CN113525146B - 一种充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充电桩，属于充电桩技术领域，包括充电桩主柜、通过枪线与所述充电桩主柜电气连接的若干个充电枪以及与所述充电桩主柜内部连接的第一至第三双回路电表。本发明可以同时对两辆电动汽车实现灵活的充放电控制，同时通过每组级联接触器之间的互锁限制，又可以对不同电动汽车实现有序的充放电控制，保证最大的充放电功率不超过限制，确保充放电过程的安全性，不仅解决了双向充电桩日利用率低、闲置时间长、投资回报周期长的问题，还解决了双向充电桩自动、有序、灵活性充放电调度与控制的问题。

Description

一种充电桩
技术领域
本发明属于充电桩技术领域，尤其涉及一种充电桩。
背景技术
大力发展电动汽车是实现我国交通能源电气化转型的重要保障，是推动我国电力系统向可再生能源电力系统转型的重要支点，也是实现我国3060“碳达峰”和“碳中和”战略的必由之路。根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》的规划，2030年中国新能源汽车销量将达到汽车总销量的40％-50％，保有量达到8千万-1亿辆之多，其所携带的电池的能量将达到50亿度电左右。
大规模电动汽车充电对电力系统而言，既是挑战，也是机遇，从挑战的视角来看，大规模电动汽车无序充电的功率负荷，会增加对电网的谐波输入，影响电网的频率特性，从而影响电网的安全稳定运行，从较长时间尺度来看，大规模电动电动汽车无序充电也会加剧电网负荷的峰谷差异特性，增加电网的调峰调频成本。然而从机遇的视角来看，可以将大规模的电动汽车看成可移动的分布式储能单元，通过对电动汽车充电的有效管理，可以将无序充电变为有序充电，将单向充电变为双向充放电，使电动汽车不再是单一的用能终端，而是利用有序双向充电基础设施，将电动汽车变成能主动响应电网需求，并向电网提供辅助服务的智慧储能终端，既可以缓解电动汽车的充电负荷，又可以节省电网的调峰调频成本，促进交通能源的协同发展。
在充电桩基础设施建设方面，根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟的统计，截止2020年底，我国充电基础设施累计数量为168.1万台，同比增加37.9％，2020年新增充电基础设施累46.2万台，增量同比增长12.4％。由此可见，电动汽车充电基础设施正在飞速发展与建设，同时为了满足多种充电需求，充电基础设施的产品形态也逐渐向多元化发展，包括壁挂式，直立式，一桩多枪，储能型充电桩等等。然而目前的充电桩，无论是交流充电桩还是直流充电桩，大部分都只支持单向充电，仅有少数充电桩具有双向充放电的功能。同时随着充电桩市场的逐步深入和充电桩产品性能的不断升级，拥有高效率、高利用率和低成本的充电桩产品的需求正在日益凸显。一桩多枪形式的充电桩凭借其较高的模块利用效率和较低的整体成本，正在逐渐成为充电站、建筑、家庭等充电桩产品的主流，然而目前的一桩多枪式的充电桩的电路结构和控制策略，均为针对单向快充的充电系统，尚未有面向双向充放电场景而设计的一桩多枪式的双向充电桩结构。
现有一桩多枪的充电桩产品的主要功能集中在电动汽车大功率快充、自动轮充和自动功率分配，其实现方法主要为通过改变充电桩内功率模块和接触器的连接方式，并通过特定的充电控制策略，减少充电桩内功率模块和接触器的数量，从而既满足充电桩产品的特定功能需求，又能降低充电桩的系统成本。
现有技术一的缺点：
1、仅考虑单向充电情况下的一桩多枪结构的电气拓扑和控制策略，未面向实际场景需要并考虑双向充放电的情况；
2、功率模块和级联接触器的数量较多且连接方式有待完善，导致充电桩系统成本和控制难度仍偏高。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种充电桩，解决了双向充电桩日利用率低、闲置时间长、投资回报周期长的问题；以及解决了双向充电堆自动、有序、灵活性充放电调度与控制的问题。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
本方案提供一种充电桩，包括充电桩主柜、通过枪线与所述充电桩主柜电气连接的若干个充电枪以及与所述充电桩主柜内部连接的第一至第三双回路电表；
所述充电桩主柜内部包括分别与交流电线的A、B、C三相电线连接的第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器、分别与所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器直流输出侧的高压线一一对应连接的熔断器以及与所述熔断器的输出侧连接的结构相同且并联的三组充电枪回路；各组充电枪回路之间均通过两个级联接触器连接，各组充电枪回路的高压线和低压线均连接一个输出接触器，所述低压线上的输出接触器的输出侧连接一个分流器，所述高压线上的输出接触器和低压线上分流器的输出侧均与充电枪电气连接；所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器并联连接；
所述第一双回路电表、第二双回路电表以及第三双回路电表分别与各组充电枪回路中的分流器一一对应连接。
本发明的有益效果是：通过本发明所提出的充电桩电气结构，可以同时对两辆电动汽车实现灵活的充放电控制，同时通过每组接触器之间的互锁限制，又可以对不同电动汽车实现有序的充放电控制，保证最大的充放电功率不超过限制，确保充放电过程的安全性，不仅解决了双向充电桩日利用率低、闲置时间长、投资回报周期长的问题，还解决了双向充电堆自动、有序、灵活性充放电调度与控制的问题。本发明所提出的双向充电堆可以依次对相连的电动汽车进行有序充放电，保证充电桩不间断地向电网、建筑、家庭等进行放电，从而提升充电桩内充电模块的每日利用率，降低充电桩闲置时间，提升充电桩的系统收益率，最终缩短充电桩的投资回报周期。
进一步地，所述各组充电枪回路的高压线之间电气连接，各组充电枪回路的低压线之间电气连接，所述级联接触器与各组充电枪回路在高压线上连接的位置为输出接触器与充电枪中间的位置，所述级联接触器与各组充电枪回路在低压线上连接的位置为输出接触器与分流器中间的位置。
上述进一步方案的有益效果是：基于上述连接位置的设计，使得本发明可以通过控制输出接触器和级联接触器实现与同一AC/DC变换器相连的两把充电枪同时放电，从而保证任意两把充电枪都可以同时放电，提升充电桩的放电利用率。
再进一步地，所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器均通过CAN通讯线分别与充电桩的主板连接；所述各组充电枪回路的所有输出接触器均通过输入信号线和反馈输出信号线与充电桩的主板进行通讯。
上述进一步方案的有益效果是：利用充电桩主板与两个AC/DC变换器之间的CAN通讯，可以实现充电桩能量管理系统对充电桩充放电动作的实时控制与监督，及时下发充放电指令并接收每一路充电枪的动作信号，提升本地控制的响应速度，实现对充放电过程的安全监控。
再进一步地，所述充电桩包括以下五种运行模式：单枪充电模式、双枪充电模式、单枪放电模式、双枪放电模式以及一充一放模式。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过提出的充电桩运行模式下的灵活性调度与管理，“六星堆”充电桩可以满足多种情况下的电动汽车双向充放电管理需求，提升管理便利性和运行经济性。
再进一步地，所述单枪充电模式其具体为：连通需单枪充电对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述对应的充电枪回路正向导通。
上述进一步方案的有益效果是：所设计的充电控制方法简单高效，可以灵活切换，且不影响其他电动车的充电状态。
再进一步地，所述单枪放电模式其具体为：连通需单枪放电对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述对应的充电枪回路反向导通。
上述进一步方案的有益效果是：所设计的放电控制方法简单高效，可以灵活切换，且不影响其他电动车的放电状态。
再进一步地，所述双枪充电模式其具体为：与第一双向AC/DC变换器连接的某一充电枪和与第二双向AC/DC变换器连接的某一充电枪同时进行充电，与任一双向AC/DC变换器连接的两个充电枪不能同时充电，连通同时充电的充电枪对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器均正向导通。
上述进一步方案的有益效果是：所设计的双枪充电控制方法可以使连接不同AC/DC变换器的两把充电枪同时充电，提升充电桩的充电控制灵活性。由于本发明的主要应用场景为电动汽车向外部放电，故该方法可以一定程度地降低系统设备成本。
再进一步地，所述双枪放电模式其具体为：与第一双向AC/DC变换器连接的某一充电枪和与第二双向AC/DC变换器连接的某一充电枪同时放电，连通同时放电的充电枪对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器以及第二双向AC/DC变换器均反向导通；以及
与任一双向AC/DC变换器连接的两个充电枪同时放电，若充电桩的主板对其中一充电枪先下达放电指令，则连通该充电枪回路的输出接触器，关断另一充电枪的充电枪回路的输出接触器，连通另一充电枪对应的充电枪回路的级联接触器，连通与另一充电枪的充电枪回路相连接的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器以及第二双向AC/DC变换器均反向导通。
上述进一步方案的有益效果是：所设计的双枪放电控制方法可以使任意两把充电枪同时放电，提升充电桩的放电效率和利用率，以及对充电桩的放电控制灵活性。
再进一步地，所述一充一放模式其具体为：针对充放电的两个充电枪所连接的双向AC/.DC变换器不同时，连通充电和放电的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，第一双向AC/DC变换器正向或反向导通，第二双向AC/DC变换器正向或反向导通；
针对充放电的两个充电枪所连接的双向AC/DC变换器相同时，连通需充电的充电枪回路的输出接触器，并通过该双向AC/DC变换器充电，连通需放电的充电枪对应的充电枪回路的级联接触器，需放电的充电枪通过级联接触器向另一双向AC/DC变换器放电，关断需放电的充电枪回路的输出接触器，连通与放电的充电枪回路连接的充电枪回路，关断其余充电枪回路上的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述该双向AD/DC变换器为第一双向AC/DC变换器或第二双向AC/DC变换器，所述另一双向AC/DC变换器为第二双向AC/DC变换器或第一双向AC/DC变换器，所述第一双向AC/DC变换器正向或反向导通，第二双向AC/DC变换器正向或反向导通。
上述进一步方案的有益效果是：所设计的一充一放控制方法可以使任意两把充电枪实现一充一放的功能，提升了充电桩的充放电控制灵活性，为充电桩系统的能量管理优化提供了算法的电路级实现基础，可提升系统的整体经济效益。
附图说明
图1是本发明的“六星堆”充电桩外部结构连接示意图。
图2是本发明的“六星堆”充电桩内部电气连接示意图。
图3是本发明的“六星堆”充电桩的主控制板与所连接的电气元器件通讯接口示意图。
图4是本发明的“六星堆”充电桩的电表与所连接的电气元器件通讯接口示意图。
图5是本发明的“六星堆”充电桩的运行模式示意图。
图6是本发明的“六星堆”充电桩在充电枪1和充电枪2同时放电情况下的接触器通断和电流流向示意图。
图7是本发明的“六星堆”充电桩在充电枪1充电同时充电枪2放电情况下的接触器通断和电流流向示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例
基于背景技术的描述，本发明专利提出一种“六星堆”充电桩，该产品主要面向电动汽车向电网、建筑、家庭等放电场景而设计，与传统充电桩相比，“六星堆”充电桩在电气拓扑、主控板通讯方式和电表连接方式等方面，存在一定的独特性和创新性。
一种充电桩，包括充电桩主柜、通过枪线与所述充电桩主柜电气连接的若干个充电枪以及与所述充电桩主柜内部连接的第一至第三双回路电表；所述充电桩主柜内部包括分别与交流电线的A、B、C三相电线连接的第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器、分别与所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器直流输出侧的高压线一一对应连接的熔断器以及与所述熔断器的输出侧连接的结构相同且并联的三组充电枪回路；各组充电枪回路之间均通过两个级联接触器连接，各组充电枪回路的高压线和低压线均连接一个输出接触器，所述低压线上的输出接触器的输出侧连接一个分流器，所述高压线上的输出接触器和低压线上分流器的输出侧均与充电枪电气连接；所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器并联连接；所述第一双回路电表、第二双回路电表以及第三双回路电表分别与各组充电枪回路中的分流器一一对应连接。所述各组充电枪回路的高压线之间电气连接，各组充电枪回路的低压线之间电气连接，所述级联接触器与各组充电枪回路在高压线上连接的位置为输出接触器与充电枪中间的位置，所述级联接触器与各组充电枪回路在低压线上连接的位置为输出接触器与分流器中间的位置。所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器均通过CAN通讯线分别与充电桩的主板连接；所述各组充电枪回路的所有输出接触器均通过输入信号线和反馈输出信号线与充电桩的主板进行通讯。
本实施例中，本发明以“一桩六枪”的结构作为实例进行技术说明，但本发明方案同样适用充电枪数量为四个、八个、及以上的充电堆结构的产品，如八个枪的结构即在本实施例的基础上，两个AC/DC变换器(第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器)各增加一路充电枪回路，同时这两路充电枪回路通过与本实例相同的方式，通过级联接触器相连接，特此说明。
本实施例中，包括一个充电桩主柜和六个充电枪，其外部结构连接的示意图如图1所示。所述充电桩主柜内部包括两个双向AC/DC变换器，两个熔断器，十二个输出接触器，六个级联接触器和六个分流器，所述充电枪通过枪线与充电桩主柜实现电气连接。
本实施例中，所述“六星堆”充电桩的内部电气连接示意图如图2所示。2组AC/DC变换器，双向AC/DC1(第一双向AC/DC)和双向AC/DC2(第二双向AC/DC)的交流侧分别与交流电线的A、B、C三相电线相连接，双向AC/DC1(第一双向AC/DC)和双向AC/DC2(第二双向AC/DC)为并联连接关系，双向AC/DC1(第一双向AC/DC)和双向AC/DC2(第二双向AC/DC)直流输出侧的高压线分别各与一个熔断器相连接，所述熔断器的输出侧分别各与三组充电枪回路相连接，所述三组充电枪回路为并联连接关系。每个充电枪回路包括两个输出接触器，一个分流器和一把充电枪。其中，充电枪回路的高压线和低压线各连接一个输出接触器，低压线上的输出接触器的输出侧连接一个分流器，高压线上的输出接触器和低压线上的分流器的输出侧与一个充电枪实现电气连接，如充电枪回路1包括输出接触器KM1/KM2,f分流器FL1和充电枪1，所述六路充电枪回路的电气结构均相同。
本实施例中，如图2所示，所述六路充电枪回路两两之间均通过两个级联接触器相连接，充电枪回路1与充电枪回路6通过级联接触器KM17/KM18相并联，充电枪回路2与充电枪回路5通过级联接触器KM15/KM16相并联，充电枪回路3与充电枪回路4通过级联接触器KM13/KM14相并联。具体地，每组充电枪回路的高压线之间电气相连，每组充电枪回路的低压线之间电气相连，所述级联接触器与充电枪回路在高压线上连接的位置为输出接触器与充电枪中间的位置，所述级联接触器与充电枪回路在低压线上连接的位置为输出接触器与分流器中间的位置。
本实施例中，在控制信号连接方面，如图2和图3所示，所述双向AC/DC1(第一双向AC/DC)和双向AC/DC2(第二双向AC/DC)通过CAN通讯线与充电桩主板进行通讯，并接收充电桩主板的控制信号实现开关动作。所述充电枪回路的18个输出接触器均通过输入信号线和反馈输出信号线与充电桩主板进行通讯并执行动作指令，当充电桩主板控制某一充电枪回路或级联回路导通时，通过充电桩主板发送控制信号，控制对应的继电器闭合，通过输入信号线KMi_in(i＝1,2,…，18)对输出接触器提供低压供电(12V)，使对应的输出接触器KMi(i＝1,2,…，18)连通。当输出接触器KMi_in(i＝1,2,…，18)连通后，通过反馈信号线KMi_out(i＝1,2,…，18)向充电桩主板发送输出反馈信号，上报输出接触器的连通状态。
本实施例中，在充放电电量计量方面，如图2和图4所示，“六星堆”充电桩包含三个双回路电表，其中，双回路电表1(第一双回路电表)与分流器1(FL1)和分流器6(FL6)相连，双回路电表2(第二双回路电表)与分流器2(FL2)和分流器5(FL5)相连，双回路电表3(第三双回路电表)与分流器3(FL3)和分流器4(FL4)相连。
所述充电桩包括以下五种运行模式：单枪充电模式、双枪充电模式、单枪放电模式、双枪放电模式以及一充一放模式。所述单枪充电模式其具体为：连通需单枪充电对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述对应的充电枪回路正向导通。所述单枪放电模式其具体为：连通需单枪放电对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述对应的充电枪回路反向导通。
本实施例中，在充电桩运行模式方面，如图5所示，“六星堆”充电桩一共拥有五种运行模式，分别是单枪充电模式，双枪充电模式，单枪放电模式，双枪放电模式和一充一放模式，其中，单枪充电模式和单枪放电模式各有六种情况，即进行单枪充电或单枪放电的充电枪回路的输出接触器连通，其余五个充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器都处于关断状态，对应的双向AC/DC变换器正向或反向(充电为正)导通。
所述双枪充电模式其具体为：与第一双向AC/DC变换器连接的某一充电枪和与第二双向AC/DC变换器连接的某一充电枪同时进行充电，与任一双向AC/DC变换器连接的两个充电枪不能同时充电，连通同时充电的充电枪对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器均正向导通。
本实施例中，在所述双枪充电的运行模式下，共包括九种情况，分别是充电枪1和充电枪4同时充电，充电枪1和充电枪5同时充电，充电枪1和充电枪6同时充电，充电枪2和充电枪4同时充电，充电枪2和充电枪5同时充电，充电枪2和充电枪6同时充电，充电枪3和充电枪4同时充电，充电枪3和充电枪5同时充电，充电枪3和充电枪6同时充电，即与双向AC/DC1(第一双向AC/DC)相连接的某一充电枪和与双向AC/DC2(第二双向AC/DC)相连接的某一充电枪同时充电，与任一双向AC/DC变换器相连接的两把充电枪不能同时进行充电。当充电枪1和充电枪4同时充电时，KM1/KM2和KM7/KM8连通，其余输出接触器和所有级联接触器都处于关断状态，此时双向AC/DC1(第一双向AC/DC)和双向AC/DC2(第二双向AC/DC)均正向导通。其余八种情况下的接触器连通规律和AC/DC导通规律与之相同。
所述双枪放电模式其具体为：与第一双向AC/DC变换器连接的某一充电枪和与第二双向AC/DC变换器连接的某一充电枪同时放电，连通同时放电的充电枪对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器以及第二双向AC/DC变换器均反向导通；以及
与任一双向AC/DC变换器连接的两个充电枪同时放电，若充电桩的主板对其中一充电枪先下达放电指令，则连通该充电枪回路的输出接触器，关断另一充电枪的充电枪回路的输出接触器，连通另一充电枪对应的充电枪回路的级联接触器，连通与另一充电枪的充电枪回路相连接的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器以及第二双向AC/DC变换器均反向导通。
本实施例中，在所述双枪放电的运行模式下，共包括十五种情况，即任意两把充电枪都可以同时放电。具体而言又分为两种情况，一种是与双向AC/DC1(第一双向AC/DC)相连接的某一充电枪和与双向AC/DC2(第二双向AC/DC)相连接的某一充电枪同时放电，共包括九种情况，如充电枪1与充电枪4同时放电，此时KM1/KM2和KM7/KM8连通，其余输出接触器和所有联接触器都处于关断状态。其余八种情况下的接触器连通规律与之相同；另一种情况是与任一双向AC/DC变换器相连接的两把充电枪同时放电，共包括六种情况，如充电枪1与充电枪2同时放电，或充电枪4与充电枪5同时放电，两种情况下双向AC/DC1(第一双向AC/DC)和双向AC/DC2(第二双向AC/DC)均反向导通。
本实施例中，当充电枪1与充电枪2需要同时放电时，首先需根据放电指令下达时间的先后进行判断，如果充电桩的主板先对充电枪1下达放电指令，后对充电枪2下达放电指令，则充电枪1回路的KM1/KM2连通，充电枪2回路的KM3/KM4关断，级联接触器KM15/KM16连通，与充电枪回路2相连接的充电枪回路5的KM9/KM10连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态，该情况下输出接触器通断和电流流向示意图如图6所示。如果充电桩的主板先对充电枪2下达放电指令，后对充电枪1下达放电指令，则充电枪2回路的KM3/KM4连通，充电枪1回路的KM1/KM2关断，级联接触器KM17/KM18连通，与充电枪回路1相连接的充电枪回路6的KM11/KM12连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态。充电枪1和充电枪3同时放电和充电枪2和充电枪3同时放电的情况下，各个输出接触器的连通规律和AC/DC导通规律与之相同。
本实施例中，当充电枪4与充电枪5同时放电时，首先需根据放电指令下达时间的先后进行判断，如果充电桩的主板先对充电枪4下达放电指令，后对充电枪5下达放电指令，充电枪4回路的KM7/KM8连通，充电枪5回路的KM9/KM10关断，级联接触器KM15/KM16连通，与充电枪回路5相连接的充电枪回路2的KM3/KM4连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态；如果充电桩的主板先对充电枪5下达放电指令，后对充电枪4下达放电指令，充电枪5回路的KM9/KM10连通，充电枪4回路的KM7/KM8关断，级联接触器KM13/KM14连通，与充电枪回路4相连接的充电枪回路3的KM5/KM6连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态。充电枪4和充电枪6同时放电和充电枪5和充电枪6同时放电的情况下，各个接触器的连通规律和AC/DC导通规律与之相同。
所述一充一放模式其具体为：针对充放电的两个充电枪所连接的双向AC/.DC变换器不同时，连通充电和放电的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，第一双向AC/DC变换器正向或反向导通，第二双向AC/DC变换器正向或反向导通；
针对充放电的两个充电枪所连接的双向AC/DC变换器相同时，连通需充电的充电枪回路的输出接触器，并通过该双向AC/DC变换器充电，连通需放电的充电枪对应的充电枪回路的级联接触器，需放电的充电枪通过级联接触器向另一双向AC/DC变换器放电，关断需放电的充电枪回路的输出接触器，连通与放电的充电枪回路连接的充电枪回路，关断其余充电枪回路上的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述该双向AD/DC变换器为第一双向AC/DC变换器或第二双向AC/DC变换器，所述另一双向AC/DC变换器为第二双向AC/DC变换器或第一双向AC/DC变换器，所述第一双向AC/DC变换器正向或反向导通，第二双向AC/DC变换器正向或反向导通。
本实施例中，在所述一充一放的运行模式下，共包括三十种情况，当充放电的两把充电枪所连接的双向AC/DC变换器不同时，共包括18种情况，分别是双向AC/DC1(第一双向AC/DC)充电、双向AC/DC2(第二双向AC/DC)放电的九种情况和双向AC/DC1(第一双向AC/DC)放电、双向AC/DC2(第二双向AC/DC)充电的九种情况，第一种情况当充电枪1充电、充电枪4放电时，KM1/KM2和KM7/KM8连通，其余输出接触器和所有联接触器都处于关断状态，此时双向AC/DC1(第一双向AC/DC)正向导通，双向AC/DC2(第二双向AC/DC)反向导通。其余八种情况下的接触器连通规律和AC/DC导通规律与之相同；第二种情况当充电枪1放电、充电枪4充电时，KM1/KM2和KM7/KM8连通，其余输出接触器和所有联接触器都处于关断状态，此时双向AC/DC1(第一双向AC/DC)反向导通，双向AC/DC2(第二双向AC/DC)正向导通。其余八种情况下的接触器连通规律和AC/DC导通规律与之相同。
本实施例中，当充放电的两把充电枪所连接的双向AC/DC变换器相同时，共包括十二种情况，分别是双向AC/DC1(第一双向AC/DC)充电、双向AC/DC2(第二双向AC/DC)放电的六种情况和双向AC/DC1(第一双向AC/DC)放电、双向AC/DC2(第二双向AC/DC)充电的六种情况。前六种情况等价于一充一放的两把枪为与双向AC/DC1(第一双向AC/DC)相连接的两把枪，后六种情况等价于一充一放的两把枪为与双向AC/DC2(第二双向AC/DC)相连接的两把枪。
本实施例中，当充电枪1/2/3中的两把充电枪进行一充一放时，需要充电的充电枪回路的输出接触器连通并通过双向AC/DC1(第一双向AC/DC)充电，需要放电的充电枪通过级联接触器向双向AC/DC2(第二双向AC/DC)放电，如当充电枪1需进行充电，充电枪2需进行放电时，充电枪1回路的KM1/KM2连通，充电枪2回路的KM3/KM4关断，级联接触器KM15/KM16连通，与充电枪回路2相连接的充电枪回路5的KM9/KM10连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态，双向AC/DC1(第一双向AC/DC)正向导通，双向AC/DC2(第二双向AC/DC)反向导通，该情况下输出接触器通断和电流流向示意图如图7所示；如当充电枪2需进行充电，充电枪1需进行放电时，充电枪2回路的KM3/KM4连通，充电枪1回路的KM3/KM4关断，级联接触器KM17/KM18连通，与充电枪回路1相连接的充电枪回路6的KM11/KM12连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态，双向AC/DC1(第一双向AC/DC)正向导通，双向AC/DC2(第二双向AC/DC)反向导通。其余四种情况下的接触器连通规律和AC/DC导通规律与之相同。
本实施例中，当充电枪4/5/6中的两把充电枪进行一充一放时，需要充电的充电枪回路的输出接触器连通并通过双向AC/DC2(第二双向AC/DC)充电，需要放电的充电枪通过级联接触器向双向AC/DC1(第一双向AC/DC)放电，如当充电枪4需进行充电，充电枪5需进行放电时，充电枪4回路的KM7/KM8连通，充电枪5回路的KM9/KM10关断，级联接触器KM15/KM16连通，与充电枪回路5相连接的充电枪回路2的KM3/KM4连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态，双向AC/DC1(第一双向AC/DC)反向导通，双向AC/DC2(第二双向AC/DC)正向导通；如当充电枪5需进行充电，充电枪4需进行放电时，充电枪5回路的KM9/KM10连通，充电枪4回路的KM7/KM8关断，级联接触器KM13/KM14连通，与充电枪回路4相连接的充电枪回路3的KM5/KM6连通，其余回路上的输出接触器和级联接触器都处于关断状态，双向AC/DC1(第一双向AC/DC)反向导通，双向AC/DC2(第二双向AC/DC)正向导通。其余四种情况下的接触器连通规律和AC/DC导通规律与之相同。
通过上述运行模式下的灵活性调度与管理，“六星堆”充电桩可以满足多种情况下的电动汽车双向充放电管理需求，提升管理便利性和运行经济性。
本发明所提出的双向充电堆可以依次对相连的电动汽车进行有序充放电，保证充电桩不间断地向电网、建筑、家庭等进行放电，从而提升充电桩内充电模块的每日利用率，降低充电桩闲置时间，提升充电桩的系统收益率，最终缩短充电桩的投资回报周期，不仅解决了双向充电桩日利用率低、闲置时间长、投资回报周期长的问题，还解决了双向充电堆自动、有序、灵活性充放电调度与控制的问题。

Claims (7)

1.一种充电桩，其特征在于，包括充电桩主柜、通过枪线与所述充电桩主柜电气连接的若干个充电枪以及与所述充电桩主柜内部连接的第一至第三双回路电表；
所述充电桩主柜内部包括分别与交流电线的A、B、C三相电线连接的第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器、分别与所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器直流输出侧的高压线一一对应连接的熔断器以及与所述熔断器的输出侧连接的结构相同且并联的三组充电枪回路；各组充电枪回路之间均通过两个级联接触器连接，各组充电枪回路的高压线和低压线均连接一个输出接触器，所述低压线上的输出接触器的输出侧连接一个分流器，所述高压线上的输出接触器和低压线上分流器的输出侧均与充电枪电气连接；所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器并联连接；
所述第一双回路电表、第二双回路电表以及第三双回路电表分别与各组充电枪回路中的分流器一一对应连接；
所述充电桩包括以下五种运行模式：单枪充电模式、双枪充电模式、单枪放电模式、双枪放电模式以及一充一放模式；
所述双枪放电模式其具体为：与第一双向AC/DC变换器连接的某一充电枪和与第二双向AC/DC变换器连接的某一充电枪同时放电，连通同时放电的充电枪对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器以及第二双向AC/DC变换器均反向导通；以及
与任一双向AC/DC变换器连接的两个充电枪同时放电，若充电桩的主板对其中一充电枪先下达放电指令，则连通该充电枪回路的输出接触器，关断另一充电枪的充电枪回路的输出接触器，连通另一充电枪对应的充电枪回路的级联接触器，连通与另一充电枪的充电枪回路相连接的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器以及第二双向AC/DC变换器均反向导通。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述各组充电枪回路的高压线之间电气连接，各组充电枪回路的低压线之间电气连接，所述级联接触器与各组充电枪回路在高压线上连接的位置为输出接触器与充电枪中间的位置，所述级联接触器与各组充电枪回路在低压线上连接的位置为输出接触器与分流器中间的位置。
3.根据权利要求2所述的充电桩，其特征在于，所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器均通过CAN通讯线分别与充电桩的主板连接；所述各组充电枪回路的所有输出接触器均通过输入信号线和反馈输出信号线与充电桩的主板进行通讯。
4.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述单枪充电模式其具体为：连通需单枪充电对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述对应的充电枪回路正向导通。
5.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述单枪放电模式其具体为：连通需单枪放电对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述对应的充电枪回路反向导通。
6.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述双枪充电模式其具体为：与第一双向AC/DC变换器连接的某一充电枪和与第二双向AC/DC变换器连接的某一充电枪同时进行充电，与任一双向AC/DC变换器连接的两个充电枪不能同时充电，连通同时充电的充电枪对应的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述第一双向AC/DC变换器和第二双向AC/DC变换器均正向导通。
7.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述一充一放模式其具体为：针对充放电的两个充电枪所连接的双向AC/DC变换器不同时，连通充电和放电的充电枪回路的输出接触器，关断其余充电枪回路的输出接触器和所有级联接触器，其中，第一双向AC/DC变换器正向或反向导通，第二双向AC/DC变换器正向或反向导通；
针对充放电的两个充电枪所连接的双向AC/DC变换器相同时，连通需充电的充电枪回路的输出接触器，并通过该双向AC/DC变换器充电，连通需放电的充电枪对应的充电枪回路的级联接触器，需放电的充电枪通过级联接触器向另一双向AC/DC变换器放电，关断需放电的充电枪回路的输出接触器，连通与放电的充电枪回路连接的充电枪回路，关断其余充电枪回路上的输出接触器和所有级联接触器，其中，所述该双向AD/DC变换器为第一双向AC/DC变换器或第二双向AC/DC变换器，所述另一双向AC/DC变换器为第二双向AC/DC变换器或第一双向AC/DC变换器，所述第一双向AC/DC变换器正向或反向导通，第二双向AC/DC变换器正向或反向导通。
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