CN113859015A - 充电桩与充电系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种充电桩和充电系统。该充电桩包括EMS控制器；N个充电枪，N为大于或者等于2的整数；N个功率模块；N×N个开关单元，各开关单元分别与EMS控制器电连接，每一个功率模块与N个开关单元的第一端电连接，且一个开关单元的第一端只能与一个功率模块电连接，与每一个功率模块电连接的N个开关单元的第二端分别与N个充电枪电连接，EMS控制器通过控制各开关单元的断开或者闭合，实现一个充电枪与一个功率模块电连接。本方案实现交叉充电。本方案还可以防止短路，降低产品成本，避免车辆以及充电桩自燃、爆炸的问题。
Description
技术领域
本申请涉及充电领域，具体而言，涉及一种充电桩与充电系统。
背景技术
现有技术中，具有两把充电枪的充电桩，相应地具有两个功率模块(一般为一个大功率模块(例如，60W)和一个小功率模块(例如，20W))，一般而言，一个充电枪只能固定连接一个功率模块，例如，左充电枪固定连接大功率模块，右充电枪固定连接小功率模块。也就是说，左充电枪无法与小功率模块连接，右充电枪无法与大功率模块连接，即无法实现交叉充电。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种充电桩与充电系统，以解决现有技术中充电桩无法实现交叉充电的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种充电桩，包括：EMS控制器；N个充电枪，N为大于或者等于2的整数；N个功率模块；N×N个开关单元，各所述开关单元分别与所述EMS控制器电连接，每一个所述功率模块与N个所述开关单元的第一端电连接，且一个所述开关单元的第一端只能与一个所述功率模块电连接，与每一个所述功率模块电连接的N个所述开关单元的第二端分别与N个所述充电枪电连接，所述EMS控制器通过控制各所述开关单元的断开或者闭合，实现一个所述充电枪与一个所述功率模块电连接。
进一步地，所述开关单元为继电器。
进一步地，N等于2，所述充电枪包括左充电枪和右充电枪，所述功率模块包括大功率模块和小功率模块，所述开关单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，所述第一继电器的第一端和所述第二继电器的第一端分别与所述大功率模块电连接，所述第一继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第二继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述第三继电器的第一端和所述第四继电器的第一端分别与所述小功率模块电连接，所述第三继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第四继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述EMS控制器控制所述第一继电器和所述第四继电器断开，控制所述第二继电器和所述第三继电器闭合。
进一步地，N等于2，所述充电枪包括左充电枪和右充电枪，所述功率模块包括大功率模块和小功率模块，所述开关单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，所述第一继电器的第一端和所述第二继电器的第一端分别与所述大功率模块电连接，所述第一继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第二继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述第三继电器的第一端和所述第四继电器的第一端分别与所述小功率模块电连接，所述第三继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第四继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述EMS控制器控制所述第一继电器和所述第四继电器闭合，控制所述第二继电器和所述第三继电器断开。
进一步地，所述大功率模块的功率为200W，所述小功率模块的功率为100W。
进一步地，所述充电桩还包括功率分配模块，所述功率分配模块与所述EMS控制器电连接，所述EMS控制器根据所述功率分配模块为各所述充电枪分配的功率，控制各所述开关单元断开或者闭合。
进一步地，所述功率分配模块为先插入的所述充电枪分配大功率。
进一步地，所述充电桩还包括熔断器，所述熔断器连接在所述功率模块与所述开关单元之间。
进一步地，所述充电桩为移动式储能充电桩。
根据本申请的另一个方面，提供了一种充电系统，其特征在于，包括任意一种的充电桩。
应用本申请的技术方案，由于一个功率模块上连接了多个开关单元，每个开关单元的第二端与充电枪电连接，通过控制开关单元的断开或者闭合，使得第一个功率模块不仅可以为第一把充电枪充电，在第一功率模块不给第一把充电枪充电的情况下，可以通过控制对应的开关单元，使得第一功率模块为除第一把充电枪以外的充电枪充电。即实现交叉充电。本方案还可以防止短路，降低产品成本，避免车辆以及充电桩自燃、爆炸的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例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示出了根据本申请的实施例的充电桩示意图；
图2示出了根据本申请的实施例的一种具体的充电桩示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、大功率模块；20、小功率模块；30、EMS控制器；41、第一继电器；42、第二继电器；43、第三继电器；44、第四继电器；50、左充电枪；60、右充电枪。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：
能量管理系统(Energy Management system，EMS)：是现代电网调度自动化系统总称。主要功能由基础功能和应用功能两个部分组成。基础功能包括计算机、操作系统和EMS支撑系统。应用功能包括数据采集与监视、自动发电控制与计划、网络应用分析。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中的充电桩无法实现交叉充电，为解决充电桩无法实现交叉充电的问题，本申请的实施例提供了一种充电桩与充电系统。
本申请的一种典型的实施例，提供了一种充电桩，包括：
EMS控制器；
N个充电枪，N为大于或者等于2的整数；
N个功率模块；
N×N个开关单元，各上述开关单元分别与上述EMS控制器电连接，每一个上述功率模块与N个上述开关单元的第一端电连接，且一个上述开关单元的第一端只能与一个上述功率模块电连接，与每一个上述功率模块电连接的N个上述开关单元的第二端分别与N个上述充电枪电连接，上述EMS控制器通过控制各上述开关单元的断开或者闭合，实现一个上述充电枪与一个上述功率模块电连接。
上述方案中，由于一个功率模块上连接了多个开关单元，每个开关单元的第二端与充电枪电连接，通过控制开关单元的断开或者闭合，使得第一个功率模块不仅可以为第一把充电枪充电，在第一功率模块不给第一把充电枪充电的情况下，可以通过控制对应的开关单元，使得第一功率模块为除第一把充电枪以外的充电枪充电。即实现交叉充电。本方案还可以防止短路，降低产品成本，避免车辆以及充电桩自燃、爆炸的问题。
一种具体的实施例中，在N等于3时，充电桩包括3把充电枪、3个功率模块、9个开关单元，通过控制开关单元的断开与闭合，可以实现以下六种方式的充电：
第一个功率模块为第一把充电枪充电，第二个功率模块为第二把充电枪充电，第三个功率模块为第三把充电枪充电；
第一个功率模块为第一把充电枪充电，第二个功率模块为第三把充电枪充电，第三个功率模块为第二把充电枪充电；
第二个功率模块为第一把充电枪充电，第一个功率模块为第二把充电枪充电，第三个功率模块为第三把充电枪充电；
第二个功率模块为第一把充电枪充电，第三个功率模块为第二把充电枪充电，第一个功率模块为第三把充电枪充电；
第三个功率模块为第一把充电枪充电，第一个功率模块为第二把充电枪充电，第二个功率模块为第三把充电枪充电；
第三个功率模块为第一把充电枪充电，第二个功率模块为第二把充电枪充电，第一个功率模块为第三把充电枪充电。
本申请的一种实施例中，上述开关单元为继电器。
本申请的一种实施例中，如图1所示，N等于2，上述充电枪包括左充电枪50和右充电枪60，上述功率模块包括大功率模块10和小功率模块20，上述开关单元包括第一继电器41、第二继电器42、第三继电器43和第四继电器44，上述第一继电器41的第一端和上述第二继电器42的第一端分别与上述大功率模块10电连接，上述第一继电器41的第二端与上述左充电枪50电连接，上述第二继电器42的第二端与上述右充电枪60电连接，上述第三继电器43的第一端和上述第四继电器44的第一端分别与上述小功率模块20电连接，上述第三继电器43的第二端与上述左充电枪50电连接，上述第四继电器44的第二端与上述右充电枪60电连接，上述EMS控制器30控制上述第一继电器41和上述第四继电器44断开，控制上述第二继电器42和上述第三继电器43闭合。即采用大功率模块10为右充电枪60充电，采用小功率模块20为左充电枪50充电。实现交叉充电。
具体地，再给车辆充电时，一旦选择了大功率模块为左充电枪充电，为了防止短路，就不再选择小功率模块为左充电枪充电，也不再选择大功率模块为右充电枪充电，以实现交叉充电。在大功率模块为左充电枪充电完毕时，再选择大功率模块为右充电枪充电，选择小功率模块为左充电枪充电。可以防止短路。
本申请的一种实施例中，如图1所示，N等于2，上述充电枪包括左充电枪50和右充电枪60，上述功率模块包括大功率模块10和小功率模块20，上述开关单元包括第一继电器41、第二继电器42、第三继电器43和第四继电器44，上述第一继电器41的第一端和上述第二继电器42的第一端分别与上述大功率模块10电连接，上述第一继电器41的第二端与上述左充电枪50电连接，上述第二继电器42的第二端与上述右充电枪60电连接，上述第三继电器43的第一端和上述第四继电器44的第一端分别与上述小功率模块20电连接，上述第三继电器43的第二端与上述左充电枪50电连接，上述第四继电器44的第二端与上述右充电枪60电连接，上述EMS控制器30控制上述第一继电器41和上述第四继电器44闭合，控制上述第二继电器42和上述第三继电器43断开。即采用大功率模块10为左充电枪50充电，采用小功率模块20为右充电枪60充电。本方案可以很好地解决由于条件的限制(如成本或充电空间的限制)只能配备一个大功率模块10和一个小功率模块20，且大功率模块10仅仅可以为左充电枪50充电，小功率模块20仅仅可以为右充电枪60充电的问题。
本申请的一种实施例中，上述大功率模块的功率为200W，上述小功率模块的功率为100W。当然，本领域技术人员可以实际情况，选择其他功率的大功率模块和其他功率的小功率模块。
本申请的一种实施例中，上述充电桩还包括功率分配模块，上述功率分配模块与上述EMS控制器电连接，上述EMS控制器根据上述功率分配模块为各上述充电枪分配的功率，控制各上述开关单元断开或者闭合。即功率分配模块确定需要给各个充电枪分配多少功率，然后将功率分配的结果发送至EMS控制器，进而EMS控制器控制开关单元断开或者闭合。
本申请的一种实施例中，上述功率分配模块为先插入的上述充电枪分配大功率。即采用本方案不管是先使用哪个充电枪进行充电，都可以采用大功率模块为先使用的充电枪充电，以加快充电的速度。若有功率模块出现故障，可以让先插入的充电枪使用正常的功率模块进行放电，可以避免充电者反复插枪才能找到能正常工作的充电枪。
本申请的一种实施例中，上述充电桩还包括熔断器，上述熔断器连接在上述功率模块与上述开关单元之间。
本申请的一种实施例中，上述充电桩为移动式储能充电桩。移动式储能充电桩可以实现移动式充电。
本申请的另一种典型的实施例，提供了一种充电系统，包括充电桩。由于一个功率模块上连接了多个开关单元，每个开关单元的第二端与充电枪电连接，通过控制开关单元的断开或者闭合，使得第一个功率模块不仅可以为第一把充电枪充电，在第一功率模块不给第一把充电枪充电的情况下，可以通过控制对应的开关单元，使得第一功率模块为除第一把充电枪以外的充电枪充电。即实现交叉充电。本方案还可以防止短路，降低产品成本，避免车辆以及充电桩自燃、爆炸的问题。
一种具体的实施例中，移动式储能充电桩含有EMS，BMS，CCU这个三个控制器，两把充电枪分别对应各自的CCU控制器。设计了两种电流回路，可以通过闭合对应的继电器实现对应的电流回路控制，第一种电流回路，大功率的功率模块对应左充电枪，小功率的功率模块对应右充电枪；第二种电流回路，大功率的功率模块对应右充电枪，小功率的功率模块对应左充电枪。EMS控制器首先判断左右功率模块是否正常。当两个功率模块均正常，且先连接左枪时，则EMS通过控制相应的继电器闭合形成上述第一种电流回路，使得大功率功率模块对左枪进行放电，待连接右枪时小功率模块对右枪进行放电；当两个功率模块均正常，且先使用右枪时，则EMS通过控制相应的继电器闭合形成上述第二种电流回路，使得大功率功率模块对右枪进行放电，待连接左枪时小功率模块对左枪进行放电。当大功率的功率模块发生故障，则EMS通过检测那一把枪先使用，闭合对应的继电器，形成对应的电流回路，即若先使用左侧枪，则控制相应的继电器闭合形成上述第二种电流回路，用小功率的功率模块对左侧枪放电；若先使用右侧枪，则控制相应的继电器闭合形成上述第一种电流回路，用小功率的功率模块对右侧枪放电。当小功率的功率模块发生故障，同理。
实施例
本实施例涉及一种具体的充电桩，如图2所示，包括大功率模块(功率为60KW)，小功率模块(功率为22KW)，以及控制形成两种电流回的两组继电器K1K2、K3K4和K25K26、K27K28。
图2中，当EMS控制器控制K25K26、K27K28闭合，K1K2、K3K4断开就可形成交叉放电回路，即左侧的功率模块与右侧的充电枪(charging gun-right)相连，右侧的功率模块与左侧的充电枪(charging gun-left)相连。当EMS控制器控制K1K2、K3K4闭合，K25K26、K27K28断开就可形成直连放电回路，即左侧的功率模块与左侧的充电枪相连，右侧的功率模块与右侧的充电枪相连。
当EMS控制器检测到有插枪动作时，若插入的是右枪则在经过充电鉴权认证以及绝缘检测过后，断开K1K2，K3K4，闭合K25K26，实现右侧枪的大功率放电；
待EMS控制器检测到左侧充电枪有插枪动作时，在经过充电鉴权认证以及绝缘检测过后闭合K27K28，实现左侧枪的小功率放电；
若检测到左侧功率模块故障(此时没有任何枪在充电)，则当使用左侧枪充电时，EMS控制器将断开K1K2，K3K4闭合K27K28，实现正常的功率模块可以对左侧枪进行放电。可以减少用户的等待时间，操作便利。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请中的充电桩，由于一个功率模块上连接了多个开关单元，每个开关单元的第二端与充电枪电连接，通过控制开关单元的断开或者闭合，使得第一个功率模块不仅可以为第一把充电枪充电，在第一功率模块不给第一把充电枪充电的情况下，可以通过控制对应的开关单元，使得第一功率模块为除第一把充电枪以外的充电枪充电。即实现交叉充电。本方案还可以防止短路，降低产品成本，避免车辆以及充电桩自燃、爆炸的问题。
2)、本申请中的充电系统，由于一个功率模块上连接了多个开关单元，每个开关单元的第二端与充电枪电连接，通过控制开关单元的断开或者闭合，使得第一个功率模块不仅可以为第一把充电枪充电，在第一功率模块不给第一把充电枪充电的情况下，可以通过控制对应的开关单元，使得第一功率模块为除第一把充电枪以外的充电枪充电。即实现交叉充电。本方案还可以防止短路，降低产品成本，避免车辆以及充电桩自燃、爆炸的问题。
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)
1.一种充电桩，其特征在于，包括：
EMS控制器；
N个充电枪，N为大于或者等于2的整数；
N个功率模块；
N×N个开关单元，各所述开关单元分别与所述EMS控制器电连接，每一个所述功率模块与N个所述开关单元的第一端电连接，且一个所述开关单元的第一端只能与一个所述功率模块电连接，与每一个所述功率模块电连接的N个所述开关单元的第二端分别与N个所述充电枪电连接，所述EMS控制器通过控制各所述开关单元的断开或者闭合，实现一个所述充电枪与一个所述功率模块电连接。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述开关单元为继电器。
3.根据权利要求2所述的充电桩，其特征在于，N等于2，所述充电枪包括左充电枪和右充电枪，所述功率模块包括大功率模块和小功率模块，所述开关单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，所述第一继电器的第一端和所述第二继电器的第一端分别与所述大功率模块电连接，所述第一继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第二继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述第三继电器的第一端和所述第四继电器的第一端分别与所述小功率模块电连接，所述第三继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第四继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述EMS控制器控制所述第一继电器和所述第四继电器断开，控制所述第二继电器和所述第三继电器闭合。
4.根据权利要求2所述的充电桩，其特征在于，N等于2，所述充电枪包括左充电枪和右充电枪，所述功率模块包括大功率模块和小功率模块，所述开关单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，所述第一继电器的第一端和所述第二继电器的第一端分别与所述大功率模块电连接，所述第一继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第二继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述第三继电器的第一端和所述第四继电器的第一端分别与所述小功率模块电连接，所述第三继电器的第二端与所述左充电枪电连接，所述第四继电器的第二端与所述右充电枪电连接，所述EMS控制器控制所述第一继电器和所述第四继电器闭合，控制所述第二继电器和所述第三继电器断开。
5.根据权利要求3所述的充电桩，其特征在于，所述大功率模块的功率为200W，所述小功率模块的功率为100W。
6.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括功率分配模块，所述功率分配模块与所述EMS控制器电连接，所述EMS控制器根据所述功率分配模块为各所述充电枪分配的功率，控制各所述开关单元断开或者闭合。
7.根据权利要求6所述的充电桩，其特征在于，所述功率分配模块为先插入的所述充电枪分配大功率。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括熔断器，所述熔断器连接在所述功率模块与所述开关单元之间。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩为移动式储能充电桩。
10.一种充电系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的充电桩。
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