CN118024907A - 一种小功率直流充电机、并增直流系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小功率直流充电机、并增直流系统及其控制方法，所述小功率直流充电机包括充电枪和充电接口，充电枪的输入端连接充电机的输出端和充电接口；所述充电枪用于给车辆充电；所述充电接口用于连接其他充电机的充电枪以增加当前充电机的充电枪所输出的充电功率；可实现多个充电机相连，将自身功率逐级传递给相邻充电机，实现大功率输出，缩短充电时间；所述并增直流系统包括若干台所述的小功率直流充电机，通过设置多个改进的充电机，车辆多时可单个设备一对一充电，车辆少时可实现多充电机并增实现大功率充电；不改变现有配电设备结构，可节省改造周期和投资成本；完全依据现有充电流程和相关充电标准，无需定制，兼容所有车辆。

Description

一种小功率直流充电机、并增直流系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种小功率直流充电机、并增直流系统及其控制方法，属于电动汽车充换电技术领域。

背景技术

高速服务区停留时间一般在20分钟左右，主要包括洗手间、喝杯热水。这20分钟车主也希望完成自己电动车辆补电续航。然而在高速上批量布置充电设备，建设和运维的成本较高，利用率不足，平时无人充，节假日充电排队严重。因此应急便携设备将是应急场景下较为理想的解决方案，包括节假日的高速服务区、老旧小区等。另一个矛盾点在于便携设备功率一般都比较小，自身不宜体积过大，否则搬运、安装调试将带来很大的工作量。市面上陆续推出移动便携充电产品，功率从30kW～80kW不等，如何在应急场景下快速解决车辆充电问题和便携充电机功率较小之间的矛盾，一直困扰着电车用户和充电运营商。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，根据目前主流乘用车辆充电参数，综合考虑充电时间、搬运便携性等因素，提供一种小功率直流充电机、并增直流系统及其控制方法，可实现多个充电机首尾相连，将自身功率逐级传递给相邻充电机，实现大功率输出，缩短充电时间；优化充电电路、充电流程以及充电控制方法。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种小功率直流充电机，包括充电枪和充电接口，所述充电枪的输入端连接充电机的输出端和所述充电接口；

所述充电枪能够用于给车辆充电；

所述充电接口用于连接其他充电机的充电枪以增加当前充电机的充电枪所输出的充电功率。

进一步的，所述充电接口连接在充电机输出端与所述充电枪输入端之间。

第二方面，本发明提供了一种小功率并增直流系统，包括若干台第一方面所述的小功率直流充电机，所述并增直流系统能够实现一对一与多对一两种充电模式；

所述一对一的充电模式为一台充电机给一辆车充电；

所述多对一的充电模式为多台充电机相连，给一辆车充电。

进一步的，所述充电机和车辆的控制回路中均设有检测点，其中，每台充电机端的主控单元设有U1和U2＇两个检测点，车辆端的车辆控制器设有U2一个检测点；所述U1和U2用于判断该充电机与车辆之间的连接是否可靠，所述U2＇用于与接入的另一台充电机的U1一同判断该充电机与接入的另一台充电机的连接是否可靠。

进一步的，所述多台充电机相连为，多台充电机依次将自带的充电枪接入相邻的充电机对应的充电接口上，实现充电功率并增。

第三方面，本发明提供了一种第二方面所述的小功率并增直流系统的控制方法，包括：

以直接连接车辆的充电机为主机，其他充电机为从机，主从机握手成功后，利用心跳维护连接；

所述主机根据充电协议与车辆之间进行数据交互，以获取用户信息和确定充电模式；

所述主机通过心跳检测获取从机状态，并且通过心跳帧下发用户信息以及对从机的指令，所述从机根据接收的用户信息和指令进行充电操作。

进一步的，所述充电协议中包括对报文CFC、BFC中识别插枪数量、适用协议版本信息的定义，主机与车辆的BMS(电池管理系统)和从机分别通过报文CFC、BFC交互，识别充电模式，确定充电流程。

进一步的，所述主机与车辆的电池管理系统和从机分别通过报文CFC、BFC交互，识别充电模式，确定充电流程，包括：

所述主机分别发送包括报文CFC、BFC的充电协议至车辆的BMS和从机，

如果主机接收到CFC和BFC的响应报文则采用多对一的充电模式，进入多对一充电流程；

如果主机未收到CFC和BFC的任一响应报文，则进入国标直流充电流程。

进一步的，所述主机与从机的交互过程包括：

所述主机发送握手指令给从机；

如果未收到从机的握手回复则进入一对一充电模式，如果收到从机的握手回复，则主机发送用户信息给从机；

如果未收到从机的用户信息回复则从机停机，如果收到从机的用户信息回复，则主机发送心跳给从机，接收从机心跳；

如果从机出现心跳超时故障则从机停机，如果未出现故障则进入充电流程。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明通过在小功率直流充电机本体上增加一个车辆插座，即可实现多个充电机首位相连，将自身功率逐级传递给相邻充电机，实现大功率输出，缩短充电时间；

本发明所述小功率并增直流系统通过设置多个改进的充电机，车辆多时可单个设备一对一充电，车辆少时可实现多充电机并增实现大功率充电；不改变现有配电设备结构，可节省改造周期和投资成本；完全依据现有充电流程和相关充电标准，无需定制，兼容所有车辆。

附图说明

图1为电动汽车传导充电系统控制导引电路图；

图2为本发明实施例所述多充电机的并增直流系统充电示意图；

图3为本发明实施例所述的优化后的并增直流充电系统控制导引电路图；

图4为本发明实施例所述的小功率并增直流系统的控制方法中的主从机交互流程图；

图5为本发明实施例所述的小功率并增直流系统的控制方法中的充电机的工作流程图

图6为本发明实施例所述的小功率并增直流系统的控制方法中主机与BMS的交互流程图；

图7为本发明实施例所述的小功率并增直流系统效果图。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

电动汽车传导充电系统控制导引电路如图1所示。检测点1(U1)设置于充电机端、检测点2(U2)设置于电动汽车端，通过两个检测点判断是否连接可靠。

本发明提供一种小功率直流充电机，包括充电枪和充电接口，所述充电枪的输入端连接充电机的输出端和所述充电接口；所述充电枪用于给车辆充电；所述充电接口用于连接其他充电机的充电枪以增加当前充电机的充电枪所输出的充电功率。

在一个具体的实施例中，即在传统充电机的基础上，在充电机的输出端增加一个充电接口，当其他充电机的充电枪插入该充电接口时，可以实现功率并增，转化输出大功率。在实际应用中，该充电接口可采用车辆插座。

本发明还提供了一种小功率并增直流系统，即包括若干台上述的小功率直流充电机，能够实现一对一与多对一两种充电模式；所述一对一的充电模式为一台充电机给一辆车充电；所述多对一的充电模式为多台充电机相连，给一辆车充电。

在一个具体的实施例中，包括3台上述小功率直流充电机，3台小功率直流充电机依次通过自带的充电枪接入相邻的充电机对应的充电接口上，如图2所示。

优化后的并增直流充电系统控制导引电路如图3所示，包括在原电气原理图中增加所述充电接口，以及对检测点进行重新设计，在每一台充电机端新增一个检测点(U2＇)，充电机端的两个检测点(U1、U2＇)均设置于主控单元，车辆端的检测点(U2)设置于车辆控制器。其中U1和U2用于判断充电机与车辆之间连接是否可靠，所述U2＇用于与接入的另一台充电机的U1一同判断该充电机与接入的另一台充电机的连接是否可靠。

本发明还提供了一种上述的小功率并增直流系统的控制方法，包括：

以直接连接车辆的充电机为主机，其他充电机为从机，主从机握手成功后，利用心跳维护连接；

所述主机根据充电协议与车辆之间进行数据交互，以获取用户信息和确定充电模式；

所述主机利用心跳检测获取从机状态，并且通过心跳帧下发用户信息以及对从机的指令，所述从机根据接收的用户信息和指令进行充电操作。

本实施例提供的小功率并增直流系统的控制方法可应用于终端，可以由小功率并增直流系统的控制装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在终端中，例如：任一具备通信功能的智能手机，平板电脑或计算机设备。

在一个具体的实施例中，所述主从机的交互过程包括：

所述主机发送握手指令给从机；

如果未收到从机的握手回复则进入一对一充电模式，如果收到从机的握手回复，则主机发送用户信息给从机；

如果未收到从机的用户信息回复则从机停机，如果收到从机的用户信息回复，则主机发送心跳给从机，接收从机心跳；

如果从机出现心跳超时故障则从机停机，如果未出现故障则进入多对一充电流程。

具体交互流程如图4所示，本流程图仅仅示出了本实施例所述方法的逻辑顺序，在互不冲突的前提下，在本发明其它可能的实施例中，可以以不同于图4所示的顺序完成所示出或描述的步骤。具体步骤包括：

主机发送0×90握手；

如果未收到从机握手回复，则4s后进入单枪充电流程；

如果收到从机0×91握手回复，则4s后主机发送0×98用户信息；

如果未收到从机回复，则2s后从机停机；

如果收到从机0×99用户信息回复，则2s后主机发送0×92心跳，接收从机0×93心跳；

如果出现心跳超时等故障则从机停机，如果没有则进行多对一充电，直至停止充电。

本发明中充电机与BMS(车辆的电池管理系统)的交互新增报文CFC、BFC，此外BCL(电池充电需求报文)、CCS(充电机充电状态报文)里的电流值也要相应的修改。CFC、BFC旨在定义快充电流超过国标400A时，识别电流偏移量、插枪数量、适用协议版本等信息，其中，CFC为主机发出的，BFC为从机发出的，从机与车辆无直接通讯。基本原理是在国标直流充电握手阶段，通过新增报文CFC、BFC交互，识别是此多对一的充电方式，走多对一处理流程；否则走国标直流充电流程。

其中，通过报文CFC、BFC交互，识别充电模式，确定充电流程，包括：

所述主机分别发送包括报文CFC、BFC的充电协议至车辆的BMS和从机，

如果主机接收到CFC和BFC的响应报文则采用多对一的充电模式，进入多对一充电流程；

如果主机未收到CFC和BFC的任一响应报文，则进入国标直流充电流程。

在一个具体的实施例中，所述充电机在充电过程中的流程如图5所示。本流程图仅仅示出了本实施例所述方法的逻辑顺序，在互不冲突的前提下，在本发明其它可能的实施例中，可以以不同于图5所示的顺序完成所示出或描述的步骤。所述充电机与BMS的具体交互流程如图6所示，本流程图仅仅示出了本实施例所述方法的逻辑顺序，在互不冲突的前提下，在本发明其它可能的实施例中，可以以不同于图6所示的顺序完成所示出或描述的步骤。

在具体应用中，当一辆电动汽车进入高速服务区，与工作人员沟通充电情况后，比如充电电压489V，充电电流200A左右，工作人员根据现场空闲的移动充电机，假设一台额定功率为30kW，目前空闲5台，经过初步计算，需要接入4台这样的设备。

如果不知道或不确定车辆充电参数，系统可以根据车辆存储在平台的信息来匹配数量，若为第一次充电，则需要在充电参数配置到充电需求后才能确定投入的数量。

可扩展程序提示，根据充电需求，建议投入若干台充电机进入系统，人工点击确认。在此，我们仅讨论已知车辆充电参数信息，未知车辆充电参数信息由直接相连的充电机根据通讯报文确定，原理相同。

根据最新的标准，充电恒功率范围为300-1000V，充电电压为489V时，输出电流为61A左右，达到120A，考虑最大效率点输出，建议投入3台，如图7所示。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种小功率直流充电机，其特征在于，包括充电枪和充电接口，所述充电枪的输入端连接充电机的输出端和所述充电接口；

所述充电枪能够用于给车辆充电；

所述充电接口用于连接其他充电机的充电枪以增加当前充电机的充电枪所输出的充电功率。

2.根据权利要求1所述的小功率直流充电机，其特征在于，所述充电接口连接在充电机输出端与所述充电枪输入端之间。

3.一种小功率并增直流系统，其特征在于，包括若干台权利要求1或2所述的小功率直流充电机，所述并增直流系统能够实现一对一与多对一两种充电模式；

所述一对一的充电模式为一台充电机给一辆车充电；

所述多对一的充电模式为多台充电机相连，给一辆车充电。

4.根据权利要求3所述的小功率并增直流系统，其特征在于，所述充电机和车辆的控制回路中均设有检测点，其中，每台充电机端的主控单元设有U1和U2＇两个检测点，车辆端的车辆控制器设有U2一个检测点；所述U1和U2用于判断该充电机与车辆之间的连接是否可靠，所述U2＇用于与接入的另一台充电机的U1一同判断该充电机与接入的另一台充电机的连接是否可靠。

5.根据权利要求3所述的小功率并增直流系统，其特征在于，所述多台充电机相连为，多台充电机依次将自带的充电枪接入相邻的充电机对应的充电接口上。

6.一种权利要求3～5任意一项所述的小功率并增直流系统的控制方法，其特征在于，包括：

以直接连接车辆的充电机为主机，其他充电机为从机，主从机握手成功后，利用心跳维护连接；

所述主机根据充电协议与车辆之间进行数据交互，以获取用户信息和确定充电模式；

所述主机通过心跳检测获取从机状态，并且通过心跳帧下发用户信息以及对从机的指令，所述从机根据接收的用户信息和指令进行充电操作。

7.根据权利要求6所述的小功率并增直流系统的控制方法，其特征在于，所述充电协议中包括对报文CFC、BFC中识别插枪数量、适用协议版本信息的定义，主机与车辆的电池管理系统和从机分别通过报文CFC、BFC交互，识别充电模式，确定充电流程。

8.根据权利要求7所述的小功率并增直流系统的控制方法，其特征在于，所述主机与车辆的电池管理系统和从机分别通过报文CFC、BFC交互，识别充电模式，确定充电流程，包括：

所述主机分别发送报文CFC、BFC至车辆的电池管理系统和从机，

如果主机接收到CFC和BFC的响应报文则采用多对一的充电模式，进入多对一充电流程；

如果主机未收到CFC和BFC的任一响应报文，则进入国标直流充电流程。

9.根据权利要求6所述的小功率并增直流系统的控制方法，其特征在于，所述主机与从机的交互过程包括：

所述主机发送握手指令给从机；

如果未收到从机的握手回复则进入一对一充电模式，如果收到从机的握手回复，则主机发送用户信息给从机；

如果未收到从机的用户信息回复则从机停机，如果收到从机的用户信息回复，则主机发送心跳给从机，接收从机心跳；

如果从机出现心跳超时故障则从机停机，如果未出现故障则进入充电流程。