CN112248872A - 一种直流充电桩功率分配系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源充电桩技术领域，且公开了一种直流充电桩功率分配系统及方法，包括交流电输入，交流电输入下游电性连接交流断电器，交流断电器下游电性连接交流防雷器。该直流充电桩功率分配系统及方法，通过设置主控CPU单元、系统电源单元、485通信单元、CAN通信单元、交流接触器控制单元、继电器控制单元、紧急控制单元和散热控制单元，可根据新能源汽车的充电需求，并且结合充电桩自生的特点，最大限度的满足各种新能源汽车需求的同时充电，提升充电桩的功率利用率，缩短新能源汽车的充电时间，同时紧急控制单元和散热控制单元，能够很好的保护在新能源汽车在充电时发生的各种突发情况，大大提高了该装置在实际运用中的安全性。

Description

一种直流充电桩功率分配系统及方法
技术领域
本发明涉及新能源充电桩技术领域，具体为一种直流充电桩功率分配系统及方法。
背景技术
新能源汽车充电，常常使用直流充电桩进行快速的充电。由于充电场地和充电设备的有限限制，而新能源汽车充电需求的多样性。导致功率需求小的新能源汽车，不能充分的利用充电桩的功率。功率需求大的新能源汽车，充电桩功率不能满足新能源汽车的需求，导致充电时间长。
传统的新能源汽车充电桩，充电桩每个枪口的功率是固定的。不能充分的利用充电桩的功率。功率需求小的新能源汽车，不能充分的利用充电桩的功率。功率需求大的新能源汽车，充电桩功率不能满足新能源汽车的需求，当进行充电时，所有的直流模块都上电，没有使用的模块产生多余的功耗。造成电力资料的浪费。
发明内容
本发明提供了一种直流充电桩功率分配系统及方法，具备每个枪口都能够根据相应的新能源汽车的功率，进行有效的分配枪口输出功率的大小，从而达到最优的供电效果的优点，解决了背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种直流充电桩功率分配系统，包括交流电输入，所述交流电输入下游电性连接交流断电器，所述交流断电器下游电性连接交流防雷器，所述交流断电器下游分别电性连接交流继电器组A、交流继电器组B、交流继电器组C和交流继电器组D，所述交流继电器组A、交流继电器组B、交流继电器组C和交流继电器组D下游分别电性连接直流模块组A、直流模块组B、直流模块组C和直流模块组D，所述直流模块组A、直流模块组B、直流模块组C和直流模块组D下游电性连接继电器矩阵，所述继电器矩阵下游分别电性连接A枪输出、B枪输出、C枪输出和D枪输出。
一种直流充电桩功率分配方法，包括以下步骤：
一、接收指令
通过CAN通信单元，主控CPU接收到指令，得到新能源汽车的充电需求，根据需求和阶段功率分配状况。
二、上报指令
计算合理的功率分配方案，通过CAN通信上报功率分配方案给主控CPU，并确定功率分配方案。
三、交流接触器单元的控制
根据功率分配方案，通过交流接触器控制单元，闭合相应的交流接触器组，收集交流接触器状态信号，从而启动相应的直流模块组。
四、继电器单元的控制
通过继电器控制单元，调整继电器矩阵，收集继电器状态信息。
五、直流模块组的控制
通过CAN通信，调节直流模块组的输出电压和电流，并且收集模块状态信息。
六、散热单元的控制
通过散热控制单元，启动风机，对相应的模块进行散热，保证模块的正常温度运行。
七、485通信单元收集信息
通过485通信单元，收集当前交流电压及电流信息，并上传给系统主控CPU汇总所有信息，处理信息，上报消息。
八、后续准备
方案准备就绪，上传状态相应的消息，等待接收后续可能的新指令，再根据新的指令调整功率分配方案。
九、紧急情况的控制
当出现紧急情况或充电桩门未关闭时，通过紧急控制单元，接受紧急指令，结束当前充电，防止事故的发生和扩大。
优选的，所述系统电源单元主要为系统提供电源，485通信单元主要用于与485电表进行通信，从而收集交流电压、电流等信息。
优选的，所述CAN通信单元主要用与直流模块进行通信，收集直流模块信息及下发指令到直流模块以及与上层控制系统进行通信，接受指令和上传信息，交流接触器控制单元用于控制各交流输出继电器，收集交流继电器反馈信号。
优选的，所述继电器控制单元用于对继电器矩阵进行控制，配置输出功率，主控CPU系统为运算控制大脑，紧急控制单元用于门禁和急停控制，提供紧急时刻的安全保障，散热控制单元用于控制风机的启停，为系统散热。
优选的，所述交流电输入为三相交流电输入，交流断电器为切断和接通负荷电路，防止事故扩大，保证安全运行，交流防雷器用于防止雷击浪涌对设备的冲击，防止损坏设备，继电器矩阵用于根据实际使用情况和需求最大限度分配功率。
优选的，所述交流继电器A用于控制A组模块的交流输入，交流继电器B用于控制B组模块的交流输入，交流继电器C用于控制C组模块的交流输入，交流继电器D用于控制D组模块的交流输入。
优选的，所述直流模块组A用于输出功率最小单元A，直流模块组B用于输出功率最小单元B，直流模块组C用于输出功率最小单元C，直流模块组D用于输出功率最小单元D。
优选的，所述A枪输出用于直流输出A，B枪输出用于直流输出B，C枪输出用于直流输出C，D枪输出用于直流输出D。
本发明具备以下有益效果：
1、该直流充电桩功率分配系统及方法，通过设置主控CPU单元、系统电源单元、485通信单元、CAN通信单元、交流接触器控制单元、继电器控制单元、紧急控制单元和散热控制单元，可根据新能源汽车的充电需求，并且结合充电桩自生的特点，最大限度的满足各种新能源汽车需求的同时充电，提升充电桩的功率利用率，缩短新能源汽车的充电时间，同时紧急控制单元和散热控制单元，能够很好的保护在新能源汽车在充电时发生的各种突发情况，大大提高了该装置在实际运用中的安全性，且散热单元能够保证该装置能够长时间的进行有效的工作，提高了该装置的工作效率。
2、该直流充电桩功率分配系统及方法，通过设置交流电输入、交流断电器、交流防雷器、交流继电器组A、交流继电器组B、交流继电器组C、交流继电器组D、直流模块组A、直流模块组B、直流模块组C、直流模块组D、继电器矩阵、A枪输出、B枪输出、C枪输出和D枪输出，将功率划分为多个小功率模块组，当相应的小功率模块组需被使用时，对相应的小功率模块组的交流接触器闭合，需要供电的小功率模块组工作，其余的小功率模块组不上电，降低充电桩功耗，充电桩可根据新能源汽车的需求分配合理数量的小功率模块，使功率刚好能满足当前正需要充电的新能源汽车，保持合理的剩余功率，等待后续新能源汽车进场充电，保证其有最大的剩余功率使用，达到功率的合理分配，缩短新能源充电时常，在空间，环境等条件相同的情况下，满足更多新能源汽车的需求，服务更多的新能源汽车充电
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明系统流程示意图；
图3为本发明继电器矩阵示意图。
图中：1、交流电输入；2、交流断电器；3、交流防雷器；4、交流继电器组A；5、交流继电器组B；6、交流继电器组C；7、交流继电器组D；8、直流模块组A；9、直流模块组B；10、直流模块组C；11、直流模块组D；12、继电器矩阵；13、A枪输出；14、B枪输出；15、C枪输出；16、D枪输出。
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1-3，一种直流充电桩功率分配系统，包括交流电输入1，交流电输入1下游电性连接交流断电器2，交流断电器2下游电性连接交流防雷器3，交流断电器2下游分别电性连接交流继电器组A4、交流继电器组B5、交流继电器组C6和交流继电器组D7，交流继电器组A4、交流继电器组B5、交流继电器组C6和交流继电器组D7下游分别电性连接直流模块组A8、直流模块组B9、直流模块组C10和直流模块组D11，直流模块组A8、直流模块组B9、直流模块组C10和直流模块组D11下游电性连接继电器矩阵12，继电器矩阵12下游分别电性连接A枪输出13、B枪输出14、C枪输出15和D枪输出16。
一种直流充电桩功率分配方法，包括以下步骤：
一、接收指令
通过CAN通信单元，主控CPU接收到指令，得到新能源汽车的充电需求，根据需求和阶段功率分配状况。
二、上报指令
计算合理的功率分配方案，通过CAN通信上报功率分配方案给主控CPU，并确定功率分配方案。
三、交流接触器单元的控制
根据功率分配方案，通过交流接触器控制单元，闭合相应的交流接触器组，收集交流接触器状态信号，从而启动相应的直流模块组。
四、继电器单元的控制
通过继电器控制单元，调整继电器矩阵12，收集继电器状态信息。
五、直流模块组的控制
通过CAN通信，调节直流模块组的输出电压和电流，并且收集模块状态信息。
六、散热单元的控制
通过散热控制单元，启动风机，对相应的模块进行散热，保证模块的正常温度运行。
七、485通信单元收集信息
通过485通信单元，收集当前交流电压及电流信息，并上传给系统主控CPU汇总所有信息，处理信息，上报消息。
八、后续准备
方案准备就绪，上传状态相应的消息，等待接收后续可能的新指令，再根据新的指令调整功率分配方案。
九、紧急情况的控制
当出现紧急情况或充电桩门未关闭时，通过紧急控制单元，接受紧急指令，结束当前充电，防止事故的发生和扩大。
其中，系统电源单元主要为系统提供电源，485通信单元主要用于与485电表进行通信，从而收集交流电压、电流等信息。
其中，CAN通信单元主要用与直流模块进行通信，收集直流模块信息及下发指令到直流模块以及与上层控制系统进行通信，接受指令和上传信息，交流接触器控制单元用于控制各交流输出继电器，收集交流继电器反馈信号。
其中，继电器控制单元用于对继电器矩阵12进行控制，配置输出功率，主控CPU系统为运算控制大脑，紧急控制单元用于门禁和急停控制，提供紧急时刻的安全保障，散热控制单元用于控制风机的启停，为系统散热。
其中，交流电输入1为三相交流电输入1，交流断电器2为切断和接通负荷电路，防止事故扩大，保证安全运行，交流防雷器3用于防止雷击浪涌对设备的冲击，防止损坏设备，继电器矩阵12用于根据实际使用情况和需求最大限度分配功率。
其中，交流继电器A用于控制A组模块的交流输入，交流继电器B用于控制B组模块的交流输入，交流继电器C用于控制C组模块的交流输入，交流继电器D用于控制D组模块的交流输入。
其中，直流模块组A8用于输出功率最小单元A，直流模块组B9用于输出功率最小单元B，直流模块组C10用于输出功率最小单元C，直流模块组D11用于输出功率最小单元D。
其中，A枪输出13用于直流输出A，B枪输出14用于直流输出B，C枪输出15用于直流输出C，D枪输出16用于直流输出D。
其中，本系统主控CPU，通过CAN通信单元，接收指令，得到新能源汽车的充电需求，根据需求和现阶段功率分配状况，计算合理的功率分配方案，通过CAN通信上报功率分配方案，待功率分配方案确定后，根据功率分配方案，通过交流接触器控制单元，闭合相应的交流接触器组，收集交流接触器状态信号，从而启动相应的直流模块组，通过继电器控制单元，调整继电器矩阵，收集继电器状态信息，通过CAN通信，调节直流模块组的输出电压和电流，并且收集模块状态信息，通过散热控制单元，启动风机，对相应的模块进行散热，保证模块的正常温度运行，通过485通信单元，收集当前交流电压及电流信息，系统主控CPU汇总所有信息，处理信息，上报消息，方案准备就绪，上传状态相应的消息，等待接收后续可能的新指令，再根据新的指令调整功率分配方案。当出现紧急情况或充电桩门未关闭时，通过紧急控制单元，接受紧急指令，结束当前充电，防止事故的发生和扩大。
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。而且，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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种直流充电桩功率分配系统，包括交流电输入(1)，其特征在于：所述交流电输入(1)下游电性连接交流断电器(2)，所述交流断电器(2)下游电性连接交流防雷器(3)，所述交流断电器(2)下游分别电性连接交流继电器组A(4)、交流继电器组B(5)、交流继电器组C(6)和交流继电器组D(7)，所述交流继电器组A(4)、交流继电器组B(5)、交流继电器组C(6)和交流继电器组D(7)下游分别电性连接直流模块组A(8)、直流模块组B(9)、直流模块组C(10)和直流模块组D(11)，所述直流模块组A(8)、直流模块组B(9)、直流模块组C(10)和直流模块组D(11)下游电性连接继电器矩阵(12)，所述继电器矩阵(12)下游分别电性连接A枪输出(13)、B枪输出(14)、C枪输出(15)和D枪输出(16)。
2.一种直流充电桩功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、接收指令
通过CAN通信单元，主控CPU接收到指令，得到新能源汽车的充电需求，根据需求和阶段功率分配状况。
二、上报指令
计算合理的功率分配方案，通过CAN通信上报功率分配方案给主控CPU，并确定功率分配方案。
三、交流接触器单元的控制
根据功率分配方案，通过交流接触器控制单元，闭合相应的交流接触器组，收集交流接触器状态信号，从而启动相应的直流模块组。
四、继电器单元的控制
通过继电器控制单元，调整继电器矩阵(12)，收集继电器状态信息。
五、直流模块组的控制
通过CAN通信，调节直流模块组的输出电压和电流，并且收集模块状态信息。
六、散热单元的控制
通过散热控制单元，启动风机，对相应的模块进行散热，保证模块的正常温度运行。
七、485通信单元收集信息
通过485通信单元，收集当前交流电压及电流信息，并上传给系统主控CPU汇总所有信息，处理信息，上报消息。
八、后续准备
方案准备就绪，上传状态相应的消息，等待接收后续可能的新指令，再根据新的指令调整功率分配方案。
九、紧急情况的控制
当出现紧急情况或充电桩门未关闭时，通过紧急控制单元，接受紧急指令，结束当前充电，防止事故的发生和扩大。
3.根据权利要求2所述的一种直流充电桩功率分配方法，其特征在于：所述系统电源单元主要为系统提供电源，485通信单元主要用于与485电表进行通信，从而收集交流电压、电流等信息。
4.根据权利要求2所述的一种直流充电桩功率分配方法，其特征在于：所述CAN通信单元主要用与直流模块进行通信，收集直流模块信息及下发指令到直流模块以及与上层控制系统进行通信，接受指令和上传信息，交流接触器控制单元用于控制各交流输出继电器，收集交流继电器反馈信号。
5.根据权利要求2所述的一种直流充电桩功率分配方法，其特征在于：所述继电器控制单元用于对继电器矩阵(12)进行控制，配置输出功率，主控CPU系统为运算控制大脑，紧急控制单元用于门禁和急停控制，提供紧急时刻的安全保障，散热控制单元用于控制风机的启停，为系统散热。
6.根据权利要求1所述的一种直流充电桩功率分配方法，其特征在于：所述交流电输入(1)为三相交流电输入(1)，交流断电器(2)为切断和接通负荷电路，防止事故扩大，保证安全运行，交流防雷器(3)用于防止雷击浪涌对设备的冲击，防止损坏设备，继电器矩阵(12)用于根据实际使用情况和需求最大限度分配功率。
7.根据权利要求1所述的一种直流充电桩功率分配系统，其特征在于：所述交流继电器A用于控制A组模块的交流输入，交流继电器B用于控制B组模块的交流输入，交流继电器C用于控制C组模块的交流输入，交流继电器D用于控制D组模块的交流输入。
8.根据权利要求1所述的一种直流充电桩功率分配系统，其特征在于：所述直流模块组A(8)用于输出功率最小单元A，直流模块组B(9)用于输出功率最小单元B，直流模块组C(10)用于输出功率最小单元C，直流模块组D(11)用于输出功率最小单元D。
9.根据权利要求1所述的一种直流充电桩功率分配系统，其特征在于：所述A枪输出(13)用于直流输出A，B枪输出(14)用于直流输出B，C枪输出(15)用于直流输出C，D枪输出(16)用于直流输出D。
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