CN111546935A - 一种多枪充电控制系统、设备端控制系统和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能充电技术领域，具体涉及一种多枪充电控制系统、设备端控制系统以及设备，其中，充电控制系统包括主控制器和多个控制机，主控制器与多个控制机连接。主控制器用于与控制机和车端的充电控制器通信，设定多个控制机为一组，并且设定一组控制机中的一个为控制主机，其余为控制从机，控制主机和控制从机上均至少连接一个充电枪；主控制器用于获取充电设备的充电功率信息以及充电设备上当前接入的控制机个数；控制主机用于根据充电设备上接入的控制机个数对充电功率进行均匀分配，使得每个控制机上的充电功率大小基本相同，这样就可以在充电设备上同时接入多个控制机以对充电设备进行同时充电，提高了充电效率。

Description

一种多枪充电控制系统、设备端控制系统和设备
技术领域
本发明涉及智能充电技术领域，具体涉及一种多枪充电控制系统、设备端控制系统以及设备。
背景技术
电动汽车是目前流行最广、节能环保的绿色出行交通工具，经过几年的发展，不止有电动小轿车、乘用车，目前更大功率的电动卡车、电动船也应用而生，但是相关的充电配套设施在输出功率、安装规模上都有所限制。对于电动卡车、电动船这样的充电功率需求大的电动产品的充电速率并不高，导致充电时间长，影响使用效率。
目前，电动汽车基本都是只有一个交流、一个直流充电插口，受制于枪线电流与充电插座数量，大功率电动卡车、电动船如果只采用一个充电口来充电，导致充电时间很长，严重制约了电动车、电动船的使用效率，增加了使用成本，不利于新能源汽车行业的进一步发展。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是现有的充电设备充电速率慢。
一种多枪充电控制系统,包括主控制器和多个控制机，所述主控制器与所述多个控制机连接；
所述主控制器用于与控制机和车端的充电控制器通信，还用于接收用户输入的设定信号，设定多个控制机为一组，并且设定一组控制机中的一个为控制主机，其余为控制从机，所述控制主机和控制从机上均至少连接一个充电枪；
所述主控制器用于和充电设备上的充电控制器电连接，并获取所述充电设备的充电功率信息以及充电设备上当前接入的控制机个数；
所述控制主机用于根据充电设备上接入的控制机个数对所述充电功率进行均匀分配，使得每个控制机上的充电功率大小基本相同，但不能超过其额定功率。
在一种实施例中，所述控制主机还用于根据从充电设备获取的充电功率信息控制本组的控制从机的充电功率大小以及控制本组的控制从机的启动和停机。
在一种实施例中，还包括充电桩，所述充电桩与所述充电枪连接，用于提供电能。
在一种实施例中，每个控制主机和控制从机上均连接两个充电枪，所述控制主机和控制从机还用于将自身被分配的充电功率信息均匀分配到两个充电枪上，使得两个充电枪的充电功率大小基本相同。
在一种实施例中，所述充电功率信息至少包括充电电流和充电电压。
一种用于多枪充电的设备端控制系统，包括充电控制器、多枪检测模块、电池管理控制模块和车载充电器；
所述多枪检测模块和充电设备上的充电枪口以及所述充电控制器连接，用于检测充电枪口上是否插入充电枪，并将检测到的接入充电设备的充电枪的个数和编号信息发送给所述充电控制器；
所述充电控制器还与所述电池管理控制模块连接，用于获取充电设备的充电功率信息；
所述充电控制器还用于和多枪充电控制系统中的主控制器连接，并将获取的接入的充电枪的个数和编号信息、充电功率信息发送给主控制器；
所述主控制器用于控制与所述接入充电设备的充电枪对应的从控制机的工作，所述控制机用于根据所述充电功率对每个充电枪上的充电功率大小进行均匀分配，使得每个充电枪的充电功率大小基本相同。
在一种实施例中，还包括与所述充电控制器连接的直流快充模块，用于对充电设备进行直流充电；
所述充电控制器还用于获取插入的充电枪上当前传输的信号的PWM信号的占空比，根据所述PWM信号的占空比确认插入的充电枪是交流枪还是直流枪，从而所述控制车载充电器或者多枪充电控制系统对充电设备进行充电。
在一种实施例中，所述充电功率信息至少充电电压的和充电电流。
一种支持快速充电的设备，设备上设有至少两个充电枪口；该设备还包括如上所述的用于多枪充电的设备端控制系统。
依据上述实施例的多枪充电控制系统和设备端控制系统，充电控制系统包括主控制器和多个控制机，主控制器与所述多个控制机连接。主控制器用于与控制机和车端的充电控制器通信，同时用于接收用户输入的设定信号，设定多个控制机为一组，并且设定一组控制机中的一个为控制主机，其余为控制从机，控制主机和控制从机上均至少连接一个充电枪；主控制器用于和充电设备上的充电控制器电连接，并获取充电设备的充电功率信息以及充电设备上当前接入的控制机个数；控制主机用于根据充电设备上接入的控制机个数对充电功率进行均匀分配，使得每个控制机上的充电功率大小基本相同，这样就可以在充电设备上同时接入多个控制机以对充电设备进行同时充电，提高了充电效率。
附图说明
图1为本申请实施例的多枪充电控制系统结构示意图；
图2为本申请实施例的设备端控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
在本发明实施例中，通过多个控制机同时对充电设备进行充电，以提高充电效率。
实施例一：
请参考图1，本实施例提供一种多枪充电控制系统,该多枪充电控制系统包括主控制器1和多个控制机，主控制器1与多个控制机电连接，主控制器1用于控制多个控制机工作。主控制器1用于接收用户输入的设定信号，设定多个控制机为一组，并且设定一组控制机中的一个为控制主机21，其余为控制从机22，控制主机21和控制从机22上均至少连接一个充电枪。主控制器1用于和充电设备上的充电控制器(EVCC)电连接，并获取充电设备4的充电功率信息以及充电设备上当前接入的控制机个数。控制主机21用于根据充电设备上接入的控制机个数对充电功率进行均匀分配，使得每个控制机上的充电功率大小基本相同。这样采用多个控制机对充电设备4进行充电时，提高了充电速度。
如图1，本实施例中的多枪充电控制系统包括两个主控制器1、六个控制机，用户可以自行设定三个控制机为一组，并且设定三个控制机中一个为控制主机21，另外两个为控制从机22，控制从机22只接收本组中的控制主机21的控制命令，不接收其他组的控制主机21的控制命令。同时，本组的控制主机21只能控制本组的控制从机22，不能控制其他组的控制从机。一个主控制器1用于控制一组控制机。一般系统中最多20台控制机并机，即系统中最多允许20台全部为独立的控制主机21。
其中，控制主机21还用于根据获取到的充电设备4的充电功率信息控制本组的控制从机22的充电功率大小以及控制本组的控制从机的启动和停机。其中，获取到的充电设备4的充电功率信息主要包括充电电压和充电电流的大小、充电设备电池的SOC状态。然后将充电电流平均分配给与充电设备4连接的控制主机21和控制从机22，以使得控制主机21和多个控制从机22上的充电电流大小相同。
其中，本实施例的控制系统还包括充电桩，充电桩与充电枪3连接，用于向充电设备提供电能。
其中，本实施例的每个控制主机21和控制从机22上均连接两个充电枪3，控制主机21和控制从机22还用于将自身被分配的充电功率信息均匀分配到两个充电枪上，使得两个充电枪的充电功率大小基本相同。例如，检测到充电设备4当前的额定充电电流为1000A，检测到充电设备4上当前接入了两个控制机，两个控制机中一个被设定为控制主机21，另一个被设定为控制从机22，控制主机21和控制从机22上均连接有两个充电枪3，这样四个充电枪3均接入了充电设备4，控制主机21控制四个充电枪3平均分配充电电流，即每个充电枪3的充电电流为250A，这样四个充电枪3同时对充电设备4进行充电，提高了充电效率。
本实施例的系统的充电功率分配策略具体如下：
1、主控制器1通讯获取充电设备4的充电需求电压、电流、SOC等车端充电信息。
2、控制主机21第一阶段采用平均功率分配，即控制主机21需求获取到电压、电流需求后，平均分配电流。如有三台控制从机22，控制主机21获取到1000A电流，平均分配给4个控制机(1台控制主机21和三台控制从机22)，每台控制机输出250A电流，如单枪则最高输出200A，双枪工作则每条枪输出125A。
3、若获取电流需求非常小，小于400A的需求，单台控制机即可满足输出，控制主机21可根据需求控制单台控制机输出，若每个控制机上只插一条枪，控制主机21可分配2台工作，每台200A，此时需要再启动一台控制从机22。启动的机器功率都为平均分配，但控制主机21可以根据需求来启动、停止控制从机22。
4、控制主机21为正常欧标启动充电流程(控制主机21的充电枪3插枪位置为电动船的主插枪口，控制从机22的充电枪3插枪位置为电动船的丛机插枪口。)
实施例二
本实施例提供一种用于多枪充电的设备端控制系统，如图2，该设备端控制系统包括充电控制器EVCC、多枪检测模块CCM、电池管理控制模块BMS和车载充电器OBC。
其中，多枪检测模块CCM和充电设备上的充电枪口以及充电控制器EVCC连接，多枪检测模块CCM用于检测待充电设备4的充电枪口上是否插入充电枪3，并将检测到的接入充电设备的充电枪3的个数和编号信息发送给充电控制器EVCC。
如图2中，Sockrt A和Socket B为一个控制主机21上双枪对应的充电枪口，Sockrt1、Sockrt 2、Sockrt 3和Sockrt 4为两个控制从机22对应的充电枪口。EVCC模块通过CAN总线与车辆BMS和CCM通信，从BMS获取所需充电电压、电流、SOC等信息，通过电力线通信PLC与充电桩EVSE通信，使充电桩按照标准为电动车、电动船充电。是充电桩与电动汽车通信的核心设备。主充电插座Sockrt A的CP载波通信线负责与充电桩SECC通信，传输充电需求电压、电流、当前电池SOC等相关信息。从枪SocketB通过检测CP信号确定插枪状态，控制电磁锁锁止与解锁、检测枪座金属接头温度等相关参数，上报充电中的相关故障。
其中，CCM通过CAN总线与EVCC通信,Socket(1-4)通过检测CP信号确定插枪状态，控制电磁锁锁止与解锁、检测枪座金属接头温度等相关参数，上报充电中的相关故障。
其中，充电控制器EVCC还与电池管理控制模块BMS连接，充电控制器EVCC用于获取充电设备4的充电功率信息；充电功率信息包括充电电压、充电电流和SOC状态等信息。
其中，充电控制器EVCC还用于和多枪充电控制系统中的主控制器1连接，并将获取的接入的充电枪的个数和编号信息、充电功率信息发送给主控制器1。主控制器1用于控制与接入充电设备4的充电枪3对应的控制机工作，具体的，控制主机21用于根据充电功率对每个充电枪3上的充电功率大小进行均匀分配，使得每个充电枪3的充电功率大小基本相同，具体的充电控制过程和实施例一中相同，此处不再赘述。
进一步的，本实施例的设备端控制系统还包括与充电控制器EVCC连接的车载充电机OBC，载充电机OBC用于对充电设备4进行充电，充电控制器EVCC还用于获取插入的充电枪3上当前传输的CP信号的PWM信号的占空比，根据PWM信号的占空比确认插入的充电枪3是交流枪还是直流枪，从而控制车载充电器OBC或者多枪充电控制系统对充电设备进行充电。
在另一种实施例中，设备端控制系统还包括整车控制器(VCU)：VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态(车速、温度等)信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
实施例三
本实施例提供一种支持快速充电的设备，在设备上设有至少两个充电枪口，同时在设备上设有实施例二提供的用于多枪充电的设备端控制系统。这样通过实施例一提供的多枪充电控制系统可以同时采用多个充电枪对充电设备进行充电，提高了充电速度。
以下对上实施例的系统的工作流程进行详细的说明。
首先对本实施例的充电控制器EVCC、多枪检测模块CCM、电池管理控制模块BMS、车载充电器OBC、整车控制器VCU、充电桩的功能进行说明。
EVCC:通过CAN总线与车辆BMS通信，获取充电电压、电流、SOC等信息，通过电力线通信PLC与充电桩EVSE通信，使充电桩按照标准为电动汽车充电，是充电桩与电动汽车通信的核心设备。
CCM:多枪连接检测控制系统，用于检测充电设备的充电枪口上是否接入充电枪，以及获取充电枪的编号等信息。
BMS:电池管理控制系统，对电池进行充电管理。
OBC:交流电经过桥式可控整流电路整流变成直流电经滤波后提供给高频DC-DC功率变换器，功率变换器经过直-直变换输出需要的直流，再次滤波后为电动汽车动力蓄电池充电的装置。
VCU：是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态(车速、温度等)信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
充电桩：为电动车、电动船等充电设备提供电能的智能充电装置。
以下对本实施例的多枪充电控制系统进行说明。
1、系统中最多20台控制机并机，即系统中最多允许20台全部为独立的控制主机21；
2、系统中可以存着多个控制主机21，存在多个控制主机21时要保证总线上数据不冲突；
(1)存在多个控制主机21时，每个控制主机21发送间隔不能一致，且保证总线空闲时才可以发送数据；
(2)只能由控制主机21问询，控制从机22应答方式，但尽可能将控制从机22所有必要状态在数据交互中应答到控制主机21，减少数据交互。
3、控制主机21下面可以允许多个控制从机22或者单个控制从机22或者没有控制从机22。
4、一台控制从机22包含双枪，一旦被设置为控制从机22，双枪都为控制从机枪。
5、LCD设置控制主机21、控制从机22时，所有控制机都默认都为控制主机21，某台控制机被设置为控制从机22后，只能由控制主机21释放该控制从机22。具体包括：
(1)控制主机21可主动释放控制从机22(一键释放所有控制从机22或者单个释放控制从机22)；
(2)控制从机22被其他控制主机21绑定后必须被释放或者强制解绑后才可以被另外一个控制主机21绑定；
(3)非充电流程中(与插枪状态无关)可操作绑定控制主机21和控制从机22，同时可以重新设定任意一台控制机为控制主机21或控制从机22；
(4)控制主机21和控制从机22可支持永久设置与临时设置；
永久设置：控制主机21和控制从机22群组设置后，这些控制机一直组成一个并机系统，断电重启等都保持不变；
临时设置：控制主机21和控制从机22组网充电后，可由触发解绑条件触发后，自动解绑控制主机21和控制从机22，下次启动充电需重新绑定。
6、控制主机21停止充电后可手动释放控制从机22(单个释放，一键释放都可)，也可控制主机21拔枪后自动释放控制从机22；
7、先设置控制主机21，然后跳转到控制从机22绑定界面，提示绑定控制从机22，之后在启动充电流程，具体包括；
(1)绑定成功则显示控制从机22的编号以及控制从机22的SN号等信息，充电时根据需求电流以及控制逻辑，启动对应绑定的从机充电；
(2)未绑定控制从机22充电时只有控制主机21进行充电。
8、启动方式保持不变，扫描或者刷卡启动。
二、系统控制策略
1、机器开机默认全部控制机均为控制主机21，控制主机21与控制主机21之间没有通讯，除预设的1号控制主机21主动发送心跳；1号控制主机21检测当前桩是否都在线，然后在界面上显示在线的桩编号以及SN号。
2、1号地址的控制机默认始终为系统控制主机21，不可设置为控制从机22(不能被绑定)。同时1号控制主机21负责收集整个系统功率输出，并加入到心跳包中。(收集从接收到各控制主机21发出的实时需求)；
3、1号控制主机21的作用：1号控制主机21发心跳帧，同步系统所有桩，1号控制主机21若参与充电只能为控制主机21，同时也可以不参与充电，只做系统时间同步信息发送。
4、控制从机22的设置：
(1)控制从机22在被绑定后主动上报给对应的控制主机21，控制从机22设置一次上报一次地址信息，上报后控制从机22不再发送任何数据，等待本组的控制主机21轮询。
(2)也可由主机界面去主动绑定控制从机22编号，绑定成功显示控制从机22编号以及SN号，不成功则不显示，绑定多个控制从机22依次进行操作。
5、控制从机22上报间隔时间根据控制从机22地址*间隔时间
上报周期＝控制从机22地址X间隔时间；
6、控制主机21在没有收到控制从机22上报时不发送任何数据，除了1号控制主机21发心跳包；
7、控制主机21收到控制从机22上报对应地址、信息后，控制主机21和对应控制从机22建立通讯。此时这台控制主机21发送时间为：
N号控制主机21发送周期＝N号控制主机21地址X间隔时间；
控制主机21与控制从机22之间通讯一旦建立，通讯机制采用控制主机21轮询，从机应答方式。N号控制主机21负责其对应控制从机22的管理控制。
8、充电停止后控制主机21手动释放控制从机22，或控制主机21拔枪后30秒后自动释放控制从机22。释放后控制从机22自动回到控制主机21的模式，释放由控制主机21发送命令释放。
9、断电重启全部恢复默认控制主机21状态，并处于待机模式，若为永久设置则重启后恢复上一次绑定为一组的控制主机21和控制从机22系统，临时设置则上次的控制主机21和控制从机22群组自动解绑。
10、控制从机22每台都需要设置对应的控制主机21，设置之后控制主机21上显示其下绑定的控制从机22编号以及SN号等信息。
11、控制主机21启动前设定控制从机22，启动后不再接入控制从机22，强制设置其他控制从机22将不起作用。
12、正常流程为先插枪后启动，特殊操作如控制从机22未插枪不启动，控制主机21启动后从机插枪从机依然可以启动。
13、控制从机22不走PLC通讯协议，但是需要根据PLC模块返回的插枪与拔枪状态来控制启停。充电中禁止拔枪，但若拔枪立刻停止充电。
14、根据启动方式扫码(服务器)、刷卡、自动模式等三选一，以及插枪状态、控制主机21启动指令判断是否启动充电。同样根据控制主机21指令停止充电或人为停止。
15、充电功率由控制主机21统一分配，控制从机22输出功率大小由接收到对应控制主机21命令后可调整。
16、出厂每个控制机的地址默认0，现场设置地址。地址设置不能重复，重复造成总线数据冲突。
三充电功率分配策略
1、主控制器1通讯获取充电设备4的充电需求电压、电流、SOC等车端充电信息。
2、控制主机21第一阶段采用平均功率分配，即控制主机21需求获取到电压、电流需求后，平均分配电流。如有三台控制从机22，控制主机21获取到1000A电流，平均分配给4个控制机(1台控制主机21和三台控制从机22)，每台控制机输出250A电流，如单枪则最高输出200A，双枪工作则每条枪输出125A。
3、若获取电流需求非常小，小于400A的需求，单台控制机即可满足输出，控制主机21可根据需求控制单台控制机输出，若每个控制机上只插一条枪，控制主机21可分配2台工作，每台200A，此时需要再启动一台控制从机22。启动的机器功率都为平均分配，但控制主机21可以根据需求来启动、停止控制从机22。
4、控制主机21为正常欧标启动充电流程(控制主机21的充电枪3插枪位置为电动船的主插枪口，控制从机22的充电枪3插枪位置为电动船的丛机插枪口。)
5、控制从机22启动后闭合直流输出规则：
A：充电设备先闭合直流接触器，控制从机22则将电压升至电池采样电压后闭合直流接触器，电流缓慢升至控制主机21的命令电流。
B：充电设备未闭合接触器，桩需要先闭合接触器。将电压升至控制主机21获得的车端需求电压。桩闭合接触器后按照2A目标电流输出，若未检测到有电流输出，则保持2A输出目标。直到检测到电流后才开始缓慢升高电流到控制主机21命令电流。
6、功率减小：由控制主机21指令电流大小调节。当停止充电时，控制从机22立刻停止输出，并断开直流输出。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种多枪充电控制系统,其特征在于，包括主控制器和多个控制机，所述主控制器与所述多个控制机连接；
所述主控制器用于与控制机和车端的充电控制器通信并且接收设定信号，设定多个控制机为一组，并且设定一组控制机中的一个为控制主机，其余为控制从机，所述控制主机和控制从机上均至少连接一个充电枪；
所述主控制器用于和充电设备上的充电控制器电连接，并获取所述充电设备的充电功率信息以及充电设备上当前接入的控制机个数；
所述控制主机用于根据充电设备上接入的控制机个数对所述充电功率进行均匀分配，使得每个控制机上的充电功率大小基本相同。
2.如权利要求1所述的多枪充电控制系统,其特征在于，所述控制主机还用于根据从充电设备获取的充电功率信息控制本组的控制从机的充电功率大小以及控制本组的控制从机的启动和停机。
3.如权利要求1所述的多枪充电控制系统,其特征在于，还包括充电桩，所述充电桩与所述充电枪连接，用于提供电能。
4.如权利要求1所述的多枪充电控制系统,其特征在于，每个控制主机和控制从机上均连接两个充电枪，所述控制主机和控制从机还用于将自身被分配的充电功率信息均匀分配到两个充电枪上，使得两个充电枪的充电功率大小基本相同。
5.如权利要求1所述的多枪充电控制系统,其特征在于，所述充电功率信息至少包括充电电流和充电电压。
6.一种用于多枪充电的设备端控制系统，其特征在于，包括充电控制器、多枪检测模块、电池管理控制模块和车载充电器；
所述多枪检测模块和充电设备上的充电枪口以及所述充电控制器连接，用于检测充电枪口上是否插入充电枪，并将检测到的接入充电设备的充电枪的个数和编号信息发送给所述充电控制器；
所述充电控制器还与所述电池管理控制模块连接，用于获取充电设备的充电功率信息；
所述充电控制器还用于和多枪充电控制系统中的主控制器连接，并将获取的接入的充电枪的个数和编号信息、充电功率信息发送给主控制器；
所述主控制器用于控制与所述接入充电设备的充电枪对应的控制机工作，所述控制机用于根据所述充电功率对每个充电枪上的充电功率大小进行均匀分配，使得每个充电枪的充电功率大小基本相同。
7.如权利要求6所述的用于多枪充电的设备端控制系统，其特征在于，还包括与所述充电控制器连接的直流快充模块，用于对充电设备进行直流充电；
所述充电控制器还用于获取插入的充电枪上当前传输的信号的PWM信号的占空比，根据所述PWM信号的占空比确认插入的充电枪是交流枪还是直流枪，从而所述控制车载充电器或者多枪充电控制系统对充电设备进行充电。
8.如权利要求6所述的用于多枪充电的设备端控制系统，其特征在于，所述充电功率信息至少充电电压的和充电电流。
9.一种支持快速充电的设备，其特征在于，设备上设有至少两个充电枪口；还包括如权利要求6-8任一项所述的用于多枪充电的设备端控制系统。
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