系统
CN204517473U (zh) * 2015-04-30 2015-07-29 国家电网公司 电网断电仍正常工作的电动汽车充电系统
CN206559114U (zh) * 2017-03-24 2017-10-13 刘博� 一种具备显示功能的直流充电终端
CN106981917A (zh) * 2017-05-15 2017-07-25 彦晶实业发展（上海）有限公司 一种组合式直流供电系统
US11394236B2 (en) * 2017-10-02 2022-07-19 Enatel Modular power systems
CN110303929B (zh) * 2019-06-29 2023-04-18 华为数字能源技术有限公司 充电桩系统的管理方法及充电桩系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110901471A (zh) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110901471B (zh) 一种可快速扩展型电动汽车柔性直流充电系统
CN113022342B (zh) 一种智能功率分配快速充电机及其控制方法
CN104810894A (zh) 一种电动汽车分体式直流充电桩、系统及方法
CN104795877A (zh) 电动汽车一体化直流充电机、系统及方法
CN101931252A (zh) 一种电动汽车充电系统
US11799140B2 (en) Controller for energy storage, system comprising the same, and methods of using the same
CN202285349U (zh) 多制式模块化eps应急电源
CN108372791A (zh) 一种柔性直流充电设备
CN113937747A (zh) 直流组网船舶混动实验室的能量控制系统及其控制方法
CN211790793U (zh) 一种退役电池梯次利用系统
CN218216769U (zh) 多功能集成电源
CN204559131U (zh) 接有储能系统的变配电站
CN116080447A (zh) 储能式充电桩
CN115571008A (zh) 充电桩装置及充电桩系统
CN212162825U (zh) 基于分布式储能系统多参数动态调整柔性充放电控制系统
CN211480931U (zh) 直流多微电网系统
CN210273512U (zh) 一种微网控制系统
CN207825995U (zh) 一种柔性直流充电设备
CN208738853U (zh) 一种级联式多功能离并网储能系统
CN113162092A (zh) 分布式储能聚合系统及其控制方法
CN113258474A (zh) 一种插框式基站能源共享装置
CN110299733B (zh) 集成式动力电池包、储能系统和使用梯次电池包储能的方法
Korõtko et al. Analysis and development of protection and control functions for Li-Ion based prosumers provided by low voltage part of distribution substation
CN216959411U (zh) 一种即插即用物理接口设备的应用实验系统
CN211296203U (zh) 一种微电网系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 510000 room 701, Kehui 10 Street, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong

Applicant after: GUANGZHOU DONGFANG DIANKE AUTOMATION Co.,Ltd.

Address before: Room 701, 10 Kehui First Street, Tianhe Economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong 510000

Applicant before: GUANGZHOU DONGFANG DIANKE AUTOMATION Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant