[发明专利]电动汽车一体化直流充电机、系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车一体化直流充电机、系统及方法。

背景技术

石油、煤炭等传统能源危机不断加深，大气环境不断地恶化，节能和减排已经成为未来汽车技术发展的主攻方向。磷酸铁锂、改性锰酸锂等锂离子电池技术的不断突破，为电动汽车的普及开拓的广阔的前景。随之而来的充电设施建设就显得尤为重要，而充电设施的建设又需要良好的运营模式作为支撑。

充电站配备小型储能站在夜间电网谷值期储能，电网峰值期耗能的运营方案，能实现“削峰填谷”享受优惠电价政策，降低电网负担，创造了良好的经济效益和社会效益。在电网峰值期快速消耗储能站电能，且让电动车在较短的时间内获得足够的电能，大功率直流充电机必不可少。但是，单机大功率充电机在夜间电网谷值期可短时间充满电动车，又造成充电机夜间利用率低下的问题。

就目前市场上的直流充电设施而言：

中国专利CN 103904737 A提出了一种一桩两充的充电方案，这种方案只能实现单枪输出，在其中一枪工作的情况下，另一枪无法工作；

两充且电能智能负荷分配的电动汽车直流充电机是对上一种充电方案的完善和补充，可以实现双枪同时工作。但是这种方案在功率扩容时需要大量的直流接触器来实现，成本较高，柜体占地面积较大；扩容后也只能实现双枪输出，单枪平均功率较大，同样造成充电机夜间利用率低下的问题。由此可见，这种充电机在充电站建设方面，具有一定的局限性。

所以，现在市场上急需一种单机功率小、占地面积小、可并机工作且电能智能负荷分配、功率扩展易实现成本低、充电组合方式灵活、综合成本较低、充电模块利用率高的一体化直流充电机。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种电动汽车一体化直流充电机、系统及方法，本装置单机功率小、占地面积小、可并机工作且电能智能负荷分配、功率扩展易实现成本低、充电组合方式灵活、综合成本较低、充电模块利用率高，能较为完美的解决当前技术难题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动汽车一体化直流充电机，包括充电机柜体、一次主回路系统和控制系统，所述一次主回路系统和控制系统设置于充电机柜体内；

所述一次主回路系统，包括断路器、避雷器、交流排、充电模块、汇流排、分流器、熔断器、输出接触器、直流充电枪和并机接触器，其中，断路器和避雷器并联于交流排上，交流排与汇流排通过充电模块连接，并机接触器连接在汇流排上，且设置于其外侧，汇流排外侧连接有分流器，分流器连接熔断器，熔断器通过输出接触器连接直流充电枪；

所述控制系统对并机接触器的闭合关断进行控制。

所述控制系统，包括总控模块、前置采集控制模块、后置采集控制模块、监控电源、辅助电源、显示屏和读卡器，其中，总控模块连接显示屏、读卡器，前置采集控制模块和后置采集控制模块通过CAN总线连接总控模块，总控模块于管理中心通信，总控模块还连接有充电模块。

所述显示屏与总控模块通过并口通讯，读卡器与总控模块通过RS232串口通讯。

所述后置采集模块通过RS485连接有直流电能表。

所述汇流排连接有泄放继电器，泄放继电器连接泄放电阻，用于控制泄放掉充电模块的电容电压。

一种电动汽车一体化直流充电机系统，包括多个一体化直流充电机，所述一体化直流充电机通过并机接触器汇流排依次相连，形成环路，各个一体化直流充电机的控制系统通过CAN总线连接，控制系统通过控制并机接触器的关断闭合实现电能智能负荷分配，充电模块与本机总控模块通过CAN总线通讯，充电模块通过并接中间继电器常开触点，与相邻的一体化直流充电机的充电模块连接，形成CAN通讯环路，每个充电模块在响应功率调配时通过中间继电器与需要功率调配的充电机的总控模块接通，由其集中控制。

所述总控模块包括三路CAN总线，第一路CAN总线负责一体化直流充电机间通讯及本机前置、后置采集控制模块通讯，第二路负责充电模块通讯，第三路负责电动汽车BMS通讯。

所述总控模块连接管理中心，实时监控一体化直流充电机工作状态并上传业务数据。

所述多个一体化直流充电机互联通讯，各单机总控模块采用实时广播本机忙闲及故障状态的方式工作；多个一体化直流充电机中的任一单机总控，可以抢占总线控制权，向组内其他处于闲置状态单机进行功率调配。

所述总控模块根据BMS对充电电流的需求和各一体化直流充电机的状态，响应BMS的负荷需求，控制并机接触器和充电模块连接中间继电器，进行功率调配。