電動(dòng)汽車一體化直流充電機(jī)、系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車一體化直流充電機(jī)、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油、煤炭等傳統(tǒng)能源危機(jī)不斷加深，大氣環(huán)境不斷地惡化，節(jié)能和減排已經(jīng)成為未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向。磷酸鐵鋰、改性錳酸鋰等鋰離子電池技術(shù)的不斷突破，為電動(dòng)汽車的普及開拓的廣闊的前景。隨之而來的充電設(shè)施建設(shè)就顯得尤為重要，而充電設(shè)施的建設(shè)又需要良好的運(yùn)營模式作為支撐。
[0003]充電站配備小型儲(chǔ)能站在夜間電網(wǎng)谷值期儲(chǔ)能，電網(wǎng)峰值期耗能的運(yùn)營方案，能實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”享受優(yōu)惠電價(jià)政策，降低電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在電網(wǎng)峰值期快速消耗儲(chǔ)能站電能，且讓電動(dòng)車在較短的時(shí)間內(nèi)獲得足夠的電能，大功率直流充電機(jī)必不可少。但是，單機(jī)大功率充電機(jī)在夜間電網(wǎng)谷值期可短時(shí)間充滿電動(dòng)車，又造成充電機(jī)夜間利用率低下的問題。
[0004]就目前市場上的直流充電設(shè)施而言:
[0005]中國專利CN 103904737 A提出了一種一粧兩充的充電方案，這種方案只能實(shí)現(xiàn)單槍輸出，在其中一槍工作的情況下，另一槍無法工作；
[0006]兩充且電能智能負(fù)荷分配的電動(dòng)汽車直流充電機(jī)是對(duì)上一種充電方案的完善和補(bǔ)充，可以實(shí)現(xiàn)雙槍同時(shí)工作。但是這種方案在功率擴(kuò)容時(shí)需要大量的直流接觸器來實(shí)現(xiàn)，成本較高，柜體占地面積較大；擴(kuò)容后也只能實(shí)現(xiàn)雙槍輸出，單槍平均功率較大，同樣造成充電機(jī)夜間利用率低下的問題。由此可見，這種充電機(jī)在充電站建設(shè)方面，具有一定的局限性。
[0007]所以，現(xiàn)在市場上急需一種單機(jī)功率小、占地面積小、可并機(jī)工作且電能智能負(fù)荷分配、功率擴(kuò)展易實(shí)現(xiàn)成本低、充電組合方式靈活、綜合成本較低、充電模塊利用率高的一體化直流充電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種電動(dòng)汽車一體化直流充電機(jī)、系統(tǒng)及方法，本裝置單機(jī)功率小、占地面積小、可并機(jī)工作且電能智能負(fù)荷分配、功率擴(kuò)展易實(shí)現(xiàn)成本低、充電組合方式靈活、綜合成本較低、充電模塊利用率高，能較為完美的解決當(dāng)前技術(shù)難題。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種電動(dòng)汽車一體化直流充電機(jī)，包括充電機(jī)柜體、一次主回路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述一次主回路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)置于充電機(jī)柜體內(nèi)；
[0011]所述一次主回路系統(tǒng)，包括斷路器、避雷器、交流排、充電模塊、匯流排、分流器、熔斷器、輸出接觸器、直流充電槍和并機(jī)接觸器，其中，斷路器和避雷器并聯(lián)于交流排上，交流排與匯流排通過充電模塊連接，并機(jī)接觸器連接在匯流排上，且設(shè)置于其外側(cè)，匯流排外側(cè)連接有分流器，分流器連接熔斷器，熔斷器通過輸出接觸器連接直流充電槍；
[0012]所述控制系統(tǒng)對(duì)并機(jī)接觸器的閉合關(guān)斷進(jìn)行控制。
[0013]所述控制系統(tǒng)，包括總控模塊、前置采集控制模塊、后置采集控制模塊、監(jiān)控電源、輔助電源、顯示屏和讀卡器，其中，總控模塊連接顯示屏、讀卡器，前置采集控制模塊和后置采集控制模塊通過CAN總線連接總控模塊，總控模塊于管理中心通信，總控模塊還連接有充電模塊。
[0014]所述顯示屏與總控模塊通過并口通訊，讀卡器與總控模塊通過RS232串口通訊。
[0015]所述后置采集模塊通過RS485連接有直流電能表。
[0016]所述匯流排連接有泄放繼電器，泄放繼電器連接泄放電阻，用于控制泄放掉充電模塊的電容電壓。
[0017]—種電動(dòng)汽車一體化直流充電機(jī)系統(tǒng)，包括多個(gè)一體化直流充電機(jī)，所述一體化直流充電機(jī)通過并機(jī)接觸器匯流排依次相連，形成環(huán)路，各個(gè)一體化直流充電機(jī)的控制系統(tǒng)通過CAN總線連接，控制系統(tǒng)通過控制并機(jī)接觸器的關(guān)斷閉合實(shí)現(xiàn)電能智能負(fù)荷分配，充電模塊與本機(jī)總控模塊通過CAN總線通訊，充電模塊通過并接中間繼電器常開觸點(diǎn)，與相鄰的一體化直流充電機(jī)的充電模塊連接，形成CAN通訊環(huán)路，每個(gè)充電模塊在響應(yīng)功率調(diào)配時(shí)通過中間繼電器與需要功率調(diào)配的充電機(jī)的總控模塊接通，由其集中控制。
[0018]所述總控模塊包括三路CAN總線，第一路CAN總線負(fù)責(zé)一體化直流充電機(jī)間通訊及本機(jī)前置、后置采集控制模塊通訊，第二路負(fù)責(zé)充電模塊通訊，第三路負(fù)責(zé)電動(dòng)汽車BMS通訊。
[0019]所述總控模塊連接管理中心，實(shí)時(shí)監(jiān)控一體化直流充電機(jī)工作狀態(tài)并上傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
[0020]所述多個(gè)一體化直流充電機(jī)互聯(lián)通訊，各單機(jī)總控模塊采用實(shí)時(shí)廣播本機(jī)忙閑及故障狀態(tài)的方式工作；多個(gè)一體化直流充電機(jī)中的任一單機(jī)總控，可以搶占總線控制權(quán)，向組內(nèi)其他處于閑置狀態(tài)單機(jī)進(jìn)行功率調(diào)配。
[0021]所述總控模塊根據(jù)BMS對(duì)充電電流的需求和各一體化直流充電機(jī)的狀態(tài)，響應(yīng)BMS的負(fù)荷需求，控制并機(jī)接觸器和充電模塊連接中間繼電器，進(jìn)行功率調(diào)配。
[0022]一種基于上述一體化直流充電機(jī)系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0023](I)讀取用戶卡信息，判斷信息是否正確，如果信息為正在使用或?yàn)楹趹簦@示屏提示用戶，如果信息正確，進(jìn)入步驟(2);
[0024](2)待使用的一體化直流充電機(jī)的工作狀態(tài)，若該充電機(jī)為單機(jī)工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)入步驟(5)，若該充電機(jī)處于并機(jī)工作狀態(tài)，進(jìn)入步驟(3);
[0025](3)該充電機(jī)搶占總線控制權(quán)，向處于閑置狀態(tài)的相鄰充電機(jī)發(fā)出鎖定命令，使其處于操作鎖定狀態(tài)，不被其他用戶操作；
[0026](4)該充電機(jī)的總控模塊和汽車BMS進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，總控模塊根據(jù)BMS充電需求及鎖定的充電機(jī)數(shù)量，智能調(diào)配相鄰充電機(jī)，啟動(dòng)相應(yīng)的并機(jī)接觸器和充電模塊通訊連接中間繼電器，進(jìn)行功率調(diào)配，同時(shí)，未被調(diào)配的充電機(jī)解除鎖定狀態(tài)；
[0027](5)確認(rèn)充電槍是否插好，確認(rèn)連接成功后，檢測絕緣、母線電壓參數(shù)，如果正常，開啟輔助電源開關(guān)，使充電機(jī)與BMS數(shù)據(jù)交互；
[0028](6)根據(jù)交互數(shù)據(jù)，判斷是否啟動(dòng)并機(jī)接觸器，如果需要，其他未啟用的一體化直流充電機(jī)響應(yīng)其調(diào)配，啟動(dòng)各自的并機(jī)接觸器，啟動(dòng)充電模塊CAN通訊連接中間繼電器；
[0029](7)判斷電池包極性是否正常，如果正常，閉合直流輸出接觸器，啟動(dòng)充電模塊按需求輸出電壓電流進(jìn)行充電，如果不正常，顯示報(bào)警，結(jié)束充電過程；
[0030](8)充電完畢，計(jì)算電費(fèi)，提示用戶刷卡結(jié)賬。
[0031]所述步驟(4)中，充電機(jī)總控模塊有3種狀態(tài)指示:運(yùn)行、待機(jī)和故障狀態(tài)，并向其它充電機(jī)實(shí)時(shí)廣播本機(jī)的狀態(tài)。
[0032]所述步驟(4)中，充電機(jī)的總控模塊連接管理中心，管理中心給每個(gè)充電機(jī)發(fā)送單機(jī)工作或并機(jī)工作命令，如果充電機(jī)被設(shè)置了某一工作狀態(tài)，每個(gè)充電機(jī)再進(jìn)行充電操作的時(shí)候只能進(jìn)行這一工作狀態(tài)工作，如果設(shè)置的時(shí)候已經(jīng)有充電機(jī)在另一種工作狀態(tài)工作，還是按照當(dāng)前工作繼續(xù)運(yùn)行完畢本次充電，但是狀態(tài)設(shè)置已被修改，再執(zhí)行充電操作時(shí)，該充電機(jī)轉(zhuǎn)入設(shè)定的工作狀態(tài)。
[0033]所述步驟(4)中，總控模塊和BMS數(shù)據(jù)互交方式具體為:若這一個(gè)充電機(jī)的輸入電流能夠滿足BMS需要，則使用這一個(gè)充電機(jī)即可，使用單機(jī)工作狀態(tài)，不需要并機(jī)工作；如果另一個(gè)車充電時(shí)充電機(jī)除了本身又鎖定了兩個(gè)鄰機(jī)，BMS需要的電流大于該充電機(jī)能夠提供的電流，具有電流差額，則該充電機(jī)讀取鄰機(jī)的狀態(tài)，解鎖能夠滿足該電流差額的鄰機(jī)；如果充電機(jī)一個(gè)也沒鎖定，或者充電機(jī)被管理后臺(tái)