本發(fā)明涉及充電樁，尤其涉及一種基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁。

背景技術(shù)：

1、新能源充電輸出功率由過去的慢充向快充、超充、秒充的發(fā)展趨勢已經(jīng)十分清晰，不斷增加功率輸出上限依然是充電樁行業(yè)發(fā)展的趨勢。不斷提高充電樁的輸出上限的技術(shù)瓶頸在于充電樁功率單元的分配策略上，優(yōu)秀的功率路由拓?fù)淇梢蕴岣吖β兽D(zhuǎn)換單元的利用率，降低設(shè)備生產(chǎn)成本。

2、當(dāng)前主流的功率路由拓?fù)溆芯€性分配拓?fù)洹h(huán)形分配拓?fù)?、星環(huán)形分配拓?fù)?。線性功率分配拓?fù)渚哂兄圃斐杀镜汀?shí)現(xiàn)簡單的優(yōu)勢，但是在功率分配自由度上僅能達(dá)到向左和向右的2個(gè)方向的自由度，較差的功率自由度也造成功率浪費(fèi)。環(huán)形功率分配拓?fù)涫窃诰€性的基礎(chǔ)上進(jìn)行首尾連接，相較于線性拓?fù)淠Ｊ?，依舊無法自由分配，導(dǎo)致功率利用率低下。星環(huán)形功率路由拓?fù)涫窃诃h(huán)形功率分配的基礎(chǔ)上的部分優(yōu)化，通過在環(huán)形節(jié)點(diǎn)上增加交叉使得功率單元額外增加一些自由度。但是這種依靠增加開關(guān)數(shù)量來提高自由度的方法，無法保證超級(jí)充電槍的大功率輸出模式，星環(huán)狀拓?fù)渥陨砺窂剿澜堑娜秉c(diǎn)依然存在。

3、基于此，需要一種新的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于針對現(xiàn)有的功率路由拓?fù)浯嬖诘墓β世寐实拖潞统涔β史峙渌澜菃栴}，提供一種基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，所述充電樁包括x個(gè)充電槍、y個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元、z個(gè)接觸器開關(guān)單元和控制模塊，所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)包括m*n個(gè)節(jié)點(diǎn)，每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過所述接觸器開關(guān)單元連接，所述x個(gè)充電槍設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)上且每個(gè)充電槍連接一個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元，所述功率轉(zhuǎn)換單元還設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上，其中，y小于等于m*n且x等于m*n-(m-2)*(n-2)，所述控制模塊根據(jù)每個(gè)充電槍的需求功率和功率分配策略控制所述接觸器開關(guān)單元的閉合與斷開來控制所述功率轉(zhuǎn)換單元輸出的功率導(dǎo)向。

3、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，所述x個(gè)充電槍中有l(wèi)個(gè)超級(jí)充電槍且l小于等于x-4，所述超級(jí)充電槍設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的非頂點(diǎn)的邊緣節(jié)點(diǎn)上。

4、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，所述控制模塊在所述y個(gè)充電槍中的一個(gè)充電槍啟動(dòng)后，斷開與所述啟動(dòng)的充電槍直接連接的接觸器開關(guān)單元，將與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

5、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，在所述啟動(dòng)的充電槍為普通充電槍時(shí)，所述控制模塊在與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率小于所述啟動(dòng)的充電槍的需求功率時(shí)，搜索位于所述啟動(dòng)的充電槍上下左右四個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率轉(zhuǎn)換單元中是否有空閑的功率轉(zhuǎn)換單元，在搜索到空閑的功率轉(zhuǎn)換單元時(shí)，閉合該空閑的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將該空閑的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

6、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，所述控制模塊在與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率和所有空閑的功率轉(zhuǎn)換單元的功率之和小于所述啟動(dòng)的充電槍的需求功率時(shí)，搜索位于已被占有的功率轉(zhuǎn)換單元上下左右四個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率轉(zhuǎn)換單元中是否有第二類功率轉(zhuǎn)換單元，所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元為已被其他充電槍占有且利用率低于被所述啟動(dòng)的充電槍占有的功率轉(zhuǎn)換單元，在搜索到所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元時(shí)，閉合所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

7、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，在所述啟動(dòng)的充電槍為超級(jí)充電槍時(shí)，所述控制模塊在與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率小于所述啟動(dòng)的充電槍的需求功率時(shí)，閉合位于所述啟動(dòng)的充電槍所在的中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將位于中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

8、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，在位于所述啟動(dòng)的充電槍所在的中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元已被普通充電槍占用時(shí)，斷開被占用的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與普通充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元后閉合該被占用的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將該被占用的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

9、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，在位于所述啟動(dòng)的充電槍所在的中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元已被其他超級(jí)充電槍占用時(shí)，所述控制模塊在所述啟動(dòng)的充電槍對該功率轉(zhuǎn)換單元的利用率高于所述其他超級(jí)充電槍對該功率轉(zhuǎn)換單元的利用率時(shí)，閉合該被占用的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將所述被占用的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

10、在本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁中，在多個(gè)充電槍得到同一個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元的控制權(quán)時(shí)，所述控制模塊依據(jù)每個(gè)充電槍的優(yōu)先級(jí)分配該功率轉(zhuǎn)換單元的控制權(quán)。

11、本發(fā)明提供的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁具有以下有益效果：本發(fā)明提出一種基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，將所有充電槍設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)上且每個(gè)充電槍連接一個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元，同時(shí)在矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上根據(jù)需要設(shè)置功率轉(zhuǎn)換單元，再通過在矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置接觸器開關(guān)單元，通過控制模塊根據(jù)每個(gè)充電槍的需求功率和功率分配策略控制接觸器開關(guān)單元的閉合與斷開來控制功率轉(zhuǎn)換單元輸出的功率導(dǎo)向；由此，可以實(shí)現(xiàn)高效的功率柔性調(diào)度，連接任意輸入到任意輸出的回路，所有功率轉(zhuǎn)換單元都能滿足最大輸出利用率。

技術(shù)特征：

1.一種基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，所述充電樁包括x個(gè)充電槍、y個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元、z個(gè)接觸器開關(guān)單元和控制模塊，所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)包括m*n個(gè)節(jié)點(diǎn)，每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過所述接觸器開關(guān)單元連接，所述x個(gè)充電槍設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)上且每個(gè)充電槍連接一個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元，所述功率轉(zhuǎn)換單元還設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上，其中，y小于等于m*n且x等于m*n-(m-2)*(n-2)，所述控制模塊根據(jù)每個(gè)充電槍的需求功率和功率分配策略控制所述接觸器開關(guān)單元的閉合與斷開來控制所述功率轉(zhuǎn)換單元輸出的功率導(dǎo)向。

2.如權(quán)利要求1所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，所述x個(gè)充電槍中有l(wèi)個(gè)超級(jí)充電槍且l小于等于x-4，所述超級(jí)充電槍設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的非頂點(diǎn)的邊緣節(jié)點(diǎn)上。

3.如權(quán)利要求2所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，所述控制模塊在所述y個(gè)充電槍中的一個(gè)充電槍啟動(dòng)后，斷開與所述啟動(dòng)的充電槍直接連接的接觸器開關(guān)單元，將與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

4.如權(quán)利要求3所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，在所述啟動(dòng)的充電槍為普通充電槍時(shí)，所述控制模塊在與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率小于所述啟動(dòng)的充電槍的需求功率時(shí)，搜索位于所述啟動(dòng)的充電槍上下左右四個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率轉(zhuǎn)換單元中是否有空閑的功率轉(zhuǎn)換單元，在搜索到空閑的功率轉(zhuǎn)換單元時(shí)，閉合該空閑的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將該空閑的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

5.如權(quán)利要求4所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，所述控制模塊在與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率和所有空閑的功率轉(zhuǎn)換單元的功率之和小于所述啟動(dòng)的充電槍的需求功率時(shí)，搜索位于已被占有的功率轉(zhuǎn)換單元上下左右四個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率轉(zhuǎn)換單元中是否有第二類功率轉(zhuǎn)換單元，所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元為已被其他充電槍占有且利用率低于被所述啟動(dòng)的充電槍占有的功率轉(zhuǎn)換單元，在搜索到所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元時(shí)，閉合所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將所述第二類功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

6.如權(quán)利要求3所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，在所述啟動(dòng)的充電槍為超級(jí)充電槍時(shí)，所述控制模塊在與所述啟動(dòng)的充電槍連接的功率轉(zhuǎn)換單元的功率小于所述啟動(dòng)的充電槍的需求功率時(shí)，閉合位于所述啟動(dòng)的充電槍所在的中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將位于中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

7.如權(quán)利要求6所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，在位于所述啟動(dòng)的充電槍所在的中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元已被普通充電槍占用時(shí)，斷開被占用的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與普通充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元后閉合該被占用的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將該被占用的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

8.如權(quán)利要求6所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，在位于所述啟動(dòng)的充電槍所在的中軸線上的功率轉(zhuǎn)換單元已被其他超級(jí)充電槍占用時(shí)，所述控制模塊在所述啟動(dòng)的充電槍對該功率轉(zhuǎn)換單元的利用率高于所述其他超級(jí)充電槍對該功率轉(zhuǎn)換單元的利用率時(shí)，閉合該被占用的功率轉(zhuǎn)換單元所在節(jié)點(diǎn)與所述啟動(dòng)的充電槍所在節(jié)點(diǎn)之間的接觸器開關(guān)單元，將所述被占用的功率轉(zhuǎn)換單元的功率輸入到所述啟動(dòng)的充電槍。

9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，其特征在于，在多個(gè)充電槍得到同一個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元的控制權(quán)時(shí)，所述控制模塊依據(jù)每個(gè)充電槍的優(yōu)先級(jí)分配該功率轉(zhuǎn)換單元的控制權(quán)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的充電樁，將所有充電槍設(shè)置在所述矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)上且每個(gè)充電槍連接一個(gè)功率轉(zhuǎn)換單元，同時(shí)在矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上根據(jù)需要設(shè)置功率轉(zhuǎn)換單元，再通過在矩陣功率路由網(wǎng)絡(luò)的每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置接觸器開關(guān)單元，通過控制模塊根據(jù)每個(gè)充電槍的需求功率和功率分配策略控制接觸器開關(guān)單元的閉合與斷開來控制功率轉(zhuǎn)換單元輸出的功率導(dǎo)向；由此，可以實(shí)現(xiàn)高效的功率柔性調(diào)度，連接任意輸入到任意輸出的回路，所有功率轉(zhuǎn)換單元都能滿足最大輸出利用率。

技術(shù)研發(fā)人員：胡帆,郭科成,鄭吉祥,王思敏,吳樹湘,鐘文平,李光盛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市盛弘電氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6