CN113315183A - 充电桩及其功率分配系统与功率分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电桩及其功率分配系统与功率分配方法。充电桩包括有多个充电枪和单个散热模组，多个充电枪均连接至该散热模组并与之通过热交换进行散热。功率分配系统包括：一功率模组，用于向多个充电枪提供功率；一控制单元，与功率模组以及散热模组相连接，用于当多个充电枪同时进行充电时，根据散热模组的最大散热功率PlossMax及每一充电枪的最大热损耗PchargerMax，确定每一充电枪的输出电流；以及一功率分配单元，与功率模组以及控制单元相连接，用于根据每一充电枪的输出电流将功率模组所提供的功率通过对应的充电枪分配至与之相连的待充电设备。本发明可使得充电桩的输出效率和散热效率均达到最高。

Description

充电桩及其功率分配系统与功率分配方法
技术领域
本发明涉及一种充电桩，特别是涉及一种充电桩及其功率分配系统与功率分配方法。
背景技术
目前现有的大功率充电桩，有的配备单个充电枪(后面简称为“单枪”)，也有的配备两个充电枪(后面简称为“双枪”)，但是其充电枪的散热均是独立的(即一个充电枪对应一个散热模组)。
对于目前的应用环境，充电桩大部分时间是处于“非满功率”的充电需求状况下。因此，对于大功率单枪系统来讲，系统的使用效率不高。而对于大功率双枪系统来讲，双枪均采用独立的散热模组，首先是充电枪显得笨重，其次是充电枪的散热模组的利用率不高，导致系统的散热效率较低。
因此，迫切需要提供一种可以有效提高系统的输出效率以及散热效率的充电桩。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电桩及其功率分配系统与功率分配方法，通过使多个充电枪共用一个散热模组，以及动态地控制各个充电枪的输出电流，从而可有效提高系统的输出效率以及散热效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种充电桩的功率分配系统，其特点在于，所述充电桩包括有多个充电枪和单个散热模组，所述多个充电枪均连接至所述散热模组并与之通过热交换进行散热，所述功率分配系统包括：
一功率模组，用于向所述多个充电枪提供功率；
一控制单元，与所述功率模组以及所述散热模组相连接，当所述多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax及每一充电枪的最大热损耗PchargerMax，确定每一充电枪的输出电流，其中所述散热模组的最大散热功率PlossMax大于等于任一所述充电枪的最大热损耗，且小于所述多个充电枪中每一充电枪各自的最大热损耗之和；
一功率分配单元，与所述功率模组以及所述控制单元相连接，用于根据所述每一充电枪的输出电流，将所述功率模组所提供的功率通过对应的充电枪分配至与之相连接的待充电设备。
在本发明的一实施例中，所述控制单元还用于当单个充电枪进行充电时，根据该充电枪的请求电流，确定该充电枪的输出电流，其中所述请求电流是对应于该充电枪的待充电设备的需求电流。
在本发明的一实施例中，当多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元是根据所述多个充电枪的每一充电枪的请求电流、第一电流调整系数阈值Threshold_H、第二电流调整系数阈值Threshold_L、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的输出电流，且其中所述第一电流调整系数阈值Threshold_H大于所述第二电流调整系数阈值Threshold_L。
在本发明的一实施例中，当所述充电桩由单个充电枪进行充电过渡到多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元还用于通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配或实时分配的方式，实现对所述多个充电枪中每一充电枪各自的输出电流的初始化。
在本发明的一实施例中，所述多个充电枪包括第一充电枪和第二充电枪，且所述第一充电枪和所述第二充电枪的最大允许输出电流IavailableMax以及所述电阻Rcable相同，所述每一充电枪的最大热损耗PchargerMax满足以下公式：
Figure BDA0002394048720000021
在本发明的一实施例中，当所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，若所述第一充电枪的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1；若所述第二充电枪的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，则有：
如果Per1＞Threshold_H且Per2＜Threshold_L且
Figure BDA0002394048720000031
则：I2available(New)＝I2request*1.1，
Figure BDA0002394048720000032
如果Per1＜Threshold_L且Per2＞Threshold_H且
Figure BDA0002394048720000033
则：I1available(New)＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000034
其中，I1available(New)为所述第一充电枪的更新后的输出电流，I2available(New)为所述第二充电枪的更新后的输出电流。
在本发明的一实施例中，当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，所述控制单元还用于通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
在本发明的一实施例中，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
Figure BDA0002394048720000035
在本发明的一实施例中，当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪进行充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，所述控制单元还用于通过将已加入充电的充电枪的输出电流和新加入的充电枪的输出电流进行实时分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
在本发明的一实施例中，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据已加入充电的充电枪的请求电流和原输出电流、所述第一电流调整系数阈值Threshold_H、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定所述第一充电枪和所述第二充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其原输出电流为I1available-0，其请求电流为I1request，所述第一充电枪的请求电流I1request与原输出电流I1available-0的比值为Per0，所述第一充电枪的初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
如果Per0＜Threshold_H，则：I1available-1＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000041
否则：I1available-1＝I1available-0(1-Per0)，I2available-1＝I1available-0*Threshold_H。
为了实现上述目的，本发明另提供一种充电桩的功率分配方法，其特点在于，所述充电桩包括有多个充电枪和单个散热模组，所述多个充电枪均连接至所述散热模组并与之通过热交换进行散热，所述功率分配方法包括：
当多个充电枪同时进行充电时，利用一控制单元根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax及所述多个充电枪中的每一充电枪的最大热损耗PchargerMax，确定每一充电枪的输出电流，其中所述散热模组的最大散热功率PlossMax大于等于任一所述充电枪的最大热损耗，且小于所述多个充电枪中的每一充电枪各自的最大热损耗之和；
利用一功率分配单元根据所述每一充电枪的输出电流将由一功率模组提供的功率通过对应的充电枪分配至与之相连接的待充电设备。
在本发明的另一实施例中，所述功率分配方法还包括：当单个充电枪进行充电时，利用所述控制单元根据该充电枪的请求电流，确定该充电枪的输出电流，其中所述请求电流是对应于该充电枪的待充电设备的需求电流。
在本发明的另一实施例中，当多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元是根据所述多个充电枪的每一充电枪的请求电流、第一电流调整系数阈值Threshold_H、第二电流调整系数阈值Threshold_L、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的输出电流，且其中所述第一电流调整系数阈值Threshold_H大于所述第二电流调整系数阈值Threshold_L。
在本发明的另一实施例中，当所述充电桩由单个充电枪进行充电过渡到多个充电枪同时进行充电时，利用所述控制单元通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配或实时分配的方式，实现对所述多个充电枪中每一充电枪各自的输出电流的初始化。
在本发明的另一实施例中，所述多个充电枪包括第一充电枪和第二充电枪，且所述第一充电枪和所述第二充电枪的最大允许输出电流IavailableMax以及所述电阻Rcable均相同，所述每一充电枪的最大热损耗PchargerMax满足以下公式：
Figure BDA0002394048720000051
在本发明的另一实施例中，当所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，若所述第一充电枪的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1；若所述第二充电枪的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，则有：
如果Per1＞Threshold_H且Per2＜Threshold_L且
Figure BDA0002394048720000061
则：I2available(New)＝I2request*1.1，
Figure BDA0002394048720000062
如果Per1＜Threshold_L且Per2＞Threshold_H且
Figure BDA0002394048720000063
则：I1available(New)＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000064
其中，I1available(New)为所述第一充电枪的更新后的输出电流，I2available(New)为所述第二充电枪的更新后的输出电流。
在本发明的另一实施例中，所述功率分配方法还包括：当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪进行充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，利用所述控制单元通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
在本发明的另一实施例中，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax以及所述每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
Figure BDA0002394048720000065
在本发明的另一实施例中，所述功率分配方法还包括：当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪进行充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，利用所述控制单元通过将已加入充电的充电枪的输出电流和新加入的充电枪的输出电流进行实时分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
在本发明的另一实施例中，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据已加入充电的充电枪的请求电流和原输出电流、所述第一电流调整系数阈值Threshold_H、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定所述第一充电枪和所述第二充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其原输出电流为I1available-0，其请求电流为I1request，所述第一充电枪的请求电流I1request与所述原输出电流I1available-0的比值为Per0，所述第一充电枪的初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
如果Per0＜Threshold_H，则：I1available-1＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000071
否则：I1available-1＝I1available-0(1-Per0)，I2available-1＝I1available-0*Threshold_H。
为了实现上述目的，本发明又提供一种充电桩，其特点在于，所述充电桩包括有多个充电枪和单个散热模组，所述多个充电枪均连接至所述散热模组并与之通过热交换进行散热，且所述充电桩具有如上所述的功率分配系统。
本发明通过使多个充电枪共用一个散热模组，以及动态地控制各个充电枪的输出电流，可以确保最大程度的利用散热模组，从而使得系统的输出效率以及散热效率均可得到有效地提高。
本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1为本发明的一较佳实施例的配备双枪的充电桩及其功率分配系统的结构示意图；
图2为本发明的配备双枪的充电桩的散热模组的最大散热功率PlossMax与双枪的输出电流之间的动态变化示意图；
图3为本发明的配备双枪的充电桩由单枪模式进入双枪模式时双枪的输出电流采用平均分配的方式进行初始化的流程示意图；
图4为本发明的配备双枪的充电桩由单枪模式进入双枪模式时双枪的输出电流采用实时分配的方式进行初始化的流程示意图；
图5为本发明的充电桩的功率分配方法的流程示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。实施方式中可能使用相对性的用语，例如“上”或“下”以描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”侧的组件将会成为在“下”侧的组件。此外，权利要求书中的术语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。
如图1所示，其示出了本发明的一较佳实施例的配备双枪的充电桩100及其功率分配系统10的结构。其中，充电桩100包括有两个充电枪30，即第一充电枪31(如图中的充电枪1)和第二充电枪32(如图中的充电枪2)，这些充电枪30均连接至单个散热模组20并与之通过热交换进行散热。所述散热模组20例如可为液冷散热模组。可以理解的是，虽然图1中仅示出了两个充电枪30，但在其他实施例中，所述充电桩100也可以包括其他数量的充电枪，例如3个或更多，这些并不作为对本发明的限制。
在本实施例中，充电桩100还具有功率分配系统10，其例如包括功率模组11、控制单元12以及功率分配单元13。其中，功率模组11可用于向两个充电枪30提供功率。控制单元12可与功率模组11以及散热模组20相连接，用于当两个充电枪30同时进行充电时，根据散热模组20的最大散热功率PlossMax及每一充电枪的最大热损耗PchargerMax，确定每一充电枪的输出电流，其中散热模组20的最大散热功率PlossMax是大于等于任一充电枪的最大热损耗，且小于两个充电枪30各自的最大热损耗之和。功率分配单元13可与功率模组11以及控制单元12相连接，用于根据每一充电枪的输出电流将功率模组11所提供的功率通过对应的充电枪30分配至与之相连接的待充电设备(图中未示)。
优选地，控制单元12例如是与功率模组11通讯连接，并与功率分配单元13控制连接，以及与散热模组20控制连接。待充电设备例如可包括但不局限于电动汽车。
优选地，控制单元12还可用于当单个充电枪进行充电时，根据该充电枪的请求电流，确定该充电枪的输出电流，其中，充电枪的请求电流是对应于该与该充电枪相连接的待充电设备的需求电流。
优选地，当充电桩100由单个充电枪进行充电过渡到两个充电枪30同时进行充电时，控制单元12还可用于通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配或实时分配(将在后文详细描述)的方式，实现对两个充电枪30中每一充电枪各自的输出电流的初始化。
在本发明中，对于充电桩100的充电枪30(包括线缆和枪头)，在长度一定的情况下，其电阻值是一个定值R，其中R会受温度的影响。
例如，以图1所示的配备双枪的充电桩100(或可被称为“双枪充电系统”)为例，假设常温(T0)下双枪的电阻值分别是R1T0和R2T0。当系统在充电一段时间后，线缆温度上升到T1，此时双枪的电阻值会分别变为R1T1和R2T1，如下式所示：
R1T1＝R1T0(1+αT1)(式1)
R2T1＝R2T0(1+αT1)(式2)
其中，αT1为大于0的值。对于如本发明一样的有散热能力的充电枪系统，在控制算法的监控下，可以保证系统一直处在最大输出能力下工作。
以图1所示的配备双枪的充电桩100为例，定义散热模组20的最大散热功率为PlossMax，定义第一充电枪31和第二充电枪32的电阻分别为R1cable和R2cable，定义第一充电枪31和第二充电枪32的最大允许输出电流分别为I1availableMax和I2availableMax，定义充电枪的最大热损耗为PchargerMax，则第一充电枪31的最大热损耗为
Figure BDA0002394048720000101
第二充电枪32的最大热损耗为
Figure BDA0002394048720000102
且如图1所示的本发明的系统满足：
Figure BDA0002394048720000103
且
Figure BDA0002394048720000104
式(3)表明散热模组20的最大散热功率大于等于双枪中任一充电枪的最大热损耗，且小于双枪的各自的最大热损耗之和。
如果如图1所示的双枪充电系统中第一充电枪31和第二充电枪32的规格一样，则有：
R1cable＝R2cable和I1availableMax＝I2availableMax
定义充电枪的电阻为Rcable，定义充电枪的最大允许输出电流为IavailableMax，则系统的上述式(3)可简化为：
Figure BDA0002394048720000111
并且，当双枪各自的最大允许输出电流IavailableMax以及电阻Rcable相同时，每一充电枪的最大热损耗PchargerMax满足以下公式：
Figure BDA0002394048720000112
而当如图1所示的双枪充电系统在充电时，双枪的输出电流I1available和I2available是动态变化的，且双枪的输出电流I1available和I2available遵循以下关系：
Figure BDA0002394048720000113
即，
Figure BDA0002394048720000114
如图2所示，其示出了上述式(7)的关系函数，即示出了散热模组的最大散热功率PlossMax与双枪的输出电流I1available和I2available之间的动态变化关系。由图2可看出，当取值在图中所示的坐标处时，双枪充电系统的输出电流最大。此时，双枪的输出电流I1available和I2available满足：
Figure BDA0002394048720000115
在本实施例中，当如图1所示的双枪充电系统由单个充电枪进行充电(即单枪模式)过渡到两个充电枪同时进行充电(即双枪模式)时，控制单元12还可用于通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配或实时分配的方式，实现对两个充电枪的输出电流的初始化。当初始化结束之后，双枪充电系统可以通过两个充电枪同时进行稳态地充电。
如图3所示，其示出了如图1所示的双枪充电系统在由单枪模式进入双枪模式时双枪的输出电流采用平均分配的方式进行初始化的流程，其中，假设第一充电枪31为已加入充电的充电枪，第二充电枪32为新加入充电的充电枪。
在图3中，定义充电枪1(即第一充电枪31)的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1，即
Figure BDA0002394048720000121
定义充电枪2(即第二充电枪32)的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，即
Figure BDA0002394048720000122
定义第一电流调整系数阈值为Threshold_H，例如可定义Threshold_H＝0.95。定义第二电流调整系数阈值为Threshold_L，例如可定义Threshold_L＝0.80。
当第二充电枪32新加入充电时，系统由单枪模式进入双枪模式，此时需先对第一充电枪31和第二充电枪32各自的输出电流进行初始化。例如，控制单元12在进行第一充电枪31和第二充电枪32各自的输出电流的初始化时，可根据散热模组20的最大散热功率PlossMax以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的初始输出电流。若第一充电枪31的初始输出电流为I1available-1，第二充电枪32的初始输出电流为I2available-1，则有：
Figure BDA0002394048720000123
即将双枪的输出电流进行平均分配。
在进行初始化之后，控制单元12可根据两个充电枪30的每一充电枪的请求电流、第一电流调整系数阈值Threshold_H、第二电流调整系数阈值Threshold_L、散热模组20的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的输出电流，且其中第一电流调整系数阈值Threshold_H大于第二电流调整系数阈值Threshold_L，从而可根据确定后的输出电流通过两个充电枪30中对应的充电枪同时对与之相连接的待充电设备进行充电。
更具体地，当第一充电枪31和第二充电枪32同时进行充电时，若第一充电枪31的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1；若第二充电枪32的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，则有：
如果Per1＜Threshold_L且Per2＞Threshold_H且
Figure BDA0002394048720000131
则：I1available(New)＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000132
如果Per1＞Threshold_H且Per2＜Threshold_L且
Figure BDA0002394048720000133
则：I2available(New)＝I2request*1.1，
Figure BDA0002394048720000134
其中，I1available(New)为第一充电枪31的更新后的输出电流，I2available(New)为第二充电枪32的更新后的输出电流。
并且，当Per1＝0或Per2＝0时，系统退出双枪模式。
如图4所示，其示出了如图1所示的双枪充电系统在由单枪模式进入双枪模式时双枪的输出电流采用实时分配的方式进行初始化的流程，其中，假设第一充电枪31为已加入充电的充电枪，第二充电枪32为新加入充电的充电枪，且第二充电枪32的输出电流是根据第一充电枪31的输出电流的值进行实时分配的。
在图4中，定义充电枪1(即第一充电枪31)的原输出电流为I1available-0，初始输出电流为I1available-1，请求电流为I1request，且定义请求电流I1request与原输出电流I1available-0的比值为Per0，即
Figure BDA0002394048720000135
以及定义请求电流I1request与初始输出电流I1available-1的比值为Per1，即
Figure BDA0002394048720000136
定义充电枪2(即第二充电枪32)的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，即
Figure BDA0002394048720000141
定义第一电流调整系数阈值为Threshold_H，例如可定义Threshold_H＝0.95。定义第二电流调整系数阈值为Threshold_L，例如可定义Threshold_L＝0.80。
当第二充电枪32新加入充电时，系统由单枪模式进入双枪模式，此时需先对第一充电枪31和第二充电枪32各自的输出电流进行初始化。例如，控制单元12在进行第一充电枪31和第二充电枪32的输出电流的初始化时，可根据已加入充电的第一充电枪31的请求电流I1request和原输出电流I1available-0、第一电流调整系数阈值Threshold_H、散热模组20的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定第一充电枪31和第二充电枪32各自的初始输出电流。若第一充电枪31的初始输出电流为I1available-1，第二充电枪32的初始输出电流为I2available-1，则有：
如果Per0＜Threshold_H，则：I1available-1＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000142
否则：I1available-1＝I1available-0(1-Per0)，I2available-1＝I1available-0*Threshold_H，如此即可实现初始化。
在进行初始化之后，控制单元12可根据两个充电枪30的每一充电枪的请求电流、第一电流调整系数阈值Threshold_H、第二电流调整系数阈值Threshold_L、散热模组20的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的输出电流，且其中第一电流调整系数阈值Threshold_H大于第二电流调整系数阈值Threshold_L，从而可根据确定后的输出电流通过两个充电枪30中对应的充电枪同时对与之相连接的待充电设备进行充电。
更具体地，当第一充电枪31和第二充电枪32同时进行充电时，若第一充电枪31的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1；若第二充电枪32的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，则有：
如果Per1＜Threshold_L且Per2＞Threshold_H且
Figure BDA0002394048720000151
则：I1available(New)＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000152
如果Per1＞Threshold_H且Per2＜Threshold_L且
Figure BDA0002394048720000153
则：I2available(New)＝I2request*1.1，
Figure BDA0002394048720000154
其中，I1available(New)为第一充电枪31的更新后的输出电流，I2available(New)为第二充电枪32的更新后的输出电流。
并且，当Per1＝0或Per2＝0时，系统退出双枪模式。
以下将以图1所示的双枪系统为例，详细说明本发明的充电桩的几个应用场景。
应用场景1：单枪充电
当待充电设备(例如电动汽车)的需求电流Irequest不大于单枪的最大允许输出电流IavailableMax时(即Irequest＜IavailableMax)，则充电枪的实际输出电流为：
Iavailable＝Irequest。
应用场景2：双枪同时充电
当第一充电枪31和第二充电枪32同时进行充电时，若所述第一充电枪31的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1；若所述第二充电枪32的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，则有：
如果Per1＜Threshold_L且Per2＞Threshold_H且
Figure BDA0002394048720000161
则：I1available(New)＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000162
如果Per1＞Threshold_H且Per2＜Threshold_L且
Figure BDA0002394048720000163
则：I2available(New)＝I2request*1.1，
Figure BDA0002394048720000164
其中，I1available(New)为第一充电枪31的更新后的输出电流，I2available(New)为第二充电枪32的更新后的输出电流。
应用场景3：单枪充电过渡到双枪同时充电
此应用场景是一个动态的过程，其中：
(1)单枪充电时的工作原理同应用场景1，双枪同时充电时的工作原理同应用场景2；
(2)在过渡状态时，假设新加入充电的为第二充电枪32(当新加入充电的为第一充电枪31时同理)，其需求电流为I2request，此时系统可通过以下两种方式进行初始化：
方式1(平均分配的方式，如图3所示)：若第一充电枪31的初始输出电流为I1available-1，第二充电枪32的初始输出电流为I2available-1，则有：
Figure BDA0002394048720000171
方式2(实时分配的方式，如图4所示)：若第一充电枪31的原输出电流为I1available-0，初始输出电流为I1available-1，请求电流为I1request，且
Figure BDA0002394048720000172
第二充电枪32的初始输出电流为I2available-1，则有：
如果Per0＜Threshold_H，则：I1available-1＝I1request*1.1，
Figure BDA0002394048720000173
否则：I1available-1＝I1available-0(1-Per0)，I2available-1＝I1available-0*Threshold_H。
(3)在稳态双枪同时充电时，其工作原理参考应用场景2。
场景4：双枪同时充电过渡到单枪充电
此应用场景是一个动态的过程，其中：
(1)在双枪同时充电时，其工作原理同应用场景2；在单枪充电时，其工作原理同应用场景1；
(2)在过渡状态时：假设结束充电的是第二充电枪32(当结束充电的是第一充电枪31时同理)，则第一充电枪31的输出电流为：
I1available＝I1request。
虽然上述是以图1所示的双枪系统为例对本发明的充电桩及其功率分配方法进行说明，但可以理解的是，对于包括三个或更多个充电枪的充电桩，其工作原理及功率分配方法同样可以适用，在此不再赘述。
如图5所示，结合参考图1，本发明的功率分配方法500可包括：
步骤S51，当多个充电枪同时进行充电时，利用一控制单元根据散热模组的最大散热功率PlossMax及每一充电枪的最大热损耗PchargerMax，确定每一充电枪的输出电流，其中散热模组的最大散热功率PlossMax大于等于任一充电枪的最大热损耗，且小于多个充电枪中每一充电枪各自的最大热损耗之和；
步骤S52，利用一功率分配单元根据每一充电枪的输出电流将由一功率模组提供的功率通过对应的充电枪分配至与之相连接的待充电设备。
优选地，所述功率分配方法500还可包括：当单个充电枪进行充电时，利用控制单元12根据该充电枪的请求电流，确定该充电枪的输出电流，其中所述请求电流是对应于该充电枪的待充电设备的需求电流。
优选地，当多个充电枪30同时进行充电时，控制单元12是根据多个充电枪30的每一充电枪的请求电流、第一电流调整系数阈值Threshold_H、第二电流调整系数阈值Threshold_L、散热模组20的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的输出电流，且其中第一电流调整系数阈值Threshold_H大于第二电流调整系数阈值Threshold_L。
优选地，当充电桩100是由单个充电枪进行充电过渡到多个充电枪同时进行充电时，利用控制单元12通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配或实时分配的方式，实现对多个充电枪中每一充电枪各自的输出电流的初始化。
本发明能够动态地调整充电桩的多个充电枪各自的输出电流，确保最大程度的利用液冷散热模组进行散热，使得系统的输出效率和散热效率均可得到有效地提高。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (21)

1.一种充电桩的功率分配系统，其特征在于，所述充电桩包括有多个充电枪和单个散热模组，所述多个充电枪均连接至所述散热模组并与之通过热交换进行散热，所述功率分配系统包括：
一功率模组，用于向所述多个充电枪提供功率；
一控制单元，与所述功率模组以及所述散热模组相连接，当所述多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax及每一充电枪的最大热损耗PchargerMax，确定每一充电枪的输出电流，其中所述散热模组的最大散热功率PlossMax大于等于任一所述充电枪的最大热损耗，且小于所述多个充电枪中每一充电枪各自的最大热损耗之和；
一功率分配单元，与所述功率模组以及所述控制单元相连接，用于根据所述每一充电枪的输出电流，将所述功率模组所提供的功率通过对应的充电枪分配至与之相连接的待充电设备。
2.根据权利要求1所述的功率分配系统，其特征在于，所述控制单元还用于当单个充电枪进行充电时，根据该充电枪的请求电流，确定该充电枪的输出电流，其中所述请求电流是对应于该充电枪的待充电设备的需求电流。
3.根据权利要求1所述的功率分配系统，其特征在于，当多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元是根据所述多个充电枪的每一充电枪的请求电流、第一电流调整系数阈值Threshold_H、第二电流调整系数阈值Threshold_L、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的输出电流，且其中所述第一电流调整系数阈值Threshold_H大于所述第二电流调整系数阈值Threshold_L。
4.根据权利要求1所述的功率分配系统，其特征在于，当所述充电桩由单个充电枪进行充电过渡到多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元还用于通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配或实时分配的方式，实现对所述多个充电枪中每一充电枪各自的输出电流的初始化。
5.根据权利要求3所述的功率分配系统，其特征在于，所述多个充电枪包括第一充电枪和第二充电枪，且所述第一充电枪和所述第二充电枪的最大允许输出电流IavailableMax以及所述电阻Rcable相同，所述每一充电枪的最大热损耗PchargerMax满足以下公式：
Figure FDA0002394048710000021
6.根据权利要求5所述的功率分配系统，其特征在于，当所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，若所述第一充电枪的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1；若所述第二充电枪的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，则有：
如果Per1＞Threshold_H且Per2＜Threshold_L且
Figure FDA0002394048710000022
则：I2available(New)＝I2request*1.1，
Figure FDA0002394048710000023
如果Per1＜Threshold_L且Per2＞Threshold_H且
Figure FDA0002394048710000024
则：I1available(New)＝I1request*1.1，
Figure FDA0002394048710000025
其中，I1available(New)为所述第一充电枪的更新后的输出电流，I2available(New)为所述第二充电枪的更新后的输出电流。
7.根据权利要求6所述的功率分配系统，其特征在于，当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，所述控制单元还用于通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
8.根据权利要求7所述的功率分配系统，其特征在于，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
Figure FDA0002394048710000026
9.根据权利要求6所述的功率分配系统，其特征在于，当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪进行充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，所述控制单元还用于通过将已加入充电的充电枪的输出电流和新加入的充电枪的输出电流进行实时分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
10.根据权利要求9所述的功率分配系统，其特征在于，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据已加入充电的充电枪的请求电流和原输出电流、所述第一电流调整系数阈值Threshold_H、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定所述第一充电枪和所述第二充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其原输出电流为I1available-0，其请求电流为I1request，所述第一充电枪的请求电流I1request与原输出电流I1available-0的比值为Per0，所述第一充电枪的初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
如果Per0＜Threshold_H，则：I1available-1＝I1request*1.1，
Figure FDA0002394048710000031
否则：I1available-1＝I1available-0(1-Per0)，I2available-1＝I1available-0*Threshold_H。
11.一种充电桩的功率分配方法，其特征在于，所述充电桩包括有多个充电枪和单个散热模组，所述多个充电枪均连接至所述散热模组并与之通过热交换进行散热，所述功率分配方法包括：
当多个充电枪同时进行充电时，利用一控制单元根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax及所述多个充电枪中的每一充电枪的最大热损耗PchargerMax，确定每一充电枪的输出电流，其中所述散热模组的最大散热功率PlossMax大于等于任一所述充电枪的最大热损耗，且小于所述多个充电枪中的每一充电枪各自的最大热损耗之和；
利用一功率分配单元根据所述每一充电枪的输出电流将由一功率模组提供的功率通过对应的充电枪分配至与之相连接的待充电设备。
12.根据权利要求11所述的功率分配方法，其特征在于，还包括：
当单个充电枪进行充电时，利用所述控制单元根据该充电枪的请求电流，确定该充电枪的输出电流，其中所述请求电流是对应于该充电枪的待充电设备的需求电流。
13.根据权利要求11所述的功率分配方法，其特征在于，当多个充电枪同时进行充电时，所述控制单元是根据所述多个充电枪的每一充电枪的请求电流、第一电流调整系数阈值Threshold_H、第二电流调整系数阈值Threshold_L、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的输出电流，且其中所述第一电流调整系数阈值Threshold_H大于所述第二电流调整系数阈值Threshold_L。
14.根据权利要求11所述的功率分配方法，其特征在于，当所述充电桩由单个充电枪进行充电过渡到多个充电枪同时进行充电时，利用所述控制单元通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配或实时分配的方式，实现对所述多个充电枪中每一充电枪各自的输出电流的初始化。
15.根据权利要求13所述的功率分配方法，其特征在于，所述多个充电枪包括第一充电枪和第二充电枪，且所述第一充电枪和所述第二充电枪的最大允许输出电流IavailableMax以及所述电阻Rcable均相同，所述每一充电枪的最大热损耗PchargerMax满足以下公式：
Figure FDA0002394048710000041
16.根据权利要求15所述的功率分配方法，其特征在于，当所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，若所述第一充电枪的请求电流为I1request，初始输出电流为I1available-1，其比值为Per1；若所述第二充电枪的请求电流为I2request，初始输出电流为I2available-1，其比值为Per2，则有：
如果Per1＞Threshold_H且Per2＜Threshold_L且
Figure FDA0002394048710000042
则：I2available(New)＝I2request*1.1，
Figure FDA0002394048710000043
如果Per1＜Threshold_L且Per2＞Threshold_H且
Figure FDA0002394048710000044
则：I1available(New)＝I1request*1.1，
Figure FDA0002394048710000045
其中，I1available(New)为所述第一充电枪的更新后的输出电流，I2available(New)为所述第二充电枪的更新后的输出电流。
17.根据权利要求16所述的功率分配方法，其特征在于，还包括：
当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪进行充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，利用所述控制单元通过将已加入充电的充电枪和新加入的充电枪的输出电流进行平均分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
18.根据权利要求17所述的功率分配方法，其特征在于，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据所述散热模组的最大散热功率PlossMax以及所述每一充电枪的电阻Rcable，确定每一充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
Figure FDA0002394048710000051
19.根据权利要求16所述的功率分配方法，其特征在于，还包括：
当所述充电桩由所述第一充电枪或所述第二充电枪进行充电过渡到所述第一充电枪和所述第二充电枪同时进行充电时，利用所述控制单元通过将已加入充电的充电枪的输出电流和新加入的充电枪的输出电流进行实时分配的方式，实现对所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化。
20.根据权利要求19所述的功率分配方法，其特征在于，所述控制单元在进行所述第一充电枪和所述第二充电枪的输出电流的初始化时，是根据已加入充电的充电枪的请求电流和原输出电流、所述第一电流调整系数阈值Threshold_H、所述散热模组的最大散热功率PlossMax、以及每一充电枪的电阻Rcable，确定所述第一充电枪和所述第二充电枪的初始输出电流；其中，若所述第一充电枪为已加入充电的充电枪，其原输出电流为I1available-0，其请求电流为I1request，所述第一充电枪的请求电流I1request与所述原输出电流I1available-0的比值为Per0，所述第一充电枪的初始输出电流为I1available-1；所述第二充电枪为新加入充电的充电枪，其初始输出电流为I2available-1，则有：
如果Per0＜Threshold_H，则：I1available-1＝I1request*1.1，
Figure FDA0002394048710000052
否则：I1available-1＝I1available-0(1-Per0)，I2available-1＝I1available-0*Threshold_H。
21.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括有多个充电枪和单个散热模组，所述多个充电枪均连接至所述散热模组并与之通过热交换进行散热，且所述充电桩具有如权利要求1～10任一权利要求所述的功率分配系统。
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