CN111284354A - 一种充电系统和充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电系统和充电方法，充电系统包括多个充电模块，多个充电模块并联设置；每个充电模块包括多个直流输出回路；多个充电模块至少包括第一充电模块和第二充电模块，第一充电模块包括M个第一直流输出回路，第二充电模块包括N个第二直流输出回路；充电系统还包括并联开关模块，并联开关模块包括P个并联开关，其中，1≤P≤MIN[M，N]；至少存在一条第一直流输出回路通过一个并联开关与一条第二直流输出回路连接。通过设置不同充电模块之间的直流输出回路通过并联开关连接，实现不同直流输出回路相对灵活的功率输出，同时实现不同充电模块之间的充电功率协调，提升充电系统的充电效率。

Description

一种充电系统和充电方法

技术领域

本发明实施例电动汽车和充电技术领域，尤其涉及一种充电系统和充电方法。

背景技术

随着电动汽车的普遍使用，充电站建设得到快速发展。为了满足电动汽车快速充电能的需求，提升充电机输出功率及充电站灵活调度电网功率成为主要技术途径。

目前充电站普遍由多个充电桩(充电终端)组成，各充电桩连接变压器，彼此独立地给电动汽车充电。当部分电动汽车充电功率需求较高时，同时变电站提供的容量较富裕，存在闲置充电桩时，由于不同充电桩独立，无法进行充电功率传输，因此既无法满足较高的充电需求，又造成充电站功率闲置，降低了充电效率和充电站的盈利能力。如若增加变压器对充电站扩容，更无法实现两个变压器之间的功率协调。

在现有技术中，大多数厂商在充电机AC/DC输出接口位置，采用矩阵结构切换开关进行功率分配，但每次进行功率调配时，对应的直流输出开关数量多而且动作频繁，降低了器件寿命和整机的可靠性。针对上述问题，目前已有公开的解决方案，这里简述一下其原理和弊端。

专利CN201710858153.3和CN201710833537.X采用环形输出结构，降低了直流输出开关数量，输出功率的灵活性略有提升，但输出端公用环形母线，且输出接口无开关隔离，无法实现电气隔离，降低了充电端的用电安全，也不能实现增加变压器后的功率协调功能。

专利CN201810084139.7是基于环形结构的改进，提升了输出接口灵活性，但同样存在输出端无电气隔离，充电端检修时的安全性不足，检修时需要把充电系统关闭，降低了充电系统工作效率，同时也不能实现增加变压器后的功率协调功能。而且当输出终端较多时(大于4个)，相比传统的矩阵结构，直流开关并没有明显减少，直流开关的控制变得比较复杂，降低了充电系统的可靠性，并没有技术和成本优势。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种充电系统和充电方法，采用增设并联开关单元的方式，实现不同直流输出回路相对灵活的功率输出，实现不同充电模块之间功率协调。

第一方面，本发明实施例提供了一种充电系统，包括多个充电模块，多个所述充电模块并联设置；每个所述充电模块包括多个直流输出回路；

多个所述充电模块至少包括第一充电模块和第二充电模块，所述第一充电模块包括M个第一直流输出回路，所述第二充电模块包括N个第二直流输出回路，其中，M≥1且M为整数，N≥1且N为整数；

所述充电系统还包括并联开关模块，所述并联开关模块包括P个并联开关，其中，1≤P≤MIN[M，N]，且P为整数，MIN[M，N]表示M和N中的较小者；

至少存在一条所述第一直流输出回路通过一个所述并联开关与一条所述第二直流输出回路连接。

可选的，每个所述充电模块中包含的所述直流输出回路的数量均相同，且均等于所述并联开关模块中包含的所述并联开关的数量；

第i条所述第一直流输出回路通过第i个所述并联开关与第i条所述第二直流输出回路连接，其中，1≤i≤M，且i为整数。

可选的，每个充电模块包括一分体内机和多个分体外机，所述分体内机包括整流单元和直流输出开关单元；

所述整流单元包括多个交流-直流功率子单元，所述直流输出开关单元包括多个直流输出开关；

所述交流-直流功率子单元与所述直流输出开关一一对应且连接，所述直流输出开关与所述分体外机一一对应且连接；所述交流-直流功率子单元、所述直流输出开关和所述分体外机形成所述直流输出回路。

可选的，每个所述充电模块还包括直流输出单元；

所述直流输出单元包括多个直流开关和连接母线，多个所述直流开关串联设置在所述连接母线上形成环形母线，且任意相邻两个所述直流输回通路之间、最后一个所述直流输回通路与第一个所述直流输回通路之间设置有一所述直流开关。

可选的，所述分体内机内还设置有第一供电单元和第二供电单元；

所述第一供电单元用于对所述交流-直流功率子单元供电，所述第二供电单元用于对所述直流输出开关单元和所述直流开关供电。

可选的，所述分体外机包括刀闸，所述刀闸与所述直流输出开关一一对应且连接；

所述刀闸用于在对所述分体外机进行维修时切断所述分体外机与所述分体内机之间的电气连接。

可选的，所述分体内机还包括交流电源、防雷单元、交流开关、断路器和交流接触器；

所述分体外机还包括用电采集单元和熔断器。

第二方向，本发明实施例还提供了一种充电方法，应用于第一方面所述的充电系统，所述充电方法包括：

获取每个所述直流输出回路对应的待充电终端的充电需求数据，所述充电需求数据包括充电功率需求；

判断所述充电功率需求是否大于所述直流输出回路的最大输出功率；

当所述充电功率需求信息大于所述最大输出功率时，判断与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一直流输出回路是否空闲可用；

当与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一所述直流输出回路空闲时，控制所述并联开关闭合，以使所述另一所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

可选的，每个所述充电模块还包括直流输出单元；

所述直流输出单元包括多个直流开关和连接母线，多个所述直流开关串联设置在所述连接母线上形成环形母线，且任意相邻两个所述直流输回通路之间、最后一个所述直流输回通路与第一个所述直流输回通路之间设置有一所述直流开关；

判断所述充电功率需求信息是否大于所述直流输出回路的最大输出功率之后，还包括：

当所述充电功率需求信息大于所述最大输出功率时，判断与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个其他所述直流输出回路是否空闲可用；

当与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的直流输出回路空闲时，控制所述直流开关闭合，以使至少一个其他所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

可选的，判断与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个其他所述直流输出回路是否空闲可用，包括：

判断与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个相邻的所述直流输出回路是否空闲可用；

当与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的直流输出回路空闲时，控制所述直流开关闭合，以使至少一个其他所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电，包括：

当与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个相邻的所述直流输出回路空闲时，控制所述直流开关闭合，以使至少一个相邻的所述直流输出和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

本发明实施例提供的充电系统和充电方法，通过增设并联开关模块，设置不同充电模块之间的直流输出回路通过并联开关模块内的并联开关连接，如此不仅可以实现不同直流输出回路相对灵活的功率输出，同时还实现不同充电模块之间的充电功率协调可分配，提升充电系统的充电效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的一种充电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种充电系统的电气原理示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种充电系统的电气原理示意图；

图4是本发明实施例提供的一种充电方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种充电方法的流程示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

图1是本发明实施例提供的一种充电系统的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种充电系统的电气原理示意图，如图1和图2所示，本发明实施例提供的充电系统100包括多个充电模块10，多个充电模块10并联设置；每个充电模块10包括多个直流输出回路101；多个充电模块至少包括第一充电模块10A和第二充电模块10B，第一充电模块10A包括M个第一直流输出回路101A，第二充电模块包括N个第二直流输出回路101B，其中，M≥1且M为整数，N≥1且N为整数；充电系统100还包括并联开关模块20，并联开关模块20包括P个并联开关201，其中，1≤P≤MIN[M，N]，且P为整数，MIN[M，N]表示M和N中的较小者；至少存在一条第一直流输出回路101A通过一个并联开关201与一条第二直流输出回路101B连接。

示例性的，结合图1和图2所示，本发明实施例提供的充电系统100包括多个充电模块10，多个充电模块10并联设置，相邻两个充电模块10之间通过并联开关模块20连接。具体的，多个充电模块至少包括图1所示的第一充电模块10A和第二充电模块10B，第一充电模块10A中的至少一条第一直流输出回路101A通过一个并联开关201与第二充电模块10B中的一条第二直流输出回路101B连接，如此，当并联开关201闭合时，第一直流输出回路101A的输出功率可以分配给与其通过并联开关201连接的第二直流输出回路101B，同时，第二直流输出回路101B的输出功率也可以分配给与其通过并联开关201连接的第一直流输出回路101A，实现不同直流输出回路101输出的充电功率可调整，满足不同的充电需求；同时，还可以实现不同充电模块10之间的功率再分配再调整，提升充电系统的充电效率；同时提升充电系统的普适性，可以满足多种不同待充电终端的充电需求。

进一步的，每个充电模块10中的直流输出回路101的数量可以相同，也可以不同，例如，当第一充电模块10A包括M个第一直流输出回路101A，第二充电模块10B包括N个第二直流输出回路101B时，M为大于或者等于1的正整数，N为大于或者等于1的正整数，M可以与N相等，也可以不相等，本发明实施例对此不进行限定。进一步的，并联开关模块20中包括的并联开关201的数量可以同时小于第一直流输出回路101A的数量和第二直流输出回路101B的数量，例如，当并联开关模块20中包括P个并联开关时，P为大于或者等于1的正整数，且P小于M和N中的较小者，如此保证每个并联开关201均连接一个第一直流输出回路101A和一个第二直流输出回路101B，保证至少存在一条第一直流输出回路101A——并联开关201——第二直流输出回路101B的连接通路，保证第一充电模块10A和第二充电模块10B之间的功率可调整可分配。综上，本发明实施例提供的充电模块，通过增设并联开关模块，设置不同充电模块之间的直流输出回路通过并联开关模块内的并联开关连接，通过并联开关模块结构，可将空闲负载对应的直流输出回路施加到其它有需求的负载，可以满足多负载小功率输出，也可以满足少负载大功率输出的要求，避免充电系统功率闲置，提高充电设备利用率，特别适用多种功率需求的负载中，如公交充电站，物流充电站等。

可选的，每个充电模块10中包含的直流输出回路101的数量可以均相同，且均等于并联开关模块20中的并联开关的数量，第i条第一直流输出回路101A通过第i个并联开关201与第i条第二直流输出回路101B连接，其中，1≤i≤M，且i为整数。

例如，第一直流输出回路101A、第二直流输出回路101B和并联开关201的数量相同，如此，每条第一直流输出回路101A均通过一个并联开关201与一条第二直流输出回路101B连接，如此，第一充电模块10A中的每条第一直流输出回路101A的输出功率均可以通过第二充电模块10B的一条第二直流输出回路101B进行调整再分配，同时，第二充电模块10B中的每条第二直流输出回路101B的输出功率也均可以通过第一充电模块10A的一条第一直流输出回路101A进行调整再分配，保证整个充电系统100中的每条直流输出回路101的充电输出功率均可以调，以实现终端的不同充电需求，同时还可以提高充电系统的利用效率。

需要说明的是，本发明实施例仅以第i个第一直流输出回路101A通过第i个并联开关201与第i个第二直流输出回路101B连接，即第一个第一直流输出回路101A通过第一个并联开关201与第一1个第二直流输出回路101B连接，第二个第一直流输出回路101A通过第二个并联开关201与第二个第二直流输出回路101B连接，……，第P个第一直流输出回路101A通过第P个并联开关201与第P个第二直流输出回路101B连接。但是，本发明实施例对上述连接关系并不限定，例如，还可以是第一个第一直流输出回路101A通过第一个并联开关201与最后一个第二直流输出回路101B连接，第二个第一直流输出回路101A通过第二个并联开关201与倒数第二个第二直流输出回路101B连接。本发明实施例对第一直流输出回路101A和第二直流输出回路101B如何通过并联开关201进行连接不进行限定，只需保证并联开关201可以连接第一充电模块10A和第二充电模块10B中相对应的两个直流输出回路101，保证第一充电模块10A和第二充电模块10B之间的功率可调整可分配即可。

可选的，继续参考图1所示，每个充电模块10包括一分体内机10-1和多个分体外机10-2，分体内机10-1包括整流单元102和直流输出开关单元103；整流单元102包括多个交流-直流功率子单元1021，直流输出开关单元103包括多个直流输出开关1031；交流-直流功率子单元1021与直流输出开关1031一一对应且连接，直流输出开关1031与分体外机10-2一一对应且连接；交流-直流功率子单元1021、直流输出开关1031和分体外机10-2形成直流输出回路101。

示例性的，一个充电模块10包括一个分体内机10-1和多个分体外机10-2，分体内机10-1和分体外机10-2中间采用电缆连接。如图1所示，交流-直流功率子单元1021与直流输出开关1031一一对应且连接，直流输出开关1031与分体外机10-2一一对应且连接，交流-直流功率子单元1021-直流输出开关1031-分体外机10-2形成直流输出回路101，可以对待充电终端进行充电。

进一步的，本发明实施例将控制负载是否接通的直流输出开关单元103放置于分体内机10-1内，提升了分体内机10-1内直流电气回路的连贯性。在非充电状态时，直流输出开关单元103中的直流输出开关1031断开，分体外机10-2没有直流电压，只有220V交流输入电源和24V及以下直流电源，属于安全等级电压，避免分体外机10-2在非充电状态下仍有高压电源的风险，提升充电系统的安全性。

可选的，整流单元103由多个交流-直流功率子单元1031组成，每个交流-直流功率子单元1031由若干整流模块组成，常用的交流-直流功率子单元1031功率在30kW至80kW之间。

可选的，并联开关模块20可以放置于分体内机10-1之内。

可选的，继续参考图1和图2所示，本发明实施例提供的每个充电模块10还可以包括直流输出单元104；直流输出单元104包括多个直流开关1041和连接母线1042，多个直流开关1041串联设置在连接母线1042上形成环形母线，且任意相邻两个直流输回通路101之间、最后一个直流输回通路101与第一个直流输回通路101之间设置有一直流开关1041。

示例性的，如图2所述，通过在每个充电模块10的分体内机10-1中设置直流输出单元104，且任意相邻两个直流输回通路101之间、最后一个直流输回通路101与第一个直流输回通路101之间设置有一直流开关1041，如此，在每个充电模块10内部，可以通过直流输出单元104对不同直流输出回路101上的输出功率进行调整，实现不同直流输出回路相对灵活的功率输出，同时提升充电系统的充电效率。例如，当有一个直流输出回路对应的充电负载充电完成后，断开本充电负载，根据充电记录需求，将该充电负载对应的交流-直流功率子单元接入到环形母线上，其它充电负载通过该环形母线获取电能，并与该充电负载对应的交流-直流功率子单元共同为该负载充电。通过该方法及时将利用空闲的交流-直流功率子单元，以增加充电负载的充电功率，提高了充电设备的利用率。进一步，当有充电负载需求降低时，则将切除与该负载相连的环形母线，进一步，当该负载充电完毕，即通过直流开关关闭该充电负载，同时其对应的交流-直流功率子单元可以连接环形母线，以供其它充电负载。通过该方法可以及时切除多余的交流-直流功率子单元，以减少充电负载的充电功率，给其它充电负载备用。

综上所述，本发明实施例提供的充电系统，通过设置并联开关模块20，实现不同充电模块10之间的输出功率可调可分配；在每个充电模块10内，通过设置直流输出单元104，实现每个直流输出回路101输出功率的可调可分配。结合图1和图2，为了详细说明本发明实施例中的创新之处，以每个充电模块10包括5个交流-直流功率子单元为例，每个交流-直流功率子单元1031最大输出60kW。图2采用单线电气原理图，使表达关系更简洁，图中单线可以为直流正或负。交流-直流功率子单元1031与终端(分体外机10-2)数量一致，图2共有10个终端。进一步，两个个充电模块10各有5个交流-直流功率子单元，充电模块10的直流输出分别连接在11至15，以及21至25的电气回路上，同样分别对应终端1至5和终端6至10。更进一步，每路直流输出与对应的终端之间有直流开关1041(1K11-1K15，2K11-2K15)。在一个充电模块10内，每路直流输出之间有直流开关1041相连，并且把第一个和最后一个直流开关1041进行互联，形式上构成一个环形，如图2所示，1K11至1K15和2K11至2K15分别形成一个环形结构。在不同充电模块10之间，有5路并联开关201(K1至K5)，具体地，K1并联于11和21回路之间，K2并联于12和22回路之间，K3并联于13和23回路之间，K4并联于14和24回路之间，K5并联于15和25回路之间。各直流开关1041的辅助触点连接在对应控制电路中，同一电气回路的正极和负极开关的辅助触点均并联设置于对应的控制电路中。

以下仅列举常见的终端需求及对应的充电系统如何实现充电模块10内以及充电模块10之间的功率分配方法：

需求1，终端1至10均有充电需求。

闭合开关1K1至1K5和2K1至2K5，断开开关1K11至1K15、2K11至2K15和K1至K5。各交流-直流功率子单元独立地根据终端需求配置功率，最大输出60kW，如某一终端功率需求为W1(小于60kW)，采用功率调整功能使交流-直流功率子单元的输出相应功率。

需求2，终端1至10有9个终端有充电需求。

如终端1无充电需求，终端1对应的交流-直流功率子单元可以施加于终端2、终端5和终端6。具体说明如下：

11端功率可以施加至终端2时，需要断开1K1，断开开关1K11、1K13至1K15，断开2K11至2K15和K1至K5，闭合开关1K2至1K5和2K1至2K5。更近一步，若终端2功率需求不大于60kW，则断开1K12，若终端2需求功率W2大于60kW且小于120KW，则闭合1K12，11端和12端各输出部分功率，保证输出功率之和为W2。

11端功率可以施加至终端5时，需要断开1K1，断开开关1K12至1K15，断开2K11至2K15和K1至K5，闭合开关1K2至1K5和2K1至2K5，开关1K11的状态如前所述，终端5的功率可以在60kW至120kW范围内调整，若终端5功率需求不大于60kW，则断开1K12，若终端5需求功率W2大于60kW且小于120KW，则闭合1K11，11端和15端各输出部分功率，保证输出功率之和为W2。

11端功率可以施加至终端6时，断开1K1，断开开关1K11至1K15、2K11至2K15和K2至K5，闭合开关1K2至1K5和2K1至2K5。开关1K5的状态对应的如前所述，终端6的功率可以在60kW至120kW范围内调整，若终端6功率需求不大于60kW，则断开K1，若终端6需求功率W2大于60kW且小于120KW，则闭合K1，11端和16端各输出部分功率，保证输出功率之和为W2。

进一步的，如终端2无充电需求时，则终端2对应的交流-直流功率子单元可以施加于终端1、终端3和终端7。其它终端不需要充电的情况，其对应开关的切换以此类推。

需求3，终端1至10有8个终端有充电需求。

若2个无需充电的终端对应同1个充电模块10，如终端1和终端2无充电需求，断开1K14和1K15，断开1K1和1K2，断开2K11至2K15和K1至K5，闭合开关1K3至1K5和2K1至2K5，功率分配有以下方案：若闭合1K11和1K12，断开1K13，则11端和12端功率可以施加于终端5，终端5最大可以输出180kW；若闭合1K12和1K13，断开1K11，则12端和13端功率可以施加于终端3，终端3最大可以输出180kW；若闭合1K11和1K13，断开1K12，终端2和终端5最大输出功率均为120kW。其它诸如终端1和终端3，或者终端1和终端4等在1个充电模块10内的功率分配，所采用方法以此类推。

若2个无需充电的终端对应同2个充电模块10，如终端1和终端6无充电需求，断开1K1和2K1，断开1K13至1K15，2K13至2K15和K1至K4，闭合开关1K2至1K5和2K2至2K5，功率分配有以下方案：若闭合1K11和2K11，断开1K12、2K12和1K5，则终端5和终端10最大均可以输出120kW；若闭合1K12和2K12，断开1K11、2K11和1K5，则终端2和终端7最大均可以输出120kW；若断开1K12和1K12，闭合K5，当闭合2K11，断开2K12时终端10最大均可以输出180kW，当闭合2K12，断开2K11时终端7最大均可以输出180kW。其它诸如终端1和终端7，或者终端1和终端8等在2个充电模块10内的功率分配，方法以此类推。

需求4，终端1至10有7个终端无有充电需求。

若3个无需充电的终端对应同1个充电模块10，如终端1、终端2和终端3无充电需求，断开1K15，断开1K1、1K2和1K3，断开2K11至2K15和K1至K5，闭合开关1K4至1K5和2K1至2K5，功率分配有以下方案：闭合1K11、1K12和1K13，断开1K14，终端5最大可以输出240kW；闭合1K12、1K13和1K14，断开1K11，终端4最大可以输出240kW；闭合1K11、1K13和1K14，断开1K12，终端4最大可以输出180kW，终端5最大可以输出120kW；闭合1K11、1K12和1K14，断开1K13，终端4最大可以输出120kW，终端5最大可以输出180kW。其它诸如终端1、终端2和终端4，或者终端1、终端2和终端5等在1个充电模块10内的功率分配，所采用方法以此类推。

若2个无需充电的终端对应同2个充电模块10，如终端1、终端2和终端6无充电需求，断开1K1、1K2和1K5，断开1K14至1K15，断开2K13至2K15和K1至K3，闭合开关1K3至1K5和2K2至2K5，功率分配有以下方案：若K4和K5断开，则各充电模块10内进行的功率分配，方法如需求3所述，不再详细说明；若K4闭合，K5断开，闭合1K12和2K12，断开1K11和2K11，终端7最大可以输出240kW；若K4闭合，K5断开，闭合1K12和2K11，断开1K11和2K11，终端7最大可以输出180kW，终端10最大可以输出120kW；若K4断开，K5闭合，闭合1K12和2K12，断开1K11和2K11，终端7同样最大可以输出240kW；若K4断开，K5闭合，闭合1K12和2K11，断开1K11和2K12，终端10最大可以输出240kW。其它在2个充电模块10之间进行的功率分配，方法如前并可参考需求3所述，不再详细说明。

需求5，终端1至10有6个终端有充电需求。

这里不再详细说明具体开关的动作情况，仅列举终端的功率分配的效果。如终端1至终端4无充电需求，通过控制开关的不同组合，终端可以获得功率的状况有：终端5至终端9分别最大300kW时，对应的其它需要充电的终端最大均为60kW；终端5最大240kW时，终端6至终端9分别最大120kW，对应的其它需要充电的终端最大均为60kW；终端5最大180kW时，终端6至9分别最大180kW，对应的其它需要充电的终端最大均为60kW；终端5最大120kW时，终端6至终端9分别最大240kW，对应的其它需要充电的终端最大均为60kW；终端5最大60kW时，终端6至终端9分别最大300kW，对应的其它需要充电的终端最大均为60kW。其它情况不在列举。

需求6，终端1至10有5个终端无充电需求。

按照上述描述可知，终端最大可达360kW，具体功率情况不再详细说明。

需要说明的是，上述描述的充电需求是常见情况，实际每个无充电需求的终端，其对应的功率均可通过功率分配施加给其它终端。

基于上述对不同充电需求的说明可以知道，本发明实施例提供的充电系统对应的功率分配方法，当直流输出回路对应的终端有充电需求时，该直流输出回路中的直流输出开关闭合，与该直流输出回路连接的直流开关和并联开关均断开。当直流输出回路对应的终端无充电需求时，该直流输出回路中的直流输出开关断开，与该直流输出回路连接的直流开关和并联开关中至少一种闭合，例如直流开关闭合，实现同一充电模块内的充电功率可调可分配；又例如并联开关闭合，实现不同充电模块之间的充电功率可调可分配；再例如直流开关和并联开关均闭合，同时实现充电模块之间的充电功率可调可分配。因此，本发明实施例提供的充电系统对应的功率分配方法中，直流开关、直流输出开关和并联开关中，至少有一种开关处于断开状态，即“三去一”原则，保证充电系统正常工作。

在上述实施例的基础上，分体内机10-1内还可以设置有第一供电单元和第二供电单元(图中未示出)；第一供电单元用于对交流-直流功率子单元供电，第二供电单元用于对直流输出开关单元和直流开关供电，以提升充电系统应对故障处理和分析问题的能力，常见采用12V或24V直流电源，所配电源放置于分体内机10-1内，以避免远距离传输信号衰减。

在上述实施例的基础上，继续参考图1所示，分体外机10-2可以包括刀闸105，刀闸105与直流输出开关1031一一对应且连接，刀闸105用于在对分体外机10-2进行维修时切断分体外机10-2与分体内机10-1之间的电气连接。当对分体外机10-2进行检修维护时，对应分体内机10-1中的直流输出开关1031断开，同时分体外机10-2采用隔离刀闸105进行电气隔离，防止检修时分体内机10-1的开关误动，导致发生触电风险，提升充电系统使用安全性；同时，由于仅需要关闭需要检修的分体外机10-2对应的刀闸105和直流输出开关1031，其他分体外机10-2对应的刀闸105和直流输出开关1031无需关闭，可以正常对待充电终端进行充电，相比于现有技术中对单个分体外机进行检修时需要关闭整个充电模块10来说，检修操作简单，同时不影响充电模块充电，，不影响整个充电系统的工作效率。

在上述实施例的基础上，继续参考图1所示，分体内机10-1还包括交流电源106、防雷单元107、交流开关108、断路器109和交流接触器110；

分体外机10-2还包括用电采集单元111和熔断器112。

其中，交流电源106用于提供交流电流，图1所示的两个交流电源106可以均为380V交流电源，且该两个交流电源102可以由1个变压器提供，也可以由2个变压器提供，本发明实施例对此不进行限定。防雷单元107和交流开关108可以防止浪涌电能对充电模块10进行破坏；断路器109用于后续电路安全；交流接触器110用于控制主电路，交流-直流功率子单元1031的交流端与交流接触器110连接。分体外机10-2还包括电采集单元111、熔断器112以及与充电负载相关的控制装置等组成，屏幕类交互装置根据需求选配。用电采集单元111用于计量及通信，熔断器112用于对充电负载的过载保护。分体外机10-2同时配置相应的控制转接电路，用于连接用电采集111、熔断器112和充电负载等，以转达充电负载的通信和接受分体内机的控制和通信。

可选的，本发明实施例提供的充电系统还可以包括控制电路(图中未示出)，控制电路至少具备如下功能：状态监测功能，如根据分体外机或负载进行通信和状态监控；功率调整功能，使单个交流-直流功率子单元的输出功率可以在最大及以下调整；功率切换功能，控制直流输出单元进行功率切换以协调功率至充电负载；通信功能，可以提供设备工作状态信息，便于操作者及运营方查看，如充电数据、设备通信信息的等内容；安全功能，其它涉及操作者和设备安全的必备功能。

在上述实施例的基础上，图3是本发明实施例提供的另一种充电系统的电气原理示意图，图3为多个充电模块并联的简化示意图。用以说明采用本发明所提的并联技术同样适用于多个充电模块之间并联，以满足有更多充电终端的大型充电站需求。为了便于说明多充电模块并联状态，仍以每个充电模块对应5个终端为例，按Q个充电模块与T(等于M-1)组并联开关模块进行配置，如图简述多充电单元构成的充电系统基本拓扑。41表示每个分体内机从380V交流电源至直流输出部分，交流电源可以由单个变压器提供，也可以是多个变压器提供，具体见图1相关说明。42表示每个分体内机的直流输出至分体内机的对外连接部位，进一步的具体布局，并联开关模块可以放置于前一个分体内机内，如第1组并联开关(K11至K15)放置于第一个分体内机中，如44所示，以此类推。43表示每个分体内机对应的分体外机，分体外机的电气设置与前述一致。多充电模块并联后的功率分配满足“三去一”原则，并优先提供最短路径的功率配置方案，不再详细说明。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种充电方法，应用于本发明任一实施例提供的充电系统。具体的，图4是本发明实施例提供的一种充电方法的流程示意图，如图4所示，本发明实施例提供的充电方法包括：

S110、获取每个所述直流输出回路对应的待充电终端的充电需求数据，所述充电需求数据包括充电功率需求。

S120、判断所述充电功率需求是否大于所述直流输出回路的最大输出功率。

S130、当所述充电功率需求信息大于所述最大输出功率时，判断与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一直流输出回路是否空闲可用。

S140、当与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一所述直流输出回路空闲时，控制所述并联开关闭合，以使所述另一所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

示例性的，根据充电功率需求与单一直流输出回路的最大输出功率判断单一直流输出回路是否可以满足充电功率需求，当单一直流输出回路无法满足充电功率需求时，判断与直流输出回路通过并联开关连接的另一直流输出回路是否空闲可用，并在通过并联开关连接的另一直流输出回路空闲无负载时，控制并联开关闭合，以使另一直流输出回路和直流输出回路共同向待充电终端充电，保证满足负载的充电功率需求，提升充电系统的使用体验。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的每个充电模块还可以包括直流输出单元；直流输出单元包括多个直流开关和连接母线，多个直流开关串联设置在连接母线上形成环形母线，且任意相邻两个直流输回通路之间、最后一个直流输回通路与第一个直流输回通路之间设置有一直流开关。图5是基于上述充电系统提供的另一种充电方法的流程示意图，图5所示的充电方法在上一实施例的基础上增加了同一充电模块内的充电功率分配方案。具体的，如图5所示，基于直流输出单元，本发明实施例提供的充电方法包括：

S210、获取每个所述直流输出回路对应的待充电终端的充电需求数据，所述充电需求数据包括充电功率需求。

S220、判断所述充电功率需求是否大于所述直流输出回路的最大输出功率。

S230、当所述充电功率需求信息大于所述最大输出功率时，判断与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个其他所述直流输出回路是否空闲可用。

S240、当与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的直流输出回路空闲时，控制所述直流开关闭合，以使至少一个其他所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

S250、当所述充电功率需求信息大于所述最大输出功率时，判断与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一直流输出回路是否空闲可用。

S260、当与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一所述直流输出回路空闲时，控制所述并联开关闭合，以使所述另一所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

具体的，本发明实施例提供的充电方法在上述不同充电模块之间充电功率可调可分配的基础上，通过首先根据充电功率需求与单一直流输出回路的最大输出功率判断单一直流输出回路是否可以满足充电功率需求，当单一直流输出回路无法满足充电功率需求时，判断与直流输出回路通过直流开关连接的另一直流输出回路是否空闲可用，并在通过直流开关连接的另一直流输出回路空闲无负载时，控制直流开关闭合，以使至少一个其他直流输出回路和直流输出回路共同向待充电终端充电，保证同一充电模块满足负载的充电功率需求，提升充电系统的使用体验；如果充电模块内的功率分配仍然无法满足充电功率需求，此时可以进一步判断与直流输出回路通过并联开关连接的另一直流输出回路是否空闲可用，并在通过并联开关连接的另一直流输出回路空闲无负载时，控制并联开关闭合，以使另一直流输出回路和直流输出回路共同向待充电终端充电，保证满足负载的充电功率需求，提升充电系统的使用体验。通过优先一个充电模块内的功率分配方法，其次采用不同充电模块之间的并联方法，可以减少损耗，提升充电效率。

在上述实施例的基础上，判断与直流输出回路通过直流开关连接的至少一个其他直流输出回路是否空闲可用，包括：

判断与直流输出回路通过直流开关连接的至少一个相邻的直流输出回路是否空闲可用；

当与直流输出回路通过直流开关连接的直流输出回路空闲时，控制直流开关闭合，以使至少一个其他直流输出回路和直流输出回路共同向待充电终端充电，包括：

当与直流输出回路通过直流开关连接的至少一个相邻的直流输出回路空闲时，控制直流开关闭合，以使至少一个相邻的直流输出和直流输出回路共同向待充电终端充电。

示例性的，在判断是否有空余直流输出回路时，优先选择通过环形母线获取相邻工位的功率单元，在环形母线无法满足充电负载功率需求时，再通过并联开关从其它充电模块获取功率，为降低损耗，以最小路径为优先提供的功率分配方法。在保证充电设备利用率最大的前提下，使得功率单元的控制简单方便。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种充电系统，其特征在于，包括多个充电模块，多个所述充电模块并联设置；每个所述充电模块包括多个直流输出回路；

多个所述充电模块至少包括第一充电模块和第二充电模块，所述第一充电模块包括M个第一直流输出回路，所述第二充电模块包括N个第二直流输出回路，其中，M≥1且M为整数，N≥1且N为整数；

所述充电系统还包括并联开关模块，所述并联开关模块包括P个并联开关，其中，1≤P≤MIN[M，N]，且P为整数，MIN[M，N]表示M和N中的较小者；

至少存在一条所述第一直流输出回路通过一个所述并联开关与一条所述第二直流输出回路连接。

2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，每个所述充电模块中包含的所述直流输出回路的数量均相同，且均等于所述并联开关模块中包含的所述并联开关的数量；

第i条所述第一直流输出回路通过第i个所述并联开关与第i条所述第二直流输出回路连接，其中，1≤i≤M，且i为整数。

3.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，每个充电模块包括一分体内机和多个分体外机，所述分体内机包括整流单元和直流输出开关单元；

所述整流单元包括多个交流-直流功率子单元，所述直流输出开关单元包括多个直流输出开关；

所述交流-直流功率子单元与所述直流输出开关一一对应且连接，所述直流输出开关与所述分体外机一一对应且连接；所述交流-直流功率子单元、所述直流输出开关和所述分体外机形成所述直流输出回路。

4.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于，每个所述充电模块还包括直流输出单元；

所述直流输出单元包括多个直流开关和连接母线，多个所述直流开关串联设置在所述连接母线上形成环形母线，且任意相邻两个所述直流输回通路之间、最后一个所述直流输回通路与第一个所述直流输回通路之间设置有一所述直流开关。

5.根据权利要求4所述的充电系统，其特征在于，所述分体内机内还设置有第一供电单元和第二供电单元；

所述第一供电单元用于对所述交流-直流功率子单元供电，所述第二供电单元用于对所述直流输出开关单元和所述直流开关供电。

6.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于，所述分体外机包括刀闸，所述刀闸与所述直流输出开关一一对应且连接；

所述刀闸用于在对所述分体外机进行维修时切断所述分体外机与所述分体内机之间的电气连接。

7.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于，所述分体内机还包括交流电源、防雷单元、交流开关、断路器和交流接触器；

所述分体外机还包括用电采集单元和熔断器。

8.一种充电方法，应用于权利要求1-7任一项所述的充电系统，其特征在于，所述充电方法包括：

获取每个所述直流输出回路对应的待充电终端的充电需求数据，所述充电需求数据包括充电功率需求；

判断所述充电功率需求是否大于所述直流输出回路的最大输出功率；

当所述充电功率需求信息大于所述最大输出功率时，判断与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一直流输出回路是否空闲可用；

当与所述直流输出回路通过所述并联开关连接的另一所述直流输出回路空闲时，控制所述并联开关闭合，以使所述另一所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

9.根据权利要求8所述的充电方法，其特征在于，每个所述充电模块还包括直流输出单元；

所述直流输出单元包括多个直流开关和连接母线，多个所述直流开关串联设置在所述连接母线上形成环形母线，且任意相邻两个所述直流输回通路之间、最后一个所述直流输回通路与第一个所述直流输回通路之间设置有一所述直流开关；

判断所述充电功率需求信息是否大于所述直流输出回路的最大输出功率之后，还包括：

当所述充电功率需求信息大于所述最大输出功率时，判断与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个其他所述直流输出回路是否空闲可用；

当与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的直流输出回路空闲时，控制所述直流开关闭合，以使至少一个其他所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

10.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，判断与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个其他所述直流输出回路是否空闲可用，包括：

判断与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个相邻的所述直流输出回路是否空闲可用；

当与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的直流输出回路空闲时，控制所述直流开关闭合，以使至少一个其他所述直流输出回路和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电，包括：

当与所述直流输出回路通过所述直流开关连接的至少一个相邻的所述直流输出回路空闲时，控制所述直流开关闭合，以使至少一个相邻的所述直流输出和所述直流输出回路共同向所述待充电终端充电。

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