一种电动汽车充电系统的制作方法

本发明涉及充电系统
技术领域：
，尤其涉及一种电动汽车充电系统。
背景技术：
：在提倡节能减排的大环境下，电动汽车的推广变得越来越重要，电动汽车的配套设施也必须建立起来。在现有的电动汽车充电系统中，充电模块独立进行供电，使得充电枪的输出功率固定，而小汽车BMS辅助电源一般12V，中巴或大巴的BMS辅助电源一般是24V，远不能满足不同功率电动汽车的充电需求，难以实现兼容各容量等级汽车充电，充电模式单一，难以为各种容量等级的小汽车、中巴、大巴充电提供最优的充电方式，且系统复杂，功率小，难以实现批量简易生产化。技术实现要素：本发明实施例提出一种电动汽车充电系统，能够满足不同功率电动汽车的充电需求和智能分配。本发明实施例提供一种电动汽车充电系统，包括：N个充电模块，用于提供充电电流；其中，N≥2；N个群充模块，每个群充模块分别与所述N个充电模块连接，分别用于对所述N个充电模块提供的充电电流进行分配；N个充电枪，与所述N个群充模块一一对应地连接，每个充电枪分别用于根据其对应的群充模块所分配的充电电流对电动汽车进行充电；N个充电控制器，与所述N个充电枪一一对应地连接，每个充电控制器分别用于发送充电控制指令，以及实现电动汽车的充电管理功能；以及，一个群充控制器，分别与所述N个充电模块、所述N个群充模块和所述N个充电控制器连接，用于接收所述每个充电控制器发送的充电控制指令，以控制所述N个充电模块和所述N个群充模块对所述每个充电枪的充电电流进行分配。进一步地，所述N个群充模块包括N/2个正群充模块和N/2个负群充模块；每个正群充模块包括并联的第一正群充单元和第二正群充单元，每个正群充单元具有N个正输入端和一个正输出端；每个负群充模块包括并联的第一负群充单元和第二负群充单元，每个负群充单元具有N个负输入端和一个负输出端；所述N/2个正群充模块依次排列，任意一个正群充模块中的第一正群充单元的N个正输入端与其下一个正群充模块中的第二正群充单元的N个正输入端一一对应地连接；第一个正群充模块中的第二正群充单元的N个正输入端分别与所述N个充电模块的正输出端一一对应地连接，N个正群充单元的正输出端分别与所述N个充电枪的正极一一对应地连接；所述N/2个负群充模块依次排列，任意一个负群充模块中的第一负群充单元的N个负输入端与其下一个负群充模块中的第二负群充单元的N个负输入端一一对应地连接；第一个负群充模块中的第二负群充单元的N个负输入端分别与所述N个充电模块的负输出端一一对应地连接，N个负群充单元的负输出端分别与所述N个充电枪的负极一一对应地连接。进一步地，所述电动汽车充电系统还包括至少一个机柜；每个机柜中分别安装有所述N个充电模块、所述N个群充模块、所述N个充电枪、所述N个充电控制器和所述群充控制器；所述至少一个机柜中的群充控制器相互通信连接，所述每个机柜中的N个群充模块分别与其他每个机柜中的N个充电枪一一对应地连接，以将所述每个机柜中的充电模块分配到任一充电枪。进一步地，所述电动汽车充电系统还包括主机柜和副机柜；每个机柜中分别安装有所述N个充电模块、所述N个群充模块、所述N个充电枪、所述N个充电控制器和所述群充控制器；所述主机柜和所述副机柜用于分别提供一个充电枪同时给一辆电动汽车进行充电。进一步地，每个群充模块分别包括与所述N个充电模块一一对应连接的N个输出通道；所述每个群充模块的N个输出通道分别与该群充模块所对应的充电枪连接；每个输出通道分别包括用于通过断开或闭合以分配其对应的充电模块的充电电流的电路开关，以及用于防止电流倒灌和电动汽车短路的二极管；所述电路开关为电子开关或机械开关；所述电路开关的一端与其对应的充电模块的输出端连接，所述电路开关的另一端与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与对应的充电枪连接。进一步地，所述充电控制指令包括启动命令和需求电流；所述群充控制器具体用于根据接收到的所述每个充电控制器的启动命令的先后顺序，对其对应的充电枪的充电分配进行排序并保存在优先级缓冲区，以及根据每个充电枪的需求电流与单个充电模块的额定电流关系，确定所述每个充电枪所需的充电模块的数量，以向所述每个充电枪分配充电模块。进一步地，所述群充控制器还用于按照所述优先级缓冲区中的排序，并根据每个充电枪所需的充电模块的数量，依次向所述每个充电枪分配其所需数量的充电模块；或者，先向每个充电枪分配至少一个充电模块，若仍有空闲的充电模块，再按照所述优先级缓冲区中的排序，并根据每个充电枪所需的充电模块的数量，依次向所述每个充电枪分配其所需的充电模块；或者，向所述每个充电枪平均分配充电模块。进一步地，所述群充控制器还用于在确定一个充电枪所需的充电模块的数量后，检测每个充电模块的状态，将处于空闲状态的所需数量的充电模块分配给所述充电枪，并将分配的充电模块的空闲组号更改为所述充电枪所对应的充电控制器的地址。进一步地，所述群充控制器还用于在将处于空闲状态的充电模块分配给充电枪时，先将所述充电枪与其对应的群充模块连通，再将所述充电模块的空闲组号更改为所述充电枪所对应的充电控制器的地址；在将分配给充电枪的充电模块解除时，先使所述充电模块关机，再控制所述充电枪与其对应的群充模块的连接断开，进而将所述充电模块的组号更改为空闲组号。实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明实施例提供的电动汽车充电系统，能够通过群充模块与充电枪的对应连接，使N个充电模块的充电电流任意输出到任一充电枪，且通过软件算法，智能为电动汽车提供符合的辅源类型，兼容大中巴和小汽车充电，同时实现对每个充电枪的电流需求进行功率智能分配；通过正负群充模块形式构建群充模块，实现系统简化，且提高可靠性和可生产性；机柜间的柔性扩展，最大可支持10台180KW机柜进行并联，实现单枪1800KW功率输出，为后期充电枪电流扩容提供了预留解决方案。附图说明图1是本发明提供的电动汽车充电系统的第一个实施例的结构示意图；图2是本发明提供的电动汽车充电系统的第二个实施例的结构示意图；图3是本发明提供的电动汽车充电系统的第三个实施例的结构示意图；图4是本发明提供的电动汽车充电系统中一个群充模块的一个实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1，本发明提供的电动汽车充电系统的一个实施例的结构示意图，包括：N个充电模块1，用于提供充电电流；其中，N≥2；N个群充模块2，每个群充模块2分别与所述N个充电模块1连接，分别用于对所述N个充电模块1提供的充电电流进行分配；N个充电枪3，与所述N个群充模块2一一对应地连接，每个充电枪分别用于根据其对应的群充模块所分配的充电电流对电动汽车进行充电；N个充电控制器4，与所述N个充电枪3一一对应地连接，每个充电控制器分别用于发送充电控制指令，以及实现电动汽车的充电管理功能；以及，一个群充控制器5，分别与所述N个充电模块1、所述N个群充模块2和所述N个充电控制器4连接，用于接收所述每个充电控制器发送的充电控制指令，以控制所述N个充电模块和所述N个群充模块对所述每个充电枪的充电电流进行分配。需要说明的是，每个充电枪配置有一个充电控制器，实现BMS通讯、刷卡、人机界面、后台、充电枪信息采集及群充控制器通讯。用户可通过充电控制器进行交互，使充电控制器发送充电控制指令。群充控制器通过与充电控制器CAN通信收集充电控制指令，对充电模块和群充模块进行管理，通过核心算法实现功率智能分配和智能充电模式。通过对市面各种容量电动汽车的分析和充电枪最大容量250A的分析，基本目前单个充电机柜功率容量在180KW以下，现以最大功率180KW充电机柜为例，设置12个充电模块，每个充电模块为功率为15KW的恒功率模块，设置12个充电枪和12个群充模块，每个群充模块通过12进1出的方式实现12个充电模块任意一个输出电流到每个充电枪，设置与12个充电枪相对应的12个充电控制器，实现多种智能充电方式以及人机界面操作，设置一个群充控制器，管理12个充电模块和12个群充模块，以实现每个充电模块可任意根据需求分配给任一充电枪。采用本实施例，能够通过软件算法，智能为电动汽车提供符合的辅源类型，兼容大中巴和小汽车充电，同时实现对每个充电枪的电流需求进行功率智能分配。而且，通过充电控制器与群充控制器双控制软件组合方式，有效实现分体机与充电桩分离方式，使用场站更美观，节省场地，同时这种软件功能分割方式，最大可以实现分体机与充电桩200多米的应用场合，满足目前所有应用需求，同时，连接中间的信号线延长充电枪方式相比，从13退变成了4根，大大节约了成本，使用系统的可靠性和可生产性高。进一步地，如图2所示，所述N个群充模块2包括N/2个正群充模块21和N/2个负群充模块22；每个正群充模块21包括并联的第一正群充单元23和第二正群充单元24，每个正群充单元具有N个正输入端P1和一个正输出端P2；每个负群充模块22包括并联的第一负群充单元25和第二负群充单元26，每个负群充单元具有N个负输入端P3和一个负输出端P4；所述N/2个正群充模块依次排列，任意一个正群充模块21中的第一正群充单元23的N个正输入端P1与其下一个正群充模块21中的第二正群充单元24的N个正输入端P1一一对应地连接；第一个正群充模块21中的第二正群充单元24的N个正输入端P1分别与所述N个充电模块1的正输出端12+一一对应地连接，N个正群充单元的正输出端P2分别与所述N个充电枪3的正极一一对应地连接；所述N/2个负群充模块依次排列，任意一个负群充模块22中的第一负群充单元25的N个负输入端P3与其下一个负群充模块22中的第二负群充单元26的N个负输入端P3一一对应地连接；第一个负群充模块22中的第二负群充单元26的N个负输入端P3分别与所述N个充电模块1的负输出端12-一一对应地连接，N个负群充单元的负输出端P4分别与所述N个充电枪3的负极一一对应地连接。需要说明的是，图2是以6个正群充模块和6个负群充模块为例，现有技术中的群充模块的正负未分离，以12枪180KW机型为例，若要实现群充，系统需设置288个电子开关，288个输入输出线缆连接，每点连接需要满足40A载流能力，整个系统将非常复杂，系统体积将非常大，可靠性低，难以实现生产。本实施例的群充模块进行正负群充模块分离。以系统设置12个充电模块为例，每个正群充单元和每个负群充单元采用12PIN定制40A的功率端子，正群充单元的正输入端之间通过线缆27连接，即可将每个正群充单元的正输入端分别接入充电模块的正输出端，负群充单元的负输入端之间通过线缆27连接，即可将每个负群充单元的负输入端分别接入充电模块的负输出端，实现系统简化及提高可靠性和可生产性。进一步地，所述电动汽车充电系统还包括至少一个机柜；每个机柜中分别安装有所述N个充电模块、所述N个群充模块、所述N个充电枪、所述N个充电控制器和所述群充控制器；所述至少一个机柜中的群充控制器相互通信连接，所述每个机柜中的N个群充模块分别与其他每个机柜中的N个充电枪一一对应地连接，以将所述每个机柜中的充电模块分配到任一充电枪。其中，以两个机柜，每个机柜具有6个正群充模块和6个负群充模块为例进行说明，如图3所示，机柜32中的12个群充模块2分别与机柜31中的12个充电枪3连接，实现机柜31和机柜32的并联扩展。通过充电控制器与群充控制器双控制软件组合方式，只需要将机柜与机柜的群充控制器通信线进行联及输出并联，则轻松实现机柜与机柜的柔性扩展并联，最多可支持10台机柜进行并联，实现每个机柜的充电模块可以任意分配到任一充电机，单枪功率支持最大1800KW输出，满足目前所有容量的功率需求，以及为后期充电枪电流扩容提供了预留解决方案。进一步地，所述电动汽车充电系统还包括主机柜和副机柜；每个机柜中分别安装有所述N个充电模块、所述N个群充模块、所述N个充电枪、所述N个充电控制器和所述群充控制器；所述主机柜和所述副机柜用于分别提供一个充电枪同时给一辆电动汽车进行充电。需要说明的是，主机柜充电枪与副机柜充电枪只有与同一辆电动汽车正确相连时，系统才能启动，开机后，主机柜与副机柜的两把充电枪将同时为这一台电动汽车进行充电，并且各机柜电流均流。其中，这种双枪并充模式只适用具有两个充电接口的电动汽车。进一步地，如图4所示，每个群充模块2分别包括与所述N个充电模块1一一对应连接的N个输出通道41；所述每个群充模块2的N个输出通道分别与该群充模块所对应的充电枪3连接；每个输出通道41分别包括用于通过断开或闭合以分配其对应的充电模块的充电电流的电路开关K，以及用于防止电流倒灌和电动汽车短路的二极管D；所述电路开关为电子开关或机械开关；所述电路开关K的一端与其对应的充电模块1的输出端连接，所述电路开关K的另一端与所述二极管D的正极连接，所述二极管D的负极与对应的充电枪3连接。需要说明的是，每个输出通道上均设置有一个电路开关作为切换开关，其中，若输出电路上的电路开关闭合，则该输出电路导通，将该输出电路所对应的充电模块输出的充电电流通过短接铜排分配给充电枪；若输出电路上的电路开关断开，则该输出电路断开，不分配该输出电路所对应的充电模块输出的充电电流。另外，每个输出电路上还设置有一个二极管。采用电路开关和二极管结合的独特保护方式，能有效解决电路开关损坏或充电模块输出端口短路而引起的汽车短路问题，并能有效防止电路开关闭合时，汽车电池对充电模块的电流倒灌，同时，还能有效防止充电模块端口短路时引起的汽车电池短路。群充模块使用1～12进1出带二极管和电子开关或机械开关切换开关的功率调节拓朴，有效实现系统的1-12枪的任意枪数组合和每枪0～180KW系统及最小0～15KW功率步进的功率调节，同时又有效保护群充车辆充电的安全可靠性。进一步地，所述充电控制指令包括启动命令和需求电流；所述群充控制器具体用于根据接收到的所述每个充电控制器的启动命令的先后顺序，对其对应的充电枪的充电分配进行排序并保存在优先级缓冲区，以及根据每个充电枪的需求电流与单个充电模块的额定电流关系，确定所述每个充电枪所需的充电模块的数量，以向所述每个充电枪分配充电模块。进一步地，所述群充控制器还用于按照所述优先级缓冲区中的排序，并根据每个充电枪所需的充电模块的数量，依次向所述每个充电枪分配其所需数量的充电模块；或者，先向每个充电枪分配至少一个充电模块，若仍有空闲的充电模块，再按照所述优先级缓冲区中的排序，并根据每个充电枪所需的充电模块的数量，依次向所述每个充电枪分配其所需的充电模块；或者，向所述每个充电枪平均分配充电模块。其中，群充控制器按照智能充电模式来确定每个充电枪所需的充电模块的数量。主要有以下几种：(1)先到先充、后到小充的充电方式。在没收到车辆启动充电指令，即启动命令前，系统中所有充电模块默认为空闲模块，当任一车辆的启动开机命令后，系统优先提供至少一个15KW模块分配给其对应充电枪进行充电响应，若此时系统中还有空闲模块，则优先满足先启动充电车辆的充电需求，在满足先启动充电车辆需求的情况下，如果系统还有空闲模块则分配给次优先级启动充电的车辆。在充电过程中，优先满足车辆在快充满时，若BMS需求电流慢慢减小，则充电模块在满足此车辆的充电电流的情况下，自动将多余空闲的充电模块转给需求车辆使用。(2)先到先充的充电方式：在没收到车辆启动充电指令，即启动命令前，系统中所有充电模块默认为空闲模块，收到车辆启动命令后，系统对车辆启动指令做智能优级排序，优先满足先启动充电车辆的充电需求，在满足先启动充电车辆需求的情况下，如果系统还有空闲的充电模块则分配给次优先级启动充电的车辆，若此时，系统没有空闲模块，则在对应的本地监控显示屏显示提示“充电限制，系统没分配到空闲模块”，同时向客户的后台上传充电限制或者等待状态。优先满足车辆在快充满时，若充电需求电流慢慢减小，则充电模块在满足此车辆的充电电流的情况下，自动将多余空闲的充电模块转给需求车辆使用。(3)均匀充电方式：在没收到车辆启动充电指令，即启动命令前，系统中所有充电模块默认为空闲模块，根据系统收到车辆启动指令的数量N，将系统功率分成N等分，但系统功率应满足是15KW的倍数要求，若不能满足功率15KW倍数，则将功率自动分配给优先启动车辆。以一机4枪(A、B、C、D)群充样机为例，各个充电枪的分配情况如表1所示。充电枪枪号启动命令优先序号分配功率/KWA未启动0B145C330D245表1进一步地，所述群充控制器还用于在确定一个充电枪所需的充电模块的数量后，检测每个充电模块的状态，将处于空闲状态的所需数量的充电模块分配给所述充电枪，并将分配的充电模块的空闲组号更改为所述充电枪所对应的充电控制器的地址。需要说明的是，充电模块按组号和地址分两种结构，其中，组号支持0-15，地址支持1-15，且定义充电模块的空闲组号为0，而充电控制器的地址为1-12。在分配充电模块后，该充电模块的组号应与被分配的充电枪对应的充电控制器的地址相一致。进一步地，所述群充控制器还用于在将处于空闲状态的充电模块分配给充电枪时，先将所述充电枪与其对应的群充模块连通，再将所述充电模块的空闲组号更改为所述充电枪所对应的充电控制器的地址；在将分配给充电枪的充电模块解除时，先使所述充电模块关机，再控制所述充电枪与其对应的群充模块的连接断开，进而将所述充电模块的组号更改为空闲组号。其中，当充电模块从空闲状态到需要被分配占用时，必须先控制群充模块硬件切换到对应充电枪通道，再对充电模块组号更改为对应充电控制器地址。当充电模块从被分配占用状态到空闲状态时，必须先对该充电模块关机，再控制群充模块硬件断开与对应充电枪通道连接，才能将充电模块的组号更改为空闲组号。充电模块不能从当前充电枪占用直接分配到其它充电枪通道，必须先转为空闲状态，再分配到下一个需要占用的充电枪。本发明实施例提供的电动汽车充电系统，能够通过群充模块与充电枪的对应连接，使N个充电模块的充电电流任意输出到任一充电枪，且通过软件算法，智能为电动汽车提供符合的辅源类型，兼容大中巴和小汽车充电，同时实现对每个充电枪的电流需求进行功率智能分配；通过正负群充模块形式构建群充模块，实现系统简化，且提高可靠性和可生产性；机柜间的柔性扩展，最大可支持10台180KW机柜进行并联，实现单枪1800KW功率输出，为后期充电枪电流扩容提供了预留解决方案。以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3