CN113212221A - 直流充电堆矩阵式功率分配系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种直流充电堆矩阵式功率分配系统以及方法。该系统包括主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，所述分体式终端通过CAN通信总线与对应的所述主机柜控制模块通信连接；所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接；所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接；所述功率投切模块组，用于控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电。本申请解决了直流充电堆在一些场景无法满足车辆充电功率且可拓展性不足的技术问题。

Description

直流充电堆矩阵式功率分配系统以及方法

技术领域

本申请涉及充电堆技术领域，具体而言，涉及一种直流充电堆矩阵式功率分配系统以及方法。

背景技术

直流充电堆，是指能够将交流变为直流的电源集群，同时需要配置相应的充电桩作为输出端。

然而，直流充电堆无法满足一些车辆对充电功率的需求。此外，对于分体式终端的可扩展性不足。

针对相关技术中直流充电堆在一些场景无法满足车辆充电功率且可拓展性不足的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种直流充电堆矩阵式功率分配系统以及方法，以解决直流充电堆在一些场景无法满足车辆充电功率且可拓展性不足的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种直流充电堆矩阵式功率分配系统。

根据本申请的直流充电堆矩阵式功率分配系统，在主机柜中包括：主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，每个所述主机柜控制模块通过所述直流充电模块组与所述功率投切模块组连接，所述功率投切模块组连接有多个分体式终端，其中，所述直流充电模块组包括多个一体化的直流充电模块，所述功率投切模块组包括多个一体化的功率投切模块，所述分体式终端通过CAN通信总线与对应的所述主机柜控制模块通信连接；所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接；所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接；所述功率投切模块组，用于控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电，其中，所述预设功率通过所述车辆充电所需的电压和电流确定。

进一步地，系统还包括：采用矩阵的方式在横向和纵向排列部署所述直流充电模块组中的多个所述直流充电模块，每个所述分体式终端配置至少两个所述直流充电模块。

进一步地，当所述分体式终端根据充电需求增加的情况下，则通过增加主机柜桥接模块与其他的主机柜级联。

进一步地，当充电需求增加的情况下，则在当前的所述主机柜的矩阵纵向增加部署的所述功率投切模块。

进一步地，基于485总线通信通过所述主机柜桥接模块向其他的主机柜借用功率。

进一步地，所述功率投切模块组的一进多出的功率投切模块，用于根据所述分体式终端的数量进行配置。

进一步地，所述功率投切模块组通过直流母线与所述分体式终端电性连接。

进一步地，机柜桥接模块通过直流母线分别连接当前的所述主机柜与其他的主机柜。

进一步地，所述分体式终端通过CAN通信总线与对应的所述主机柜控制模块通信连接，用于基于所述CAN总线通信告知所述主机柜控制模块所述车辆需求电压和电流；所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接，用于基于所述CAN总线通信与所述直流充电模块组确定预设的投切策略；所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接，用于基于所述CAN总线通信告知所述功率投切模块组执行预设的投切策略。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种直流充电堆矩阵式功率分配方法，在主机柜中包括：主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，每个所述主机柜控制模块通过所述直流充电模块组与所述功率投切模块组连接，所述功率投切模块组连接有多个分体式终端，其中，所述直流充电模块组包括多个一体化的直流充电模块，所述功率投切模块组包括多个一体化的功率投切模块，所述方法包括：

根据本申请的直流充电堆矩阵式功率分配方法包括：CAN总线通信告知所述主机柜控制模块所述车辆需求电压和电流；基于所述CAN总线通信与所述直流充电模块组确定预设的投切策略；基于所述CAN总线通信告知所述功率投切模块组执行预设的投切策略；通过功率投切模块组控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电，其中，所述预设功率通过所述车辆充电所需的电压、电流确定。

在本申请实施例中，采用矩阵式分配投切的方式，通过主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，达到了每个终端都能最大限度的满足车辆对充电功率的需求的目的，从而实现了功率投切的技术效果，进而解决了直流充电堆在一些场景无法满足车辆充电功率且可拓展性不足的问题技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的直流充电堆矩阵式功率分配系统的结构示意图(单个主机柜)；

图2是根据本申请实施例的直流充电堆矩阵式功率分配系统的结构示意图(多个主机柜)；

图3是根据本申请实施例的直流充电堆矩阵式功率分配系统的投切方案结构示意图；

图4是根据本申请实施例的直流充电堆矩阵式功率分配系统的功率投切模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

目前直流充电堆采用的环型投切方式存在着主要的缺陷有几点：

第一，是环路上投切的直流接触器需要耐大电流。

第二，是环路上当1路与3路同时在工作时，中间的2路存在得不到相邻1路与3路的功率补偿，导致充电功率过低满足不了车端需求的问题。

第三，是需要增加分体式终端时设备需要重新设计开发，扩展性差。

对于上述问题，本申请中采用矩阵式分配投切的方式，通过主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，采用了创新的矩阵式分配投切方案，达到了每个终端都能最大限度的满足车辆对充电功率的需求的目的，从而实现了功率投切的技术效果。此外，由于采用模块化的设计可以快速实现对分体式终端扩展，以及满足大功率需求的扩展。实现一次设计满足设备升级。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请实施例中的直流充电堆矩阵式功率分配系统，在主机柜中包括：主机柜控制模块101、直流充电模块组102、功率投切模块组103，每个所述主机柜控制模块通过所述直流充电模块组102与所述功率投切模块组103连接，所述功率投切模块组103连接有多个分体式终端104，其中，所述直流充电模块组102包括多个一体化的直流充电模块，所述功率投切模块组103包括多个一体化的功率投切模块，所述分体式终端通过CAN通信总线与对应的所述主机柜控制模块通信连接；所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接；所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接；所述功率投切模块组，用于控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电，其中，所述预设功率通过所述车辆充电所需的电压和电流确定。

具体实施时，所述直流充电模块组102包括多个一体化的直流充电模块，所述多个一体化的直流充电模块接入所述CAN通信总线。所述功率投切模块组103包括多个一体化的功率投切模块，所述多个一体化的功率投切模块接入所述CAN通信总线。进一步，将所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接；所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接。所述分体式终端通过CAN通信总线与对应的所述主机柜控制模块通信连接，用于基于所述CAN总线通信告知所述主机柜控制模块所述车辆需求电压和电流；所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接，用于基于所述CAN总线通信与所述直流充电模块组确定预设的投切策略；所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接，用于基于所述CAN总线通信告知所述功率投切模块组执行预设的投切策略。最后，所述功率投切模块组103，用于控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电。

需要说明的是，所述预设功率通过所述车辆充电所需的电压和电流确定的。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

采用矩阵式分配投切的方式，通过主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，达到了每个终端都能最大限度的满足车辆对充电功率的需求的目的，从而实现了功率投切的技术效果，进而解决了直流充电堆在一些场景无法满足车辆充电功率且可拓展性不足的问题技术问题。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，系统还包括：采用矩阵的方式在横向和纵向排列部署所述直流充电模块组中的多个所述直流充电模块，每个所述分体式终端配置至少两个所述直流充电模块。

具体实施时，每个分体式终端根据充电场站运营经验数据分析得到，固定两个直流充电模块比较合理。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，当所述分体式终端根据充电需求增加的情况下，则通过增加主机柜桥接模块与其他的主机柜级联。

具体实施时，分体式终端可以根据需求增加，当分体式终端增加之后，如果需要主机柜级联时，只需增加主机柜桥接模块即可快速的实现。在矩阵纵向的功率投切模块也可以根据需求增加，当车辆对功率需求越来越大时，在不需要更换设备的情况下，只需在主机柜增加功率投切模块即可。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，当充电需求增加的情况下，则在当前的所述主机柜的矩阵纵向增加部署的所述功率投切模块。

在不需要更换设备的情况下，只需在主机柜增加功率投切模块即可。如图4所示，为功率投切模块的结构示意图，可以根据所述分体式终端的数量来配置一进多出的功率投切模块，扩展性强。优选地，可配置一进六出的功率投切模块。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，基于485总线通信通过所述主机柜桥接模块向其他的主机柜借用功率。

具体实施时，当本主机柜的功率不能满足分体式终端上的需求时，则可以通过主机柜桥接模块向其他的主机柜借用功率，具体主机柜直接通过485总线通信进行功率借用。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述功率投切模块组的一进多出的功率投切模块，用于根据所述分体式终端的数量进行配置。

所述功率投切模块组103的一进多出的功率投切模块，根据所述分体式终端的数量进行配置

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述功率投切模块组通过直流母线与所述分体式终端电性连接。

所述功率投切模块组103通过直流母线与所述分体式终端电性连接，进行充电。

根据本申请实施例，如图2所示，作为本实施例中的优选，机柜桥接模块通过直流母线分别连接当前的所述主机柜与其他的主机柜。

所述机柜桥接模块106通过直流母线分别连接当前的所述主机柜与其他的主机柜。也就是说，当本主机柜的功率不能满足分体式终端上的需求时，还可以通过主机柜桥接模块向其他的主机柜借用功率。

根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述系统的直流充电堆矩阵式功率分配方法，在主机柜中包括：主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，每个所述主机柜控制模块通过所述直流充电模块组与所述功率投切模块组连接，所述功率投切模块组连接有多个分体式终端，其中，所述直流充电模块组包括多个一体化的直流充电模块，所述功率投切模块组包括多个一体化的功率投切模块，所述方法包括：

CAN总线通信告知所述主机柜控制模块所述车辆需求电压和电流；

基于所述CAN总线通信与所述直流充电模块组确定预设的投切策略；

基于所述CAN总线通信告知所述功率投切模块组执行预设的投切策略；

通过功率投切模块组控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电，其中，所述预设功率通过所述车辆充电所需的电压、电流确定。

上述步骤在具体实施时，当分体式终端上有车辆充电，分体式终端会通过CAN总线通信告知主机柜控制系统车端的需求电压电流。主机柜控制系统接收到分体式终端发来的需求之后，通过CAN总线通信与直流充电模块组确定具体的功率投切方案，然后再通过CAN总线通信告知功率投切模块组执行投切方案，功率投切模块收到投切指令，控制相应的直流接触器K吸合，把功率输出到分体式终端上给车辆进行充电。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

为了更好的理解上述数据传输流程，以下结合优选实施例对上述技术方案进行解释说明，但不用于限定本发明实施例的技术方案。

请参考图2至图4，如图2所示是直流充电堆系统的结构示意图，在主机柜中包含主机柜控制系统、直流充电模块组、功率投切模块组。

当分体式终端上有车充电，分体式终端会通过CAN总线通信告知主机柜控制系统车端的需求电压电流。主机柜控制系统接收到分体式终端发来的需求之后，通过CAN总线通信与直流充电模块组确定具体的投切方案，然后再通过CAN总线通信告知功率投切模块组执行投切方案，功率投切模块收到投切指令，控制相应的直流接触器K吸合，把功率输出到分体式终端上给车充电。当本主机柜的功率不能满足分体式终端上的需求时，还可以通过主机柜桥接模块向其他的主机柜借用功率，具体主机柜直接通过485总线通信进行功率借用。

如图3所示是矩阵式分配投切方式的结构示意图，每个分体式终端根据充电场站运营经验数据分析得到，固定两个直流充电模块比较合理。分体式终端可以根据需求增加，当分体式终端增加之后，如果需要主机柜级联时，只需增加主机柜桥接模块即可快速的实现。矩阵纵向的功率投切模块也可以根据需求增加，当车辆对功率需求越来越大时，在不需要更换设备的情况下，只需在主机柜增加功率投切模块即可。

此外，功率投切模块如图4所示是功率投切模块系统框图，可以根据分体式终端的数量来配置一进多出的功率投切模块，扩展性强。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流充电堆矩阵式功率分配系统，其特征在于，在主机柜中包括：主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，每个所述主机柜控制模块通过所述直流充电模块组与所述功率投切模块组连接，所述功率投切模块组连接有多个分体式终端，其中，所述直流充电模块组包括多个一体化的直流充电模块，所述功率投切模块组包括多个一体化的功率投切模块，

所述分体式终端通过CAN通信总线与对应的所述主机柜控制模块通信连接；

所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接；

所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接；

所述功率投切模块组，用于控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电，其中，所述预设功率通过所述车辆充电所需的电压和电流确定。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：采用矩阵的方式在横向和纵向排列部署所述直流充电模块组中的多个所述直流充电模块，每个所述分体式终端配置至少两个所述直流充电模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

当所述分体式终端根据充电需求增加的情况下，则通过增加主机柜桥接模块与其他的主机柜级联。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

当充电需求增加的情况下，则在当前的所述主机柜的矩阵纵向增加部署的所述功率投切模块。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

基于485总线通信通过所述主机柜桥接模块向其他的主机柜借用功率。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率投切模块组的一进多出的功率投切模块，用于根据所述分体式终端的数量进行配置。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率投切模块组通过直流母线与所述分体式终端电性连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，机柜桥接模块通过直流母线分别连接当前的所述主机柜与其他的主机柜。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述分体式终端通过CAN通信总线与对应的所述主机柜控制模块通信连接，用于基于所述CAN总线通信告知所述主机柜控制模块所述车辆需求电压和电流；

所述主机柜控制模块通过所述CAN通信总线与所述直流充电模块组通信连接，用于基于所述CAN总线通信与所述直流充电模块组确定预设的投切策略；

所述所述直流充电模块组通过所述CAN通信总线与所述功率投切模块组通信连接，用于基于所述CAN总线通信告知所述功率投切模块组执行预设的投切策略。

10.一种直流充电堆矩阵式功率分配方法，其特征在于，在主机柜中包括：主机柜控制模块、直流充电模块组、功率投切模块组，每个所述主机柜控制模块通过所述直流充电模块组与所述功率投切模块组连接，所述功率投切模块组连接有多个分体式终端，其中，所述直流充电模块组包括多个一体化的直流充电模块，所述功率投切模块组包括多个一体化的功率投切模块，所述方法包括：

CAN总线通信告知所述主机柜控制模块所述车辆需求电压和电流；

基于所述CAN总线通信与所述直流充电模块组确定预设的投切策略；

基于所述CAN总线通信告知所述功率投切模块组执行预设的投切策略；

通过功率投切模块组控制直流接触器，按照预设功率输出到所述分体式终端用以在检测到在所述分体式终端有车辆接入的情况下对所述车辆进行充电，其中，所述预设功率通过所述车辆充电所需的电压、电流确定。

Images