本發(fā)明涉及充電系統(tǒng)
技術領域：
，尤其涉及一種電動汽車充電系統(tǒng)。
背景技術：
：在提倡節(jié)能減排的大環(huán)境下，電動汽車的推廣變得越來越重要，電動汽車的配套設施也必須建立起來。在現(xiàn)有的電動汽車充電系統(tǒng)中，充電模塊獨立進行供電，使得充電槍的輸出功率固定，而小汽車BMS輔助電源一般12V，中巴或大巴的BMS輔助電源一般是24V，遠不能滿足不同功率電動汽車的充電需求，難以實現(xiàn)兼容各容量等級汽車充電，充電模式單一，難以為各種容量等級的小汽車、中巴、大巴充電提供最優(yōu)的充電方式，且系統(tǒng)復雜，功率小，難以實現(xiàn)批量簡易生產化。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明實施例提出一種電動汽車充電系統(tǒng)，能夠滿足不同功率電動汽車的充電需求和智能分配。本發(fā)明實施例提供一種電動汽車充電系統(tǒng)，包括：N個充電模塊，用于提供充電電流；其中，N≥2；N個群充模塊，每個群充模塊分別與所述N個充電模塊連接，分別用于對所述N個充電模塊提供的充電電流進行分配；N個充電槍，與所述N個群充模塊一一對應地連接，每個充電槍分別用于根據其對應的群充模塊所分配的充電電流對電動汽車進行充電；N個充電控制器，與所述N個充電槍一一對應地連接，每個充電控制器分別用于發(fā)送充電控制指令，以及實現(xiàn)電動汽車的充電管理功能；以及，一個群充控制器，分別與所述N個充電模塊、所述N個群充模塊和所述N個充電控制器連接，用于接收所述每個充電控制器發(fā)送的充電控制指令，以控制所述N個充電模塊和所述N個群充模塊對所述每個充電槍的充電電流進行分配。進一步地，所述N個群充模塊包括N/2個正群充模塊和N/2個負群充模塊；每個正群充模塊包括并聯(lián)的第一正群充單元和第二正群充單元，每個正群充單元具有N個正輸入端和一個正輸出端；每個負群充模塊包括并聯(lián)的第一負群充單元和第二負群充單元，每個負群充單元具有N個負輸入端和一個負輸出端；所述N/2個正群充模塊依次排列，任意一個正群充模塊中的第一正群充單元的N個正輸入端與其下一個正群充模塊中的第二正群充單元的N個正輸入端一一對應地連接；第一個正群充模塊中的第二正群充單元的N個正輸入端分別與所述N個充電模塊的正輸出端一一對應地連接，N個正群充單元的正輸出端分別與所述N個充電槍的正極一一對應地連接；所述N/2個負群充模塊依次排列，任意一個負群充模塊中的第一負群充單元的N個負輸入端與其下一個負群充模塊中的第二負群充單元的N個負輸入端一一對應地連接；第一個負群充模塊中的第二負群充單元的N個負輸入端分別與所述N個充電模塊的負輸出端一一對應地連接，N個負群充單元的負輸出端分別與所述N個充電槍的負極一一對應地連接。進一步地，所述電動汽車充電系統(tǒng)還包括至少一個機柜；每個機柜中分別安裝有所述N個充電模塊、所述N個群充模塊、所述N個充電槍、所述N個充電控制器和所述群充控制器；所述至少一個機柜中的群充控制器相互通信連接，所述每個機柜中的N個群充模塊分別與其他每個機柜中的N個充電槍一一對應地連接，以將所述每個機柜中的充電模塊分配到任一充電槍。進一步地，所述電動汽車充電系統(tǒng)還包括主機柜和副機柜；每個機柜中分別安裝有所述N個充電模塊、所述N個群充模塊、所述N個充電槍、所述N個充電控制器和所述群充控制器；所述主機柜和所述副機柜用于分別提供一個充電槍同時給一輛電動汽車進行充電。進一步地，每個群充模塊分別包括與所述N個充電模塊一一對應連接的N個輸出通道；所述每個群充模塊的N個輸出通道分別與該群充模塊所對應的充電槍連接；每個輸出通道分別包括用于通過斷開或閉合以分配其對應的充電模塊的充電電流的電路開關，以及用于防止電流倒灌和電動汽車短路的二極管；所述電路開關為電子開關或機械開關；所述電路開關的一端與其對應的充電模塊的輸出端連接，所述電路開關的另一端與所述二極管的正極連接，所述二極管的負極與對應的充電槍連接。進一步地，所述充電控制指令包括啟動命令和需求電流；所述群充控制器具體用于根據接收到的所述每個充電控制器的啟動命令的先后順序，對其對應的充電槍的充電分配進行排序并保存在優(yōu)先級緩沖區(qū)，以及根據每個充電槍的需求電流與單個充電模塊的額定電流關系，確定所述每個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量，以向所述每個充電槍分配充電模塊。進一步地，所述群充控制器還用于按照所述優(yōu)先級緩沖區(qū)中的排序，并根據每個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量，依次向所述每個充電槍分配其所需數(shù)量的充電模塊；或者，先向每個充電槍分配至少一個充電模塊，若仍有空閑的充電模塊，再按照所述優(yōu)先級緩沖區(qū)中的排序，并根據每個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量，依次向所述每個充電槍分配其所需的充電模塊；或者，向所述每個充電槍平均分配充電模塊。進一步地，所述群充控制器還用于在確定一個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量后，檢測每個充電模塊的狀態(tài)，將處于空閑狀態(tài)的所需數(shù)量的充電模塊分配給所述充電槍，并將分配的充電模塊的空閑組號更改為所述充電槍所對應的充電控制器的地址。進一步地，所述群充控制器還用于在將處于空閑狀態(tài)的充電模塊分配給充電槍時，先將所述充電槍與其對應的群充模塊連通，再將所述充電模塊的空閑組號更改為所述充電槍所對應的充電控制器的地址；在將分配給充電槍的充電模塊解除時，先使所述充電模塊關機，再控制所述充電槍與其對應的群充模塊的連接斷開，進而將所述充電模塊的組號更改為空閑組號。實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：本發(fā)明實施例提供的電動汽車充電系統(tǒng)，能夠通過群充模塊與充電槍的對應連接，使N個充電模塊的充電電流任意輸出到任一充電槍，且通過軟件算法，智能為電動汽車提供符合的輔源類型，兼容大中巴和小汽車充電，同時實現(xiàn)對每個充電槍的電流需求進行功率智能分配；通過正負群充模塊形式構建群充模塊，實現(xiàn)系統(tǒng)簡化，且提高可靠性和可生產性；機柜間的柔性擴展，最大可支持10臺180KW機柜進行并聯(lián)，實現(xiàn)單槍1800KW功率輸出，為后期充電槍電流擴容提供了預留解決方案。附圖說明圖1是本發(fā)明提供的電動汽車充電系統(tǒng)的第一個實施例的結構示意圖；圖2是本發(fā)明提供的電動汽車充電系統(tǒng)的第二個實施例的結構示意圖；圖3是本發(fā)明提供的電動汽車充電系統(tǒng)的第三個實施例的結構示意圖；圖4是本發(fā)明提供的電動汽車充電系統(tǒng)中一個群充模塊的一個實施例的結構示意圖。具體實施方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參見圖1，本發(fā)明提供的電動汽車充電系統(tǒng)的一個實施例的結構示意圖，包括：N個充電模塊1，用于提供充電電流；其中，N≥2；N個群充模塊2，每個群充模塊2分別與所述N個充電模塊1連接，分別用于對所述N個充電模塊1提供的充電電流進行分配；N個充電槍3，與所述N個群充模塊2一一對應地連接，每個充電槍分別用于根據其對應的群充模塊所分配的充電電流對電動汽車進行充電；N個充電控制器4，與所述N個充電槍3一一對應地連接，每個充電控制器分別用于發(fā)送充電控制指令，以及實現(xiàn)電動汽車的充電管理功能；以及，一個群充控制器5，分別與所述N個充電模塊1、所述N個群充模塊2和所述N個充電控制器4連接，用于接收所述每個充電控制器發(fā)送的充電控制指令，以控制所述N個充電模塊和所述N個群充模塊對所述每個充電槍的充電電流進行分配。需要說明的是，每個充電槍配置有一個充電控制器，實現(xiàn)BMS通訊、刷卡、人機界面、后臺、充電槍信息采集及群充控制器通訊。用戶可通過充電控制器進行交互，使充電控制器發(fā)送充電控制指令。群充控制器通過與充電控制器CAN通信收集充電控制指令，對充電模塊和群充模塊進行管理，通過核心算法實現(xiàn)功率智能分配和智能充電模式。通過對市面各種容量電動汽車的分析和充電槍最大容量250A的分析，基本目前單個充電機柜功率容量在180KW以下，現(xiàn)以最大功率180KW充電機柜為例，設置12個充電模塊，每個充電模塊為功率為15KW的恒功率模塊，設置12個充電槍和12個群充模塊，每個群充模塊通過12進1出的方式實現(xiàn)12個充電模塊任意一個輸出電流到每個充電槍，設置與12個充電槍相對應的12個充電控制器，實現(xiàn)多種智能充電方式以及人機界面操作，設置一個群充控制器，管理12個充電模塊和12個群充模塊，以實現(xiàn)每個充電模塊可任意根據需求分配給任一充電槍。采用本實施例，能夠通過軟件算法，智能為電動汽車提供符合的輔源類型，兼容大中巴和小汽車充電，同時實現(xiàn)對每個充電槍的電流需求進行功率智能分配。而且，通過充電控制器與群充控制器雙控制軟件組合方式，有效實現(xiàn)分體機與充電樁分離方式，使用場站更美觀，節(jié)省場地，同時這種軟件功能分割方式，最大可以實現(xiàn)分體機與充電樁200多米的應用場合，滿足目前所有應用需求，同時，連接中間的信號線延長充電槍方式相比，從13退變成了4根，大大節(jié)約了成本，使用系統(tǒng)的可靠性和可生產性高。進一步地，如圖2所示，所述N個群充模塊2包括N/2個正群充模塊21和N/2個負群充模塊22；每個正群充模塊21包括并聯(lián)的第一正群充單元23和第二正群充單元24，每個正群充單元具有N個正輸入端P1和一個正輸出端P2；每個負群充模塊22包括并聯(lián)的第一負群充單元25和第二負群充單元26，每個負群充單元具有N個負輸入端P3和一個負輸出端P4；所述N/2個正群充模塊依次排列，任意一個正群充模塊21中的第一正群充單元23的N個正輸入端P1與其下一個正群充模塊21中的第二正群充單元24的N個正輸入端P1一一對應地連接；第一個正群充模塊21中的第二正群充單元24的N個正輸入端P1分別與所述N個充電模塊1的正輸出端12+一一對應地連接，N個正群充單元的正輸出端P2分別與所述N個充電槍3的正極一一對應地連接；所述N/2個負群充模塊依次排列，任意一個負群充模塊22中的第一負群充單元25的N個負輸入端P3與其下一個負群充模塊22中的第二負群充單元26的N個負輸入端P3一一對應地連接；第一個負群充模塊22中的第二負群充單元26的N個負輸入端P3分別與所述N個充電模塊1的負輸出端12-一一對應地連接，N個負群充單元的負輸出端P4分別與所述N個充電槍3的負極一一對應地連接。需要說明的是，圖2是以6個正群充模塊和6個負群充模塊為例，現(xiàn)有技術中的群充模塊的正負未分離，以12槍180KW機型為例，若要實現(xiàn)群充，系統(tǒng)需設置288個電子開關，288個輸入輸出線纜連接，每點連接需要滿足40A載流能力，整個系統(tǒng)將非常復雜，系統(tǒng)體積將非常大，可靠性低，難以實現(xiàn)生產。本實施例的群充模塊進行正負群充模塊分離。以系統(tǒng)設置12個充電模塊為例，每個正群充單元和每個負群充單元采用12PIN定制40A的功率端子，正群充單元的正輸入端之間通過線纜27連接，即可將每個正群充單元的正輸入端分別接入充電模塊的正輸出端，負群充單元的負輸入端之間通過線纜27連接，即可將每個負群充單元的負輸入端分別接入充電模塊的負輸出端，實現(xiàn)系統(tǒng)簡化及提高可靠性和可生產性。進一步地，所述電動汽車充電系統(tǒng)還包括至少一個機柜；每個機柜中分別安裝有所述N個充電模塊、所述N個群充模塊、所述N個充電槍、所述N個充電控制器和所述群充控制器；所述至少一個機柜中的群充控制器相互通信連接，所述每個機柜中的N個群充模塊分別與其他每個機柜中的N個充電槍一一對應地連接，以將所述每個機柜中的充電模塊分配到任一充電槍。其中，以兩個機柜，每個機柜具有6個正群充模塊和6個負群充模塊為例進行說明，如圖3所示，機柜32中的12個群充模塊2分別與機柜31中的12個充電槍3連接，實現(xiàn)機柜31和機柜32的并聯(lián)擴展。通過充電控制器與群充控制器雙控制軟件組合方式，只需要將機柜與機柜的群充控制器通信線進行聯(lián)及輸出并聯(lián)，則輕松實現(xiàn)機柜與機柜的柔性擴展并聯(lián)，最多可支持10臺機柜進行并聯(lián)，實現(xiàn)每個機柜的充電模塊可以任意分配到任一充電機，單槍功率支持最大1800KW輸出，滿足目前所有容量的功率需求，以及為后期充電槍電流擴容提供了預留解決方案。進一步地，所述電動汽車充電系統(tǒng)還包括主機柜和副機柜；每個機柜中分別安裝有所述N個充電模塊、所述N個群充模塊、所述N個充電槍、所述N個充電控制器和所述群充控制器；所述主機柜和所述副機柜用于分別提供一個充電槍同時給一輛電動汽車進行充電。需要說明的是，主機柜充電槍與副機柜充電槍只有與同一輛電動汽車正確相連時，系統(tǒng)才能啟動，開機后，主機柜與副機柜的兩把充電槍將同時為這一臺電動汽車進行充電，并且各機柜電流均流。其中，這種雙槍并充模式只適用具有兩個充電接口的電動汽車。進一步地，如圖4所示，每個群充模塊2分別包括與所述N個充電模塊1一一對應連接的N個輸出通道41；所述每個群充模塊2的N個輸出通道分別與該群充模塊所對應的充電槍3連接；每個輸出通道41分別包括用于通過斷開或閉合以分配其對應的充電模塊的充電電流的電路開關K，以及用于防止電流倒灌和電動汽車短路的二極管D；所述電路開關為電子開關或機械開關；所述電路開關K的一端與其對應的充電模塊1的輸出端連接，所述電路開關K的另一端與所述二極管D的正極連接，所述二極管D的負極與對應的充電槍3連接。需要說明的是，每個輸出通道上均設置有一個電路開關作為切換開關，其中，若輸出電路上的電路開關閉合，則該輸出電路導通，將該輸出電路所對應的充電模塊輸出的充電電流通過短接銅排分配給充電槍；若輸出電路上的電路開關斷開，則該輸出電路斷開，不分配該輸出電路所對應的充電模塊輸出的充電電流。另外，每個輸出電路上還設置有一個二極管。采用電路開關和二極管結合的獨特保護方式，能有效解決電路開關損壞或充電模塊輸出端口短路而引起的汽車短路問題，并能有效防止電路開關閉合時，汽車電池對充電模塊的電流倒灌，同時，還能有效防止充電模塊端口短路時引起的汽車電池短路。群充模塊使用1～12進1出帶二極管和電子開關或機械開關切換開關的功率調節(jié)拓樸，有效實現(xiàn)系統(tǒng)的1-12槍的任意槍數(shù)組合和每槍0～180KW系統(tǒng)及最小0～15KW功率步進的功率調節(jié)，同時又有效保護群充車輛充電的安全可靠性。進一步地，所述充電控制指令包括啟動命令和需求電流；所述群充控制器具體用于根據接收到的所述每個充電控制器的啟動命令的先后順序，對其對應的充電槍的充電分配進行排序并保存在優(yōu)先級緩沖區(qū)，以及根據每個充電槍的需求電流與單個充電模塊的額定電流關系，確定所述每個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量，以向所述每個充電槍分配充電模塊。進一步地，所述群充控制器還用于按照所述優(yōu)先級緩沖區(qū)中的排序，并根據每個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量，依次向所述每個充電槍分配其所需數(shù)量的充電模塊；或者，先向每個充電槍分配至少一個充電模塊，若仍有空閑的充電模塊，再按照所述優(yōu)先級緩沖區(qū)中的排序，并根據每個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量，依次向所述每個充電槍分配其所需的充電模塊；或者，向所述每個充電槍平均分配充電模塊。其中，群充控制器按照智能充電模式來確定每個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量。主要有以下幾種：(1)先到先充、后到小充的充電方式。在沒收到車輛啟動充電指令，即啟動命令前，系統(tǒng)中所有充電模塊默認為空閑模塊，當任一車輛的啟動開機命令后，系統(tǒng)優(yōu)先提供至少一個15KW模塊分配給其對應充電槍進行充電響應，若此時系統(tǒng)中還有空閑模塊，則優(yōu)先滿足先啟動充電車輛的充電需求，在滿足先啟動充電車輛需求的情況下，如果系統(tǒng)還有空閑模塊則分配給次優(yōu)先級啟動充電的車輛。在充電過程中，優(yōu)先滿足車輛在快充滿時，若BMS需求電流慢慢減小，則充電模塊在滿足此車輛的充電電流的情況下，自動將多余空閑的充電模塊轉給需求車輛使用。(2)先到先充的充電方式：在沒收到車輛啟動充電指令，即啟動命令前，系統(tǒng)中所有充電模塊默認為空閑模塊，收到車輛啟動命令后，系統(tǒng)對車輛啟動指令做智能優(yōu)級排序，優(yōu)先滿足先啟動充電車輛的充電需求，在滿足先啟動充電車輛需求的情況下，如果系統(tǒng)還有空閑的充電模塊則分配給次優(yōu)先級啟動充電的車輛，若此時，系統(tǒng)沒有空閑模塊，則在對應的本地監(jiān)控顯示屏顯示提示“充電限制，系統(tǒng)沒分配到空閑模塊”，同時向客戶的后臺上傳充電限制或者等待狀態(tài)。優(yōu)先滿足車輛在快充滿時，若充電需求電流慢慢減小，則充電模塊在滿足此車輛的充電電流的情況下，自動將多余空閑的充電模塊轉給需求車輛使用。(3)均勻充電方式：在沒收到車輛啟動充電指令，即啟動命令前，系統(tǒng)中所有充電模塊默認為空閑模塊，根據系統(tǒng)收到車輛啟動指令的數(shù)量N，將系統(tǒng)功率分成N等分，但系統(tǒng)功率應滿足是15KW的倍數(shù)要求，若不能滿足功率15KW倍數(shù)，則將功率自動分配給優(yōu)先啟動車輛。以一機4槍(A、B、C、D)群充樣機為例，各個充電槍的分配情況如表1所示。充電槍槍號啟動命令優(yōu)先序號分配功率/KWA未啟動0B145C330D245表1進一步地，所述群充控制器還用于在確定一個充電槍所需的充電模塊的數(shù)量后，檢測每個充電模塊的狀態(tài)，將處于空閑狀態(tài)的所需數(shù)量的充電模塊分配給所述充電槍，并將分配的充電模塊的空閑組號更改為所述充電槍所對應的充電控制器的地址。需要說明的是，充電模塊按組號和地址分兩種結構，其中，組號支持0-15，地址支持1-15，且定義充電模塊的空閑組號為0，而充電控制器的地址為1-12。在分配充電模塊后，該充電模塊的組號應與被分配的充電槍對應的充電控制器的地址相一致。進一步地，所述群充控制器還用于在將處于空閑狀態(tài)的充電模塊分配給充電槍時，先將所述充電槍與其對應的群充模塊連通，再將所述充電模塊的空閑組號更改為所述充電槍所對應的充電控制器的地址；在將分配給充電槍的充電模塊解除時，先使所述充電模塊關機，再控制所述充電槍與其對應的群充模塊的連接斷開，進而將所述充電模塊的組號更改為空閑組號。其中，當充電模塊從空閑狀態(tài)到需要被分配占用時，必須先控制群充模塊硬件切換到對應充電槍通道，再對充電模塊組號更改為對應充電控制器地址。當充電模塊從被分配占用狀態(tài)到空閑狀態(tài)時，必須先對該充電模塊關機，再控制群充模塊硬件斷開與對應充電槍通道連接，才能將充電模塊的組號更改為空閑組號。充電模塊不能從當前充電槍占用直接分配到其它充電槍通道，必須先轉為空閑狀態(tài)，再分配到下一個需要占用的充電槍。本發(fā)明實施例提供的電動汽車充電系統(tǒng)，能夠通過群充模塊與充電槍的對應連接，使N個充電模塊的充電電流任意輸出到任一充電槍，且通過軟件算法，智能為電動汽車提供符合的輔源類型，兼容大中巴和小汽車充電，同時實現(xiàn)對每個充電槍的電流需求進行功率智能分配；通過正負群充模塊形式構建群充模塊，實現(xiàn)系統(tǒng)簡化，且提高可靠性和可生產性；機柜間的柔性擴展，最大可支持10臺180KW機柜進行并聯(lián)，實現(xiàn)單槍1800KW功率輸出，為后期充電槍電流擴容提供了預留解決方案。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3