本發(fā)明涉及一種充電機(jī)及其控制方法，特別是一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，全球汽車總保有量不斷增加，汽車所帶來的環(huán)境污染、能源短缺等方面的問題越來越突出。節(jié)能與環(huán)保成為當(dāng)今世界汽車發(fā)展的兩大主題。汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及我國汽車產(chǎn)業(yè)所面臨的現(xiàn)狀，迫使我們必須尋求新的發(fā)展道路。電動(dòng)汽車具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

電動(dòng)汽車充電機(jī)系統(tǒng)主要是將供電電源的能量傳遞給電動(dòng)汽車動(dòng)力電池，充電機(jī)實(shí)質(zhì)是供電電源與電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的功率轉(zhuǎn)換接口。電動(dòng)汽車充電機(jī)的發(fā)展是電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，直流快速充電的需求是公共充電設(shè)施的發(fā)展方向。

目前，市場上已有的一樁雙充產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)充電口充電，但不能實(shí)現(xiàn)輸出功率的自動(dòng)分配。專利cn104810894a提出了一種通過控制并機(jī)接觸器的開合進(jìn)行功率調(diào)配的系統(tǒng)，但該系統(tǒng)的充電控制策略過于繁瑣，不易實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)及其控制方法，它可根據(jù)充電負(fù)荷自動(dòng)分配功率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)，其特征在于：包含充電機(jī)柜、第一充電樁、第二充電樁和控制系統(tǒng)，充電機(jī)柜與交流電源連接，第一充電樁和第二充電樁分別與充電機(jī)柜連接，第一充電樁和第二充電樁內(nèi)設(shè)置有監(jiān)控板，充電機(jī)柜內(nèi)設(shè)置有兩組自動(dòng)分配單元，每組自動(dòng)分配單元包含若干個(gè)充電模塊，每個(gè)充電模塊直流輸出端與繼電器連接，繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)分別與第一充電樁和第二充電樁連接，充電機(jī)柜、第一充電樁和第二充電樁均由控制系統(tǒng)控制。

進(jìn)一步地，所述充電機(jī)柜還包含斷路器、交流接線排、防雷、微斷和指示燈，斷路器一端連接交流電源，斷路器另一端與交流接線排連接，若干微斷一端與交流接線排連接，微斷另一端分別連接兩個(gè)充電模塊的交流輸入端，每個(gè)充電模塊的直流輸出端與繼電器連接，指示燈與繼電器連接用于顯示斷路器開合狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述充電機(jī)柜內(nèi)設(shè)置有交流電表和泄放回路，泄放回路由泄放電阻和泄放繼電器組成。

進(jìn)一步地，所述斷路器采用具備過載、短路和漏電保護(hù)功能的斷路器。

進(jìn)一步地，所述第一充電樁和第二充電樁包含直流接線排、tc端子、熔斷器、分流器、輸出接觸器和充電槍，tc端子一端與直流接線排連接，tc端子另一端兩路輸出分別與熔斷器和分流器的一端連接，熔斷器和分流器的另一端分別與輸出接觸器兩路輸入鏈接，輸出接觸器兩路輸出與充電槍連接。

進(jìn)一步地，所述第一充電樁和第二充電樁還包含計(jì)費(fèi)控制單元、人機(jī)界面、ic讀卡器、輔助電源和指示燈，計(jì)費(fèi)控制單元為充電樁控制核心，人機(jī)界面與計(jì)費(fèi)控制單元連接用于人機(jī)交互操作，ic讀卡器與計(jì)費(fèi)控制單元連接用于讀取用戶充電ic信息，輔助電源用于充電樁內(nèi)部供電，指示燈用于顯示充電樁工作狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包含自動(dòng)分配模塊和監(jiān)控模塊，自動(dòng)分配模塊控制繼電器的投切，監(jiān)控模塊控制充電樁充電。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)控板設(shè)置有三路can總線，第一路can總線負(fù)責(zé)與充電模塊通信，第二路can總線負(fù)責(zé)與電動(dòng)汽車bms通信，第三路can總線負(fù)責(zé)與自動(dòng)分配板通信，監(jiān)控模塊根據(jù)bms對充電電流的需求和充電樁體的狀態(tài)，響應(yīng)bms的負(fù)荷需求，通過自動(dòng)分配板控制高壓繼電器的開關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)功率自動(dòng)分配。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)控板通過以太網(wǎng)、gprs或4g連接后臺(tái)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控直流快速充電機(jī)的工作狀態(tài)并上傳數(shù)據(jù)。

一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)的控制方法，其特征在于包含以下步驟：

（1）首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢，若無故障則進(jìn)入歡迎主界面，用戶刷卡，系統(tǒng)讀取卡信息，判斷是否黑戶和此卡是否正在充電，若此卡正常，則進(jìn)入步驟（2）；

（2）判斷連接本樁的分體機(jī)柜是否有其他樁體正在充電，如果有則根據(jù)控制策略判定優(yōu)先級，如果沒有則判定本樁為最高優(yōu)先級，提示用戶插好充電槍，進(jìn)入步驟（3）；

（3）判斷連接確認(rèn)，連接確認(rèn)正常則解除充電槍電磁鎖，用戶選擇充電方式，刷卡啟動(dòng)充電過程，閉合絕緣監(jiān)測開關(guān)，啟動(dòng)充電樁輸出額定電壓，進(jìn)入步驟（4）；

（4）判斷絕緣監(jiān)測是否正常，不正常則界面提示報(bào)警，充電結(jié)束，正常則停止充電樁電壓輸出，進(jìn)入步驟（5）；

（5）啟動(dòng)泄放開關(guān)1s后斷開，判斷監(jiān)測母線電壓是否小于60vdc，否則報(bào)警，是則啟動(dòng)輔助電源開關(guān)，充電樁和bms信息交互，進(jìn)入步驟（6）；

（6）根據(jù)充電樁工作狀態(tài)和bms充電需求判斷是否進(jìn)行功率分配，否則直接判斷電池極性是否正常，是則通過功率分配板控制高壓繼電器進(jìn)行相應(yīng)切換，進(jìn)入步驟（7）；

（7）判斷電池極性是否正常，不正常則報(bào)警，充電結(jié)束，正常則閉合直流接觸器，啟動(dòng)充電模塊，檢測充電狀態(tài)和報(bào)警，直到充電完成，然后關(guān)閉充電模塊，關(guān)斷直流接觸器，啟動(dòng)泄放開關(guān)1s后關(guān)閉，進(jìn)入步驟（8）；

（8）判斷是否需要調(diào)整優(yōu)先級，否則跳轉(zhuǎn)至關(guān)斷輔助電源開關(guān)，是則先調(diào)整優(yōu)先級，然后關(guān)斷輔助電源開關(guān)，解除充電槍電磁鎖，提示用戶將槍插回充電樁槍座，提示用戶刷卡結(jié)賬，充電結(jié)束。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：

1）本發(fā)明可根據(jù)充電負(fù)荷自動(dòng)分配功率的控制策略，可根據(jù)充電過程中狀態(tài)信息，產(chǎn)生充電功率自動(dòng)分配，使充電機(jī)具備負(fù)荷調(diào)節(jié)分配功能，優(yōu)化負(fù)荷利用率；

2）本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)對單輛電動(dòng)汽車的大功率快速充電，又能實(shí)現(xiàn)同時(shí)對兩輛電動(dòng)汽車的快速充電功能，縮短了電動(dòng)汽車的充電時(shí)間，提高了充電模塊的利用率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)的電路示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)的系統(tǒng)通訊示意圖。

圖3是本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)的控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

如圖1或圖2所示，本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)，包含充電機(jī)柜1、第一充電樁2、第二充電樁3和控制系統(tǒng)，充電機(jī)柜1與交流電源連接，第一充電樁2和第二充電樁3分別與充電機(jī)柜1連接，第一充電樁2和第二充電樁3內(nèi)設(shè)置有監(jiān)控板，充電機(jī)柜1內(nèi)設(shè)置有兩組自動(dòng)分配單元，每組自動(dòng)分配單元包含若干個(gè)充電模塊4，每個(gè)充電模塊直流輸出端與繼電器5連接，繼電器5的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)分別與第一充電樁2和第二充電樁3連接，充電機(jī)柜1、第一充電樁2和第二充電樁3均由控制系統(tǒng)控制。充電模塊為ac-dc充電模塊，第一充電樁和第二充電樁可以是兩個(gè)相互聯(lián)系的獨(dú)立充電樁，也可以設(shè)計(jì)成一個(gè)充電樁內(nèi)的兩個(gè)充電單元口。圖2中1#和2#的各模塊也分別對應(yīng)第一充電樁和第二充電樁的內(nèi)部模塊。充電時(shí)分別與1#電動(dòng)汽車和2#電動(dòng)汽車互連，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出，同時(shí)充電口和車輛的bms(蓄電池管理系統(tǒng))之間通過can通信互連，bms實(shí)際上是充電需求的發(fā)起者，它告訴充電口此時(shí)需要的充電電壓和電流大小，充電口再把此需求傳遞給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元再告訴ac-dc模塊，并通過自動(dòng)分配單元為1#充電口和2#充電口分配輸出功率。

以120kw直流充電機(jī)為例，當(dāng)高壓繼電器1、3、5、7、9、11、15開通，則1#充電樁體可輸出120kw功率，反之，當(dāng)高壓繼電器2、4、6、8、10、12、14、16開通，則2#充電樁體可輸出120kw功率，高壓繼電器雙雙互鎖，不能同時(shí)開通，是由自動(dòng)分配板的互鎖繼電器實(shí)現(xiàn)?？梢?，本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)對單輛電動(dòng)汽車的大功率快速充電，又能實(shí)現(xiàn)同時(shí)對兩輛電動(dòng)汽車的快速充電功能，縮短了電動(dòng)汽車的充電時(shí)間，提高了充電模塊的利用率。

充電機(jī)柜1還包含斷路器6、交流接線排7、防雷8、微斷9和指示燈，斷路器6一端連接交流電源，斷路器6另一端與交流接線排7連接，若干微斷9一端與交流接線排7連接，微斷9另一端分別連接兩個(gè)充電模塊4的交流輸入端，每個(gè)充電模塊4的直流輸出端與繼電器5連接，指示燈與繼電器5連接用于顯示斷路器5開合狀態(tài)。充電機(jī)柜1內(nèi)設(shè)置有交流電表和泄放回路，交流電表進(jìn)行充電過程中全部電量計(jì)量,泄放回路由泄放電阻和泄放繼電器組成。斷路器采用具備過載、短路和漏電保護(hù)功能的斷路器。

第一充電樁2和第二充電樁3包含直流接線排10、tc端子11、熔斷器12、分流器13、輸出接觸器14和充電槍15，tc端子11一端與直流接線排10連接，tc端子11另一端兩路輸出分別與熔斷器12和分流器13的一端連接，熔斷器12和分流器13的另一端分別與輸出接觸器14兩路輸入鏈接，輸出接觸器14兩路輸出與充電槍15連接。第一充電樁和第二充電樁還包含計(jì)費(fèi)控制單元、人機(jī)界面、ic讀卡器、輔助電源和指示燈，計(jì)費(fèi)控制單元為充電樁控制核心，人機(jī)界面與計(jì)費(fèi)控制單元連接用于人機(jī)交互操作，ic讀卡器與計(jì)費(fèi)控制單元連接用于讀取用戶充電ic信息，輔助電源用于充電樁內(nèi)部供電，指示燈用于顯示充電樁工作狀態(tài)。計(jì)費(fèi)控制單元通過連接相應(yīng)輸入輸出組件，完成人機(jī)顯示、計(jì)量計(jì)費(fèi)、支付、數(shù)據(jù)加密、后臺(tái)通信等功能；高壓接觸器控制電源的通斷；充電連接器提供與電動(dòng)汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。

控制系統(tǒng)包含自動(dòng)分配模塊和監(jiān)控模塊，自動(dòng)分配模塊控制繼電器的投切，監(jiān)控模塊控制充電樁充電。人機(jī)界面、ic讀卡器與監(jiān)控板通過rs232通信，直流電表與監(jiān)控板通過rs485通信。

監(jiān)控板設(shè)置有三路can總線，第一路can總線負(fù)責(zé)與充電模塊通信，第二路can總線負(fù)責(zé)與電動(dòng)汽車bms通信，第三路can總線負(fù)責(zé)與自動(dòng)分配板通信，監(jiān)控模塊根據(jù)bms對充電電流的需求和充電樁體的狀態(tài)，響應(yīng)bms的負(fù)荷需求，通過自動(dòng)分配板控制高壓繼電器的開關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)功率自動(dòng)分配。監(jiān)控板通過以太網(wǎng)、gprs或4g連接后臺(tái)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控直流快速充電機(jī)的工作狀態(tài)并上傳數(shù)據(jù)。

一種電動(dòng)汽車自動(dòng)功率分配直流快速充電機(jī)的控制方法，其特征在于包含以下步驟：

（1）首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢，若無故障則進(jìn)入歡迎主界面，用戶刷卡，系統(tǒng)讀取卡信息，判斷是否黑戶和此卡是否正在充電，若此卡正常，則進(jìn)入步驟（2）；

（2）判斷連接本樁的分體機(jī)柜是否有其他樁體正在充電，如果有則根據(jù)控制策略判定優(yōu)先級，如果沒有則判定本樁為最高優(yōu)先級，提示用戶插好充電槍，進(jìn)入步驟（3）；

（3）判斷連接確認(rèn)，連接確認(rèn)正常則解除充電槍電磁鎖，用戶選擇充電方式，刷卡啟動(dòng)充電過程，閉合絕緣監(jiān)測開關(guān)，啟動(dòng)充電樁輸出額定電壓，進(jìn)入步驟（4）；

（4）判斷絕緣監(jiān)測是否正常，不正常則界面提示報(bào)警，充電結(jié)束，正常則停止充電樁電壓輸出，進(jìn)入步驟（5）；

（5）啟動(dòng)泄放開關(guān)1s后斷開，判斷監(jiān)測母線電壓是否小于60vdc，否則報(bào)警，是則啟動(dòng)輔助電源開關(guān)，充電樁和bms信息交互，進(jìn)入步驟（6）；

（6）根據(jù)充電樁工作狀態(tài)和bms充電需求判斷是否進(jìn)行功率分配，否則直接判斷電池極性是否正常，是則通過功率分配板控制高壓繼電器進(jìn)行相應(yīng)切換，進(jìn)入步驟（7）；

（7）判斷電池極性是否正常，不正常則報(bào)警，充電結(jié)束，正常則閉合直流接觸器，啟動(dòng)充電模塊，檢測充電狀態(tài)和報(bào)警，直到充電完成，然后關(guān)閉充電模塊，關(guān)斷直流接觸器，啟動(dòng)泄放開關(guān)1s后關(guān)閉，進(jìn)入步驟（8）；

（8）判斷是否需要調(diào)整優(yōu)先級，否則跳轉(zhuǎn)至關(guān)斷輔助電源開關(guān)，是則先調(diào)整優(yōu)先級，然后關(guān)斷輔助電源開關(guān)，解除充電槍電磁鎖，提示用戶將槍插回充電樁槍座，提示用戶刷卡結(jié)賬，充電結(jié)束。

控制方法設(shè)置優(yōu)先級，實(shí)時(shí)檢測車與樁的連接狀態(tài)，連接狀態(tài)通過檢測車與樁的控制導(dǎo)引信號(hào)的電壓值來判斷，并通過can通信實(shí)時(shí)的上報(bào)給監(jiān)控單元。根據(jù)先到為主原則，如果1#充電口與1#電動(dòng)汽車首先連接充電，監(jiān)控單元判定1#充電口的優(yōu)先級最高，監(jiān)控單元控制ac-dc充電機(jī)輸出功率優(yōu)先滿足1#電動(dòng)汽車的充電需求，當(dāng)1#電動(dòng)汽車充電完成之后，斷開與1#充電口的連接，如果此時(shí)2#充電口和2#電動(dòng)汽車仍然在連接充電，那么監(jiān)控單元設(shè)定2#充電口升級為最高優(yōu)先級。如果1#充電口與1#電動(dòng)汽車、2#充電口與2#電動(dòng)汽車同時(shí)建立連接，那么監(jiān)控單元默認(rèn)1#充電口具有最高優(yōu)先級。最高優(yōu)先級的充電口優(yōu)先獲得車輛所需的充電電流。

定義了功率自動(dòng)分配規(guī)則之后，還要定義切換ac-dc充電模塊的執(zhí)行規(guī)則。為降低高壓繼電器的切換頻率，提高產(chǎn)品壽命，針對1#充電口，采用正序投入、倒序切出的方式為其提供所需要的充電電流值；針對2#充電口，采用倒序投入、正序切出的方式為其提供所需要的充電電流值。

本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明說明書的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。