一种一机多枪功率智能分配的电动汽车充电控制装置的制作方法

本发明涉及电动汽车充电桩领域，具体涉及一种一机多枪功率智能分配的电动汽车充电控制装置。

背景技术：

目前电动汽车充电桩大多采用一机一枪或一机两枪：整流模块使用率不高、效率低、故障多、自动化智能化程度低，多为傻瓜式的功率分配模式，不能实时依据电动汽车需求动态调节输出功率。且一机一枪或一机两枪占用土地面积过多。电能泄放回路，目前大部分充电桩均采用以泄放电阻消耗热能来满足国标要求，能量利用率低，造成能量损失。现有技术无法解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术电动汽车充电桩中存在的问题，提供了一种充电方便、自动化程度高，通用性强的功率智能分配的电动汽车充电控制装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种一机多枪功率智能分配的电动汽车充电控制装置，包括与电网连接的防雷模块,防雷模块连接有总进线断路器，总进线断路器的出线端连接有进线接触器，进线接触器的出线端分别连接有整流模块组及交流输出接触器，交流输出接触器连接有交流充电枪,所述整流模块组连接有电能泄放回收回路，电能泄放回收回路连接有整流模块组输出直流接触器组，整流模块组输出直流接触器组连接有直流充电枪组，直流充电枪组连接有控制板，控制板分别与整流模块组、电能泄放回收回路及交流输出接触器连接，控制板还连接有监控通讯板，监控通讯板分别与整流模块组、电能泄放回收回路、整流模块组输出直流接触器组以及交流充电枪连接。

进一步地，整流模块组包括并列设置的第一单体整流模块、第二单体整流模块、第三单体整流模块以及第四单体整流模块，第一单体整流模块、第二单体整流模块、第三单体整流模块以及第四单体整流模块均与控制板及监控通讯板连接，且第一单体整流模块、第二单体整流模块、第三单体整流模块以及第四单体整流模块的输入端均与进线接触器连接，第一单体整流模块、第二单体整流模块、第三单体整流模块以及第四单体整流模块上均设有第一输出端子、第二输出端子，第一输出端子与直流母线dc+连接，第二输出端子与直流母线dc-连接；

整流模块组输出直流接触器组包括第一直流接触器、第二直流接触器、第三直流接触器，第一直流接触器、第二直流接触器、第三直流接触器均与控制板及监控通讯板连接，且第一直流接触器的一个触头连接在第一单体整流模块的第一输出端子及第二单体整流模块的第一输出端子之间的直流母线dc+上，第一直流接触器的另一个触头连接在第一单体整流模块的第二输出端子与第二单体整流模块的第二输出端子之间的直流母线dc-上；第二直流接触器的一个触头连接在第二单体整流模块的第一输出端子及第三单体整流模块的第一输出端子之间的直流母线dc+上，第二直流接触器的另一个触头连接在第二单体整流模块的第二输出端子及第三单体整流模块的第二输出端子之间的直流母线dc-上；第三直流接触器的一个触头连接在第三单体整流模块的第一输出端子及第四单体整流模块的第一输出端子之间的直流母线dc+上，第三直流接触器的另一个触头连接在第三单体整流模块的第二输出端子及第四单体整流模块的第二输出端子之间的直流母线dc-上，直流母线dc+以及直流母线dc-上连接有直流充电枪组。

进一步地，直流充电枪组包括直流充电枪a、直流充电枪b,且直流充电枪a、直流充电枪b均与控制板及监控通讯板连接，直流母线dc+的一端连接第一电阻，第一电阻连接有直流充电枪a的一个端子，直流母线dc-的一端连接有第二电阻，第二电阻连接有直流充电枪a的另一个端子，且直流母线dc+与第一电阻之间连接有第四直流接触器的一个触头，直流母线dc-与第二电阻之间连接有第四直流接触器的另一个触头；

直流母线dc+的另一端连接第三电阻，第三电阻连接有直流充电枪b的一个端子，直流母线dc-的另一端连接有第四电阻，第四电阻连接有直流充电枪b的另一个端子，且直流母线dc+与第三电阻之间连接有第五直流接触器的一个触头，直流母线dc-与第四电阻之间连接有第五直流接触器的另一个触头，且第四直流接触器、第五直流接触器均与控制板连接。

进一步地，电能泄放回收回路包括蓄电池，蓄电池的一端分别与第一单体整流模块的第一输出端子、第二单体整流模块的第一输出端子、第三单体整流模块的第一输出端子以及第四单体整流模块的第一输出端子连接，电容电池组的另一端连接有第六直流接触器，第六直流接触器分别与第一单体整流模块的第二输出端子、第二单体整流模块的第二输出端子、第三单体整流模块的第二输出端子以及第四单体整流模块的第二输出端子连接，且第六直流接触器与控制板连接。

进一步地，交流输出接触器与交流充电枪之间的线路上还连接有充电枪电阻。

进一步地，电网为400v电网。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明的功率智能分配的电动汽车充电控制装置通过控制板、监控通讯板实时控制并监控整流模块组、电能泄放回收回路、整流模块组输出直流接触器组、交流输出接触器、直流充电枪组、交流充电枪等的实时状态。本发明通过电动汽车实时需求的电压、电流，动态调节整流模块组的输出，降低了电能损耗，提高了充电效率。本发明的交流充电枪与直流充电枪组相互独立互不影响，假如整流模块组出现故障，虽然会影响直流充电枪组充电，但不影响交流充电枪充电，此时还是一台完整的交流充电桩，有效提高了充电桩的使用率。本发明的电能泄放回收回路既满足了电压泄放的要求，又节约了电能，避免了在充电阶段对电池负载产生电压冲击。当充电结束后,充电机应及时对充电输出电压进行泄放,避免对操作人员造成电击伤害。充电回路的参数选择应保证在充电连接器断开后1s内将供电接口电压降到60vdc以下。本发明可对符合国标的电动汽车充电，智能分配功率，有效节约电能，自动化程度高，通用性强，能广泛应用于电动汽车充电。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

附图标记含义如下：1.整流模块组；2.电能泄放回收回路；3.整流模块组输出直流接触器组；4.直流充电枪组；5.控制板；6.监控通讯板；7.电容电池组；8.交流充电枪；9.交流充电枪a;10.直流充电枪b；11.第一单体整流模块；12.第二单体整流模块；13.第三单体整流模块；14.第四单体整流模块；spd：防雷模块；km：进线接触器；km1：第一直流接触器；km2：第二直流接触器；km3：第三直流接触器；km4：第四直流接触器；km5：第五直流接触器；km6：第六直流接触器；km7：交流输出接触器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种一机多枪功率智能分配的电动汽车充电控制装置，包括与400v电网连接的防雷模块spd,防雷模块spd连接有总进线断路器q1，总进线断路器q1的出线端连接有进线接触器km，进线接触器km的出线端分别连接有整流模块组1及交流输出接触器km7，交流输出接触器km7连接有交流充电枪8,交流输出接触器与交流充电枪8之间的线路上还连接有充电枪电阻。整流模块组1连接有电能泄放回收回路2，电能泄放回收回路2连接有整流模块组输出直流接触器组3，整流模块组输出直流接触器组3连接有直流充电枪组4，直流充电枪组4双向连接有控制板5，控制板5分别与整流模块组1、电能泄放回收回路2及交流输出接触器双向连接，控制板5还连接有监控通讯板6，监控通讯板6分别与整流模块组1、电能泄放回收回路2、整流模块组输出直流接触器组3以及交流充电枪8连接。整流模块组1包括并列设置的第一单体整流模块11、第二单体整流模块12、第三单体整流模块13以及第四单体整流模块14，第一单体整流模块11、第二单体整流模块12、第三单体整流模块13以及第四单体整流模块14均与控制板5及监控通讯板6双向连接，且第一单体整流模块11、第二单体整流模块12、第三单体整流模块13以及第四单体整流模块14的输入端均与进线接触器km连接，第一单体整流模块11、第二单体整流模块12、第三单体整流模块13以及第四单体整流模块14上均设有第一输出端子、第二输出端子，第一输出端子与直流母线dc+连接，第二输出端子与直流母线dc-连接。

整流模块组输出直流接触器组3包括第一直流接触器km1、第二直流接触器km2、第三直流接触器km3，第一直流接触器km1、第二直流接触器km2、第三直流接触器km3均与控制板5及监控通讯板6双向连接，且第一直流接触器km1的一个触头连接在第一单体整流模块11的第一输出端子及第二单体整流模块12的第一输出端子之间的直流母线dc+上，第一直流接触器km1的另一个触头连接在第一单体整流模块11的第二输出端子与第二单体整流模块12的第二输出端子之间的直流母线dc-上；第二直流接触器km2的一个触头连接在第二单体整流模块12的第一输出端子及第三单体整流模块13的第一输出端子之间的直流母线dc+上，第二直流接触器km2的另一个触头连接在第二单体整流模块12的第二输出端子及第三单体整流模块13的第二输出端子之间的直流母线dc-上；第三直流接触器km3的一个触头连接在第三单体整流模块13的第一输出端子及第四单体整流模块14的第一输出端子之间的直流母线dc+上，第三直流接触器km3的另一个触头连接在第三单体整流模块13的第二输出端子及第四单体整流模块14的第二输出端子之间的直流母线dc-上，直流母线dc+以及直流母线dc-上连接有直流充电枪组4。直流充电枪组4包括直流充电枪a9、直流充电枪b10,且直流充电枪a9、直流充电枪b10均与控制板5及监控通讯板6双向连接，直流母线dc+的一端连接第一电阻，第一电阻连接有直流充电枪a9的一个端子，直流母线dc-的一端连接有第二电阻，第二电阻连接有直流充电枪a9的另一个端子，且直流母线dc+与第一电阻之间连接有第四直流接触器km4的一个触头，直流母线dc-与第二电阻之间连接有第四直流接触器km4的另一个触头。

直流母线dc+的另一端连接第三电阻，第三电阻连接有直流充电枪b10的一个端子，直流母线dc-的另一端连接有第四电阻，第四电阻连接有直流充电枪b10的另一个端子，且直流母线dc+与第三电阻之间连接有第五直流接触器km5的一个触头，直流母线dc-与第四电阻之间连接有第五直流接触器km5的另一个触头，且第四直流接触器km4、第五直流接触器km5均与控制板5双向连接。

电能泄放回收回路2包括电容电池组7，电容电池组7的一端分别与第一单体整流模块11的第一输出端子、第二单体整流模块12的第一输出端子、第三单体整流模块13的第一输出端子以及第四单体整流模块14的第一输出端子连接，电容电池组7的另一端连接有第六直流接触器km6，第六直流接触器km6分别与第一单体整流模块11的第二输出端子、第二单体整流模块12的第二输出端子、第三单体整流模块13的第二输出端子以及第四单体整流模块14的第二输出端子连接，且第六直流接触器km6与控制板5双向连接。

如图1所示，整流模块组1为四个单体整流模块组成，实际中可以为更多组的单体整流模块，对应相应的增加整流模块组输出直流接触器组3中直流接触器的数量。

如图1所示，假设整流模块组1由4个单体整流模块ac/dc组成，（第一单体整流模块11、第二单体整流模块12、第三单体整流模块13以及第四单体整流模块14）设单体整流模块ac/dc输出电压范围dc(a～b)v、输出电流范围（c～d）a、最大输出功率为pmax=bd,则整流模块组1的最大功率为npmax,其中n为单体整流模块的数量。设x号车辆在某一时刻t来充电，需求电压为vtx,需求电流为itx,将直流充电枪a9或直流充电枪b10连接至x号车辆的充电接口；假如y号车辆在某一时刻t也来充电，需求电压为vty,需求电流为ity,将直流充电枪a9或直流充电枪b10连接至y号车辆的充电接口；z号车辆在某一时刻t来充电，需求电压为vtz,需求电流为itz,将交流充电枪8连接至z号车辆的充电接口；本控制策略是设置优先级，原则是先到原则+多需求原则，充电口实时监测车与桩的连接状态，连接状态通过检测车与桩的控制引导信号的电压值来判断，并通过国can总线实时上报给监控通讯板6，再由控制板5控制整流模块组1中相应的单体整流模块启动充电，若直流充电枪a9先与车辆连接充电，监控通讯板6认定直流充电枪a9充电枪优先级最高，控制板5控制整流模块组1满足车辆在任意时刻t的电压电流需求，若充直流充电枪a9接收到车辆的需求电流较多，监控通讯板6认定直流充电枪a9优先级次最高，控制板5控制整流模块组1满足车辆在任意时刻t的电压电流需求，根据先到+多需求原则，举例说明。

t1时刻，车辆启动充电阶段包含两种情况：

第一种：x号车辆处已插直流充电枪a9需求启动充电阶段、y号车辆处待插直流充电枪b10启动充电阶段、z号车辆选择交流充电枪8充电，假设a≦vt1x≦b,c≦it1x≦d,此时启动第一单体整流模块11ac/dc，闭合第四直流接触器km4，来满足x号车在时刻的需求，闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t1时刻的需求。

第二种：x号车辆处先已插直流充电枪a9需求启动充电阶段、y号车辆处后插直流充电枪b10启动充电阶段、z号车辆选择交流充电枪8充电，假设a≦vt1x≦b,a≦vt1y≦b,c≦it1x≦d,c≦it1y≦d,此时启动第一单体整流模块11ac/dc，闭合第四直流接触器km4，来满足x号车在t1时刻的需求,启动第四单体整流模块14ac/dc，闭合第五直流接触器km5，来满足y号车在t1时刻的需求，闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t1时刻的需求。

t2时刻，车辆需求稳态充电阶段包含四种情况：

第一种：x号车辆处需求稳态充电阶段、y号车辆仍处t1时刻的启动充电阶段、z号车辆选择交流充电枪8充电，假设a≦vt2x≦b,c≦it2x≦3d,此时启动第一单体整流模块11ac/dc、第二单体整流模块12以及第三单体整流模块13ac/dc，闭合第一直流接触器km1、第二直流接触器km2、第四直流接触器km4，断开第三直流接触器km3，来满足x号车在t2时刻的需求，继续保持，启动第四单体整流模块14ac/dc，闭合第五直流接触器km5，来满足y号车在t2时刻的需求，闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t2时刻的需求。

第二种：x、y号车辆均处需求稳态充电阶段、z号车辆选择交流充电枪8充电，假设a≦vt2x≦b,c≦it2x≦4d,a≦vt2y≦b,c≦it2y≦4d,此时启动第一单体整流模块11ac/dc、第二单体整流模块12以及第三单体整流模块13、第四单体整流模块14，闭合第一直流接触器km1、第四直流接触器km4、第三直流接触器km3，第五直流接触器km5，断开第二直流接触器km2，来满足x、y号车在t2时刻的需求，闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t2时刻的需求。

第三种：x号车辆处需求稳态充电阶段、y号车辆处未插枪阶段或已插枪充满阶段、z号车辆选择交流充电枪c充电，假设a≦vt2x≦b,c≦it2x≦4d,此时启动第一单体整流模块11ac/dc、第二单体整流模块12以及第三单体整流模块13、第四单体整流模块14，闭合第一直流接触器km1、第二直流接触器km2、第三直流接触器km3、第四直流接触器km4，断开第五直流接触器km5，来满足x号车在t2时刻的需求，闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t2时刻的需求。

第四种：x号车辆处需求稳态充电阶段、y号车辆处待插枪充电阶段、z号车辆选择交流充电枪8充电，假设a≦vt2x≦b,c≦it2x≦4d,此时先启动第一单体整流模块11、第二单体整流模块12以及第三单体整流模块13、第四单体整流模块14，闭合第一直流接触器km1、第二直流接触器km2、第三直流接触器km3、第四直流接触器km4，断开第五直流接触器km5来满足x号车在t2时刻的需求，待y号车辆将直流充电枪b10插入车辆充电接口，此时断开第三直流接触器km3，闭合第五直流接触器km5，y号车辆将进入t1时刻的状态，待y号车辆由进入t1时刻转为t2时刻的状态时，根据先到+多需求的原则，先到为最高优先级，多需为次高优先级，由先到的x号车以最优先分配功率，即分配第一单体整流模块11、第二单体整流模块12以及第三单体整流模块13、第四单体整流模块14来满足在t2时刻的充电需求，直至x号车由t2时刻转为t3时刻时，设t3时刻时a≦vt3x≦b,c≦it3x≦4d,才将第二单体整流模块12以及第三单体整流模块13、第四单体整流模块14分配给y号车来满足在t2时刻的充电需求，此时会闭合第二直流接触器km2、第三直流接触器km3、第五直流接触器km5，断开第一直流接触器km1。闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t2时刻的需求。

t3时刻，车辆需求涓流充电阶段包含二种情况：

第一种：x号车辆处需求涓流充电阶段、y号车辆处t1时刻的启动充电阶段、z号车辆选择交流充电枪8充电，假设a≦vt3x≦b,c≦it3x≦4d,a≦vt3y≦b,c≦it3y≦d,此时只启动第一单体整流模块11ac/dc，第四单体整流模块14ac/dc，闭合第四直流接触器km4、第五直流接触器km5，断开第一直流接触器km1、第二直流接触器km2、第三直流接触器km3来满足x号车在t3时刻的需求，y号车辆在t1时刻的启动充电需求，闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t3时刻的需求。

第二种：x号车辆处需求涓流充电阶段、y号车辆将由t1时刻的启动充电阶段转为t2时刻的稳态充电阶段、z号车辆选择交流充电枪c充电，假设a≦vt3x≦b,c≦it3x≦4d,a≦vt3y≦b,c≦it3y≦4d,此时启动第一单体整流模块11、第二单体整流模块12以及第三单体整流模块13、第四单体整流模块14，闭合第二直流接触器km2、第三直流接触器km3、第四直流接触器km4、第五直流接触器km5，断开第一直流接触器km1，来满足x号车在t3时刻的需求，y号车辆在t2时刻的启动充电需求，闭合交流输出接触器km7来满足z号车在t3时刻的需求。

由于国标《gb/t18487.1-2015:电动汽车传导充电系统第1部分:通用要求》要求充电桩在绝缘检测之后和充电结束之后都要启动泄放回路,及时对充电输出电压进行泄放,避免在充电阶段对电池负载产生电压冲击避免了在充电阶段对电池负载产生电压冲击。当充电结束后,充电机应及时对充电输出电压进行泄放,避免对操作人员造成电击伤害。充电回路的参数选择应保证在充电连接器断开后1s内将供电接口电压降到60vdc以下。本发明可对符合国标的电动汽车充电，智能分配功率，有效节约电能，自动化程度高，通用性强，能广泛应用于电动汽车充电。

实施例中，防雷模块spd采用天水二一三电器有限公司的gsu1-10ka/3p+n；进线断路器q1采用天水二一三电器有限公司的gsm1-250h；进线接触器km采用天水二一三电器有限公司的gsc2-150f；整流模块组1rectifiermodulegroup采用天水电传所的tsdc-500/75015kw；电能泄放回收回路中的km6、整流模块组输出直流接触器km1～km3采用天水二一三电器有限公司的gsz1-95；直流充电枪a9和直流充电枪b10采用巴斯巴xp64-c125a；控制板5采用天水电传所的tsdc-cp02；监控通讯板6采用天水电传所的tsdc-jp01；交流输出接触器km7采用天水二一三电器有限公司的gsc1-95；交流充电枪c8采用巴斯巴的xp02-c。