CN115071476A - 一种矩阵式智能充电装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种矩阵式智能充电装置与方法。该矩阵式智能充电装置与方法，包括服务器、智能功率分配充电机、智能控制矩阵和智能充电桩；所述智能功率分配充电机通过母线进线侧与供电网路相连，通过智能充电机输出母线与智能控制矩阵母线连接。该矩阵式智能充电装置与方法，克服了常规充电桩灵活性差问题，解决了常规充电桩造充电接口不足、充电桩功率不可调以及燃油车辆占用充电桩车位等问题，能够同时满足实际环境中新能源汽车或者其他装置不同的充电需求。

Description

一种矩阵式智能充电装置与方法
技术领域
本发明涉及电力移动载具与智能充电技术领域，特别涉及一种矩阵式智能充电装置与方法。
背景技术
随着新能源技术的发展进步以及汽车自动化、智能化的需要，新能源汽车得到快速的发展，随之而来的是新能源车充电需求越来越旺盛。为了满足人们多样化的社会需求，相应的原单一场景的充电桩设计无法满足越来越多、越来越复杂的充电需求。充电桩在满足大功率、超大功率充电需求的情况下，还需要保证广泛的充电桩覆盖，以及充电***的正常灵活运行。另一方面鉴于目前部分民众担心快速充电对电池的伤害，或者在停车场停放时间较长，希望降低充电功率，以减少充电对电池的损伤，因此希望充电时可以自行选择充电功率。
现在市面上的充电桩只是起到单一充电桩对一个或两个电动汽车或其它移动载具进行充电，并且充电功率不可以调整。同时充电车位经常被燃油车占据，无法有效解决充电桩利用效率，以及充电桩设施广泛覆盖问题，因此传统的充电桩无法满足现代化的生活需求。
为了安全方便快捷的服务于电动汽车或其他设备充电需求，满足人们的越来越多样化、越来越高效的充电需求，本发明提出了一种矩阵式智能充电装置与方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的矩阵式智能充电装置与方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种矩阵式智能充电装置，其特征在于：包括服务器、智能功率分配充电机、智能控制矩阵和智能充电桩；所述智能功率分配充电机通过母线进线侧与供电网路相连，通过智能充电机输出母线与智能控制矩阵母线连接；
所述服务器用于实现与智能功率分配充电机和用户端APP的信息交互，以及根据所述用户端APP的订单信息生成相应的控制指令，以实现对智能功率分配充电机、智能充电矩阵和智能充电桩的智能控制；通过用户端APP实现计量收费和用户交互功能，用户不仅能随时获取所需要的电能状况，还能实时与智能充电装置进行远程信息交互；
所述智能功率分配充电机用于将电网内的电能转换为符合国家直流充电标准的直流电压，根据用户需求进行功率分配，控制输出端输出功率，以实现后期智能充电桩供给；
所述所述智能控制矩阵用于建立智能充电输出，并与连接到该智能控制矩阵的指定智能充电桩建立连接，根据用户选择的功率为新能源汽车分配充电能量，为各个充电枪分配充电功率。
所述智能功率分配充电机包括智能充电控制器、功率模块和功率分配器；
所述智能功率分配充电机为多路输出；根据充电功率、充电桩利用率以及同时充电的充电桩数量，在一个矩阵内采用一个或多个智能功率分配充电机，对多台车辆或其它移动载具进行同步并行充电、轮候充电或预约充电。
所述智能控制矩阵由电力及通信传输线缆、矩阵切换器和矩阵控制器组成，其输入端与智能功率分配充电机连接，输出端与智能充电桩装置连接。
所述智能充电桩包括支撑桩、智能充电控制器、电能与信号传输线缆和直流充电枪；
所述支撑桩用于支撑智能充电控制器、电能与信号传输线缆和直流充电枪；
所述智能充电控制器在对电力移动载具进行充电时，负责与服务器交互充电信息；
所述电能与信号传输线缆用于传输电能和充电信息；
所述直流充电枪作为与充电设备交互连接器，连接到新能源汽车直流或其它电力移动载具充电接口，将充电电能输送到充电设备，为相应设备充电。
所述智能功率分配充电机、智能控制矩阵和智能充电桩均配有***安全保护电路，负责实时检测***运行和电能质量状况，保证人身安全。
多路输出的所述智能功率分配充电机中包括多个功率模块，多个功率模块通过功率分配模块采用并联模式、串联模式或混合模式动态调整输出功率。
一种矩阵式智能充电方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S101：用户选择一个空闲的智能充电桩，将直流充电枪连接到待充电车辆或其它移动载具；服务器将该智能充电桩的当前状态修改为使用中；
步骤S102：通过用户端APP扫描二维码、NFC或蓝牙获取智能充电装置信息，根据智能充电桩信息、移动载具信息及用户选择生成充电订单，根据订单信息生成对应的充电任务，对车辆或其它移动载具进行同步并行充电、轮候充电或预约充电；
所述充电任务包括：充电功率、充电时长、车型信息和电能参数；
服务器将该智能充电柱的当前状态、车型信息、剩余功率以及电能参数与充电任务进行对比，来确定是否符合预设条件；
所述预设条件包括：是否处于空闲状态、剩余充电功率以及是否支持该类车型；
步骤S103：智能充电装置调度智能功率分配充电机、智能控制矩阵和智能充电桩执行充电任务；
当智能功率分配充电机有剩余充电功率时，设定充电功率后即可开始选择即时充电，当剩余充电功率大于设定最大充电功率时，按设定功率充电；当剩余充电功率小于设定功率充电时，首先以剩余充电功率进行充电，待有其它充电设备释放充电功率时，优先增加即时充电设备充电功率，直到达到用户设定充电功率；
当智能功率分配充电机剩余充电功率为0时，则选择充电功率后进行轮候充电；当有其它充电设备释放充电功率时，按顺序为轮候充电设备充电；
步骤S104：根据充电信息与充电时长确定充电是否完毕，若完毕则释放直流充电枪、智能控制矩阵和智能功率分配充电机，生成订单完成信息，并将订单完成信息反馈至用户端APP，执行订单结算；
当用户将直流充电枪与待充电车辆或其它移动载具的连接断开后，将该智能充电桩的当前状态修改为空闲。
所述步骤S103中，当轮候充电时，充电顺序采用竞价模式、高等级会员优先模式或先到先充模式；当开始充电时，充电流程与模式与即时充电相同。
所述步骤S103中，用户自行选择预约充电，用户选定充电时间及充电功率后等待到达设定时间后开始充电，当到达充电时间后，执行轮候充电。
本发明的有益效果是：该矩阵式智能充电装置与方法，克服了常规充电桩灵活性差问题，解决了常规充电桩造充电接口不足、充电桩功率不可调以及燃油车辆占用充电桩车位等问题，能够同时满足实际环境中新能源汽车或者其他装置不同的充电需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明矩阵式智能充电装置示意图。
附图2为本发明矩阵式智能充电方法示意图。
附图中，10服务器；20智能功率分配充电机，21智能充电控制器，22功率模块，23功率分配模块；30智能控制矩阵，31矩阵控制器，32矩阵切换器；33电能及信号输送线缆；40智能充电桩，41支撑桩，42智能充电控制器，43直流充电枪，44电能及信号传输线缆。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
该矩阵式智能充电装置，包括服务器10、智能功率分配充电机20、智能控制矩阵30和智能充电桩40；所述智能功率分配充电机通过母线进线侧与供电网路相连，通过智能充电机输出母线与智能控制矩阵母线连接；
所述服务器10用于实现与智能功率分配充电机和用户端APP的信息交互，以及根据所述用户端APP的订单信息生成相应的控制指令，以实现对智能功率分配充电机20、智能充电矩阵30和智能充电桩40的智能控制；通过用户端APP实现计量收费和用户交互功能，用户不仅能随时获取所需要的电能状况，还能实时与智能充电装置进行远程信息交互；
所述智能功率分配充电机20用于将电网内的电能转换为符合国家直流充电标准的直流电压，根据用户需求进行功率分配，控制输出端输出功率，以实现后期智能充电桩供给；
所述所述智能控制矩阵30用于建立智能充电输出，并与连接到该智能控制矩阵30的指定智能充电桩建立连接，根据用户选择的功率为新能源汽车分配充电能量，为各个充电枪分配充电功率。
所述智能功率分配充电机20包括智能充电控制器21、功率模块22和功率分配器23；
所述智能功率分配充电机20为多路输出；根据充电功率、充电桩利用率以及同时充电的充电桩数量，在一个矩阵内采用一个或多个智能功率分配充电机，对多台车辆或其它移动载具进行同步并行充电、轮候充电或预约充电。
所述智能控制矩阵30由电力及通信传输线缆33、矩阵切换器32和矩阵控制器31组成，其输入端与智能功率分配充电机连接，输出端与智能充电桩装置连接。
所述智能充电桩40包括支撑桩41、智能充电控制器42、电能与信号传输线缆44和直流充电枪43；
所述支撑桩41用于支撑智能充电控制器42、电能与信号传输线缆44和直流充电枪43。避免污染、受损，方便使用；支撑桩41可以变换形式存在，可以桩型，也可以是墙壁、板型等其它形式或造型。
所述智能充电控制器42在对电力移动载具进行充电时，负责与服务器10交互充电信息；通过二维码、NFC、蓝牙以及其它方式与用户端APP交互，显示本设备、充电设备、充电状况等相关信息，与新能源汽车进行通讯以控制充电电压、电流等。
所述电能与信号传输线缆44用于传输电能和充电信息；
所述直流充电枪43作为与充电设备交互连接器，连接到新能源汽车直流或其它电力移动载具充电接口，将充电电能输送到充电设备，为相应设备充电。
所述智能功率分配充电机20、智能控制矩阵30和智能充电桩40均配有***安全保护电路，负责实时检测***运行和电能质量状况，保证人身安全。
多路输出的所述智能功率分配充电机20中包括多个功率模块，多个功率模块通过功率分配模块采用并联模式、串联模式或混合模式动态调整输出功率。
用户通过用户端APP实现与服务器10之间的信息交互，也即用户仅需将电力移动载具停放至该智能充电桩装置处，并将充电枪***直流充电口，然后通过用户端APP进行下单，即可通过智能充电桩装置对电力移动载具进行充电。
用户端APP以程序或***的方式安装至移动端，得到移动端包括但不限于智能手机、平板电脑、个人计算机或其他具备相应功能的硬件设备。
所述智能控制矩阵30用于将智能功率分配充电机20指定输出连接到智能控制矩阵30上连接的任一智能充电桩40，将电能到输送智能充电桩40，再到移动充电载具。需要说明的是，所述智能控制矩阵30的位置可以根据实际场地要求进行灵活设置，在本申请实施例中不构成保护性限定。智能控制矩阵30可以设置于智能功率分配充电机装置20外部，也可以与智能功率分配充电机装置20集成在一起，也可以变换形式存在。
该矩阵式智能充电方法，包括以下步骤：
步骤S101：用户选择一个空闲的智能充电桩40，将直流充电枪43连接到待充电车辆或其它移动载具；服务器10将该智能充电桩40的当前状态修改为使用中，防止***误认为仍然存在空余充电桩；
步骤S102：通过用户端APP扫描二维码、NFC、蓝牙以及其它模式获取智能充电装置信息，根据智能充电桩信息、移动载具信息及用户选择生成充电订单，根据订单信息生成对应的充电任务，对车辆或其它移动载具进行同步并行充电、轮候充电或预约充电；
所述充电任务包括：充电功率、充电时长、车型信息和电能参数；
服务器10将该智能充电柱的当前状态、车型信息、剩余功率以及电能参数与充电任务进行对比，来确定是否符合预设条件；
所述预设条件包括：是否处于空闲状态、剩余充电功率以及是否支持该类车型；
步骤S103：智能充电装置调度智能功率分配充电机20、智能控制矩阵30和智能充电桩执行充电任务；
当智能功率分配充电机有剩余充电功率时，设定充电功率后即可开始选择即时充电，当剩余充电功率大于设定最大充电功率时，按设定功率充电；当剩余充电功率小于设定功率充电时，首先以剩余充电功率进行充电，待有其它充电设备释放充电功率时，优先增加即时充电设备充电功率，直到达到用户设定充电功率；
当智能功率分配充电机20剩余充电功率为0时，则选择充电功率后进行轮候充电；当有其它充电设备释放充电功率时，按顺序为轮候充电设备充电；
步骤S104：根据充电信息与充电时长确定充电是否完毕，若完毕则释放直流充电枪、智能控制矩阵和智能功率分配充电机，生成订单完成信息，并将订单完成信息反馈至用户端APP，执行订单结算；
当用户将直流充电枪43与待充电车辆或其它移动载具的连接断开后，将该智能充电桩40的当前状态修改为空闲。
所述步骤S103中，当轮候充电时，充电顺序采用竞价模式、高等级会员优先模式或先到先充模式；当开始充电时，充电流程与模式与即时充电相同。
所述步骤S103中，用户自行选择预约充电，用户选定充电时间及充电功率后等待到达设定时间后开始充电，当到达充电时间后，执行轮候充电。
在充电流程中有多个可变因素，比如剩余充电功率大小、用户选择充电功率、预约充电功率、充电优先策略(会员等级、竞价)等等，这些可变因素造成充电模式选择，可以形成更多种充电模式或流程，这些模式或流程变化，不影响该智能充电装置的思想。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种矩阵式智能充电装置，其特征在于：包括服务器、智能功率分配充电机、智能控制矩阵和智能充电桩；所述智能功率分配充电机通过母线进线侧与供电网路相连，通过智能充电机输出母线与智能控制矩阵母线连接；
所述服务器用于实现与智能功率分配充电机和用户端APP的信息交互，以及根据所述用户端APP的订单信息生成相应的控制指令，以实现对智能功率分配充电机、智能充电矩阵和智能充电桩的智能控制；通过用户端APP实现计量收费和用户交互功能，用户不仅能随时获取所需要的电能状况，还能实时与智能充电装置进行远程信息交互；
所述智能功率分配充电机用于将电网内的电能转换为符合国家直流充电标准的直流电压，根据用户需求进行功率分配，控制输出端输出功率，以实现后期智能充电桩供给；
所述所述智能控制矩阵用于建立智能充电输出，并与连接到该智能控制矩阵的指定智能充电桩建立连接，根据用户选择的功率为新能源汽车分配充电能量，为各个充电枪分配充电功率。
2.根据权利要求1所述的矩阵式智能充电装置，其特征在于：所述智能功率分配充电机包括智能充电控制器、功率模块和功率分配器；
所述智能功率分配充电机为多路输出；根据充电功率、充电桩利用率以及同时充电的充电桩数量，在一个矩阵内采用一个或多个智能功率分配充电机，对多台车辆或其它移动载具进行同步并行充电、轮候充电或预约充电。
3.根据权利要求1所述的矩阵式智能充电装置，其特征在于：所述智能控制矩阵由电力及通信传输线缆、矩阵切换器和矩阵控制器组成，其输入端与智能功率分配充电机连接，输出端与智能充电桩装置连接。
4.根据权利要求1所述的矩阵式智能充电装置，其特征在于：所述智能充电桩包括支撑桩、智能充电控制器、电能与信号传输线缆和直流充电枪；
所述支撑桩用于支撑智能充电控制器、电能与信号传输线缆和直流充电枪；
所述智能充电控制器在对电力移动载具进行充电时，负责与服务器交互充电信息；
所述电能与信号传输线缆用于传输电能和充电信息；
所述直流充电枪作为与充电设备交互连接器，连接到新能源汽车直流或其它电力移动载具充电接口，将充电电能输送到充电设备，为相应设备充电。
5.根据权利要求1所述的矩阵式智能充电装置，其特征在于：所述智能功率分配充电机、智能控制矩阵和智能充电桩均配有***安全保护电路，负责实时检测***运行和电能质量状况，保证人身安全。
6.根据权利要求2所述的矩阵式智能充电装置，其特征在于：多路输出的所述智能功率分配充电机中包括多个功率模块，多个功率模块通过功率分配模块采用并联模式、串联模式或混合模式动态调整输出功率。
7.根据权利要求1～6所述的矩阵式智能充电装置的智能充电方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S101：用户选择一个空闲的智能充电桩，将直流充电枪连接到待充电车辆或其它移动载具；服务器将该智能充电桩的当前状态修改为使用中；
步骤S102：通过用户端APP扫描二维码、NFC或蓝牙获取智能充电装置信息，根据智能充电桩信息、移动载具信息及用户选择生成充电订单，根据订单信息生成对应的充电任务，对车辆或其它移动载具进行同步并行充电、轮候充电或预约充电；
所述充电任务包括：充电功率、充电时长、车型信息和电能参数；
服务器将该智能充电柱的当前状态、车型信息、剩余功率以及电能参数与充电任务进行对比，来确定是否符合预设条件；
所述预设条件包括：是否处于空闲状态、剩余充电功率以及是否支持该类车型；
步骤S103：智能充电装置调度智能功率分配充电机、智能控制矩阵和智能充电桩执行充电任务；
当智能功率分配充电机有剩余充电功率时，设定充电功率后即可开始选择即时充电，当剩余充电功率大于设定最大充电功率时，按设定功率充电；当剩余充电功率小于设定功率充电时，首先以剩余充电功率进行充电，待有其它充电设备释放充电功率时，优先增加即时充电设备充电功率，直到达到用户设定充电功率；
当智能功率分配充电机剩余充电功率为0时，则选择充电功率后进行轮候充电；当有其它充电设备释放充电功率时，按顺序为轮候充电设备充电；
步骤S104：根据充电信息与充电时长确定充电是否完毕，若完毕则释放直流充电枪、智能控制矩阵和智能功率分配充电机，生成订单完成信息，并将订单完成信息反馈至用户端APP，执行订单结算；
当用户将直流充电枪与待充电车辆或其它移动载具的连接断开后，将该智能充电桩的当前状态修改为空闲。
8.根据权利要求7所述的矩阵式智能充电装置的智能充电方法，其特征在于：所述步骤S103中，当轮候充电时，充电顺序采用竞价模式、高等级会员优先模式或先到先充模式；当开始充电时，充电流程与模式与即时充电相同。
9.根据权利要求7所述的矩阵式智能充电装置的智能充电方法，其特征在于：所述步骤S103中，用户自行选择预约充电，用户选定充电时间及充电功率后等待到达设定时间后开始充电，当到达充电时间后，执行轮候充电。
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