基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统的制作方法

1.本实用新型属于新能源充换电技术领域，尤其涉及一种基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统。


背景技术：

2.随着电动汽车电池技术的进步，以及电动汽车电池的层叠架构的优化，电池组可实现大功率大电流充电，并且采用一套bms进行管理及使用两个充电连接器进行受电，可大大提升充电功率以及充电速度。然而，按照传统的并充受电方式，每组电堆固定一组电池，因为在目前现状下，整个系统运营利用率不高，造成很多电堆未利用或者利用少。在传统充换电方案中，每一组电堆，对应一组充电口，此方案除了运营利用率低造成的电堆闲置，还有整个系统电堆过多，以致设备生产成本比较偏高。


技术实现要素：

3.为解决现有技术不足，本实用新型提供一种基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，可有效提高电堆的利用率以及减少系统整体成本。
4.为了实现本实用新型的目的，拟采用以下方案：
5.一种基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，包括：
6.多组相互独立的输出母线，输出母线的末端连接充电接头，用于向电池组或车辆充电，每组输出母线上均设有固定电堆；
7.至少一组柔性电堆，且柔性电堆分别与多组输出母线相连，固定电堆呈环形布置于柔性电堆的周侧；
8.所有固定电堆及柔性电堆均连接于同一系统总控器。
9.进一步的，输出母线的前端均连接于同一配电装置。
10.进一步的，配电装置的输入电源为三相五线制的380v电源。
11.进一步的，固定电堆及柔性电堆与系统总控器之间均设有从控制器。
12.进一步的，系统总控器通过4g网络或以太网与站控或云平台相连。
13.进一步的，固定电堆及柔性电堆均通过can总线与系统总控器相连。
14.本实用新型的有益效果在于：本方案采取固定电堆与柔性电堆相结合，组成星形柔性充换电架构，系统可根据调度策略，实现灵活分配柔性电推，加强对应充电回路的功率，在满足场站运营的前提下，减少成本，提高电堆利用率。
附图说明
15.本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本实用新型的范围。
16.图1示出了本技术一种优选实施例的系统总体示意图。
17.图2示出了本技术的充电架构拓扑图。
18.图3示出了单柔性电堆分配示意图。
19.图4示出了本技术柔性电堆申请及释放工作流程。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.实施例1
22.如图1至图3所示，一种基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，包括：输出母线、固定电堆及柔性电堆。
23.多组相互独立的输出母线，输出母线的末端连接充电接头，如电池充电仓或国标充电枪，用于向电池组或车辆充电，每组输出母线上均设有固定电堆。
24.至少一组柔性电堆，且柔性电堆分别与多组输出母线相连，固定电堆呈环形布置于柔性电堆的周侧，柔性电堆与固定电堆之间的连接呈向外发散的星形结构，以方便柔性电堆的布置连接，同时方便充电车辆的停放。
25.所有固定电堆及柔性电堆均连接于同一系统总控器，以便于统一进行控制。固定电堆及柔性电堆均通过can总线与系统总控器相连。
26.优选的，输出母线的前端均连接于同一配电装置，以便于统一配电。并且配电装置的输入电源为三相五线制的380v电源。
27.优选的，如图1所示，固定电堆及柔性电堆与系统总控器之间均设有从控制器，系统总控器负责调度所有的丛控制器，从而方便对固定电堆进行独立控制。
28.优选的，系统总控器通过4g网络或以太网与站控或云平台相连。
29.如上图4所示为柔性电堆申请及释放工作流程，主要步骤为：
30.s1：配置信息，将系统信息配置下发；
31.s2：丛控制器将丛控信息以及电池信息上传；
32.s3：总控制器根据预定策略，检测每组的soc状态，根据策略请求申请柔性电堆；
33.s4：总控制器根据当前柔性电堆空闲状态，响应申请；
34.s5：如有空闲柔性电堆，执行对应柔性电堆切换，丛控制器将对应柔性电堆切换至对应分组的直流母线回路；
35.s6：达到目标值，丛控制器上报状态，总控制器根据当前系统总调度，响应是否释放对应柔性电堆；
36.s7：如允许释放对应的柔性电堆，则总控制器通知柔性电堆丛控制器，将对应的柔性电堆从直流输出母线上释放；
37.s8：柔性电堆上报总控制器释放结果。
38.实施例2
39.如图1所示，本实施例中基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，包括：7组固定电堆及4组柔性电堆。
40.工作时，4组柔性电堆，可以通过内部功率分配电路，由系统总控器调度丛控制器，将其推送至固定电堆1～7的任意一组输出母线。
41.系统控制架构分为主丛式架构，系统总控器为主控，主要负责调度所有的丛控制器，并采集丛控制器的信息，并与云平台或者站控进行数据交互。
42.系统每组充电回路，可以至少保证一组固定电堆的功率，柔性电堆作为动态电堆，根据系统总控器的调度策略，随时任意切换至需要提升功率的充电直流母线回路，既能满足提高利用率，减少电堆数量，降低系统总功率，减少设备成本的要求，又能满足实际运营的使用需求。
43.系统的工作原理：
44.当系统工作时，7组固定电堆分别对应每组直流输出回路，根据系统控制策略，当固定电堆充电时，对应电池组的soc小于80%，则优先推送1组柔性电堆至对应电池组，以加强当前电池组的充电功率；
45.当对应电池组由固定电堆与柔性电堆共同充满至soc为80%或以上，则将这组的柔性电堆切换推送至其他soc低于80%的电池组对应的固定电堆，如果无其他电池组soc低于80%，则继续保持在当前充值组直至充满；
46.电池组充电完成后，如无其他电池组需要加强充电功率，则柔性电堆归位到初始待机状态，等待下一次的策略调度；
47.系统柔性电堆为4组，最多可支持同时加强4组电池组充电功率，当需要充电的电池组soc低于80%的数量超过4组时，根据系统策略，按照先到先得原则，将4组柔性电堆按照顺序分别加强对应电池组的充电功率，其他soc低于80%的，等待当前4组达到策略控制的soc后，则有序切换至其他soc低于80%的电池组。
48.本实施例的星形柔性充电架构如图2所示：
49.星形柔性充电方案，功率模块分为固定功率区与动态功率区，固定功率区称为固定电堆，动态功率区称为柔性电堆。
50.此方案分为7组固定电堆与4组柔性电堆，其中7组固定电堆分别对应7组输出母线，分别固定给电池组或车辆充电。四组柔性电堆可以根据系统监测情况及固定电堆充电情况，依据系统调度策略，适时推送至需要加强的固定电堆直流母线回路，以提高对应仓位或车辆的充电功率。
51.此方案每组固定电堆基础功率为160kw，为适应于电池组及重型卡车两个高压充电口需求，将其分为两组80kw，以便于动态的均衡到两个高压充电口。每个充电机可保证至少160kw的充电功率，然后柔性电堆可以分别叠加至功率需求加大的充电输出母线回路。
52.如图2所示，为四组柔性电堆推送示意图，其可将四组柔性电堆推送至任意直流母线回路。
53.实施例3
54.本实施例中基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，包括：7组固定电堆及1组柔性电堆。
55.如图3所示，为本实施例单个柔性电堆分配示意图，其可控制策略需求，分配至任意电池组，与对应输出母线回路的固定电堆一起加强当前直流母线输出回路的充电功率。
56.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本实用新型。本领域技术人员应理解，在不脱离本实用新型的范围情况下，对本实用新型进行的各种改变或同等替换，均属于本实用新型保护的范围。

技术特征：
1.一种基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，其特征在于，包括：多组相互独立的输出母线，输出母线的末端连接充电接头，用于向电池组或车辆充电，每组输出母线上均设有固定电堆；至少一组柔性电堆，且柔性电堆分别与多组输出母线相连，固定电堆呈环形布置于柔性电堆的周侧；所有固定电堆及柔性电堆均连接于同一系统总控器。2.根据权利要求1所述的基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，其特征在于，输出母线的前端均连接于同一配电装置。3.根据权利要求2所述的基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，其特征在于，配电装置的输入电源为三相五线制的380v电源。4.根据权利要求1所述的基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，其特征在于，固定电堆及柔性电堆与系统总控器之间均设有从控制器。5.根据权利要求1所述的基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，其特征在于，系统总控器通过4g网络或以太网与站控或云平台相连。6.根据权利要求1所述的基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，其特征在于，固定电堆及柔性电堆均通过can总线与系统总控器相连。

技术总结
本申请提供一种基于双枪并充的分体式星形柔性充换电堆直流充电系统，包括：多组相互独立的输出母线，输出母线的末端连接充电接头，用于向电池组或车辆充电，每组输出母线上均设有固定电堆；至少一组柔性电堆，且柔性电堆分别与多组输出母线相连，固定电堆呈环形布置于柔性电堆的周侧；所有固定电堆及柔性电堆均连接于同一系统总控器。可有效提高电堆的利用率以及减少系统整体成本。用率以及减少系统整体成本。用率以及减少系统整体成本。


技术研发人员：麻锡林 郑才雄 何晓蓉 兰浩成
受保护的技术使用者：四川速电科技有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/6/28