本發(fā)明涉及直流充電樁充電模塊運(yùn)行在最大電流輸出，同時(shí)能保證充電模塊輪休的方法。

背景技術(shù)：

隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑，而充電樁作為發(fā)展電動(dòng)汽車的必備基礎(chǔ)設(shè)施，在今年也迎來了爆棚式的發(fā)展。

目前市場上的直流充電樁待機(jī)損耗較大，造成未充電時(shí)候電能浪費(fèi)較大，其根本原因是充電模塊的待機(jī)損耗較大。同時(shí)目前行業(yè)內(nèi)當(dāng)充電樁充電時(shí)所有的充電模塊都開機(jī)工作，充電模塊接收到充電樁控制器的電壓電流控制指令，根據(jù)電動(dòng)汽車的充電電流來調(diào)整充電樁的輸出。因?yàn)殡妱?dòng)汽車的容量大小不統(tǒng)一，大部分直流充電樁為了滿足快速充電需求是按電動(dòng)汽車最大的充電容量配置，這就造成了當(dāng)電動(dòng)汽車的充電需求小于直流充電樁整機(jī)容量的時(shí)候，充電樁在給車充電時(shí)每個(gè)充電模塊就未運(yùn)行在滿載狀態(tài)。充電電源行業(yè)中的直流充電模塊在最大電流輸出時(shí)效率最高、諧波最小、功率因素最高，故此時(shí)非滿載情況下工作的充電模塊運(yùn)行狀態(tài)不佳，同時(shí)由于所有充電模塊開機(jī)長期運(yùn)行在工作狀態(tài)會(huì)縮短模塊的工作壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種提高模塊運(yùn)行效率的基于模塊最大電流輸出和輪休的直流充電樁充電方法。

本發(fā)明的目的可以這樣實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一種基于模塊最大電流輸出和輪休的直流充電方法，包括以下步驟：

A、直流充電樁設(shè)置M個(gè)充電模塊，充電模塊之間并聯(lián)，充電模塊的交流輸入端接入到電氣回路，充電模塊的直流輸出端接入到直流輸出回路；三相交流電通過斷路器S1和交流接觸器K1接入到電氣回路，投入使用的充電樁S1閉合，當(dāng)直流充電樁的充電槍插入到電動(dòng)汽車充電接口后交流接觸器K1閉合，當(dāng)充電停止時(shí)K1斷開用來減少充電模塊的待機(jī)損耗；這樣在充電樁待機(jī)時(shí)模塊將處于失電狀態(tài)，不再浪費(fèi)電能；

B、直流充電樁主控制器與M個(gè)充電模塊根據(jù)充電模塊通訊地址進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊并發(fā)送控制指令；M個(gè)充電模塊輸出回路并聯(lián)連接，直流輸出回路與充電槍的連接只需要一組直流接觸器；

C、直流充電樁的充電槍插入到電動(dòng)汽車充電接口開始自動(dòng)充電，直流充電樁主控制器與電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)BMS交互充電信息；

D、直流充電樁主控制器獲取電動(dòng)汽車的需求電流I_BCL與需求電壓V_BCL信息，直流充電樁主控制器根據(jù)需求電壓V_BCL計(jì)算單個(gè)充電模塊在此電壓輸出下的最大充電流I_max，則整機(jī)的最大輸出電流為充電模塊的數(shù)量N乘以最大充電流I_max；

E、直流充電樁主控制器將電動(dòng)汽車的需求電流I_BCL與充電樁的最大輸出充電電流M*I_max進(jìn)行比較，若需求電流I_BCL大于充電樁的最大輸出充電電流M*I_max，則使每個(gè)充電模塊開機(jī)工作并輸出最大電流；若需求電流I_BCL小于充電樁的最大輸出充電電流M*I_max，則進(jìn)入步驟E；

F、直流充電樁主控制器計(jì)算需要投入使用的充電模塊個(gè)數(shù)M1＝I_BCL/I_max，那么剩下不工作的充電模塊數(shù)為M-M1。

進(jìn)一步地，基于步驟F，將第一次充電時(shí)需要工作的充電模塊的起始地址為1，并記錄這個(gè)起始地址，則充電模塊地址1至充電模塊地址M1的模塊需要工作，剩下充電模塊地址M1+1到M的充電模塊待機(jī)休息；第二次充電時(shí)需要工作的充電模塊的起始地址為2至充電模塊地址M1+1的充電模塊，剩下充電模塊地址M1+2到M以及充電模塊地址為1的充電模塊待機(jī)休息；第N次充電時(shí)需要工作的充電模塊的起始地址為N至充電模塊地址M1+N-1的充電模塊，剩下充電模塊地址M1+N到M以及充電地址為1到N-1的模塊待機(jī)休息；直至投入工作的下一次充電模塊起始地址重新從1開始。

本發(fā)明直流充電樁的主控制器根據(jù)恒功率曲線計(jì)算單個(gè)充電模塊在電壓輸出范圍內(nèi)個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的最大輸出電流，并形成數(shù)值對應(yīng)表。

數(shù)值對應(yīng)表為在恒功率區(qū)間描點(diǎn)列表，描出對應(yīng)電壓下的最大輸出電流。

本發(fā)明不僅可以減少充電樁的待機(jī)損耗，同時(shí)可以提供充電樁的運(yùn)行效率，減少電能的浪費(fèi)和降低用戶的成本；較少諧波和提高功率因素可減少對電能的污染；模塊輪流休息提高模塊的工作壽命，減少維修成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的示意圖；

圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例之充電模塊恒功率曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

一種基于模塊最大電流輸出和輪休的直流充電方法，包括以下步驟：

A、直流充電樁設(shè)置M個(gè)充電模塊，充電模塊之間并聯(lián)，充電模塊的交流輸入端接入到電氣回路，充電模塊的直流輸出端接入到直流輸出回路；三相交流電通過斷路器S1和交流接觸器K1接入到電氣回路，投入使用的充電樁S1閉合，當(dāng)直流充電樁的充電槍插入到電動(dòng)汽車充電接口后交流接觸器K1閉合，當(dāng)充電停止時(shí)K1斷開用來減少充電模塊的待機(jī)損耗；

B、直流充電樁主控制器與M個(gè)充電模塊根據(jù)充電模塊通訊地址進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊并發(fā)送控制指令；充電模塊的起始通訊地址為1，充電模塊的通訊地址必須連續(xù)，充電模塊的通訊地址可與物理位置無關(guān)；M個(gè)充電模塊輸出回路并聯(lián)連接，直流輸出回路與充電槍的連接只需要一組直流接觸器，如圖1所示；直流充電樁主控制器與充電模塊的通訊采用點(diǎn)對點(diǎn)形式下發(fā)指令，不再使用廣播形式；

C、直流充電樁的充電槍插入到電動(dòng)汽車充電接口開始自動(dòng)充電，直流充電樁主控制器與電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)BMS交互充電信息；

D、直流充電樁主控制器獲取電動(dòng)汽車的需求電流I_BCL與需求電壓V_BCL信息，直流充電樁主控制器根據(jù)需求電壓V_BCL計(jì)算單個(gè)充電模塊在此電壓輸出下的最大充電流I_max，則整機(jī)的最大輸出電流為充電模塊的數(shù)量N乘以最大充電流I_max；

E、直流充電樁主控制器將電動(dòng)汽車的需求電流I_BCL與充電樁的最大輸出充電電流M*I_max進(jìn)行比較，若需求電流I_BCL大于充電樁的最大輸出充電電流M*I_max，則使每個(gè)充電模塊開機(jī)工作并輸出最大電流；若需求電流I_BCL小于充電樁的最大輸出充電電流M*I_max，則進(jìn)入步驟E；

F、直流充電樁主控制器計(jì)算需要投入使用的充電模塊個(gè)數(shù)M1＝I_BCL/I_max，那么剩下不工作的充電模塊數(shù)為M-M1。投入工作的充電模塊輸出最大電流來滿足充電需求。

基于步驟F，將第一次充電時(shí)需要工作的充電模塊的起始地址為1，并記錄這個(gè)起始地址，則充電模塊地址1至充電模塊地址M1的模塊需要工作，剩下充電模塊地址M1+1到M的充電模塊待機(jī)休息；第二次充電時(shí)需要工作的充電模塊的起始地址為2至充電模塊地址M1+1的充電模塊，剩下充電模塊地址M1+2到M以及充電模塊地址為1的充電模塊待機(jī)休息；第N次充電時(shí)需要工作的充電模塊的起始地址為N至充電模塊地址M1+N-1的充電模塊，剩下充電模塊地址M1+N到M以及充電地址為1到N-1的模塊待機(jī)休息；直至投入工作的下一次充電模塊起始地址重新從1開始。

第一次充電時(shí)控制器下發(fā)需要工作的充電模塊的起始地址為1的指令，并記錄這個(gè)起始地址，充電模塊地址1至充電模塊地址M1的模塊需要工作，剩下充電模塊地址M1+1到M的模塊待機(jī)休息。第二次充電時(shí)需要工作的充電模塊的起始地址為2，并記錄這個(gè)起始地址，充電模塊地址2至充電模塊地址M1+1的模塊需要工作，剩下充電模塊地址M1+2到M以及充電地址為1的模塊待機(jī)休息。以此類推，第N次充電時(shí)(N小于模塊總數(shù)M)需要工作的充電模塊的起始地址為N，并記錄這個(gè)起始地址，充電模塊地址N至充電模塊地址M1+N-1的模塊需要工作，剩下充電模塊地址M1+N到M以及充電地址為1到N-1的模塊待機(jī)休息。第N次充電時(shí)(N等于模塊總數(shù)M)需要工作的充電模塊的起始地址為N，并記錄這個(gè)起始地址，充電模塊地址N，以及地址為1至充電模塊地址M1-1的模塊需要工作，剩下充電模塊地址M1到M1-1的模塊待機(jī)休息，投入工作的下一次充電模塊起始地址重新從1開始，再下次充電以此類推。

現(xiàn)有行業(yè)內(nèi)計(jì)算最大電流算法是通過下發(fā)模塊的最大電流輸出理論值，模塊的實(shí)際輸出靠模塊自身來調(diào)節(jié)。例如，按照行業(yè)內(nèi)計(jì)算方法：充電樁下發(fā)最大電流為30A，電壓大于500V的時(shí)候，模塊的實(shí)際出力無法滿足30A，這樣按照模塊輪休算法來計(jì)算充電樁實(shí)際無法滿足電動(dòng)汽車的需求電流I_BCL。為了能更準(zhǔn)確和更快速的計(jì)算充電模塊在對應(yīng)電壓下的最大輸出電流，直流充電樁的控制器需要根據(jù)恒功率曲線來計(jì)算單個(gè)充電模塊在電壓輸出范圍內(nèi)的最大輸出電流，因?yàn)槌潆娔K的功率曲線無法在全電壓范圍內(nèi)滿足恒功率，并且在恒功率區(qū)間內(nèi)并呈現(xiàn)常系數(shù)斜率，故需要控制器在恒功率區(qū)間描點(diǎn)列表，描出對應(yīng)電壓下的最大輸出電流，描點(diǎn)電壓步長為0.1V即可，如圖2所示。電池管理系統(tǒng)BMS上送任意輸出范圍內(nèi)電壓可根據(jù)描點(diǎn)列表直接讀取最大輸出電流參與輪休計(jì)算，不影響控制器運(yùn)算速度。

充電電源行業(yè)中的直流充電模塊在最大電流輸出時(shí)效率最高、諧波最小、功率因素最高，同時(shí)充電模塊長期工作會(huì)影響模塊壽命。本發(fā)明可保證充電樁在待機(jī)狀態(tài)下的損耗降至最小，同時(shí)使得直流充電樁給電動(dòng)汽車充電時(shí)，能根據(jù)電池管理系統(tǒng)BMS的充電需求電流，不僅能讓充電模塊處于最大電流輸出，并且讓模塊自動(dòng)輪流休息。當(dāng)電池管理系統(tǒng)BMS的需求電流大于整機(jī)的最大輸出電流時(shí)，讓每個(gè)模塊開機(jī)工作并輸出最大電流；當(dāng)電池管理系統(tǒng)BMS的需求電流I_BCL小于整機(jī)的最大輸出電流時(shí)，讓部分充電模塊投入工作，部分模塊休息：首先根據(jù)單個(gè)充電模塊的恒功率曲線計(jì)算在需求電壓下的模塊最大輸出電流I_max，則需要投入使用的充電模塊數(shù)目Num＝I_BCL/I_max，充電樁記錄這些工作模塊中的最小模塊通訊地址，剩余的模塊充電樁停止工作進(jìn)行休息。在下一次充電的時(shí)候再根據(jù)上面的算法，投入工作的模塊從上次記錄的下一個(gè)地址開始。本發(fā)明在充電樁待機(jī)時(shí)可使得電能損耗最小，在充電樁運(yùn)行時(shí)候不僅能滿足自動(dòng)充電的需求，同時(shí)始終保持充電樁的運(yùn)行效率最高，對電網(wǎng)污染的諧波最小，功率因素最高，并且能讓充電模塊輪流工作，大大提高了充電模塊的壽命。

對于任意直流充電樁的控制系統(tǒng)上都可實(shí)施本發(fā)明，本發(fā)明無需修改直流充電樁任何硬件和接口，可直接應(yīng)用在充電樁的控制器上進(jìn)行軟件開發(fā)，算法簡便、邏輯清晰。

需要特別說明的是此以上實(shí)施僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，此方法并不用于限制于此，盡管參照前述實(shí)施例對電動(dòng)汽車充電進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實(shí)施所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。