CN211195916U - 一体式直流充电机功率动态分配电路和一体式直流充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种一体式直流充电机功率动态分配电路和一体式直流充电机，其中，一体式直流充电机功率动态分配电路包括：一条快充支路、三条慢充支路及控制器，快充支路包括快充枪、第一熔断器、第一枪输出接触器、第二枪输出接触器、第一分流器以及第一充电模块组，每条慢充支路包括第一功率合并接触器、第二充电模块组、第三枪输出接触器、第二熔断器、慢充枪、第二分流器、第四枪输出接触器、第二功率合并接触器，控制器分别电连接至第一功率合并接触器和第二功率合并接触器，通过控制第一功率合并接触器和第二功率合并接触器的断开或闭合，完成快充支路和每条慢充支路的充电功率调节。

Description

一体式直流充电机功率动态分配电路和一体式直流充电机

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种一体式直流充电机功率动态分配电路和一种一体式直流充电机。

背景技术

目前市场上的功率动态分配充电机多为分体式充电机，即一个功率变换柜+多个充电终端。这种形式的充电机可以通过功率分配单元将多个功率变换单元分为若干小组，并根据充电车辆的数量、充电需求、自身负荷状态和上级监控调控指令，按预定的功率分配控制策略，动态调整各车辆插头的最大输出功率。这种分体式充电机控制系统较为复杂，主柜与每个充电终端都需配置整套控制元件，充电枪线均需按最大充电电流配置，材料成本较高，另外若主柜与终端安装距离较远，两者间通信易受干扰。

相对于分体式充电机，一体式充电机则可不受通信干扰，然而传统的能够功率动态分配的一机四枪一体式直流充电机直流输出回路如图1所示：把功率分配电路设计为环路，四把充电枪同时对四台车充电时功率分配接触器断开。通过控制功率分配接触器的闭合，可以使任意数量的相邻模块组功率合并，每一把充电枪都能够满功率输出。假设目前有四辆车需要充电，则充电机有两种模式，一种是四枪交替充电，即四把枪同时插入车辆，但同时只启动一把枪对一辆车进行满功率快充，充满后再对下一辆车进行满功率快充，因此每一把充电枪都必须是高规格枪线。这种模式因为充电电流较大，会对车辆电池产生不可修复的损害，降低电池寿命。另一种模式为四枪同充，此时四辆车同时以低功率进行充电，充电机同样满功率工作，充电时间与第一种模式相差不大，此时每把枪的充电电流相对第一种模式要小很多，而实际使用四把高规格枪线就造成了材料的浪费，成本高昂。

实用新型内容

本实用新型正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的一体式直流充电机功率动态分配电路，结构简单，能够支持多种充电模式需求，成本较低，实用性强。

有鉴于此，本实用新型提出了一种新的一体式直流充电机功率动态分配电路，包括：一条快充支路、三条慢充支路及控制器；其中，所述快充支路包括快充枪、第一熔断器、第一枪输出接触器、第二枪输出接触器、第一分流器以及第一充电模块组，其中，所述快充枪的正极连接至所述第一熔断器的一端，所述第一熔断器的另一端连接至所述第一枪输出接触器的一端，所述第一枪输出接触器的另一端连接至所述第一充电模块组的正极，所述第一充电模块组的负极连接至所述第二枪输出接触器的一端，所述第二枪输出接触器的另一端连接至所述第一分流器的一端，所述第一分流器的另一端连接至所述快充枪的负极；每条所述慢充支路包括第一功率合并接触器、所述第二充电模块组、第三枪输出接触器、第二熔断器、慢充枪、第二分流器、第四枪输出接触器、第二功率合并接触器，其中，所述第一功率合并接触器的一端连接至所述第一充电模块组的正极，所述第一功率合并接触器的另一端连接至所述第二充电模块组的正极，所述第三枪输出接触器的一端连接至所述第二充电模块组的正极，所述第三枪输出接触器的另一端连接至所述第二熔断器的一端，所述第二熔断器的另一端连接至所述慢充枪的正极，所述慢充枪的负极连接至所述第二分流器的一端，所述第二分流器的另一端连接至所述第四枪输出接触器的一端，所述第四枪输出接触器的另一端连接至所述第二充电模块组的负极，所述第二功率合并接触器的一端连接至所述第二充电模块组的负极，所述第二功率合并接触器的另一端连接至所述第一充电模块组的负极；所述控制器分别电连接至所述第一功率合并接触器和所述第二功率合并接触器，通过控制所述第一功率合并接触器和所述第二功率合并接触器的断开或闭合，完成所述快充支路和每条所述慢充支路的充电功率调节。

在该技术方案中，电路包括一快充支路和3条慢充支路，控制器通过控制支路上的功率合并接触器的断开或闭合来使支路完成充电，具体地，每条支路都可以基于其上充电模块组单独完成充电，也可以是多个支路上充电模块组的功率的叠加进行充电，其中，快充支路可基于第一充电模块组充电，最多可叠加其他3条慢充支路上的第二充电模块组充电，而慢充支路可基于其上的第二充电模块组充电，最多叠加快充支路上的第一充电模块组进行充电，因此，快充枪的枪线需为高规格枪线，而慢充枪的枪线只需配置相匹配的枪线即可，在满足多种充电模式需求的用时，有效降低了成本，避免材料的浪费，另外快充支路上不需设置功率合并接触器，减少了电子元件的数量，简化了电路，使得电路结构简单化，实用性强。

在上述技术方案中，优选地，所述第一充电模块组和所述第二充电模块组均包括2个规格相同的充电模块。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述控制器控制位于所有所述慢充支路上的功率合并接触器断开，所有所述慢充支路上的枪输出接触器以及所述快充支路上的枪输出接触器闭合，所述快充支路和所有所述慢充支路基于其上的充电模块组完成充电，当有目标慢充支路上的枪输出接触器断开时，所述控制器控制位于所述目标慢充支路上的功率合并接触器闭合，所述快充支路基于其上的充电模块组与所述目标慢充支路上的充电模块组的功率的叠加完成充电；所有所述慢充支路上的枪输出接触器断开，所述控制器控制位于所有所述慢充支路上的功率合并接触器闭合，所述快充支路上的枪输出接触器闭合，所述快充支路基于其上的充电模块组与所有所述慢充支路上的充电模块组的功率的叠加完成充电，当有目标慢充支路需单独充电时，位于所述目标慢充支路上的充电模块组暂停输出，所述控制器控制位于所述目标慢充支路上的功率合并接触器断开后，位于所述目标慢充支路上的充电模块组重新启动，闭合所述目标慢充支路上的枪输出接触器，所述目标慢充支路基于其上的充电模块组完成充电；其中，所述目标慢充支路为所有所述慢充支路中的至少一条慢充支路。

根据本实用新型的第二方面，提出了一种一体式直流充电机，包括：如上述技术方案中任一项所述的一体式直流充电机功率动态分配电路。

在上述技术方案中，优选地，所述一体式直流充电机为160KW四枪一体式充电机，所述第一充电模块组和所述第二充电模块为40KW恒功率充电模块组，所述第一枪输出接触器和第二枪输出接触器采用额定电流为300A的接触器，所述第一功率合并接触器、所述第二功率合并接触器、所述第三枪输出接触器和第四枪输出接触器采用额定电流为100A的接触器。

在上述技术方案中，优选地，所述快充枪采用长度为5米、额定电流为250A枪线的充电枪，三个所述慢充枪中的任一采用长度为5米、额定电流为80A枪线的充电枪，其他所述慢充枪采用长度为10米、额定电流为80A枪线的充电枪。

通过以上技术方案，结构简单，能够支持多种充电模式需求，成本较低，实用性强。

附图说明

图1示出了现有技术中一机四枪一体式直流充电机直流输出回路的电路结构图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的一体式直流充电机功率动态分配电路的电路结构图；

图3示出了根据本实用新型的实施例的一体式直流充电机的示意框图；

图4示出了根据本实用新型的实施例的一体式直流充电机服务充电范围示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

以下结合图2至图4对本实用新型的技术方案做进一步说明：

如图2所示，一体式直流充电机功率动态分配电路200包括：一条快充支路、三条慢充支路及控制器。

其中，快充支路包括快充枪201、第一熔断器202、第一枪输出接触器203、第二枪输出接触器204、第一分流器205以及第一充电模块组206，每条慢充支路包括第一功率合并接触器207、第二充电模块组208、第三枪输出接触器209、第二熔断器210、慢充枪211、第二分流器212、第四枪输出接触器213、第二功率合并接触器214。

各个元件的具体连接关系为：

快充支路：快充枪201的正极连接至第一熔断器202的一端，第一熔断器202的另一端连接至第一枪输出接触器203的一端，第一枪输出接触器203的另一端连接至第一充电模块组206的正极，第一充电模块组206的负极连接至第二枪输出接触器204的一端，第二枪输出接触器204的另一端连接至第一分流器205的一端，第一分流器205的另一端连接至快充枪201的负极。

对于每条慢充支路：第一功率合并接触器207的一端连接至第一充电模块组206的正极，第一功率合并接触器207的另一端连接至第二充电模块组208的正极，第三枪输出接触器209的一端连接至第二充电模块组208的正极，第三枪输出接触器209的另一端连接至第二熔断器210的一端，第二熔断器210的另一端连接至慢充枪211的正极，慢充枪211的负极连接至第二分流器212的一端，第二分流器212的另一端连接至第四枪输出接触器213的一端，第四枪输出接触器213的另一端连接至第二充电模块组208的负极，第二功率合并接触器214的一端连接至第二充电模块组208的负极，第二功率合并接触器214的另一端连接至第一充电模块组206的负极。

控制器（图中未示出）分别电连接至第一功率合并接触器207和第二功率合并接触器214，通过控制第一功率合并接触器207和第二功率合并接触器214的断开或闭合，完成快充支路和每条慢充支路的充电功率调节。

进一步地，第一充电模块组206和第二充电模块组208均包括2个规格相同的充电模块。

各个支路的充电功率分配过程具体包括：控制器控制位于所有慢充支路上的功率合并接触器断开，所有慢充支路上的枪输出接触器以及快充支路上的枪输出接触器闭合，快充支路和所有慢充支路基于其上的充电模块组完成充电，当有目标慢充支路上的枪输出接触器断开时，控制器控制位于目标慢充支路上的功率合并接触器闭合，快充支路基于其上的充电模块组与目标慢充支路上的充电模块组的功率的叠加完成充电；

所有慢充支路上的枪输出接触器断开，控制器控制位于所有慢充支路上的功率合并接触器闭合，快充支路上的枪输出接触器闭合，快充支路基于其上的充电模块组与所有慢充支路上的充电模块组的功率的叠加完成充电，当有目标慢充支路需单独充电时，位于目标慢充支路上的充电模块组暂停输出，控制器控制位于目标慢充支路上的功率合并接触器断开后，位于目标慢充支路上的充电模块组重新启动，闭合目标慢充支路上的枪输出接触器，目标慢充支路基于其上的充电模块组完成充电；其中，目标慢充支路为所有慢充支路中的至少一条慢充支路。

控制器通过控制支路上的功率合并接触器的断开或闭合来使支路完成充电，具体地，每条支路都可以基于其上充电模块组单独完成充电，也可以是多个支路上充电模块组的功率的叠加进行充电，其中，快充支路可基于第一充电模块组充电，最多可叠加其他3条慢充支路上的第二充电模块组充电，而慢充支路可基于其上的第二充电模块组充电，最多叠加快充支路上的第一充电模块组进行充电，因此，快充枪的枪线需为高规格枪线，而慢充枪的枪线只需配置相匹配的枪线即可，在满足多种充电模式需求的用时，有效降低了成本，避免材料的浪费，另外快充支路上不需设置功率合并接触器，减少了电子元件的数量，简化了电路，使得电路结构简单化，实用性强。

如图3所示，根据本实用新型的实施例的一体式直流充电机300，包括：如图2所示的一体式直流充电机功率动态分配电路200。此外，一体式直流充电机300还配置有人机交互界面、交流输入模块以及BMS辅助电源等。

若一体式直流充电机为160KW四枪一体式充电机，第一充电模块组和第二充电模块为40KW恒功率充电模块组，第一枪输出接触器和第二枪输出接触器采用额定电流为300A的接触器，第一功率合并接触器、第二功率合并接触器、第三枪输出接触器和第四枪输出接触器采用额定电流为100A的接触器。

进一步地，快充枪采用长度为5米、额定电流为250A枪线的充电枪，三个慢充枪中的任一采用长度为5米、额定电流为80A枪线的充电枪，其他慢充枪采用长度为10米、额定电流为80A枪线的充电枪，如图4所示，该充电机可服务4个车位，其中车位二、车位三为快充车位，即快充枪可以服务这两个车位，车位一、车位四为慢充车位，R1为5米枪服务范围，R2为10米枪服务范围。

结合某公交公司电动公交车的运营情景进行说明：

早晨，电动公交车全部驶出场站进行运营，完成一次线路后返回场站，此时场站内车少，空闲充电桩较多，可以进入快充车位进行约十分钟的快速补电，然后离开场站继续运营。晚上，公交车陆续返回场站，每台充电桩服务的四个车位都被占满，此时可以对车位上的四台车同时进行充电，并将快充枪插于SOC最低的一辆车上，当其他车充满后，充电机自动将闲置功率合并到快充枪上，直到四辆车全部充满。具体的充电模式为：

1、四枪同充：当充电机需要对四台车同时充电时，功率合并接触器断开，四个模块组分别同时对应4把充电枪，可以同时对四台车进行充电。

2、单枪快充：当需要对一台车进行快充时，闭合三个功率合并接触器，使四个模块组的功率汇集到一处，通过枪输出接触器向快充枪输出功率。

3、功率自动分配：在对一台车进行快充的情况下，又来一台车需要充电，则在车辆插枪后，控制器断开一组功率合并接触器，从快充枪中切除一组模块，供后来车辆充电。此时为双枪同时输出模式，快充枪充电功率为三组模块功率，慢充枪充电功率为一组模块功率。如果又来了第三辆车需要充电，则再从快充枪中切除一组模块，供新来车辆充电。此时为三枪同时充电模式，来第四辆车同理，可以自动切换为四枪同时充电。

4、功率自动合并：在多枪同充的模式下，如果某辆连接慢充枪充电的车辆结束充电，则一组模块处于空闲状态，控制器可以根据车辆充电请求情况，将对应的功率合并接触器闭合，空闲模块组的功率可以合并至快充枪，加快连接快充枪的车辆的充电进程。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型的技术方案提出了一种新的一体式直流充电机功率动态分配电路，结构简单，能够支持多种充电模式需求，成本较低，实用性强。

上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种一体式直流充电机功率动态分配电路，其特征在于，包括：

一条快充支路、三条慢充支路及控制器；

其中，所述快充支路包括快充枪、第一熔断器、第一枪输出接触器、第二枪输出接触器、第一分流器以及第一充电模块组，其中，所述快充枪的正极连接至所述第一熔断器的一端，所述第一熔断器的另一端连接至所述第一枪输出接触器的一端，所述第一枪输出接触器的另一端连接至所述第一充电模块组的正极，所述第一充电模块组的负极连接至所述第二枪输出接触器的一端，所述第二枪输出接触器的另一端连接至所述第一分流器的一端，所述第一分流器的另一端连接至所述快充枪的负极；

每条所述慢充支路包括第一功率合并接触器、第二充电模块组、第三枪输出接触器、第二熔断器、慢充枪、第二分流器、第四枪输出接触器、第二功率合并接触器，其中，所述第一功率合并接触器的一端连接至所述第一充电模块组的正极，所述第一功率合并接触器的另一端连接至所述第二充电模块组的正极，所述第三枪输出接触器的一端连接至所述第二充电模块组的正极，所述第三枪输出接触器的另一端连接至所述第二熔断器的一端，所述第二熔断器的另一端连接至所述慢充枪的正极，所述慢充枪的负极连接至所述第二分流器的一端，所述第二分流器的另一端连接至所述第四枪输出接触器的一端，所述第四枪输出接触器的另一端连接至所述第二充电模块组的负极，所述第二功率合并接触器的一端连接至所述第二充电模块组的负极，所述第二功率合并接触器的另一端连接至所述第一充电模块组的负极；

所述控制器分别电连接至所述第一功率合并接触器和所述第二功率合并接触器，通过控制所述第一功率合并接触器和所述第二功率合并接触器的断开或闭合，完成所述快充支路和每条所述慢充支路的充电功率调节。

2.根据权利要求1所述的一体式直流充电机功率动态分配电路，其特征在于，所述第一充电模块组和所述第二充电模块组均包括2个规格相同的充电模块。

3.根据权利要求1或2所述的一体式直流充电机功率动态分配电路，其特征在于，

所述控制器控制位于所有所述慢充支路上的功率合并接触器断开，所有所述慢充支路上的枪输出接触器以及所述快充支路上的枪输出接触器闭合，所述快充支路和所有所述慢充支路基于其上的充电模块组完成充电，当有目标慢充支路上的枪输出接触器断开时，所述控制器控制位于所述目标慢充支路上的功率合并接触器闭合，所述快充支路基于其上的充电模块组与所述目标慢充支路上的充电模块组的功率的叠加完成充电；

所有所述慢充支路上的枪输出接触器断开，所述控制器控制位于所有所述慢充支路上的功率合并接触器闭合，所述快充支路上的枪输出接触器闭合，所述快充支路基于其上的充电模块组与所有所述慢充支路上的充电模块组的功率的叠加完成充电，当有目标慢充支路需单独充电时，位于所述目标慢充支路上的充电模块组暂停输出，所述控制器控制位于所述目标慢充支路上的功率合并接触器断开后，位于所述目标慢充支路上的充电模块组重新启动，闭合所述目标慢充支路上的枪输出接触器，所述目标慢充支路基于其上的充电模块组完成充电；

其中，所述目标慢充支路为所有所述慢充支路中的至少一条慢充支路。

4.一种一体式直流充电机，其特征在于，包括：

如权利要求1至3中任一项所述的一体式直流充电机功率动态分配电路。

5.根据权利要求4所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述一体式直流充电机为160KW四枪一体式充电机，所述第一充电模块组和所述第二充电模块为40KW恒功率充电模块组，所述第一枪输出接触器和第二枪输出接触器采用额定电流为300A的接触器，所述第一功率合并接触器、所述第二功率合并接触器、所述第三枪输出接触器和第四枪输出接触器采用额定电流为100A的接触器。

6.根据权利要求5所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述快充枪采用长度为5米、额定电流为250A枪线的充电枪，三个所述慢充枪中的任一采用长度为5米、额定电流为80A枪线的充电枪，剩余两个所述慢充枪采用长度为10米、额定电流为80A枪线的充电枪。

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