一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁，包括中央控制單元、計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、通信單元、充電接口和導(dǎo)引控制單元；中央控制單元分別與所述計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、充電接口和導(dǎo)引控制單元連接；導(dǎo)引控制單元與充電接口連接；中央控制單元和充電接口分別配有通信單元，通過通信單元與充電機(jī)連接。本實(shí)用新型通過能量調(diào)度單元的計(jì)算和中央控制單元的控制，實(shí)現(xiàn)直流充電樁可一樁多用的功能，提高了能量使用率，節(jié)省了多個(gè)充電樁占地的資源問題。并且本實(shí)用新型的多口直流充電樁可以接受上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)管理和調(diào)度，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰情況下，可調(diào)整充電輸出功率，減小對(duì)電網(wǎng)的影響。
【專利說明】—種電動(dòng)汽車多口直流充電粧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型屬于充電器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的日益嚴(yán)重，電動(dòng)汽車成為了目前發(fā)展的焦點(diǎn)。但是，電動(dòng)汽車的普及對(duì)充電設(shè)施建設(shè)和充電高效便捷提出了更高的要求。且電動(dòng)汽車充電時(shí)，其充電設(shè)施建設(shè)占地也是一個(gè)不容忽視的問題。在這個(gè)土地資源緊張的形勢(shì)下，如何解決好充電設(shè)施與土地資源分配的問題，還有待研究。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁，通過車輛實(shí)時(shí)充電信息監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)一個(gè)充電樁多口之間的能量協(xié)調(diào)。
[0004]本實(shí)用新型提供的一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁，其改進(jìn)之處在于，所述直流充電樁包括中央控制單元、計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、通信單元、充電接口和導(dǎo)引控制單元；
[0005]所述中央控制單元分別與所述計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、充電接口和導(dǎo)引控制單元連接；所述導(dǎo)引控制單元與所述充電接口連接；
[0006]所述中央控制單元和所述充電接口分別配有通信單元，通過通信單元與充電機(jī)連接。
[0007]其中，所述直流充電樁包括低壓輔助電源單元，其采用12-24V的開關(guān)電源；
[0008]所述中央控制單元通過低壓輔助電源單元與所述充電接口連接。
[0009]其中，所述直流充電樁包括充電過程保護(hù)單元，其采用漏電保護(hù)器或過電流保護(hù)開關(guān);
[0010]所述中央控制單元通過充電過程保護(hù)單元與所述充電接口連接。
[0011]其中，所述通信單元包括并行的GPRS接口、TCP/IP以太網(wǎng)接口、CAN總線通信接口和PLC通信接口的任意一個(gè)或多個(gè)。
[0012]其中，所述中央控制單元采用Freescale52259芯片。
[0013]其中，所述計(jì)費(fèi)單元采用智能電度表。
[0014]其中，所述能量調(diào)度單元采用TI公司28335芯片。
[0015]其中，所述人機(jī)界面單元采用液晶顯示屏。
[0016]其中，所述充電接口采用9針充電插頭。
[0017]其中，所述導(dǎo)引控制單元包括連接的電阻分壓電路和A/D轉(zhuǎn)換單元；所述電阻分壓電路與所述充電接口連接，所述A/D轉(zhuǎn)換單元與所述才、中央處理單元連接。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0019](I)本實(shí)用新型采用集約式能量調(diào)度管理，通過充電樁自動(dòng)切換充電口，提高了能
量使用率。[0020](2)本實(shí)用新型的直流充電樁，根據(jù)充電車輛充電需求，完成一樁多充協(xié)調(diào)能量調(diào)度。
[0021](3)本實(shí)用新型的一樁多充實(shí)現(xiàn)充電多通道的有效隔離，當(dāng)一個(gè)通道車輛和充電樁發(fā)生故障，不影響另一路充電接口充電。
[0022](4)本實(shí)用新型的一樁多充直流充電樁可以接受上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)管理和調(diào)度，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰情況下，可調(diào)整充電輸出功率，減小對(duì)電網(wǎng)的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型提供的充電樁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實(shí)用新型提供的加入刷卡單元后的充電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本實(shí)用新型提供的充電樁動(dòng)態(tài)分布功率時(shí)先判斷功率大小的流程圖。
[0026]【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本實(shí)施例提出的一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，本實(shí)施例以直流充電樁包括兩個(gè)充電接口為例說明，直流充電樁包括中央控制單元、計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、通信單元、充電接口、導(dǎo)引控制單元、低壓輔助電源單元和充電過程保護(hù)單元，其中:
[0029]中央控制單元用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制；
[0030]充電接口包括兩個(gè)接口，充電接口 I和充電接口 2，用于匹配電動(dòng)汽車的接口 ；[0031 ]弓丨導(dǎo)控制單元主要檢測(cè)電動(dòng)汽車與充電樁連接狀態(tài)，通過電阻分壓電路采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)電壓，再通過A/D轉(zhuǎn)換送至中央處理單元；
[0032]通信單元用于與充電機(jī)進(jìn)行通信；
[0033]計(jì)費(fèi)單元用于計(jì)算充電電量和充電費(fèi)用，并完成用戶賬戶與費(fèi)用的轉(zhuǎn)換；
[0034]能量調(diào)度單元針對(duì)多個(gè)充電接口電能進(jìn)行調(diào)度，主要根據(jù)用戶設(shè)定充電停止條件和車輛使用時(shí)間、充電控制方法等信息，計(jì)算每個(gè)充電口的充電總體控制策略，實(shí)現(xiàn)充電功率動(dòng)態(tài)調(diào)配；
[0035]人機(jī)界面單元用于顯示用戶使用信息，包括充電模式，充電截止條件，車輛使用時(shí)間，充電控制方法。
[0036]其中，中央控制單元分別與所述計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、充電接口和導(dǎo)引控制單元連接；導(dǎo)引控制單元與充電接口連接；
[0037]中央控制單元和兩個(gè)充電接口分別配有通信單元，用于與充電機(jī)通信；
[0038]充電機(jī)用于對(duì)電動(dòng)汽車充電。
[0039]對(duì)應(yīng)的，實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例充電樁的電路部分包括:
[0040]通信單元主要包括并行的GPRS接口、TCP/IP以太網(wǎng)接口、CAN總線通信接口和PLC通信接口的任意一個(gè)或多個(gè)；
[0041]中央控制單元選用Freescale52259芯片；
[0042]計(jì)費(fèi)單元選用智能電度表。
[0043]能量調(diào)度單元選用TI公司28335芯片。
[0044]人機(jī)界面單元選用液晶顯示屏。[0045]充電接口選用9針充電插頭。
[0046]導(dǎo)引控制單元包括連接的電阻分壓電路和A/D轉(zhuǎn)換單元；所述電阻分壓電路與所述充電接口連接，所述A/D轉(zhuǎn)換單元與所述才、中央處理單元連接。
[0047]本實(shí)施例的優(yōu)選方案是在上述基礎(chǔ)上，添加低壓輔助電源單元和充電過程保護(hù)單元，用于保護(hù)電路，其中:
[0048] 低壓輔助電源單元，可選用12-24V的開關(guān)電源，用于車輛BMS電源管理，當(dāng)導(dǎo)引控制單元完成充電連接判定，由所述低壓輔助電源單元實(shí)現(xiàn)BMS電源供電。中央控制單元通過低壓輔助電源單元與充電接口連接。
[0049]充電過程保護(hù)單元，可選用漏電保護(hù)器或過電流保護(hù)開關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)浪涌保護(hù)、漏電保護(hù)和過壓保護(hù)。充電過程保護(hù)單元放置在中央控制單元與充電接口連接的線路上。
[0050]本實(shí)施例另一優(yōu)選方案，還可加入刷卡單元，如圖2所示。刷卡單元與中央處理單元連接，用于識(shí)別用戶身份，讀取用戶賬戶信息，對(duì)應(yīng)的建立消費(fèi)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)。本實(shí)施例的刷卡單元可選用射頻讀卡器。
[0051]對(duì)應(yīng)的，本實(shí)施例提出了一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁的控制方法，包括如下步驟:
[0052](I)用戶將電動(dòng)汽車與直流充電樁的充電接口連接；
[0053](2)用戶刷卡，將通過人機(jī)交互單元輸入充電截止條件(S0C截止、時(shí)間截止、金額截止)和車輛使用時(shí)間(充電后預(yù)計(jì)使用時(shí)間)、次日預(yù)計(jì)行駛里程等信息，同時(shí)選擇充電控制模式(充電成本最低、充電時(shí)間最快以及正常充電三種模式);
[0054]( 3)引導(dǎo)控制單元確認(rèn)充電插頭正確連接后，中央控制單元控制直流充電樁對(duì)電動(dòng)汽車充電；
[0055](4)當(dāng)另一個(gè)電動(dòng)汽車在直流充電樁的另一充電接口處準(zhǔn)備充電時(shí)，用戶刷卡后，能量調(diào)度單元計(jì)算各充電接口的功率需求，動(dòng)態(tài)分配充電機(jī)兩路輸出功率。
[0056]其中，所述動(dòng)態(tài)分配充電機(jī)兩路輸出功率時(shí)，先判斷電動(dòng)汽車需求的功率，其流程圖如圖3所示，具體步驟包括:
[0057]①能量調(diào)度單元計(jì)算滿足充電需求的最小充電功率；
[0058]②判斷電動(dòng)汽車需要的總功率是否小于直流充電樁輸出的總功率，若是則獲取充電時(shí)間內(nèi)充電費(fèi)率信息，按照最小成本計(jì)算各時(shí)間段的充電功率并輸出，否則進(jìn)行步驟③；
[0059]③判斷電動(dòng)汽車需要的總功率是否等于直流充電樁輸出的總功率，若是則按照電動(dòng)汽車的充電時(shí)間比例分配充電功率，獲取充電時(shí)間內(nèi)充電費(fèi)率信息，按照最小成本計(jì)算各時(shí)間段的充電功率并輸出，否則提示功率需求大的用戶不能滿足充電需求(或請(qǐng)更改)。
[0060]直流充電樁輸出的總功率的表達(dá)式如下:
[0061]Pp=P,+P2 =Ui 中丨-W1 *y*C2 ；
Λ
[0062]式中，C1, C2分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口充電電池容量，單位為Ah ；UpU2分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口輸出電壓，單位為V J1^T2分別為設(shè)定的額定充電時(shí)間，單位為小時(shí)；ΡρΡ2分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口的額定輸出功率；Pp為充電樁總輸出功率。[0063]計(jì)算各充電接口的輸出功率，其表達(dá)式如下:
[0064] h
[0065]式中，P1^P/分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口的實(shí)際輸出功率；t1、t2分另Ij為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口的實(shí)際充電需求時(shí)間。
[0066]本實(shí)施例的直流充電樁可受控于統(tǒng)一的管理平臺(tái)進(jìn)行管理(即監(jiān)控系統(tǒng))，可以接受上級(jí)平臺(tái)功率控制。利用全景能量管理系統(tǒng)，對(duì)任何一個(gè)具備接入充電樁終端的有功、無功上下限進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，同時(shí)將充電站接入配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。在用電高峰(根據(jù)當(dāng)天的用電情況，一般可定義為17點(diǎn)~21點(diǎn)或11點(diǎn)半~I點(diǎn)半)時(shí)，能量調(diào)度單元接受上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)(即監(jiān)控系統(tǒng))下發(fā)功率限值，并根據(jù)充電車輛充電需求計(jì)算最小充電功率，若充電功率可以下調(diào)(條件為延長(zhǎng)充電時(shí)間后仍能滿足用戶的時(shí)間要求)，響應(yīng)電池暫時(shí)充當(dāng)有功源(監(jiān)控系統(tǒng)控制其停止時(shí)間)，釋放有功功率，平衡配電網(wǎng)系統(tǒng)波峰；
[0067]最小充電功率計(jì)算公式為: [0069]式中，SOCp SOC2分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口的電動(dòng)汽車當(dāng)前值；SOCel, SOCe2分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口的電動(dòng)汽車截止值；Tel、Te2分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口的電動(dòng)汽車充電截止時(shí)間；Trt、Trf分別為第I個(gè)充電接口和第2個(gè)充電接口的當(dāng)前充電時(shí)間。
[0070]借助配電網(wǎng)綜合調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)施差別化階梯電價(jià)計(jì)量方式，更能有效實(shí)現(xiàn)節(jié)省電池充放電成本，在電價(jià)高時(shí)不充電，在低價(jià)低時(shí)對(duì)電池充電，節(jié)約成本，主要控制方式為優(yōu)先計(jì)算是否滿足用戶充電需求，在滿足需求的條件下，實(shí)現(xiàn)充電成本最低。需要滿足分段計(jì)
費(fèi)總體費(fèi)用最低，最小成本的計(jì)算方法如下。
k
[0071]min(^c;/?.)；
i=l
[0072]式中，k為充電過程中不同費(fèi)率時(shí)間段個(gè)數(shù)；i為時(shí)間段編號(hào)，Ci為第i時(shí)間段費(fèi)率，Pi為第i時(shí)間段充電功率。
[0073]上述表達(dá)式需要滿足的約束條件是每一時(shí)間段的充電功率小于每口充電機(jī)輸出功率。同時(shí)所有時(shí)段充電電量之和為總充電電量。表達(dá)公式見下式。
y !.Ji = (SOCel-SOCl)Cl
[0074]tf ^el 1 \第一個(gè)充電口約束條件)；
^pi ^ P1Q = 1...k)[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車多口直流充電樁，其特征在于，所述直流充電樁包括中央控制單元、計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、通信單元、充電接口和導(dǎo)引控制單元； 所述中央控制單元分別與所述計(jì)費(fèi)單元、能量調(diào)度單元、人機(jī)界面單元、充電接口和導(dǎo)引控制單元連接；所述導(dǎo)引控制單元與所述充電接口連接； 所述中央控制單元和所述充電接口分別配有通信單元，通過通信單元與充電機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述直流充電樁包括低壓輔助電源單元，其采用12-24V的開關(guān)電源； 所述中央控制單元通過低壓輔助電源單元與所述充電接口連接。
3.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述直流充電樁包括充電過程保護(hù)單元，其采用漏電保護(hù)器或過電流保護(hù)開關(guān)； 所述中央控制單元通過充電過程保護(hù)單元與所述充電接口連接。
4.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述通信單元包括并行的GPRS接口、TCP/IP以太網(wǎng)接口、CAN總線通信接口和PLC通信接口的任意一個(gè)或多個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述中央控制單元采用Freescale52259 芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述計(jì)費(fèi)單元采用智能電度表。
7.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述能量調(diào)度單元采用TI公司28335芯片。
8.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述人機(jī)界面單元采用液晶顯示屏。
9.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述充電接口采用9針充電插頭。
10.如權(quán)利要求1所述的直流充電樁，其特征在于，所述導(dǎo)引控制單元包括連接的電阻分壓電路和A/D轉(zhuǎn)換單元；所述電阻分壓電路與所述充電接口連接，所述A/D轉(zhuǎn)換單元與所述才、中央處理單元連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203377620SQ201320342045
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月6日
【發(fā)明者】李武峰, 李曉強(qiáng), 嚴(yán)輝, 李索宇, 邊孝成, 李凱旋, 崔宇 申請(qǐng)人:北京國(guó)網(wǎng)普瑞特高壓輸電技術(shù)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司