CN114506236A - 一种并联充电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联充电系统及其控制方法，其中，并联充电系统包括并联设置的多个充电子系统，充电子系统包括充电机和至少一个充电桩，充电机包括功率控制单元、功率变换单元和开关模块单元；并联充电系统还包括输出控制单元，多个充电子系统中的功率控制单元相互通信连接，且同一充电子系统中，功率控制单元分别与功率变换单元、开关模块单元和输出控制单元通信连接；功率控制单元用于根据充电桩处的充电需求控制功率变换单元、开关模块单元和输出控制单元的工作状态。本发明实施例中的技术方案，能够实现不同充电机之间的直流输出部分的功率调用，从而实现不同充电子系统内充电机的均衡使用，提升充电站的综合运行效率。

Description

一种并联充电系统及其控制方法

技术领域

本发明实施例电动汽车和充电技术领域，尤其涉及一种并联充电系统及其控制方法。

背景技术

随着电动汽车的普遍使用，充电站建设得到快速发展。为了满足不同车型日益增长的充电需求，改进充电设备的灵活性，尤其是提升充电机的输出功率配置及充电站灵活调度电网功率的能力成为主要技术途径。

目前充电站普遍分布多个充电桩，多台充电桩共用1台变压器，彼此独立地给电动汽车充电。当充电功率需求较高时，如大型货运车或客运车一般充电功率需求在300kW以上，市场常规的充电机在60至120kW，难以满足充电需求。

在现有技术中，多数厂商在充电桩的AC/DC输出位置，对于单个输出不大于60kW的直流充电机，多采用矩阵或环形的功率切换方式，这种设置方式可以解决单个桩体内部多个输出之间的功率调配，但无法解决不同桩体的功率协调问题。另外，充电站一般要提供最多的车位，尽量减少设备占用面积，若把单个充电桩功率做大，设备体积过大不灵活，功率做小又过于分散，两种方案均会导致占地面积大和设备利用率低的问题。因此，传统分立式布局的充电机限制了充电站对不同车型的充电功率和充电桩使用的均衡性。针对上述问题，充电桩并联已成为一种技术路线，为便于理解，把充电桩与电动车连接部分简称为“终端”，充电桩功率控制部分简称为“充电机”，针对目前已有的解决方案，这里简述一下其原理和弊端。

专利CN201710833537.X提出了一种重构环形母线的并联方式，具备调用功率的功能。但因电动车充电位置存在随机性，其所述的引导充电的方法可行性较弱，也无法实现充电机均衡使用的效果。同时，本专利没有明确充电机之间的切换开关如何控制，以及如何实现电气隔离，存在开关控制不明及设备检修安全隐患，属于充电机内部进行功率调用，不适合充电机之间进行功率调用，无法让充电机实现均衡使用，难以提升充电站内充电桩的综合利用效率。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种并联充电系统及其控制方法，以实现不同充电机之间的直流输出部分的功率调用。

第一方面，本发明实施例提供了一种并联充电系统，包括并联设置的多个充电子系统；

所述充电子系统包括充电机和至少一个充电桩，所述充电机包括功率控制单元、功率变换单元和开关模块单元；所述并联充电系统还包括输出控制单元；所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元形成直流输出回路，所述直流输出回路与所述充电桩一一对应；

多个所述充电子系统中的所述功率控制单元相互通信连接，且同一所述充电子系统中，所述功率控制单元分别与所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元通信连接；所述功率控制单元用于根据所述充电桩处的充电需求控制所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元的工作状态。

第二方向，本发明实施例还提供了一种并联充电系统的控制方法，应用于第一方面所述的并联充电系统，所述充电方法包括：

获取当前充电子系统中充电桩的充电需求信息；

根据所述充电需求信息、当前所述充电子系统中所述直流输出回路的输出功率信息以及其他所述充电子系统中所述直流输出回路的输出功率信息控制所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元的工作状态。

本发明实施例提供的并联充电系统，在并联充电系统内设置多个充电子系统，每个充电子系统内设置充电机及至少一个充电桩，充电机内的功率控制单元可以根据充电桩处的充电需求对充电子系统内的功率变换单元、开关模块单元和输出控制单元的工作状态进行调节，当某充电子系统内的充电机无法完成用户的充电需求时，功率控制单元可与其他充电子系统进行通信，实现不同充电机之间的直流输出部分的功率调用，从而实现不同充电子系统内充电机的均衡使用，提升充电桩的综合利用效率，进而提升充电站服务多种充电需求的能力和运营效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的一种并联充电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种并联充电系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种并联充电系统的控制方法的控制逻辑图；

图4为本发明实施例提供的一种开关模块单元的电气原理图；

图5为本发明实施例提供的另一种开关模块单元的电气原理图；

图6为本发明实施例提供的又一种开关模块单元的电气原理图；

图7为本发明实施例提供的一种功率控制单元的通信关系示意图；

图8为本发明实施例提供的一种并联充电系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

图1为本发明实施例提供的一种并联充电系统的结构示意图，如图1所示，该并联充电系统包括并联设置的多个充电子系统100；

充电子系统100包括充电机101和至少一个充电桩102，充电机101包括功率控制单元103、功率变换单元104和开关模块单元105；并联充电系统还包括输出控制单元106；功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106形成直流输出回路，直流输出回路与充电桩102一一对应；

多个充电子系统100中的功率控制单元103相互通信连接，且同一充电子系统100中，功率控制单元103分别与功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106通信连接；功率控制单元103用于根据充电桩102处的充电需求控制功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106的工作状态。

具体地，如图1，该并联充电系统中，包括多个充电子系统100，多个充电子系统100并联设置，每个充电子系统100内均包括充电机101和至少一个充电桩102，也即，一个充电子系统100内可设置一个充电机101和由该充电机101控制的至少一个充电桩102。每个充电子系统100为一个独立的充电单元，充电子系统100内的充电桩102具备常规充电功能。对于一个充电子系统100内充电桩102的数量，本发明实施例不做限制，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，由一个充电机101控制至少一个充电桩102，能够减少充电机101的设置成本，并提高充电机101的控制效率。

其中，并联充电系统内至少包括两个充电子系统100，当并联充电系统内包括两个充电子系统100时，可直接设置两个充电子系统100并联；当并联充电子系统100中包括三个及以上充电子系统100时，可设置多个充电子系统100采用环网型架构连接。图2为本发明实施例提供的另一种并联充电系统的结构示意图，如图2所示，可设置多个并联的充电子系统100构成环网型架构，多个充电子系统100通过电网由至少一个变压器提供电源，环网型架构能够优化充电子系统100位置布局，使每个充电子系统100内的充电桩102的数量增加，满足充电桩102的使用需求。

示例性的，继续参考图1，每个充电机101内均设置有功率控制单元103、功率变换单元104和开关模块单元105，其中，功率控制单元103可用于实现不同充电子系统100的通信连接，功率控制单元103在各充电子系统100之间建立的通信可称为并联通信；功率变换单元104可用于将电网中的交流电变为直流电，从而给充电子系统100提供电能；开关模块单元105可用于实现不同充电子系统100内充电机101与各充电桩102以及不同充电子系统100之间充电机101的电气连接和隔离。本发明实施例涉及的通信连接均可采用CAN通信连接，并可以参照《GBT 27930-2015电动汽车非车载传导式充电机101与电池管理系统之间的通信协议》进行调整。

进一步地，该并联充电系统还包括输出控制单元106；功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106形成直流输出回路，直流输出回路与充电桩102一一对应。在使用充电桩102进行充电时，首先电网中的交流电经过功率变换单元104转换为直流电，通过控制开关模块单元105和输出控制单元106将直流电传输至各充电桩102中，实现对充电负载的充电。将直流输出回路与充电桩102一一对应设置，充电机101能够对与其连接的充电桩102进行单独控制，提高了对充电桩102的控制效率及控制准确性。

进一步地，可仍参考图1，本发明实施例中，同一充电子系统100中，功率控制单元103分别与功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106通信连接，功率控制单元103可实时获取自身充电子系统100内直流输出回路的输出功率信息；同时，多个充电子系统100中可通过功率控制单元103实现相互之间的通信连接，获取其他充电子系统100中直流输出回路的输出功率信息，以根据充电桩102处的充电需求调整功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106的连接方式，进而以一种较为简单的控制方式实现不同充电子系统100之间的功率调用，实现不同充电子系统100内充电机101的均衡使用，提升充电站内充电桩102的综合利用效率。

示例性的，当充电子系统100中的充电桩102有充电需求时，首先功率控制单元103可获取当前充电子系统100中充电机101的充电需求信息和其他充电子系统100中的直流输出回路的输出功率信息，结合上述输出功率信息，判断当前充电机101是否能够独立完成充电工作，若能够完成，则可控制当前充电子系统100中的功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106形成直流输出回路，通过当前子系统中的充电机101完成充电工作；若判断当前子系统无法独立完成充电工作，则可通过控制开关模块单元105，将当前子系统中的充电机101与其他充电子系统100中的充电机101连接，也即，将不同充电子系统100间的直流输出回路连接，进而实现不同充电子系统100之间的功率调用，完成充电工作。

本发明实施例提供的技术方案，在并联充电系统内设置多个充电子系统100，每个充电子系统100内设置充电机101及至少一个充电桩102，充电机101内的功率控制单元103可以根据充电桩102处的充电需求对充电子系统100内的功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106的工作状态进行调节，当某充电子系统100内的充电机101无法完成用户的充电需求时，功率控制单元103可与其他充电子系统100进行通信，实现不同充电机101之间的直流输出部分的功率调用，从而实现不同充电子系统100内充电机101的均衡使用，提升充电站内充电桩102的综合利用效率。

可选的，本发明实施例中，功率控制单元103可根据各充电子系统100中直流输出回路的输出功率信息选择不同的功率调用策略。

示例性的，若当前充电子系统100内充电桩102的充电需求信息小于或等于充电子系统100中直流输出回路的最大输出功率信息，即当前充电子系统100能够满足充电负载的充电功率需求，则功率控制单元103可控制开关模块单元105断开，仅控制本充电子系统100内的功率变换单元104和输出控制单元106工作，以使当前充电子系统100进入离网状态。离网状态下，当前充电子系统100的开关模块单元105断开，不与其他充电子系统100进行充电功率交互，仅靠自身充电机101完成充电工作。

示例性的，若当前充电子系统100内充电桩102的充电需求信息大于充电子系统100中直流输出回路的最大输出功率信息，即当前充电子系统100不能满足充电负载的充电功率需求，则功率控制单元103可控制开关模块单元105闭合，并向其他充电子系统100中的功率控制单元103发送功率需求指令，以控制当前充电子系统100中功率变换单元104和输出控制单元106以及其他充电子系统100中功率变换单元104和输出控制单元106共同工作，使当前充电子系统100进入在网主机状态。在网主机状态下，当前充电子系统100的开关模块单元105与其他至少一个充电子系统100建立通信连接，功率控制单元103调用其他至少一个充电子系统100内直流输出回路的充电电能，以共同完成充电工作。

示例性的，若当前充电子系统100内充电桩102的充电需求信息为零，说明充电负载对该充电子系统100没有充电需求，此时，当前充电子系统100内的功率控制单元103可控制开关模块单元105闭合，同时响应其他充电子系统100中的功率控制单元103的功率需求指令，以使当前充电子系统100进入在网从机状态。在网从机状态下，当前充电子系统100的开关模块单元105与其他至少一个充电子系统100建立通信连接，但当前充电子系统100不为自身系统中的充电桩102供电，仅通过开关模块单元105向其他发出功率需求指令的充电子系统100提供充电电能，以协助其他充电子系统100完成充电工作。

示例性的，若当前充电子系统100内充电桩102的充电需求信息大于零，说明充电负载对该充电子系统100有充电需求，此时，当前充电子系统100内的功率控制单元103可控制开关模块单元105闭合，同时忽略其他充电子系统100中的功率控制单元103的功率需求指令，以使当前充电子系统100进入挂网状态。挂网状态下，当前充电子系统100不与其他充电子系统100进行充电功率交互，但开关模块单元105闭合，当前充电子系统100充当导线，以连接其他充电子系统100，也可以理解为，若当前充电子系统100处于挂网状态，则存在其他至少两个充电子系统100需进行充电功率交互，其中一个充电子系统100为在网主机状态，另一个充电子系统100为在网从机状态，当前子系统充电导线连接上述两个充电子系统100，以使处于在网从机状态的充电子系统100辅助处于在网主机状态的充电子系统100完成充电工作。这样设置的好处在于，若当前充电子系统100自身存在充电需求，则可由其他不存在充电需求的充电子系统100完成充电功率调用工作，提高并联充电系统中各充电子系统100工作的均衡性，也能在一定程度上提高各充电子系统100的使用寿命。

图3为本发明实施例提供的一种并联充电系统的控制方法的控制逻辑图，如图3中所示，当功率控制单元获取到充电存在充电需求时，首先由功率控制单元获取充电需求信息，进而判断当前充电子系统i是否满足充电功率需求，若是，则可控制该充电子系统i进入离网状态，离网状态下，本系统内的充电机能够满足充电功率需求，可自行完成充电工作；若否，则可控制该充电子系统i进入在网主机状态，在网主机状态下，当前充电子系统i的开关模块单元与其他至少一个充电子系统建立通信连接，若其他充电子系统中，充电子系统i-1自身不存在充电需求，则充电子系统i-1内的功率控制单元可进入在网从机状态，若充电子系统i+1自身存在充电需求或充电子系统i+1工作过于频繁，则充电子系统i+1内的功率控制单元可进入挂网状态；同时，若其他充电子系统不存在充电需求，也可挂入在网从机状态，以使充电子系统i的满足充电功率需求。上述充电子系统i-1和充电子系统i+1均属于充电子系统100，为进行区分，划分为不同的充电子系统i-1和充电子系统i+1。

值得提出的一点是，本发明实施例中，若当前充电子系统100内充电桩102的充电需求信息大于充电子系统100中直流输出回路的最大输出功率信息，当前充电子系统100可控制开关模块单元105闭合并向与当前充电子系统100临近的其他充电子系统100中的功率控制单元103发送功率需求指令。

具体地，若当前充电子系统i的充电需求信息大于充电子系统i中直流输出回路的最大输出功率信息，即当前充电子系统i不能满足用户的充电功率需求，则当前充电子系统i可向与当前充电子系统i临近的其他充电子系统i-1和/或充电子系统i+1中的功率控制单元103发送功率需求指令。向其他临近的充电子系统100发送功率控制指令，能够提到各充电子系统100之间的功率调用效率，进而提升本发明实施例提供的并联充电系统的工作效率。

可选的，若与当前充电子系统i临近的其他充电子系统i-1和/或充电子系统i+1中无法完成功率需求指令对应的功率调用工作，例如充电子系统i-1和/或充电子系统i+1工作较为频繁时，充电子系统i-1和/或充电子系统i+1中相应的功率控制单元103也可控制自身进入挂网状态，仅充当导线，此时，当前充电子系统i可继续向充电子系统i-2和/或充电子系统i+2发送功率需求指令，直至有充电子系统i-k和/或充电子系统i+k响应该功率需求指令，并挂入在网从机状态。

需要说明的一点是，本发明实施例中，各充电子系统100之间的功率调用要满足的以下电气安全原则：任何充电子系统100内的充电机101不与存在故障或处于检修的其他充电子系统100的充电机101进行充电功率交互；不进行充电功率交互的充电子系统100内充电机101的开关模块单元105均为断开状态；同一充电子系统100内，若功率控制单元103与输出控制单元106连通并向该系统内的充电桩102充电，则该充电子系统100不与其他充电子系统100进行充电功率交互。在上述电气安全原则内进行各充电子系统100之间的功率调用，既能减小并联充电系统内各电气元件的损坏概率，降低并联充电系统的故障发生率，还能防止应用该并联充电控制系统充电时，充电电流异常，对充电负载造成损坏。

示例性的，图4为本发明实施例提供的一种开关模块单元的电气原理图，结合参考图1和图4，本发明实施例中，开关模块单元105可包括内部组件107和外部端口108，外部端口108包括分别设置于内部组件107两侧的第一外部端口109和第二外部端口110；

内部组件107包括第一内部组线111和第二内部组线112，第一内部组线111连接设置于功率变换单元104和输出控制单元106之间，第二内部组线112连接设置于第一外部端口109和第二外部端口110之间；

第一内部组线111包括多条第一内部走线113，第二内部组线112包括多条第二内部走线114，第一内部走线113和第二内部走线114一一对应且电连接。

具体地，本发明实施例中，可在开关模块单元105内设置内部组件107和外部端口108，内部组件107可用于实现同一充电子系统100内部功率变换单元104和输出控制单元106的连接，外部端口108可用于实现不同充电子系统100之间的连接。其中，外部端口108包括第一外部端口109和第二外部端口110，第一外部端口109和第二外部端口110分别设置于内部组件107两侧，第一外部端口109与第二外部端口110分别连接不同的充电子系统100。

示例性的，参考图4，可进一步将内部组件107细分为第一内部组线111和第二内部组线112，第一内部组线111设置于功率变换单元104和输出控制单元106之间，用于实现功率变换单元104和输出控制单元106之间的连接，形成直流输出回路，以将同一充电子系统100内充电机101内的直流电传输至充电桩102；第二内部组线112设置于第一外部端口109和第二外部端口110之间，用于实现第一外部端口109和第二外部端口110之间的连接，第二内部组线112和第一外部端口109、第二外部端口110形成的连接通道，能够在功率控制单元103的控制下调整功率变换单元104和输出控制单元106的工作状态，即，将不同充电子系统100中的直流输出回路连接，从而实现不同充电子系统100间的充电功率调用。

另外，仍参考图4，本发明实施例中，可在第一内部组线111中设置多条第一内部走线113，在第二内部组线112中设置多条第二内部走线114，并且第一内部走线113和第二内部走线114一一对应且电连接，也即，每条第一内部走线113都连接对应的一条第二内部走线114。其中，第一内部走线113和第二内部走线114的具体设置数量，本发明实施例不做限制，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，图4中示例性的示出了第一内部组线111包括四条第一内部走线113、第二内部组线112包括四条第二内部走线114。设置多条第一内部走线113和第二内部走线114有利于提高本发明实施例中并联充电系中各充电子系统100进行充电功率交互即充电功率调用时的效率及准确性，从而提升并联充电系统的稳定性。

功率控制单元103可通过控制开关模块单元105内外部端口108的开闭来控制不同充电子系统100之间的功率连通或断开，第一外部端口109、第二外部端口110、第一内部走线113和第二内部走线114的设置，使得功率控制单元103能够根据自身直流输出回路的输出功率信息以及其他充电子系统100中直流输出回路的输出功率信息，改变第一外部端口109和/或第二外部端口110的工作状态，从而根据实际需求选择不同的功率调用策略，提高不同充电子系统100之间充电功率调用的效率，进一步提升并联充电系统工作的智能性。

图4中示例性的示出了一种可选的的开关模块单元105的工作方式，不同充电子系统之间的直流输出回路不进行充电功率交互，各充电子系统通过自身充电机给本系统内的充电桩供电，即各充电子系统均处于离网状态。

可选的，图5为本发明实施例提供的另一种开关模块单元的电气原理图，图6为本发明实施例提供的又一种开关模块单元的电气原理图，结合参考图5和图6，本发明实施例中，内部组件107还可包括多个开关元件115；

相邻设置的两条第二内部走线114通过开关元件115电连接，最后一条第二内部走线114和第一条第二内部走线114通过开关元件115电连接；

和/或，任意两条第二内部走线114通过开关元件115电连接。

如图5所示，内部组件107可包括多个开关元件115，多个开关元件115用于连接各条第二内部走线114，图5中所示，开关元件115分别连接相邻设置的两条第二内部走线114，同时开关元件115连接最后一条第二内部走线114和第一条第二内部走线114。开关元件115的此种设置方式，使得各直流输出回路之间形成局部环形连接，局部环形连接方式下，各充电子系统内的部分直流输出回路连接，连接的这部分直流输出回路间进行充电功率交互，实现局部充电功率调用。图5中所示开关模块单元105内的电气连接方式可适用于上述实施例中处于在网主机状态和在网从机状态下的充电子系统间的并联连接。

又如图6所示，任意两条第二内部走线114通过开关元件115电连接，即各开关元件115也可连接任意两个第二内部走线114，此种设置方式，使得各直流输出回路之间形成矩阵连接，矩阵连接方式下，各充电子系统内的全部直流输出回路均可互相连接，以进行充电功率交互，实现各充电子系统间不同直流输出回路的充电功率调用。图6中所示开关单元内的电气连接方式可适用于上述实施例中处于在网主机状态、在网从机状态和挂网状态下的充电子系统间的并联连接。

在实际充电过程中，充电子系统内的功率控制单元103可根据实际充电需求，以及充电子系统内直流输出回路的设置方式选择上述开关模块单元105的不同工作方式，在一具体实施例中，开关模块单元105可以如下方式工作：当充电机101对应的直流输出回路不大于4路，且单个直流输出回路功率不小于60kW时，开关模块单元105可以采用上述图4中所示的电气连接方式工作；当充电机对应的直流输出回路大于4路，且单个直流输出回路功率不小于60kW时，开关模块单元105可以采用上述图5中所示的电气连接方式工作；当充电机对应的直流输出回路不大于6路，且单个直流输出回路功率不大于60kW时，开关模块单元105可以采用上述图6中所示的电气连接方式工作。当然，开关模块单元105内的连接不限于上述方式，具体开关模块单元105的工作方式可根据充电子系统内的器件设置数量、器件设置成本和控制逻辑的复杂性进行选择。

可选的，可仍结合参考图1、图4、图5和图6，本实施例中，第一外部端口109可包括多个第一并联单元116，第二外部端口110包括多个第二并联单元117，充电子系统100分别通过第一并联单元116或者第二并联单元117与其相邻设置的充电子系统100并联；

同一充电子系统100中，第一并联单元116的数量大于或者等于直流输出回路的数量，第二并联单元117的数量大于或者等于直流输出回路的数量。

如图1、图4、图5和图6中所示，第一外部端口109可包括多个第一并联单元116，第一并联单元116用于连接与当前充电子系统100的第一外部端口109相邻的其他充电子系统100；同时，第二外部端口110可包括多个第二并联单元117，第二并联单元117用于连接与当前充电子系统100的第二外部端口110相邻的充电子系统100。当第一并联单元116和/或第二并联单元117与其他充电子系统100连接时，即可建立并联回路，通过并联回路进行充电功率交互。

进一步地，同一充电子系统100中，第一并联单元116和第二并联单元117的数量均应大于或者等于该充电子系统100内部直流输出回路的数量。例如，当前充电子系统100包括P个直流输出回路，则至少包括P个第一并联单元116和P个第二并联单元117，即，外部端口108至少包括2P个并联单元。当各充电子系统100内直流输出回路的数量不同时，第一外部端口109和第二外部端口110可建立的并联回路的数量应小于或等于与其连接的其他充电子系统100内直流输出回路数量的较小值，同时大于零。这样设置的好处在于：保证进行充电功率交互的充电子系统100中直流输出回路可对应连通，既不会对正常充电造成影响，也能够避免充电电流进入无需工作的直流输出回路，防止资源浪费的现象发生。

可选的，对于第一并联单元116和第二并联单元117设置的具体数值，本发明实施例不做限制，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，第一并联单元116和第二并联单元117的数量既可相同，也可不同。

可选的，本发明实施例不限定每个充电子系统100中包含的直流输出回路的数量，可以理解，直流输出回路的数量即对应充电子系统100中充电桩102的数量，每个充电子系统100中既可包含相同数量的直流输出回路，也可包含不同数量的直流输出回路。当每个充电子系统100中包含的直流输出回路的数量相同时，可设置第一并联单元116和第二并联单元117的数量相同，这种设置方式下，在进行充电功率交互时，每个充电子系统100内的直流输出回路均可与其他充电子系统100中的直流输出回路连通，有利于提升功率控制单元103对开关模块单元105控制时的控制信号传输的准确性，从而提升并联充电系统的工作稳定性。

可选的，第一并联单元116和第二并联单元117可统称为并联单元，对于并联单元(包括第一并联单元116和/或第二并联单元117)的具体设置方式，本发明实施例不做限制，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，示例性的，每个并联单元内可包括两个并联设置的开关器件(图中未示出)。其中，一个开关器件可用作常用开关，另一个开关器件可作为备用开关，当常用开关发生故障时，利用备用开关完成各充电子系统中直流输出回路的连接或断开，进一步提高并联充电系统的可靠性。

可选的，可仍参考图1，本发明实施例中，开关模块单元105还包括通信控制板118；功率控制单元103与通信控制板118通信连接。

具体地，可在开关模块单元105内设置通信控制板118，功率控制单元103与通信控制板118通信连接，在充电子系统100进行充电工作时，可将各单元的工作状态信息均发送至通信控制板118，功率控制单元103获取通信控制板118的工作状态，并采用功率控制单元状态帧进行信息传递，以控制功率变换单元104和开关模块单元105的工作状态，从而完成并联充电系统内各充电子系统100的通信和充电功率交互。

可选的，在进行充电功率交互时，通信控制板118可与开关模块单元105内的并联单元(包括第一并联单元116和/或第二并联单元117)建立遥控或遥测及遥信映射关系，以通过控制并联单元的开启或闭合，实现充电电流在不同充电子系统100之间的传输。下面以并联充电系统包括4个直流输出回路，2个充电子系统100为例，示例性的介绍通信控制板118与开关模块单元105内的并联单元的通信连接关系。表1为本发明实施例提供的一种通信控制板与并联单元的遥控映射关系表，通信控制板118可按表1中编号方式向开关模块单元105内的并联单元发送控制信号。

表1通信控制板与并联单元的遥控映射关系表

并联单元编号	开关器件代号
		第1路	1K1、1K2；11K1、11K2
第2路	2K1、2K2；22K1、22K2
		第3路	3K1、3K2；33K1、33K2
第4路	4K1、4K2；44K1、44K2

示例性的，表2为本发明实施例提供的一种通信控制板118与并联单元的遥测及遥信映射关系表，通信控制板118可按表2中编号方式向直流输出回路中并联单元发送控制信号。

表2通信控制板与并联单元的遥测及遥信映射关系表

并联单元编号	开关器件代号
		第1路-正极	1K1、11K1
第1路-负极	1K2、11K2
		第2路-正极	2K1、22K1
第2路-负极	2K2、22K2
		第3路-正极	3K1、33K1
第3路-负极	3K2、33K2
		第4路-正极	4K1、44K1
第4路-负极	4K2、44K2

上述仅为可选的通信控制板118与开关模块单元105的通信连接关系，在具体应用过程中，本领域技术人员可根据实际需求设置通信控制板118与并联单元的映射关系，以及通信控制板118与其他单元的具体通信方式。

图7为本发明实施例提供的一种功率控制单元的通信关系示意图，结合图7，示例性的对各充电子系统100内功率控制单元103的通信过程进行介绍，当充电子系统i和充电子系统i+1需要进行充电功率交互时，充电子系统i和充电子系统i+1内部的功率控制单元103向对方发送功率控制单元状态帧，实现充电子系统i和充电子系统i+1的并联通信，功率控制单元状态帧的具体格式可设置如下：物理帧：0x10，目的地址为0x2F，源地址为0x10、0x11；充电子系统i和充电子系统i+1内部的功率控制单元103分别向本系统中的通信控制板118、功率变化单元104和输出控制单元106发送功率变化控制帧、充电模块控制帧，以实现充电功率交互，充电模块控制帧的具体格式可设置如下：物理帧：0x05，目的地址为0x11、0x10，源地址为0x10、0x11。表3为本发明实施例提供的一种功率控制单元状态帧的配置方式，功率控制单元状态帧可按表3方式进行配置。

表3功率控制单元状态帧的配置方式

可选的，相邻设置的两个充电子系统100通过开关模块单元105并联设置，最后一个充电子系统100和第一个充电子系统100通过开关模块单元105并联设置。

具体地，当并联充电系统内包括多个充电子系统100时，可将各充电子系统100通过环网型架构连接，也即，设置相邻两个充电子系统100通过开关模块单元105并联连接，最后一个充电子系统100和第一个充电子系统100通过开关模块单元105并联连接。

可选的，可仍参考图1，本发明实施例中，功率变换单元104可包括多个直流模块119，任一直流模块119均与功率控制单元103通信连接。设置多个直流模块119能够提高功率变换模块的转换效率，从而提升充电效率。

同样可选的，一个直流输出回路既可与一个直流模块119连接，也可与多个直流模块119连接，具体连接方式可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不做限制。

可选的，本发明实施例不限定输出控制单元106的具体设置位置，输出控制单元106设置于充电机101内；或者，输出控制单元106设置于充电桩102内；或者，输出控制单元106串联设置于充电机101和充电桩102之间的电路中。图1中所示并联充电系统，输出控制单元106设置在了充电机101和充电桩102之间的电路中，将输出控制单元106设置在充电机101和充电桩102之间的电路中，可以降低充电机101和充电桩102内部电路构建的复杂性，降低了充电子系统100的搭建难度。当然，在实际应用过程中，也可根据需求将输出控制单元106设置在其他位置。

可选的，输出控制单元106可包括直流输出单元120和充电控制单元121；功率控制单元103与充电控制单元121通信连接。

其中，直流输出单元120用于向充电桩102提供直流电，充电控制单元121用于控制充电桩102的充电过程，功率控制单元103可与充电控制单元121通信连接，功率控制单元103可在各充电子系统100的功率调用过程中控制充电控制单元121的工作状态，以将直流电传输至充电桩102。

示例性的，直流输出单元120可包括熔断器(图中未示出)、分流器(图中未示出)以及直流开关(图中未示出)。熔断器用于对充电负载进行过载保护，分流器可用于测量直流输出回路中的电流，防止充电电流过大，直流开关打开时，直流电流可向充电负载传输。

可选的，本发明实施例中，充电桩102可包括充电交互单元(图中未示出)；充电交互单元包括显示屏幕、提示灯以及磁卡感应结构中的至少一种。设置充电交互单元以对充电负载的充电状态进行提示。

可选的，并联充电系统还可包括辅助控制及散热单元(图中未示出)；辅助控制及散热单元包括计量器、控制电源、风机以及温度监控器中的至少一种。辅助控制及散热单元能够对各充电子系统100内的运行温度进行监控，避免温度过热对损坏电气元件。辅助控制及散热单元的具体设置位置可根据实际情况进行设置，本实施例对此不做限制。

可选的，可仍参考图1，充电机101还包括交流电源122和交流输入单元123；交流输入单元123包括断路器124、防雷器(图中未示出)和交流接触器125。

其中，交流电源122可选用AC380V电源，用于提供交流电，交流输入单元123用于管理交流电源122，并将交流电传输至功率变换单元104，交流输入单元123的数量可根据实际情况进行设置。示例性的，交流输入单元123可包括断路器124、防雷器和交流接触器125。断路器124可用于保护后续电路安全；防雷器可用于防止浪涌电能对交流输入单元造成破坏，交流接触器125用于控制交流输入单元123的断开与闭合。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种并联充电系统的控制方法，应用于本发明任一实施例提供的并联充电系统。具体的，图8为本发明实施例提供的一种并联充电系统的控制方法的流程示意图，如图1和图8所示，本发明实施例提供的并联充电系统的控制方法包括：

S110、获取当前充电子系统中充电桩的充电需求信息。

S120、根据充电需求信息、当前充电子系统中直流输出回路的输出功率信息以及其他充电子系统中直流输出回路的输出功率信息控制功率变换单元、开关模块单元和输出控制单元的工作状态。

可选的，根据充电需求信息、当前充电子系统100中直流输出回路的输出功率信息以及其他充电子系统100中直流输出回路的输出功率信息控制功率变换单元104、开关模块单元105和输出控制单元106的工作状态，包括：

当充电需求信息小于或者等于当前充电子系统100中直流输出回路的最大输出功率信息时，控制开关模块单元105断开并控制当前充电子系统100中功率变换单元104和输出控制单元106的工作状态，以使当前充电子系统100进入离网状态；

当充电需求信息大于当前充电子系统100中直流输出回路的最大输出功率信息时，控制开关模块单元105闭合并向其他充电子系统100中的功率控制单元103发送功率需求指令，控制当前充电子系统100中功率变换单元104和输出控制单元106以及其他充电子系统100中功率变换单元104和输出控制单元106的工作状态，以使当前充电子系统100进入在网主机状态；

当充电需求信息为零时，控制开关模块单元105闭合并相应其他充电子系统100中的功率控制单元103的功率需求指令，控制当前充电子系统100中功率变换单元104和输出控制单元106的工作状态，以使当前充电子系统100进入在网从机状态；

当充电需求信息大于零，控制开关模块单元105闭合并忽略其他充电子系统100中的功率控制单元103的功率需求指令，控制当前充电子系统100中功率变换单元104和输出控制单元106的工作状态，以使当前充电子系统100进入挂网状态。

可选的，控制开关模块单元105闭合并向其他充电子系统100中的功率控制单元103发送功率需求指令，包括：

控制开关模块单元105闭合并向与当前充电子系统100临近的其他充电子系统100中的功率控制单元103发送功率需求指令。

本发明实施例提供的并联充电系统的控制方法包括本发明任意实施例提供的并联充电控制系统的全部技术特征及相应有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种并联充电系统，其特征在于，包括并联设置的多个充电子系统；

所述充电子系统包括充电机和至少一个充电桩，所述充电机包括功率控制单元、功率变换单元和开关模块单元；所述并联充电系统还包括输出控制单元；所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元形成直流输出回路，所述直流输出回路与所述充电桩一一对应；

多个所述充电子系统中的所述功率控制单元相互通信连接，且同一所述充电子系统中，所述功率控制单元分别与所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元通信连接；所述功率控制单元用于根据所述充电桩处的充电需求控制所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的并联充电系统，其特征在于，所述开关模块单元包括内部组件和外部端口，所述外部端口包括分别设置于所述内部组件两侧的第一外部端口和第二外部端口；

所述内部组件包括第一内部组线和第二内部组线，所述第一内部组线连接设置于所述功率变换单元和所述输出控制单元之间，所述第二内部组线连接设置于所述第一外部端口和所述第二外部端口之间；

所述第一内部组线包括多条第一内部走线，所述第二内部组线包括多条第二内部走线，所述第一内部走线和所述第二内部走线一一对应且电连接。

3.根据权利要求2所述的并联充电系统，其特征在于，所述内部组件还包括多个开关元件；

相邻设置的两条所述第二内部走线通过所述开关元件电连接，最后一条所述第二内部走线和第一条所述第二内部走线通过所述开关元件电连接；

和/或，任意两条所述第二内部走线通过所述开关元件电连接。

4.根据权利要求2所述的并联充电系统，其特征在于，所述第一外部端口包括多个第一并联单元，所述第二外部端口包括多个第二并联单元，所述充电子系统分别通过所述第一并联单元或者所述第二并联单元与其相邻设置的所述充电子系统并联；

同一所述充电子系统中，所述第一并联单元的数量大于或者等于所述直流输出回路的数量，所述第二并联单元的数量大于或者等于所述第二并联单元的数量。

5.根据权利要求1所述的并联充电系统，其特征在于，所述开关模块单元还包括通信控制板；

所述功率控制单元与所述通信控制板通信连接。

6.根据权利要求1所述的并联充电系统，其特征在于，相邻设置的两个所述充电子系统通过所述开关模块单元并联设置，最后一个所述充电子系统和第一个所述充电子系统通过所述开关模块单元并联设置。

7.根据权利要求1所述的并联充电系统，其特征在于，所述输出控制单元设置于所述充电机内；

或者，所述输出控制单元设置于所述充电桩内；

或者，所述输出控制单元串联设置于所述充电机和所述充电桩之间的电路中。

8.根据权利要求7所述的并联充电系统，其特征在于，所述输出控制单元包括直流输出单元和充电控制单元；

所述功率控制单元与所述充电控制单元通信连接。

9.根据权利要求1所述的并联充电系统，其特征在于，所述充电机还包括交流电源和交流输入单元；

所述交流输入单元包括断路器、防雷器和交流接触器。

10.一种并联充电系统的控制方法，应用于权利要求1-9任一项所述的并联充电系统，其特征在于，所述控制方法包括：

获取当前充电子系统中充电桩的充电需求信息；

根据所述充电需求信息、当前所述充电子系统中所述直流输出回路的输出功率信息以及其他所述充电子系统中所述直流输出回路的输出功率信息控制所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元的工作状态。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，根据所述充电需求信息、当前所述充电子系统中所述直流输出回路的输出功率信息以及其他所述充电子系统中所述直流输出回路的输出功率信息控制所述功率变换单元、所述开关模块单元和所述输出控制单元的工作状态，包括：

当所述充电需求信息小于或者等于当前所述充电子系统中所述直流输出回路的最大输出功率信息时，控制所述开关模块单元断开并控制当前所述充电子系统中所述功率变换单元和所述输出控制单元的工作状态，以使当前所述充电子系统进入离网状态；

当所述充电需求信息大于当前所述充电子系统中所述直流输出回路的最大输出功率信息时，控制所述开关模块单元闭合并向其他所述充电子系统中的功率控制单元发送功率需求指令，控制当前所述充电子系统中所述功率变换单元和所述输出控制单元以及其他所述充电子系统中所述功率变换单元和所述输出控制单元的工作状态，以使当前所述充电子系统进入在网主机状态；

当所述充电需求信息为零时，控制所述开关模块单元闭合并相应其他所述充电子系统中的功率控制单元的功率需求指令，控制当前所述充电子系统中所述功率变换单元和所述输出控制单元的工作状态，以使当前所述充电子系统进入在网从机状态；

当所述充电需求信息大于零，控制所述开关模块单元闭合并忽略其他所述充电子系统中的功率控制单元的功率需求指令，控制当前所述充电子系统中所述功率变换单元和所述输出控制单元的工作状态，以使当前所述充电子系统进入挂网状态。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，控制所述开关模块单元闭合并向其他充电子系统中的功率控制单元发送功率需求指令，包括：

控制所述开关模块单元闭合并向与当前充电子系统临近的其他所述充电子系统中的功率控制单元发送功率需求指令。

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