CN113291187A - 一种可柔性扩容的环网并联快充系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充电桩并联技术领域，具体为一种可柔性扩容的环网并联快充系统，该系统包括后台管理系统和若干个充电桩；每个充电桩的内部均包括有充电参数获取模块、主控单元、通讯连接模块、恒流放电单元、第一控制模块、第二控制模块、并联接入模块和充电交互界面；本设计根据电动车的充电功率与充电桩的放电功率分析计算，来确定充电桩是否需要与其他充电桩建立并联关系以及数量，从而解决了大功率电动车在充电时，由于充电桩放电功率较小，导致充电速度较慢的问题，提高了电动车的充电效率，通过恒流放电单元对充电桩的放电电路进行恒流调整，确保电动车在充电过程中的电流恒定，使得电池组在放电过程中平缓受控。

Description

一种可柔性扩容的环网并联快充系统
技术领域
本发明涉及充电桩并联技术领域，具体为一种可柔性扩容的环网并联快充系统。
背景技术
目前，充电站内每个充电桩的最大充电功率是固定的，随着社会的不断进步发展，电动能源汽车的应用逐渐增多，而且样式也多，一些大功率快充的电动汽车常常受到充电桩功率的限制而不能实现快速充电，从而给用户的使用带来了不便，另外，充电站内的充电桩每天24小时供用户使用，在充电站用户充电需求不饱和时段，没被使用的充电桩均处于闲置状态，从而造成资源的浪费，因此，本发明提供了一种可柔性扩容的环网并联快充系统，以解决上述提出的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可柔性扩容的环网并联快充系统，解决了现有充电桩内单个充电桩针对大功率电动车充电时，充电效率较低，时间慢的问题以及确保充电过程中电流恒定的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可柔性扩容的环网并联快充系统，该系统包括后台管理系统以及设置于充电站的若干个充电桩；每个充电桩的内部均包括有：
充电参数获取模块，用于获取电动车充电参数数据；
主控单元，用于控制充电桩对电动汽车的充电操作以及控制并联电路的开启或关闭；
通讯连接模块，用于发送充电参数数据以及接收后台管理系统发出的指令；
恒流放电单元，用于调节充电流参数，确保电流恒定输出；
第一控制模块，用于控制充电桩对电动车充电的开启和关闭；
第二控制模块，用于控制多个充电桩内电池组之间的并联启闭状态；
并联接入模块，用于连接多个充电桩内电池组之间的并联电路；
充电枪，用于建立与电动车充电口的电路连接。
作为本发明进一步的方案，将多个充电桩依次标记为充电桩1、充电桩2、充电桩3……充电桩N；
每个充电桩内均设置有电池组，将电池组对应充电桩标记为电池组1、电池组2、电池组3……电池组N；
若干个充电桩内的电池组均通过并联接入模块建立并联关系，且若干个充电桩均与后台管理系统相连接。
作为本发明再进一步的方案，所述通讯连接模块包括信号接收模块和信号输出模块，每个所述充电桩均是通讯连接模块与后台管理系统建立通讯连接；
所述信号接收模块是用于接收后台管理系统发出的指令信号；
所述信号输出模块是用于充电桩向后台管理系统发送是否建立并联信号指令。
作为本发明再进一步的方案，每个所述充电桩上还包括有充电交互界面，用于输入电动车所需充电数据信息，所述充电交互界面采用触摸屏结构，且充电交互界面包含查询、付款以及充电请求等功能。
作为本发明再进一步的方案，当某一充电桩内充电参数获取模块获取的充电参数无需建立并联关系时；
主控单元无需向后台管理系统发送建立并联电路的信号，且主控单元会控制第二控制模块关闭，并开启第一控制模块开启，建立独立充电桩的充电操作。
作为本发明再进一步的方案，当某一充电桩内充电参数获取模块获取的充电参数需要建立并联关系时；
通讯连接模块会将获取的充电参数信息发送给后台管理系统，通过后台管理系统接收参数信息，并进行处理后，发送建立并联关系信号指令给至少一个充电桩；
接收建立并联关系指令的充电桩会通过内部主控单元开启第二控制模块，并利用并联接入模块建立多个充电桩之间的并联关系。
作为本发明再进一步的方案，在并联充电桩的过程中，后台管理系统可根据充电参数获取模块获取的充电功率参数来确定并联的充电桩数量；
设电动车充电总功率为P，每个充电桩的总放电功率为K，则充电桩的并联数量公式为：S=
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
若S＞1，则充电桩并联数量至少有一个；
若S≤1，则充电桩无需建立并联关系。
作为本发明再进一步的方案，每个所述充电桩内的电压和电流相同，设充电桩1内的电压为U1，电流为I1，内阻为P1，则充电桩2内的电压为U2，电流为I2，内阻为P2……充电桩N内的电压为Un，电流为In，内阻为Pn；
当充电桩1与充电桩2建立并联关系时，根据充电桩内电池组的剩余电量分配相应的负载电流进行放电，并利用恒流放电单元进行电流分配，且分配公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
有益效果
本发明提供了一种可柔性扩容的环网并联快充系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
1、一种可柔性扩容的环网并联快充系统，该系统包括后台管理系统以及设置于充电站的若干个充电桩；每个充电桩的内部均包括有充电参数获取模块、主控单元、通讯连接模块、恒流放电单元、第一控制模块、第二控制模块、并联接入模块和充电交互界面；通过充电桩内充电参数获取模块获取电动车的充电参数，根据电动车的充电总功率与充电桩的放电总功率进行对比分析，来确定充电桩是否需要与其他充电桩建立并联关系以及建立并联充电桩的数量，从而可以进一步解决大功率电动车在充电时，由于充电桩放电功率较小，导致充电速度较慢的问题，进一步提高了电动车的充电效率。
2、一种可柔性扩容的环网并联快充系统，通过恒流放电单元对充电桩或者建立并联关系的充电桩的放电电路进行恒流调整，确保电动车在充电过程中的电流恒定，使得电池组在放电过程中平缓受控，其放电电流恒定。
附图说明
图1为一种可柔性扩容的环网并联快充系统的原理示意图；
图2为一种可柔性扩容的环网并联快充系统中两个充电桩的并联原理图；
图3为一种可柔性扩容的环网并联快充系统中恒流放电单元的原理图；
图4为一种可柔性扩容的环网并联快充系统的并联流程框图。
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1-2，本发明提供一种可柔性扩容的环网并联快充系统，该系统包括后台管理系统以及设置于充电站的若干个充电桩；每个充电桩的内部均包括有：
充电参数获取模块，用于获取电动车充电参数数据；
主控单元，用于控制充电桩对电动汽车的充电操作以及控制并联电路的开启或关闭；
通讯连接模块，用于发送充电参数数据以及接收后台管理系统发出的指令；
进一步的，通讯连接模块包括信号接收模块和信号输出模块，每个充电桩均是通讯连接模块与后台管理系统建立通讯连接；
信号接收模块是用于接收后台管理系统发出的指令信号；
信号输出模块是用于充电桩向后台管理系统发送是否建立并联信号指令；
恒流放电单元，用于调节充电流参数，确保电流恒定输出；
第一控制模块，用于控制充电桩对电动车充电的开启和关闭；
第二控制模块，用于控制多个充电桩内电池组之间的并联启闭状态；
并联接入模块，用于连接多个充电桩内电池组之间的并联电路；
充电枪，用于建立与电动车充电口的电路连接；
每个充电桩上还包括有充电交互界面，用于输入电动车所需充电数据信息，充电交互界面采用触摸屏结构，且充电交互界面包含查询、付款以及充电请求等功能；
将多个充电桩依次标记为充电桩1、充电桩2、充电桩3……充电桩N；
每个充电桩内均设置有电池组，将电池组对应充电桩标记为电池组1、电池组2、电池组3……电池组N；
参照图4所示，若干个充电桩内的电池组均通过并联接入模块建立并联关系，且若干个充电桩均与后台管理系统相连接；
获取充电参数时，针对不同充电功率的电动车，其选用独立充电桩或者并联多个充电桩的过程如下：
1、当某一充电桩内充电参数获取模块获取的充电参数无需建立并联关系时；
主控单元无需向后台管理系统发送建立并联电路的信号，且主控单元会控制第二控制模块关闭，并开启第一控制模块开启，建立独立充电桩的充电操作；
2、当某一充电桩内充电参数获取模块获取的充电参数需要建立并联关系时；
通讯连接模块会将获取的充电参数信息发送给后台管理系统，通过后台管理系统接收参数信息，并进行处理后，发送建立并联关系信号指令给至少一个充电桩；
接收建立并联关系指令的充电桩会通过内部主控单元开启第二控制模块，并利用并联接入模块建立多个充电桩之间的并联关系；
再进一步的，在并联充电桩的过程中，后台管理系统可根据充电参数获取模块获取的充电功率参数来确定并联的充电桩数量；
设电动车充电总功率为P，每个充电桩的总放电功率为K，则充电桩的并联数量公式为：S=
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
若S＞1，则充电桩并联数量至少有一个；
若S≤1，则充电桩无需建立并联关系；
此外，每个充电桩内的电压和电流相同，设充电桩1内的电压为U1，电流为I1，内阻为P1，则充电桩2内的电压为U2，电流为I2，内阻为P2……充电桩N内的电压为Un，电流为In，内阻为Pn；
当充电桩1与充电桩2建立并联关系时，根据充电桩内电池组的剩余电量分配相应的负载电流进行放电，并利用恒流放电单元进行电流分配，且分配公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
如图3所示，为恒流放电单元的原理图，在电路中，C为电容，L和L1为滤波电感，二极管D以及I为电感电流，其中L和D起到续流和保护开个的作用，C在开关闭合时处于放电方式，且C和L的结合，可以实现电池组电流的调整稳定，可以确保电池组在放电过程中平缓受控，其放电电流恒定；
本发明的并联快充系统，在操作时，利用充电枪与电动车建立充电连接，并通过充电交互界面输入互动确定充电操作，再由充电参数获取模块获取电动车充电参数，然后传输给主控单元，由主控单元将充电参数数据通过通信连接模块传输给后台管理系统，后台管理系统根据电动车充电参数判定是否建立充电桩并联关系；
若获取电动车充电功率较大，则根据充电桩的并联数量公式计算并联数量，并发送并联建立指令给指定充电桩，由指定数量的充电桩内的主控单元接收指令，并控制对应充电桩内的第二控制模块开启，通过其内部并联接入模块建立相应数量的充电桩之间的并联关系；
在多个充电桩建立并联关系后，主控单元控制恒流放电单元对放电总功率进行调配，并控制第一控制模块开启，由此来对电动车进行充电操作；
若获取电动车充电功率较小时，则无需建立充电桩之间的并联关系，直接由该充电桩内的主控单元控制恒流放电单元和第一控制模块开启，来完成对电动车的充电操作。
在本实施例中，一种可柔性扩容的环网并联快充系统，在上述构件中，自身的结构特征、工作原理以及与外部电性连接的具体电路结构均采用现有技术，此处不再详述。
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 (8)

1.一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，该系统包括后台管理系统以及设置于充电站的若干个充电桩；每个充电桩的内部均包括有：
充电参数获取模块，用于获取电动车充电参数数据；
主控单元，用于控制充电桩对电动汽车的充电操作以及控制并联电路的开启或关闭；
通讯连接模块，用于发送充电参数数据以及接收后台管理系统发出的指令；
恒流放电单元，用于调节充电流参数，确保电流恒定输出；
第一控制模块，用于控制充电桩对电动车充电的开启和关闭；
第二控制模块，用于控制多个充电桩内电池组之间的并联启闭状态；
并联接入模块，用于连接多个充电桩内电池组之间的并联电路；
充电枪，用于建立与电动车充电口的电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，将多个充电桩依次标记为充电桩1、充电桩2、充电桩3……充电桩N；
每个充电桩内均设置有电池组，将电池组对应充电桩标记为电池组1、电池组2、电池组3……电池组N；
若干个充电桩内的电池组均通过并联接入模块建立并联关系，且若干个充电桩均与后台管理系统相连接。
3.根据权利要求1所述的一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，所述通讯连接模块包括信号接收模块和信号输出模块，每个所述充电桩均是通讯连接模块与后台管理系统建立通讯连接；
所述信号接收模块是用于接收后台管理系统发出的指令信号；
所述信号输出模块是用于充电桩向后台管理系统发送是否建立并联信号指令。
4.根据权利要求1所述的一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，每个所述充电桩上还包括有充电交互界面，用于输入电动车所需充电数据信息，所述充电交互界面采用触摸屏结构，且充电交互界面包含查询、付款以及充电请求等功能。
5.根据权利要求1所述的一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，当某一充电桩内充电参数获取模块获取的充电参数无需建立并联关系时；
主控单元无需向后台管理系统发送建立并联电路的信号，且主控单元会控制第二控制模块关闭，并开启第一控制模块开启，建立独立充电桩的充电操作。
6.根据权利要求1所述的一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，当某一充电桩内充电参数获取模块获取的充电参数需要建立并联关系时；
通讯连接模块会将获取的充电参数信息发送给后台管理系统，通过后台管理系统接收参数信息，并进行处理后，发送建立并联关系信号指令给至少一个充电桩；
接收建立并联关系指令的充电桩会通过内部主控单元开启第二控制模块，并利用并联接入模块建立多个充电桩之间的并联关系。
7.根据权利要求1所述的一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，在并联充电桩的过程中，后台管理系统可根据充电参数获取模块获取的充电功率参数来确定并联的充电桩数量；
设电动车充电总功率为P，每个充电桩的总放电功率为K，则充电桩的并联数量公式为：S=
Figure 755322DEST_PATH_IMAGE001
；
若S＞1，则充电桩的并联数量至少有一个；
若S≤1，则充电桩无需建立并联关系。
8.根据权利要求1所述的一种可柔性扩容的环网并联快充系统，其特征在于，每个所述充电桩内的电压和电流相同，设充电桩1内的电压为U1，电流为I1，内阻为P1，则充电桩2内的电压为U2，电流为I2，内阻为P2……充电桩N内的电压为Un，电流为In，内阻为Pn；
当充电桩1与充电桩2建立并联关系时，根据充电桩内电池组的剩余电量分配相应的负载电流进行放电，并利用恒流放电单元进行电流分配，且分配公式为：
Figure 531517DEST_PATH_IMAGE002
。
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