充放电系统和基于其的充电方法

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种充放电系统和基于其的充电方法。

背景技术

大功率充电堆，作为前沿的充电技术，通过集结多个充电模块与多个充电终端相匹配，构建起高功率的充电体系。这不仅满足了电动汽车、电动巴士等大功率充电的需求，更在多方面展现出显著的优势。然而，现有技术缺陷仍然存在，如一个充电堆需对应多个充电终端，这就会导致控制逻辑以及终端与充电堆的通信协议变得更为复杂。

因此，需要简化控制逻辑以及简化终端与充电堆之间的通信协议复杂性。

发明内容

本发明旨在从一定程度上解决相关技术中的技术问题。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种充放电系统，该系统简化了控制逻辑以及简化了终端与充电堆之间的通信协议复杂性，降低了充电堆服务多个充电终端的开发难度，通过本发明可快速组建大功率充电兼容小功率充电的充电堆系统。

本发明的第二个目的在于提出一种基于充放电系统的充电方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种充放电系统，包括：充电堆部分和多个充电终端，所述充电堆部分包括充电堆控制单元、多个充电模块和多个通信开关，各所述充电终端包括充电终端控制单元，所述充电堆控制单元的第一端通过第一通信线与各所述充电终端控制单元的第一端连接，各所述充电终端控制单元的第二端通过对应的第二通信线与对应的所述充电模块的第一端连接，相邻两个所述充电模块的第一端之间及首尾两个所述充电模块的第一端之间均连接一个所述通信开关，各所述通信开关的控制端与所述充电堆控制单元对应控制端连接，各所述充电终端控制单元的第三端作为对应的所述充电终端的通信端；各所述充电终端控制单元用于接收与当前所述充电终端控制单元连接的车辆发送的充电需求，并将所述充电需求通过所述第一通信线发送给所述充电堆控制单元；所述充电堆控制单元用于根据至少一个所述充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个所述通信开关的通断进行控制；各所述充电终端控制单元还用于通过所述第二通信线向与当前所述充电终端控制单元连接的至少一个所述充电模块发送充电功率需求，以控制相应的所述充电模块输出所需的充电功率，对车辆进行充电。

本发明实施例的充放电系统包括充电堆部分和多个充电终端，充电堆部分包括充电堆控制单元、多个充电模块和多个通信开关，各充电终端包括充电终端控制单元，充电堆控制单元的第一端通过第一通信线与各充电终端控制单元的第一端连接，各充电终端控制单元的第二端通过对应的第二通信线与对应的充电模块的第一端连接，相邻两个充电模块的第一端之间及首尾两个充电模块的第一端之间连接一个通信开关，各通信开关的控制端均与充电堆控制单元对应控制端连接，各充电终端控制单元的第三端作为对应的充电终端的通信端；各充电终端控制单元用于接收与当前充电终端控制单元连接的车辆发送的充电需求，并将充电需求通过第一通信线发送给充电堆控制单元；充电堆控制单元用于根据至少一个充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个通信开关的通断进行控制；各充电终端控制单元还用于通过第二通信线向与当前充电终端控制单元连接的至少一个充电模块发送充电功率需求，以控制相应的充电模块输出所需的充电功率，对车辆进行充电。由此，该系统简化了控制逻辑以及简化了终端与充电堆之间的通信协议复杂性，降低了充电堆服务多个充电终端的开发难度，通过本发明可快速组建大功率充电兼容小功率充电的充电堆系统。

另外，本发明第一方面实施例提出的充放电系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述充电堆部分还包括多个充电开关，各所述充电终端还包括保护器和多个输出开关，各所述充电模块的第二端通过对应的所述保护器与对应的所述输出开关的第一端连接，对应的所述输出开关的第二端作为对应的所述充电终端的充电端，相邻两个所述充电模块的第二端之间及首尾两个所述充电模块的第二端之间均连接一个所述充电开关，各所述充电开关的控制端均与所述充电堆控制单元的对应控制端连接；其中，

所述充电堆控制单元还用于根据至少一个所述充电需求，生成并发出第二控制信号，以对多个所述充电开关的通断进行控制，以选择需要使用的所述充电模块。

根据本发明的一个实施例，所述第一通信线为下列中的一种：

SCI(Serial Communication Interface，串行通信接口)、UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器)、SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)、I2C(Inter-Integrated Circuit，内部集成电路总线)、485、以太网和CAN(Controller Area Network，控制器局域网总线)总线。

根据本发明的一个实施例，所述通信开关为继电器。

根据本发明的一个实施例，所述充电开关和所述输出开关为接触器。

根据本发明的一个实施例，所述保护器为熔断器。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于充放电系统的充电方法，包括：所述充电堆控制单元通过所述第一通信线接收至少一个所述充电终端控制单元发送的充电需求；所述充电堆控制单元根据至少一个所述充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个所述通信开关的通断进行控制，以使所述充电终端控制单元通过所述第二通信线向与当前所述充电终端控制单元连接的至少一个所述充电模块发送充电功率需求，以控制相应的所述充电模块输出所需的充电功率，对车辆进行充电。

根据本发明实施例的基于充放电系统的充电方法，充电堆控制单元通过第一通信线接收至少一个充电终端控制单元发送的充电需求，充电堆控制单元根据至少一个充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个通信开关的通断进行控制，以使充电终端控制单元通过第二通信线向与当前充电终端控制单元连接的至少一个充电模块发送充电功率需求，以控制相应的充电模块输出所需的充电功率，对车辆进行充电。由此，该方法简化了控制逻辑以及简化了终端与充电堆之间的通信协议复杂性，降低了充电堆服务多个充电终端的开发难度，通过本发明可快速组建大功率充电兼容小功率充电的充电堆系统。

另外，本发明第二方面实施例提出的基于充放电系统的充电方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

所述充电堆控制单元根据至少一个所述充电需求，还生成并发出第二控制信号，以对多个所述充电开关的通断进行控制，以选择需要使用的所述充电模块。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的充放电系统的通信部分的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的充放电系统的功率部分的示意图；

图3是根据本发明实施例的基于充放电系统的充电方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的充放电系统和基于充放电系统的充电方法。

相关技术中，充放电系统的通信技术方案大多依赖于总线型拓扑结构。这种布局相当简洁：所有充电终端都连接在同一条共享的总线上，数据就在这一共享通道上传输。每个充电终端都有责任向充电堆控制单元发送其充电需求。充电堆控制单元在接收到这些充电需求之后，会据此调整充电模块的功率输出。同时，充电堆控制单元还会回传多种数据，包括充电模块的状态、充电堆自身的状态等，这些数据种类繁多、数据量庞大。这导致了充电终端与充电堆控制单元之间的通信协议相对复杂，进而影响了充电功率的调节速度。此外，总线的带宽可能成为限制因素，制约了数据传输的速度和效率。同样地，如果充电堆控制单元采用一条模块通信总线来控制多个充电模块，其控制分组逻辑会变得相当复杂。采用循环或抢占方式来控制模块为多个充电终端提供充电功率，也必然会影响通信的及时性。

为此，本发明提出了一种充放电系统，该系统可以简化控制逻辑以及简化终端与充电堆之间的通信协议复杂性，降低充电堆服务多个充电终端的开发难度，通过本发明可快速组建大功率充电兼容小功率充电的充电堆系统。

图1是根据本发明实施例的充放电系统的通信部分的示意图；图2是根据本发明一个实施例的充放电系统的功率部分的示意图。

如图1所示，本发明实施例的充放电系统，包括：充电堆部分和多个充电终端。

其中，充电堆部分包括充电堆控制单元、多个充电模块和多个通信开关，各充电终端包括充电终端控制单元，充电堆控制单元的第一端通过第一通信线与各充电终端控制单元的第一端连接，各充电终端控制单元的第二端通过对应的第二通信线与对应的充电模块的第一端连接，相邻两个充电模块的第一端之间及首尾两个充电模块的第一端之间均连接一个通信开关，各通信开关的控制端与充电堆控制单元对应控制端连接，各充电终端控制单元的第三端作为对应的充电终端的通信端；各充电终端控制单元用于接收与当前充电终端控制单元连接的车辆发送的充电需求，并将充电需求通过第一通信线发送给充电堆控制单元；充电堆控制单元用于根据至少一个充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个通信开关的通断进行控制；各充电终端控制单元还用于通过第二通信线向与当前充电终端控制单元连接的至少一个充电模块发送充电功率需求，以控制相应的充电模块输出所需的充电功率，对车辆进行充电。

需要说明的是，各充电模块中可包括至少一个充电单元，充放电单元的具体数量本发明不进行限定。

在本发明的一个实施例之中，第一通信线为下列中的一种：SCI、UART、SPI、I2C、485、以太网和CAN总线。通信开关可以为继电器。

举例说明，多个充电模块为N个充电模块，包括：第一充电模块、第二充电模块、第三充电模块、…、第N充电模块；多个通信开关为N个通信开关，包括：第一通信开关、第二通信开关、第三通信开关、…、第N通信开关；多个充电终端为N个充电终端，包括：第一充电终端、第二充电终端、第三充电终端、…、第N充电终端，其中，第一充电终端中包括第一充电终端控制单元，第二充电终端中包括第二充电终端控制单元，第三充电终端中包括第三充电终端控制单元，…，第N充电终端中包括第N充电终端控制单元，N个充电终端可以为N个车辆充电。

充电堆控制单元的第一端通过第一通信线分别与第一充电终端控制单元的第一端至第N充电终端控制单元的第一端连接，第一充电终端控制单元的第二端通过第二通信线与第一充电模块的第一端连接，第二充电终端控制单元的第二端通过第二通信线与第二充电模块的第一端连接，第三充电终端控制单元的第二端通过第二通信线与第三充电模块的第一端连接，…，第N充电终端控制单元的第二端通过第二通信线与第N充电模块的第一端连接。

第一充电模块的第一端和第二充电模块的第一端之间连接第一通信开关，第二充电模块的第一端和第三充电模块的第一端之间连接第二通信开关，第三充电模块的第一端和第四充电模块的第一端之间连接第三通信开关，…，第N充电模块的第一端和第一充电模块的第一端之间连接第N通信开关。第一通信开关的控制端、第二通信开关的控制端、第三通信开关的控制端、…、第N通信开关的控制端与充电堆控制单元对应的第一控制端、第二控制端、第三控制端、…、第N控制端连接。

第一充电终端控制单元的第三端作为第一充电终端的通信端，第二充电终端控制单元的第三端作为第二充电终端的通信端，第三充电终端控制单元的第三端作为第三充电终端的通信端，…，第N充电终端控制单元的第三端作为第N充电终端的通信端。

当用户需要使用第一充电终端给第一车辆充电时，将第一充电终端的充电枪与第一车辆连接，第一充电终端控制单元接收第一车辆发送的充电需求，并将充电需求通过第一通信线发送给充电堆控制单元。需要说明的是，在当前情况下，可能会有多个用户使用不同的充电终端给自己的车辆充电。因此，充电堆控制单元会收到至少一个充电需求，并根据不同的充电需求生成并发出第一控制信号，以实现对多个通信开关通断的控制。

假设在当前情况下，第一车辆通过第一充电终端充电，第二车辆通过第二充电终端充电，第一充电终端控制单元将第一充电需求发送给充电堆控制单元，第二充电终端控制单元将第二充电需求发送给充电堆控制单元。充电堆控制单元根据第一充电需求控制第N通信开关闭合，即想要通过第一充电模块和第N充电模块给与第一充电终端连接的第一车辆充电；充电堆控制单元根据第二充电需求控制第二通信开关闭合，即想要通过第二充电模块和第三充电模块给与第二充电终端连接的第二车辆充电。

第一充电终端控制单元通过第二通信线向第一充电模块和第N充电模块发送充电功率需求，以通过第一充电模块和第N充电模块向第一充电模块输出所需的充电功率，以实现对第一车辆充电；第二充电终端控制单元通过第二通信线向第二充电模块和第三充电模块发送充电功率需求，以通过第二充电模块和第三充电模块向第二充电模块输出所需的充电功率，以实现对第二车辆充电。

需要说明的是，上述实施例仅是个例，当然在实际应用中，还有其他组合方式给车辆充电，在此不再举例说明。

如图2所示，充电堆部分还包括多个充电开关，各充电终端还包括保护器和多个输出开关，各充电模块的第二端通过对应的保护器与对应的输出开关的第一端连接，对应的输出开关的第二端作为对应的充电终端的充电端，相邻两个充电模块的第二端之间及首尾两个充电模块的第二端之间均连接一个充电开关，各充电开关的控制端均与充电堆控制单元的对应控制端连接；其中，充电堆控制单元还用于根据至少一个充电需求，生成并发出第二控制信号，以对多个充电开关的通断进行控制，以选择需要使用的充电模块。

在本发明的一个实施例之中，充电开关和输出开关为接触器。其中，需要说明的是，输出开关在车辆与充电终端连接之后会主动闭合。

举例说明，第一充电模块的第二端通过第一保护器与第一输出开关的第一端连接，第一输出开关的第二端作为第一充电终端的充电端；第二充电模块的第二端通过第二保护器与第二输出开关的第一端连接，第二输出开关的第二端作为第二充电终端的充电端；第三充电模块的第二端通过第三保护器与第三输出开关的第一端连接，第三输出开关的第二端作为第三充电终端的充电端，…，第N充电模块的第二端通过第N保护器与第N输出开关的第一端连接，第N输出开关的第二端作为第N充电终端的充电端。

第一充电模块的第二端与第二充电模块的第二端之间连接第一充电开关，第二充电模块的第二端与第三充电模块的第二端之间连接第二充电开关，第三充电模块的第二端与第四充电模块的第二端之间连接第三充电开关，…，第N充电模块的第二端与第一充电模块的第二端之间连接第N充电开关，第一充电开关的控制端至第N充电开关的控制端均与充电堆控制单元的对应控制端连接。

继续假设在当前情况下，第一车辆通过第一充电终端充电，第二车辆通过第二充电终端充电。第一车辆与第一充电终端连接之后，第一输出开关闭合，第一充电终端控制单元将第一充电需求发送给充电堆控制单元；第二车辆与第二充电终端连接之后，第二输出开关闭合，第二充电终端控制单元将第二充电需求发送给充电堆控制单元。充电堆控制单元根据第一充电需求控制第N通信开关和第N充电闭合，即想要通过第一充电模块和第N充电模块给与第一充电终端连接的第一车辆充电；充电堆控制单元根据第二充电需求控制第二通信开关和第二充电开关闭合，即想要通过第二充电模块和第三充电模块给与第二充电终端连接的第二车辆充电。

第一充电终端控制单元通过第二通信线向第一充电模块和第N充电模块发送充电功率需求，以通过第一充电模块和第N充电模块向第一充电模块输出所需的充电功率，以实现对第一车辆充电；第二充电终端控制单元通过第二通信线向第二充电模块和第三充电模块发送充电功率需求，以通过第二充电模块和第三充电模块向第二充电模块输出所需的充电功率，对第二车辆进行充电。

需要说明的是，上述实施例仅是个例，当然在实际应用中，还有其他组合方式给车辆充电，在此不再举例说明。

在本发明的一个实施例之中，保护器为熔断器，具体是当电路中发生短路或过载等故障时，它可以切断电路，从而保护电路中的其他部分不受损坏。

综上所述，本发明实施例的充放电系统包括充电堆部分和多个充电终端，充电堆部分包括充电堆控制单元、多个充电模块和多个通信开关，各充电终端包括充电终端控制单元，充电堆控制单元的第一端通过第一通信线与各充电终端控制单元的第一端连接，各充电终端控制单元的第二端通过对应的第二通信线与对应的充电模块的第一端连接，相邻两个充电模块的第一端之间及首尾两个充电模块的第一端之间均连接一个通信开关，各通信开关的控制端与充电堆控制单元对应控制端连接，各充电终端控制单元的第三端作为对应的充电终端的通信端；各充电终端控制单元用于接收与当前充电终端控制单元连接的车辆发送的充电需求，并将充电需求通过第一通信线发送给充电堆控制单元；充电堆控制单元用于根据至少一个充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个通信开关的通断进行控制；各充电终端控制单元还用于通过第二通信线向与当前充电终端控制单元连接的至少一个充电模块发送充电功率需求，以控制相应的充电模块输出所需的充电功率，对车辆进行充电。由此，该系统简化了控制逻辑以及简化了终端与充电堆之间的通信协议复杂性，降低了充电堆服务多个充电终端的开发难度，通过本发明可快速组建大功率充电兼容小功率充电的充电堆系统。

图3是根据本发明实施例的基于充放电系统的充电方法的流程图。

如图3所示，本发明实施例的基于充放电系统的充电方法，包括以下步骤：

S1，充电堆控制单元通过第一通信线接收至少一个充电终端控制单元发送的充电需求。

S2，充电堆控制单元根据至少一个充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个通信开关的通断进行控制，以使充电终端控制单元通过第二通信线向与当前充电终端控制单元连接的至少一个充电模块发送充电功率需求，以控制相应的充电模块输出所需的充电功率，对车辆进行充电。

根据本发明的一个实施例，上述方法还包括：充电堆控制单元根据至少一个充电需求，还生成并发出第二控制信号，以对多个充电开关的通断进行控制，以选择需要使用的充电模块。

需要说明的是，本发明实施例的基于充放电系统的充电方法中未披露的细节，请参考本发明实施例的充放电系统中所披露的细节，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的基于充放电系统的充电方法，充电堆控制单元通过第一通信线接收至少一个充电终端控制单元发送的充电需求，充电堆控制单元根据至少一个充电需求，生成并发出第一控制信号，以对多个通信开关的通断进行控制，以使充电终端控制单元通过第二通信线向与当前充电终端控制单元连接的至少一个充电模块发送充电功率需求，以控制相应的充电模块输出所需的充电功率，实现对车辆充电。由此，该方法简化了控制逻辑以及简化了终端与充电堆之间的通信协议复杂性，降低了充电堆服务多个充电终端的开发难度，通过本发明可快速组建大功率充电兼容小功率充电的充电堆系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。