[发明专利]电动汽车直流智能充电桩

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，通过智能输出控制器来选择输出充电机的数量，并实现每个充电机之间的自由切换。该智能充电系统适用于一体式的多枪输出。

背景技术

电动汽车是清洁、高效和可持续的交通工具，是一种电力驱动的道路交通工具。从环境方面考虑，在城市交通中使用电动汽车可实现零排放或极低排放。电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因数，现在，零排放电动汽车的技术已经逐渐成熟，一次充电行程基本满足市区交通的需求。大规模应用的主要问题是初始成本高和续驶里程不理想，而通过开发快速充电系统，实现随时随地方便及时的对电力电池充电，能够有效延长电动汽车的续驶里程，更有利于电动汽车的推广，充电设施的建设就显得尤为重要。目前电动汽车的充电装置存在的缺点是：

1、充电桩功率输出接口少，难以满足多个电动汽车同时充电的要求。普通的充电装置都是一个充电桩一个充电接口，即便是有两个充电接口也不能够实现同时充电，更不要说是一个充电桩配有四个充电接口了。

2、充电桩内部充电机利用率低、灵活性差。举例：按照一台现有充电桩最大额定充电电流120A，由8个额定电流15A的充电机并联输出。传统的充电装置都是一个接口，当需求电流较小的时候。充电机效率最低相对能源浪费率较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车分体式直流充电桩的智能充电系统，以解决现有技术存在的充电桩功率输出接口少，难以满足多个电动汽车同时充电的要求；以及充电桩内部充电机利用率低、灵活性差的问题。

本发明的技术方案是：一种电动汽车直流智能充电桩，其特征是：包括充电桩、控制系统和功率单元：

所述充电桩包括直流充电抢、人机交互界面、输出接触器、熔断器、分流器和TC接线端子，TC接线端子的一端与熔断器、分流器相连，另一端与功率单元的直流正负公共母排相连；

所述功率单元包括：交流接触器、避雷器、充电机、智能输出控制器、直流正负公共母排和交流公共母排，公共电网通过交流接触器与交流公共母排连接，交流公共母排供给充电机的交流电源，充电机的直流输出端通过智能输出控制器自动转换与直流正负公共母排的连接方式，直流正负公共母排中不同的两条导线分别向不同的一个直流充电抢提供充电电源；充电机与控制系统进行数据交换，并由控制系统控制智能输出控制器的开关转换方式；

所述控制系统包括计费控制单元、电池管理系统BMS和读卡器，计费控制单还与后台管理系统相连。

所述的智能输出控制器通过接收计费控制单元的指令，关断闭合智能控制器其中一路输出，可实现充电机与任一公共直流母排的自由切换，实现负荷的有效分配提高充电机的利用率。

根据现场不同的工况可以配置数量不等的直流充电桩，每个充电机连接具有多路输出的智能输出控制器，充电机的输出直流负挂接在直流正负公共母排的负母排上，智能输出控制器的多路输出分别挂接在直流正负公共母排的正母排上，通过熔断器、分流器、输出接触器直接连到直流充电抢；根据BMS系统不同的负荷要求，通过计费控制单元控制智能输出控制器的输出触点的闭合实现充电机的有效分配。

所述计费控制单元包括三路CAN总线与一路RS485串口通信，第一路CAN总线负责计费控制单元与后台管理系统之间的通信，第二路CAN总线负责计费控制单元与充电机设备控制器之间的数据通信，第三路CAN总线负责计费控制单元与BMS之间的通信，一路RS485负责计费控制单元与智能输出控制器之间的通信。

计费控制单元根据BMS实时上传的信息，采用充电时间少优先或输出功率少优先等优化算法的控制原则，确定充电机的数量，依次控制智能输出控制器的输出触点切换到相应的直流公共母排上，在空闲的时间段实现大功率大电流的快速充电，在此充电阶段若有其他充电需求申请，计费控制单元根据实际充电需求，在满足正在充电的BMS充电需求的情况下可以投退其中一台或两台。

采用该充电系统进行充电的过程包括以下步骤：

(1)当BMS与计费控制单元物理连接完成并上电后，BMS与充电机进入握手阶段；在握手阶段，BMS首先检测低压辅助电源是否正常，如果不正常，BMS向充电机发送错误报文，充电过程终止；如果低压辅助电源正确，双方则在该阶段握手，确定电池相关的信息与充电机相关的信息，进入步骤(2)；

(2)根据电池相关信息，判断空闲的充电桩的数量，若为单桩输出工作状态，转入步骤(4)，若为多桩输出工作状态，进入步骤(3)；