CN206893544U - 一种用于充电桩的继电器矩阵控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电动汽车领域，公开了一种用于充电桩的继电器矩阵控制系统，包括M个充电电源模块及与M个所述充电电源模块一一对应相连的M个继电器矩阵模块，每个所述继电器矩阵模块还均与子控制器、N个充电枪相连；所述子控制器还和拨码开关、子电源模块相连，每个所述子控制器均和总控制器相连，所述拨码开关用于定义与之相连的子控制器的通信地址，所述继电器矩阵模块用于通过控制继电器的通断来控制与之相连的N个充电枪的接通与断开，进而控制与之相连的充电电源模块对N个充电枪的功率分配。本实用新型实现了充电桩功率的柔性分配，提高充电桩功率的利用率，延长充电桩的报废周期。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车领域，具体涉及一种用于充电桩的继电器矩阵控制系统。
背景技术
随着充电桩技术的发展，大功率充电桩的使用越来越多，然而在大功率充电桩提高充电速率的情况下，也存在着充电功率高于电动汽车需求功率而造成大量的功率浪费。比如电动汽车在电量较低的情况下可使用最大功率充电，然后在电池电量接近充满的时候充电功率往往只能达到最大功率的十分之一甚至更低，如此以来就造成充电桩的功率闲置。
目前新能源电动汽车的充电设备以固定功率的充电桩为主，其只能够为电动汽车提供的固定的充电功率。如电动汽车需求的充电功率比充电桩能够提供的大，则充电桩无法满足电动汽车的最快充电速度；如电动汽车需求的充电功率比充电桩能够提供的小，则会造成充电桩的功率浪费。并且电动汽车的发展越来越完善，电池容量越来越高，充电速度越来越快，使用固定功率的充电桩会面临很快被市场淘汰的问题，在充电桩未达到报废周期时就需要更换更大功率的设备，造成资源的极大浪费。
为解决目前充电桩的更新换代以及产品功率分配的问题，急需研发了一款矩阵式继电器控制系统以便从根本上解决充电桩功率分配的问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于充电桩的继电器矩阵控制系统，解决了现有充电桩不能合理分配充电功率，造成资源浪费、报废周期缩短等问题。
本实用新型可通过以下技术方案实现：
一种用于充电桩的继电器矩阵控制系统，包括M个充电电源模块及与M个所述充电电源模块一一对应相连的M个继电器矩阵模块，每个所述继电器矩阵模块还均与子控制器、N个充电枪相连；
所述子控制器还和拨码开关、子电源模块相连，每个所述子控制器均和总控制器相连，所述拨码开关用于定义与之相连的子控制器的通信地址，所述继电器矩阵模块用于通过控制继电器的通断来控制与之相连的N个充电枪的接通与断开，进而控制与之相连的充电电源模块对N个充电枪的功率分配。
进一步，所述继电器矩阵模块包括继电器控制模块和继电器矩阵，所述继电器矩阵包括2N个继电器，所述继电器控制器模块和子控制器相连，用于控制2N个继电器的通断，2N个所述继电器均分为两组，一组N个继电器的一端均连接充电电源模块的正极，另一端分别连接N个充电枪的正极；另一组N个继电器的一端均连接充电电源模块的负极，另一端分别连接N个充电枪的负极。
进一步，2N个所述继电器分为多种组合，每种所述组合包括相同数量或者不同数量的继电器。
进一步，所述充电枪设置有八个，每个所述继电器矩阵包括十六个继电器，十六个所述继电器分为两种组合，每种所述组合均包括八个继电器。
进一步，所述子控制器还与指示灯模块相连，所述指示灯模块用于指示与子控制器相连的继电器矩阵模块中的各个继电器的开关状态及与之相连的子控制器的工作状态。
进一步，每个所述子控制器均通过CAN总线和总控制器通信。
本实用新型有益的技术效果在于：
在每个充电电源模块和N个充电枪之间增加继电器矩阵模块，通过控制继电器矩阵模块中多个继电器的通断，控制与之相连的N个充电枪的接通与断开，进而控制与之相连的充电电源模块对N个充电枪的功率分配，从而实现了充电桩功率的柔性分配，提高充电桩功率的利用率，延长充电桩的报废周期。
附图说明
图1为本实用新型的电路连接框图；
图2为本实用新型的二路四个继电器矩阵示意图；
图3为本实用新型的二路继电器矩阵模块的联机示意图；
图4为本实用新型的四路八个继电器矩阵示意图；
图5为本实用新型的四路继电器矩阵模块对四个充电枪的联机示意图；
图6为本实用新型的四路继电器矩阵模块对八个充电枪的联机示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型提供了一种用于充电桩的继电器矩阵控制系统，包括M个充电电源模块及与M个充电电源模块一一对应相连的M个继电器矩阵模块，每个继电器矩阵模块还均与子控制器、N个充电枪相连；该子控制器还和拨码开关、子电源模块、指示灯模块相连，继电器矩阵模块用于通过控制继电器的通断来控制与之相连的N个充电枪的接通与断开，进而控制与之相连的充电电源模块对N个充电枪的功率分配，每个子控制器均通过CAN总线和总控制器通信，其中M、N为自然数。
该继电器矩阵模块包括继电器控制模块和继电器矩阵，该继电器矩阵包括2N个继电器，所述继电器控制器模块和子控制器相连，用于控制2N个继电器的通断，这2N个继电器均分为两组，一组N个继电器的一端均连接充电电源模块的正极，另一端分别连接N个充电枪的正极；另一组N个继电器的一端均连接充电电源模块的负极，另一端分别连接N个充电枪的负极。另外，这2N个继电器能够分为多种组合，每个组合包括相同数量或者不同数量的继电器。
该指示灯模块采用LED灯，用于指示与子控制器相连的继电器矩阵模块中的各个继电器的开关状态及与之相连的子控制器的工作状态，该拨码开关使用8位开关，用于定义与之相连的子控制器的通信地址，支持地址0-255，该子电源模块采用直流宽电压范围供电，可支持5-36V直流电源，系统内部配置DC/DC转换电路将输入电压变换为系统需要的电压等级。
本实用新型的继电器矩阵控制系统一般分为两种，双枪控制系统和四枪控制系统，对于双枪控制器系统的继电器矩阵模块采用二路四个继电器矩阵，如图2所示，这四个均分为二组，一组两个继电器的一端触点连接充电电源模块的输出DC+，另一端触点分别连接至两个充电枪的输出DC+；另一组两个继电器的一端触点连接充电电源模块的输出DC-，另一端触点分别连接至两个充电枪的输出DC-；
这二路四个继电器矩阵联机时的连接方案如图3所示，每个充电电源模块连接一个二路继电器矩阵模块，每个二路继电器矩阵模块连接至两把充电枪，所有二路继电器矩阵模块与各自对应的子控制器、拨码开关、子电源模块、指示灯模块、继电器控制模块等组成各自的子系统，所有的子系统并联接入CAN总线回路，从而实现与总控制器的通信。
按照上述实施方法，对于四枪控制系统的继电器矩阵模块采用四路八个继电器矩阵，如图4所示，这八个均分为二组，一组四个继电器的一端触点连接充电电源模块的输出DC+，另一端触点分别连接至四个充电枪的输出DC+；另一组四个继电器的一端触点连接充电电源模块的输出DC-，另一端触点分别连接至四个充电枪的输出DC-。
这四路八个继电器矩阵联机时的连接方案如图5所示，每个充电电源模块连接一个四路继电器矩阵模块，每个四路继电器矩阵模块连接至四把充电枪，所有四路继电器矩阵模块与各自对应的子控制器、拨码开关、子电源模块、指示灯模块、继电器控制模块等组成各自的子系统，所有的子系统并联接入CAN总线回路，从而实现与总控制器的通信。
该系统还可任意扩充充电枪个数，以四枪控制系统为例，当充电枪数量增加到八个充电枪时，连接方案如图6所示，每两个四路继电器矩阵模块一端并联与一个充电电源模块相连，另一端顺序连接八个充电枪；同理，也可以采用四路继电器矩阵模块与二路继电器矩阵模块结合的方式来控制六个充电枪，其他类似的组合方式也都在本实用新型的保护范围之列。
本实用新型的继电器矩阵控制系统能够将任一充电电源模块连接到任意一把充电枪的输出接口上；单枪启动充电时，系统会把所有充电电源模块的功率都分配到一把充电枪上，保证单枪可以达到最大的充电功率；当连接第二把充电枪时可选择平均分配还是按需分配，平均分配时仅把所有充电电源模块平均分配到两把充电枪上；若选择了按需分配，则将第一把充电枪不需要的功率分配到第二把充电枪上，随着第一把充电枪充电的进行，需求的充电功率越来越低，当功率降低一个充电电源模块时则把功率自动分配到第二把枪上。
该系统可作为充电模块热备份使用，当正在充电的充电模块有损坏的情况时可立即把后备模块切换到充电回路上，该系统通过CAN总线与总控制器通讯，通过拨码开关选择当前子控制器的通信地址，最高可并联256个子控制器；该系统电源部分单独供电，并且与高压开关部分电气隔离，确保系统安全。
本实用新型在每个充电电源模块和N个充电枪之间增加继电器矩阵模块，通过控制继电器矩阵模块中多个继电器的通断，控制与之相连的N个充电枪的接通与断开，进而控制与之相连的充电电源模块对N个充电枪的功率分配，从而实现了充电桩功率的柔性分配，提高充电桩功率的利用率，延长充电桩的报废周期。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种用于充电桩的继电器矩阵控制系统，其特征在于：包括M个充电电源模块及与M个所述充电电源模块一一对应相连的M个继电器矩阵模块，每个所述继电器矩阵模块还均与子控制器、N个充电枪相连；
所述子控制器还和拨码开关、子电源模块相连，每个所述子控制器均和总控制器相连，所述拨码开关用于定义与之相连的子控制器的通信地址，所述继电器矩阵模块用于通过控制继电器的通断来控制与之相连的N个充电枪的接通与断开，进而控制与之相连的充电电源模块对N个充电枪的功率分配。
2.根据权利要求1所述的用于充电桩的继电器矩阵控制系统，其特征在于：所述继电器矩阵模块包括继电器控制模块和继电器矩阵，所述继电器矩阵包括2N个继电器，所述继电器控制器模块和子控制器相连，用于控制2N个继电器的通断，2N个所述继电器均分为两组，一组N个继电器的一端均连接充电电源模块的正极，另一端分别连接N个充电枪的正极；另一组N个继电器的一端均连接充电电源模块的负极，另一端分别连接N个充电枪的负极。
3.根据权利要求2所述的用于充电桩的继电器矩阵控制系统，其特征在于：2N个所述继电器分为多种组合，每种所述组合包括相同数量或者不同数量的继电器。
4.根据权利要求3所述的用于充电桩的继电器矩阵控制系统，其特征在于：所述充电枪设置有八个，每个所述继电器矩阵包括十六个继电器，十六个所述继电器分为两种组合，每种所述组合均包括八个继电器。
5.根据权利要求1所述的用于充电桩的继电器矩阵控制系统，其特征在于：所述子控制器还与指示灯模块相连，所述指示灯模块用于指示与子控制器相连的继电器矩阵模块中的各个继电器的开关状态及与之相连的子控制器的工作状态。
6.根据权利要求1-5之一所述的用于充电桩的继电器矩阵控制系统，其特征在于：每个所述子控制器均通过CAN总线和总控制器通信。
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