一种充电桩及其功率分配电路的制作方法

本实用新型涉及充电桩领域，具体涉及一种充电桩及其功率分配电路。

背景技术：

目前市场上的主流充电桩都为单枪或双枪一体式结构，每把枪的最大输出功率固定，而市场上的电动汽车种类繁多，电池的容量相差较大，不同电动汽车对最大的充电功率要求各异，比如普通轿车的最大充电功率需求一般是30-90KW，而电动大巴车的充电功率需求则为90-150KW或者更大，从而导致普通的充电桩很难同时满足不同汽车的充电需求。

如图1所示，传统结构充电桩由电源模块、电表、控制模块及输出接触器组成，从图1可知，这种结构的缺点为每把枪的输出功率不可调节，对不同的电动汽车的兼容性较差。

因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

本实用新型主要提供一种充电桩及其功率分配电路，可根据需求自动分配充电功率。

本实用新型提供一种充电桩的功率分配电路，包括：多个电源模块，功率分配模块，中央控制模块,N个终端控制模块以及N路充电电路；其中,N为大于1的整数；

每个终端控制模块一一连接对应的一路充电电路，用于与对应充电电路上的待充电车辆通讯，将待充电车辆的充电需求数据传输给中央控制模块；中央控制模块根据各个待充电车辆的充电需求数据，通过功率分配模块调节各路充电电路上连接的电源模块的数量，以分配各路充电电路的充电功率。

所述的充电桩的功率分配电路，其中，所述充电电路包括：

直流母线；

用于与待充电车辆连接的充电端口；

用于采集充电端口输出的充电电量的电能计量模块；

所述直流母线的一端通过功率分配模块连接多个电源模块，所述直流母线的另一端依次串联电能计量模块和充电端口。

所述的充电桩的功率分配电路，其中，所述充电电路还包括设置在直流母线上的母线开关，所述母线开关的控制端与对应的终端控制模块连接。

所述的充电桩的功率分配电路，其中，所述电源模块为N个，所述功率分配模块包括：N×N个充电控制开关；N×N个充电控制开关的控制端与中央控制模块的充电控制输出端连接；每个电源模块的电源输出端通过N个充电控制开关分别与N路充电电路连接。

所述的充电桩的功率分配电路，其中，所述功率分配模块还包括：N×N个通信控制开关；N×N个通信控制开关的控制端与中央控制模块的通信控制输出端连接；每个电源模块的通信端通过N个通信控制开关分别与N个终端控制模块连接。

所述的充电桩的功率分配电路，其中,中央控制模块通过充电控制开关将对应的电源模块、充电电路导通时，一并通过通信控制开关将该电源模块、与该充电电路连接的终端控制模块导通。

所述的充电桩的功率分配电路，其中，所述充电控制开关和通信控制开关为继电器或者接触器。

所述的充电桩的功率分配电路，其中，所述充电端口为充电枪；所述充电需求数据包括充电需求电压和充电需求电流。

本实用新型还提供一种充电桩的功率分配电路，包括：三个电源模块，功率分配模块，中央控制模块,三个终端控制模块，三路充电电路；

每个终端控制模块一一连接对应的一路充电电路，用于与对应充电电路上的待充电车辆通讯，将待充电车辆的充电需求数据传输给中央控制模块；中央控制模块根据各个待充电车辆的充电需求数据，通过功率分配模块调节各路充电电路上连接的电源模块的数量，以分配各路充电电路的充电功率。

本实用新型提供一种充电桩，包括如上所述的充电桩的功率分配电路。

本实用新型提供的充电桩及其功率分配电路，多个电源模块，功率分配模块，中央控制模块,N个终端控制模块以及N路充电电路。每个终端控制模块一一连接对应的一路充电电路，用于与对应充电电路上的待充电车辆通讯，将待充电车辆的充电需求数据传输给中央控制模块；中央控制模块根据各个待充电车辆的充电需求数据，通过功率分配模块调节各路充电电路上连接的电源模块的数量，以分配各路充电电路的充电功率，从而实现了充电功率的自动按需分配。

附图说明

图1为现有的充电桩的充电电路的电路示意图；

图2为本实用新型提供的充电桩的功率分配电路的结构框图；

图3为本实用新型提供的充电桩的功率分配电路一实施例的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实用新型提供一种充电桩，其包括功率分配电路。请参阅图2，所述功率分配电路包括：多个电源模块10，功率分配模块20，中央控制模块40,N个终端控制模块50以及N路充电电路30；其中,N为大于1的整数。

每个终端控制模块50一一连接对应的一路充电电路30，用于与对应充电电路30上的待充电车辆通讯(换而言之，一个终端控制模块50对应连接一路充电电路30)，将待充电车辆的实时充电需求数据传输给中央控制模块。中央控制模块40根据各个待充电车辆的充电需求数据，通过功率分配模块20调节各路充电电路30上连接的电源模块10的数量，以分配各路充电电路30的充电功率。所述充电需求数据包括充电需求电压和充电需求电流。可见，本实用新型提供的功率分配电路，可根据与电路连接的各个待充电车辆需求，灵活的进行功率分配，提高了充电效率和充电桩的兼容性。

具体的，所述电源模块10用于提供直流电能，例如，将交流电转换成直流电输出给充电电路30。所述电源模块10为N个。

所述充电电路30包括：母线开关RLY，直流母线，充电端口和电能计量模块。

所述充电端口用于与待充电车辆连接，例如，可采用充电枪。

所述电能计量模块用于采集充电端口输出的充电电量，例如，可采用电表。

所述母线开关RLY设置在直流母线上，用来控制直流母线的输出。

所述直流母线的一端通过功率分配模块20连接所有的电源模块10，所述直流母线的另一端依次串联电能计量模块、母线开关RLY和充电端口。所述母线开关RLY的控制端与对应的终端控制模块50连接。

所述终端控制模块50除用于与对应充电电路30上的待充电车辆通讯，将待充电车辆的充电需求数据传输给中央控制模块40，控制母线开关RLY以外，还用于检测交流输入电压和频率，并进行交流输入电压和频率的过欠压、过欠频保护；检测输出电压检测并对其进行过压保护；检测充电电流并对其进行控制；对电路输出进行短路保护；对待充电车辆的电池电压进行防反接保护；对充电桩进行过温保护。从而有效的提高了充电过程的安全性。

所述中央控制模块40控制功率分配模块20的具体分配原则，在只有一辆待充电车辆连接到功率分配电路上时，根据该车辆的充电需求电压、电流，调节对应直流母线上电源模块10的数量，以尽量满足该车辆的充电需求电压、电流，使该车辆的充电处于最佳状态，提高了充电效率；在有多辆待充电车辆连接到功率分配电路上时，综合所有车辆的充电需求电压、电流，调节各个直流母线上电源模块10的数量，以尽量满足所有车辆的充电需求电压、电流，以提高整体的充电效率。所述中央控制模块40可采用单片机、可编程控制器等。

所述功率分配模块20通过控制各个电源模块10与各个充电电路30之间通路的通断，来进行功率分配；同时，通过控制各个终端控制模块50与各个电源模块10之间通路的通断，以便终端控制模块50能与充电电路30上的各个电源模块10进行通信。所述功率分配模块20包括：N×N个充电控制开关以及N×N个通信控制开关。N×N个充电控制开关的控制端与中央控制模块40的充电控制输出端连接；每个电源模块10的电源输出端通过N个充电控制开关分别与N路充电电路30连接。中央控制模块40只需控制N×N个充电控制开关的通断即可调节各路充电电路30上连接的电源模块10的数量，从而实现充电功率的调整，调节方便可靠。

N×N个通信控制开关的控制端与中央控制模块40的通信控制输出端连接；每个电源模块10的通信端通过N个通信控制开关分别与N个终端控制模块50连接。其中，中央控制模块40通过充电控制开关将对应的电源模块10、充电电路30导通时，一并通过通信控制开关将该电源模块10、与该充电电路连接的终端控制模块50导通。可见，某一电源模块介入一充电电路后，该充电电路上的终端控制模块就能与该电源模块，从而由该终端控制模块控制充电电路的充电，整个过程实现了自动化。

其中，所述母线开关、充电控制开关和通信控制开关可以为继电器或者直流接触器。

在本实用新型提供的第一实施例中，请参阅图3，所述N为3，即所述功率分配电路包括：三个电源模块(A-C)，功率分配模块，中央控制模块40,三个终端控制模块(A-C)，三路充电电路以及三个母线开关(K1-K3)。其中，功率分配模块包括九个充电控制开关(KA1-KA3、KB1-KB3、KC1-KC3)和九个通信控制开关(KD1-KD3、KE1-KE3、KF1-KF3)。每个电源模块10的电源输出端均通过各自对应的三个充电控制开关分别与三路直流母线连接，每路直流母线均通过各自对应的母线开关连接一充电枪。九个充电控制开关的控制端均与中央控制模块40的充电控制输出端连接。三个母线开关的控制端均连接各自对应的终端控制模块。每个电源模块10的通信端均通过各自对应的三个通信控制开关分别与三个终端控制模块50连接。九个通信控制开关的控制端与中央控制模块40的通信控制输出端连接。电能计量模块、终端控制模块50还与中央控制模块40通信连接。电能计量模块、终端控制模块50、中央控制模块40之间采用总线通讯方式，总线(图2，图3中虚线所示)可以是CAN、RS485或并行总线。

本实施例以单个电源模块的最大输出500V30A为例进行说明。中央控制模块40内预先设置有三种模式：

模式一：

当充电枪1(枪1)与待充电车辆相连，其它充电枪空闲，终端控制模块A与待充电车辆通讯，将待充电车辆的充电需求电压、电流通过通讯总线传输给中央控制模块40，如果待充电车辆的充电需求为400V90A，则中央控制模块40将KA1、KB1、KC1吸合，将3组电源模块(A、B、C)的输出全部切换到枪1的直流母线；同时将KD3、KF3、KE3信号继电器吸合，将3组电源模块的CAN通讯信号全部切换到终端控制模块A，由终端控制模块A控制每组电源模块输出400V30A至枪1，枪1共输出400V90A以满足待充电车辆的充电需求。即，如果充电桩工作在模式一，则功率分配模块将电源模块的电源CAN1—电源CANN全部切换到CAN1与终端控制模块A相连，并将电源模块1—电源模块N的输出并联投切到枪1，最后终端控制模块A驱动母线开关K1闭合以开始充电。电表实时检测并统计充电电能并上传到中央控制模块40。

模式二：

当枪1与待充电车辆相连，其它充电枪空闲，终端控制模块A与待充电车辆通讯，将待充电车辆的充电需求电压、电流通过通讯总线传输给中央控制模块40，此时如果待充电车辆充电的需求功率较小只需要300V30A，则中央控制模块40将KA1吸合，将电源模块A的输出切换到枪1的直流母线；同时将KD3信号继电器吸合将电源模块A的CAN通讯信号切换到终端控制模块A，由终端控制模块A控制电源模块A输出300V30A至枪1给待充电车辆充电，其它组的电源模块则待机以减少功耗。即，如果充电桩工作在模式二，则功率分配模块将电源模块的电源CAN1切换到CAN1与终端控制模块A相连，并将电源模块1的输出投切到枪1，最后终端控制模块A驱动母线开关K1开始充电。电表实时检测并统计充电电能上传到中央控制模块40。

模式三：

当充电桩处于模式二工作状态时，此时如果枪2也有待充电车辆(车2)过来充电，终端控制模块B与待充电车辆通讯，将待充电车辆的充电需求电压、电流通过通讯总线传输给中央控制模块40，如果此时车2充电需求为400V60A，则中央控制模块40将KB2、KC2吸合，将电源模块B、C的输出切换到枪2的直流母线；同时将KE2、KF2信号继电器吸合将电源模块B、C的CAN通讯信号切换到终端控制模块B，由终端控制模块B控制电源模块B、C各输出400V30A至枪2，枪2共输出400V60A以满足第二辆车的充电需求。即，如果充电桩工作在模式三，则功率分配模块将电源模块A的电源CAN1切换到CAN1与终端控制模块A相连，将电源模块B、C的电源CAN切换到CAN2与终端控制模块B相连，将电源模块A的输出投切到枪1，电源模块B、C的输出投切到枪2，最后终端控制板分别驱动RYL开始充电，电表实时检测并统计充电电能上传到中央控制模块40。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，可以对上述具体实施方式进行变化。