[发明专利]一种电动汽车充电的智能功率分配系统

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，涉及功率分配系统，尤其是一种电动汽车充电的智能功率分配系统。

背景技术

目前的电动汽车充电设备领域，在进行充电功率分配时，目前存在如下两种方式：1、以接触器为基本器件、通过划分固定功率区和动态功率区，对动态功率进行智能分配的“柔性充电堆”技术，其代表为奥特迅，专利号为：CN201510124712；2、以接触器(2017年前)/低压继电器(2017年)为基本器件，通过控制基本器件的导通、关断时间，在零电压、零点电流条件下对基本器件实时闭合分断的分时功率分配方式，其代表为海汇德，专利号为：CN105449762A。

上述专利在解决功率智能分配时，存在如下问题：

1、器件问题：

由于采用接触器、继电器，其动作寿命有限，虽可以通过控制功率模块的输出特性，实现接触器、继电器的零电压、零电流闭合分断，但在紧急情况下，由于输出侧存在大量电容，此时会出现接触器、继电器的带负荷操作问题，轻则降低开关器件使用寿命，重责烧毁器件。

2、功率分配问题

A、在固定功率分配区与动态功率分配区相结合的方法(奥特迅)中：固定功率区无法实现动态分配，此时造成功率的浪费，即无法对固定功率区部分能量实现有效调度。

B、分时复用—海汇德(流水分配模式)方法：此种方法可以实现全部功率的动态分配，但功率需要根据一定的顺序进行流水线式分配，此种方法无法解决大功率充电需求同时共存问题。

而PDU分配方式，虽可以实现功率的智能分配，避免上述问题，但PDU在大功率充电场合需要解决如下问题：

A、多枪充电需求：此时需要通过使用多个PDU实现此功能，此种方式经济型较差、电气配线重复率较高。

B、PDU成本较高：由于使用多个继电器加半导体器件的方式，此种方式中，继电器成本较大，对设备的成本影响较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电动汽车充电的智能功率分配系统，该系统通过采用基于半导体器件功率分配单元(PDU)和具备带电流切除能力的接触器构成智能功率分配系统，可以实现多充电模块输入、多充电枪头输出的功能，在实现对充电功率按需分配的前提下，实现成本与设备寿命的最优组合。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种电动汽车充电的智能功率分配系统，包括m个充电模块、n个充电枪头以及在充电模块和充电枪头之间连接的功率分配单元；其中n和m均为自然数，且n小于或等于m；所述功率分配单元将m个充电模块的直流电能在n个充电枪头间进行智能分配；所述智能分配是根据每个充电枪头连接的电动汽车充电时所需要的功率来分配为该充电枪头提供直流电能的充电模块个数。

进一步，上述m个充电模块记为第一充电模块至第m充电模块；所述n个充电枪头记为第一充电枪头至第n充电枪头；所述功率分配单元具体为：

包括有m个正极导通开关K，记为第一正极导通开关K1至第m正极导通开关Km，所述第一正极导通开关K1至第m正极导通开关Km的一端分别一一对应连接至第一充电模块至第m充电模块的正极；每个正极导通开关K的另一端连接有n个正功率半导体器件的一端，所述n个正功率半导体器件记为第一正功率半导体器件至第n正功率半导体器件，所述第一正功率半导体器件至第n正功率半导体器件分别与第一充电枪头至第n充电枪头的正极一一对应连接；

还包括有m组负极电路组，每组负极电路组包括有n个负功率半导体器件，记为第一负功率半导体器件至第n负功率半导体器件；所述第一负功率半导体器件至第n负功率半导体器件的一端均与第m充电模块的负极连接，所述第一负功率半导体器件至第n负功率半导体器件的另一端分别与第一充电枪头至第n充电枪头的负极一一对应连接。

进一步，本发明一种实施方案中：在m＝2，n＝2的情况下，包括第一充电模块、第二充电模块、功率分配单元和第一充电枪头、第二充电枪头；其中所述功率分配单元由开关S11～S12、半导体器件S1～S8和开关S9～S10三部分组成。

进一步，上述第一正功率半导体器件至第n正功率半导体器件与第一充电枪头至第n充电枪头的正极之间还分别连接有实现充电枪头与功率分配单元的电气连接断开的输出开关Jn。

进一步，上述正功率半导体器件为IGBT、MOSFET或晶闸管。

进一步，上述负功率半导体器件为IGBT、MOSFET或晶闸管。

进一步，上述正极导通开关K和输出开关J为电器开关，为接触器、继电器、断路器或刀闸隔离开关。