超充快充双用充电功率柜和充电系统的制作方法

本发明涉及充电系统，具体涉及超充快充双用充电功率柜和充电系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车行业的发展，现有的电动车电池容量和充电倍率逐渐变大，所需的用电功率也进一步增加，为此，现有的公用充电桩不仅配备有快充，还会配备有功率更高的超充。在此前，大功率充电系统一般只包括功率相对较低的快充终端，调配功率时是将多个供电单元集中调用至单个充电枪，从而扩展单个充电枪的充电功率，以满足车辆的用电需求。在这种充电系统中，多采用全矩阵、全环形拓扑结构实现功率调配，需要采用大量的直流开关，导致硬件成本大，同时切换线路繁多，控制逻辑复杂；并且，这种拓扑结构在应用到既有快充也有超充的充电场站时，会出现快充和超充的充电枪使用时互相干涉的情况，难以兼顾快充与超充的使用需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供超充快充双用充电功率柜和充电系统，该充电功率柜可兼顾快充与超充的使用需求。

2、为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、技术方案一：一种超充快充双用充电功率柜，其适于与多个充电终端连接，多个所述充电终端中至少包括一超充终端，其余为快充终端；其包括：供电模块、功率分配模块和充电控制模块；所述供电模块包括多个供电单元，并连接至所述功率分配模块；所述功率分配模块包括与所述供电单元数量一致的输出总线以及若干开关；每一输出总线对应连接至各供电单元，且所述输出总线适于连接至充电终端；各所述输出总线之间通过第一开关串联形成环形拓扑，并在输出总线数量为偶数时，通过第二开关连接与其呈对角关系的另一输出总线；同时，通过第三开关控制所述输出总线连接至对应的充电终端；所述充电控制模块根据所述充电终端的用电请求控制各开关的启闭，以向所述充电终端调配其所需功率；其中，每一所述快充终端连接有一所述输出总线，该输出总线为快充总线；每一所述超充终端连接有两输出总线，该两输出总线均为超充总线；与任一所述超充总线通过所述第一开关或第二开关连接的输出总线中，存在至少两个输出总线不与任一所述充电终端连接，该至少两个输出总线为断连总线，各所述断连总线的位序彼此间隔。

4、技术方案二，其基于技术方案一：各所述断连总线中，至少存两个断连总线，其位序与对应的超充总线的位序相邻，以分别通过对应的第一开关连接超充总线。

5、技术方案三，其基于技术方案二：按照所有输出总线的位序，连接同一所述超充终端的两超充总线之间不包括其他超充总线，且该两超充总线按照位序正向计数至少还具有两输出总线。

6、技术方案四，其基于技术方案三：还包括至少一第四开关；所有输出总线中，与任一超充总线或断连总线之间间隔至少一第一开关，且不通过第二开关连接的，均通过所述第四开关连接至任一超充总线或断连总线。

7、技术方案五，其基于技术方案四：所述供电模块中，供电单元的数量为n，其中n≥a+b*4，a为快充终端的数量，b为超充终端的数量。

8、技术方案六，其基于技术方案五：所述供电单元的数量为12个，充电终端的数量为9个，其中超充终端的数量为1个，快充终端的数量为8个。

9、技术方案七，其基于技术方案六：在所有输出总线的位序中，所述超充总线的位序为第1和第5，所述断连总线的位序为第2和第4，所述第四开关连接位序为第1和第9的输出总线。

10、此外，本发明还提供技术方案八：一种充电系统，其包括：若干充电终端，其中至少包括一超充终端，其余为快充终端；和如技术方案一至七任一项所述的超充快充双用充电功率柜，其与各所述充电终端连接。

11、技术方案九，其基于技术方案八：每一充电终端至少包括一充电枪，充电枪按照充电功率不同包括超充枪和快充枪，超充枪额定充电功率大于快充枪；超充终端仅包括一超充枪，快充终端至少包括一快充枪。

12、技术方案十，其基于技术方案九：各所述充电枪均设有识别单元，所述识别单元用于识别待充电设备的所需用电功率，并传输至所述充电控制模块以供其调配对应充电终端所需功率。

13、由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

14、技术方案一提供一种超充快充双用充电功率柜，其用于为充电终端供电，充电终端可包括超充终端和快充终端，超充终端的功率大于快充终端，能够提供更快的充电速度。

15、该充电功率柜中，包括有供电模块、功率分配模块和充电控制模块；供电模块包括多个供电单元，供电单元连接至功率分配模块，再通过功率分配模块连接至充电终端，从而为充电终端提供充电功率。

16、功率分配模块包括若干输出总线和开关，每个供电单元连接一个输出总线，再通过输出总线连接至充电终端；其中，根据连接的充电终端的类型不同，输出总线被分为超充总线和快充总线；对应于一个超充终端，连接有两个超充总线；对应于一个快充终端，连接有一个快充总线。在未进行功率调配的情况下，每个输出总线都只会以自身连接的供电单元的输出功率向待充电设备充电；同时，在各个输出总线之间设置第一开关以形成环形拓扑，以及设置第二开关以连接对角位置的供电单元，形成的星环形拓扑结构，可以让每个充电终端在充电时，可以调配其他空闲的供电单元的充电功率，实现更高功率的充电；并且该种拓扑结构相较于全环形或全矩形的拓扑结构，减少了开关的数量，硬件成本低，切换线路数量少，降低了控制逻辑的复杂度。

17、其中，与任一超充总线通过第一开关或第二开关直连的输出总线中，存在至少两个输出总线不与任一所述充电终端连接，该至少两个输出总线为断连总线。设置断连总线，对应的供电单元的功率不直接输出至充电终端，而是通过调配功率的方式，提供给其他充电终端使用，这样即使在所有的充电终端都被占用的情况下，也存在断连总线对应的供电单元的充电功率是未使用的；这样一来，将断连总线设置为与超充总线通过开关直连，可以保证断连总线的输出功率能够就近快速地提供至超充终端，保证超充终端的高功率输出。

18、不仅如此，各断连总线的位序彼此间隔，即彼此不相邻，可以实现对与断连总线相连的开关的高效利用，以提高断连总线对应的供电单元被快充终端调用的能力，且快充终端调用该断连总线对应的供电单元时功率投切速度快，灵活性较强。

19、而充电控制模块可以按照预先设定的功率分配规则启闭所有开关，柔性调度各个供电单元，调配功率方式灵活可变，充电过程稳定安全。

20、技术方案二中，至少有两个断连总线与超充总线相邻设置，以充分利用与超充总线相连的第一开关实现超充终端对各供电单元的调用，并使得断连总线的输出功率能够就近快速地提供至超充终端，保证超充终端的高功率输出。

21、技术方案三中，按照所有输出总线的位序，连接同一所述超充终端的两超充总线之间不包括其他超充总线，且该两超充总线按照位序正向计数至少还具有两输出总线，这样每个超充总线可以就近地按照位序调配邻近的两个输出总线的功率，保证超充总线之间在调配功率时不会相互影响；同时，在超充终端和部分的快充终端都在使用的时候，其余没有在供电的供电单元，在条件允许的情况下，即可将充电功率调配至正在使用中的超充终端或快充终端，避免超充终端和快充终端互相干涉导致超充无法调配到足够的充电功率。

22、技术方案四中，所有输出总线中，与任一超充总线或断连总线之间间隔至少一第一开关，且不通过第二开关连接的，均通过所述第四开关连接至任一超充总线或断连总线。在未设置第四开关的情况下，某些输出总线即使对应的充电终端未被占用(即对应的供电单元为空闲状态)，但由于需要通过其他输出总线向未与其直连的输出总线进行功率调配，当该些其他输出总线对应的充电终端被占用时，就无法向那些未直连的输出总线对应的充电终端调配功率。其中，需要优先满足超充终端的功率调配，因此设置第四开关，将特定的输出总线连接至超充总线或断连总线，由于断连总线没有直接连接的充电终端，因此可以通过第四开关连接至断连总线，也可以顺利地将功率调配至超充总线。

23、如此一来，可以实现对超充终端的全矩阵功率投切，其含义为只要任一供电单元对应的充电终端未被占用，那么就可以通过第一开关、第二开关和第四开关来将这个空闲的供电单元直接调用至超充终端。当然，在成本允许的情况下实现超充终端的全矩阵功率投切本身并不困难，极端情况下只要设置足够多的开关来将超充总线与其他各输出总线直接连接即可，但这显然是有悖于成本约束的要求。

24、值得说明的是，正因为技术方案三采用了两超充总线间至少还存在至少两个输出总线的设置，使得与该两个超充总线相连的第一开关得以连接尽可能多且不重复的其他输出总线，因而与该两个超充总线相连的第一开关得到了更高效地利用。这样一来，相较于两个超充总线位序相邻或位序间只存在一个输出总线的方案，在技术方案三的基础上实现超充终端的全矩阵功率投切所需要的第四开关的数量会更少。而技术方案三又是基于技术方案一和二设置了设置断连总线的方案，因而需要通过第四开关来与超充总线相连的输出总线的数量会更少，这才使得技术方案四得以利用尽可能少的第四开关实现超充终端的全矩阵功率投切。

25、技术方案八中，充电系统采用上述技术方案的超充快充双用充电功率柜，能够利用该充电功率柜，实现超充终端和快充终端的均衡配置以及输出功率的柔性调配，使可用的输出总线的功率可顺畅地调配至超充总线，满足待充电设备的充电需求。