CN118124441A - 功率共享充电***及充电站场 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种功率共享充电***及充电站场，功率共享充电***包括直流充电桩和功率管理单元，其中，功率管理单元，包括功率控制器、矩阵控制器、矩阵分配单元；功率控制器用于获取目标充电桩发送的充电需求指令；以及，响应充电需求指令，获取除目标充电桩以外的直流充电桩的设备状态；以及，若检测到存在设备状态为空闲状态的直流充电桩，则向矩阵控制器发送控制指令；矩阵控制器用于响应控制指令根据需求功率，将空闲充电功率通过矩阵分配单元调度至目标充电桩，以满足需求充电功率。该功率共享充电***能够灵活调度空闲充电桩的充电功率，以实现充电桩功率的充分利用，提高充电功率的上限，以及直流充电桩提供充电服务的灵活性。

Description

功率共享充电***及充电站场

技术领域

本申请属于新能源产业的供电或配电的电路装置或***的技术领域，具体涉及一种功率共享充电***及充电站场。

背景技术

目前，随着新能源行业和电动车辆的大力发展，公共的充电站场以及充电桩的数量也日渐增多。

但是，较早建设的充电站场中的充电桩之间是相互独立的，单个充电桩能够达到的功率上限较低，导致可能出现单桩功率无法满足用户的充电需求，使得用户体验差，且影响充电桩的利用率以及充电站场的收益。

发明内容

本申请提出了一种功率共享充电***及充电站场，以期提高功率共享充电***或充电站场中各个一体式充电桩之间的充电功率的利用率，以及提高所能够进行充电服务的功率上限和***的灵活性。

第一方面，本申请实施方式提供了一种功率共享充电***，包括：多个直流充电桩和功率管理单元；

其中，所述功率管理单元，包括功率控制器、矩阵控制器、矩阵分配单元；所述功率控制器的第一端口与所述多个直流充电桩连接，所述功率控制器的第二端口与所述矩阵控制器的第一端口连接，所述矩阵控制器的第二端口与所述矩阵分配单元的第一端口连接，所述矩阵分配单元的第二端口与所述多个直流充电桩连接；

所述功率控制器，用于获取目标充电桩发送的携带有需求功率的充电需求指令，所述需求功率为所述目标充电桩的需求充电功率与实际充电功率的功率差值，所述目标充电桩为任意一个所述直流充电桩；以及，响应所述充电需求指令，获取除所述目标充电桩以外的所述直流充电桩的设备状态；以及，若检测到存在所述设备状态为空闲状态的直流充电桩，则向所述矩阵控制器发送控制指令；

所述矩阵控制器，用于响应所述控制指令，根据所述需求功率，将空闲充电桩的空闲充电功率通过所述矩阵分配单元调度至所述目标充电桩，以满足所述需求充电功率，所述空闲充电桩为所述设备状态为空闲状态的直流充电桩。

在一个可能的实施例中，所述功率管理单元还包括：供电接口和辅助电源，其中，所述辅助电源的第一端口与所述供电接口连接，所述辅助电源的第二端口与所述功率控制器的第三端口、所述矩阵控制器的第三端口连接；

所述辅助电源，用于通过所述供电接口与交流供电电源连接，以输入高压交流电；以及，将输入的所述高压交流电转换为低压直流电；以及，输出所述低压直流电为所述功率控制器和所述矩阵控制器供电。

在一个可能的实施例中，所述直流充电桩包括：交流输入单元、充电单元、直流桩控制器和高压接触器，其中，所述交流输入单元的第一端口与外部交流电源连接，所述交流输入单元的第二端口与所述充电单元的第一端口连接，所述直流桩控制器的第一端口与所述充电单元的第二端口连接，所述直流桩控制器的第二端口与所述功率控制器的第一端口连接，所述高压接触器的第一端口与所述直流桩控制器的第三端口连接，所述高压接触器的第二端口与所述充电单元的第三端口、所述矩阵分配单元的第二端口连接至矩阵节点，所述高压接触器的第三端口与外部设备连接；

所述交流输入单元，用于当所述外部交流电源输入的交流电的电流超过额定电流时，断开所述充电单元与所述外部交流电源之间的连接；

所述充电单元，用于将所述外部交流电源输入的交流电转换为直流电；

所述高压接触器，用于断开或者接通所述充电单元与所述外部设备之间的连接；

所述直流桩控制器，用于响应所述外部设备发送的当前次的充电请求，控制所述高压接触器接通，所述充电请求用于指示当前次充电的需求充电功率；以及，根据所述当前次充电的需求充电功率，向所述充电单元发送充电指令；

所述充电单元，还用于获取到所述直流桩控制器发送的所述充电指令；以及，响应于所述充电指令，根据所述当前次充电的需求充电功率为所述外部设备进行充电。

在一个可能的实施例中，所述矩阵分配单元包括任意两个所述直流充电桩对应的矩阵开关，其中，所述矩阵控制器的第二端口分别与所述矩阵分配单元中的每一所述矩阵开关连接；

所述矩阵控制器，用于响应所述控制指令，向所述目标充电桩和所述空闲充电桩对应的矩阵开关发送控制信号，所述控制信号用于指示所述矩阵开关闭合；

所述矩阵开关，用于响应所述控制信号，导通所述目标充电桩和所述空闲充电桩之间的连接，以实现针对所述空闲充电功率的调度。

在一个可能的实施例中，所述直流充电桩还包括：功率接口；其中，所述功率接口的第一端口与所述矩阵节点连接，所述功率接口的第二端口通过所述矩阵分配单元的第二端口，与对应的所述矩阵开关的第一端口或者第二端口连接。

在一个可能的实施例中，所述矩阵控制器的第二端口通过控制线缆与所述矩阵开关连接；以及，所述直流桩控制器通过所述控制线缆，分别与所述充电单元、所述高压接触器连接。

在一个可能的实施例中，所述功率控制器的第一端口和第二端口、所述矩阵控制器的第一端口、所述直流桩控制器的第二端口均为控制器局域网总线接口，所述功率控制器的第一端口通过控制器局域网总线，分别与所述多个直流充电桩的所述直流桩控制器的第二端口连接，所述功率控制器的第二端口通过所述控制器局域网总线与所述矩阵控制器的第一端口连接。

在一个可能的实施例中，所述直流桩控制器还用于：

若所述外部设备的所述当前次充电的需求充电功率大于所述充电单元的所述实际充电功率，则根据所述当前次充电的需求充电功率和所述实际充电功率，确定当前次充电的需求功率；

通过所述控制器局域网总线，向所述功率控制器发送携带有所述当前次充电的需求功率的充电需求指令。

第二方面，本申请实施方式提供了一种充电站场，包括如第一方面所述的功率共享充电***。

在一个可能的实施例中，所述功率共享充电***包括多个功率管理单元，每一所述功率共享充电***。

可以看出，本申请实施方式提供的功率共享充电***可以让相互独立的直流充电桩之间建立连接，以实现功率的有效调配，从而提高直流充电桩能够提供的充电服务的功率上限，以及提高充电桩利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1是本申请实施例提供的一种功率共享充电***的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种功率管理单元的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种功率管理单元的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种直流充电桩的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种直流充电桩的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例中的“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示如下三种情况：单独存在A；同时存在A和B；单独存在B。其中，A、B可以是单数或者复数。

本申请实施例中，符号“/”可以表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，符号“/”也可以表示除号，即执行除法运算。例如，A/B，可以表示A除以B。

本申请实施例中的“至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合，是指一个或多个，多个指的是两个或两个以上。例如，a、b或c中的至少一项(个)，可以表示如下七种情况：a，b，c，a和b，a和c，b和c，a、b和c。其中，a、b、c中的每一个可以是元素，也可以是包含一个或多个元素的集合。

本申请实施例中的“等于”可以与大于连用，适用于大于时所采用的技术方案，也可以与小于连用，适用于与小于时所采用的技术方案。当等于与大于连用时，不与小于连用；当等于与小于连用时，不与大于连用。

为了更好地理解本申请实施例的方案，下面先对本申请实施例可能涉及的终端设备、相关概念和背景进行介绍。

一体式充电桩：是一种完整的充电设备，包括充电桩主体、充电桩和充电线，充电桩主体通常由控制器、能量转换器、接口板、显示等部件组成。充电桩一体式尺寸较大，一般安装在停车场等固定场所，提供高功率的直流快充和交流慢充。其中，直流充电桩的功能是将交流电转换成直流电，然后直接供给电池进行充电，交流充电桩的功能是将直流电转换成交流电，然后直接供给电池进行充电。

分体式充电堆：指的是将交流变为直流的电源集群，需要配置相应的充电桩作为输出端。其特点在于功率共享，将充电站内所有功率集中，每个充电终端都可以从这个功率堆中获取需要的功率。分体式充电堆可根据车辆的电池管理***所发出的充电需求，按需分配充电功率，平滑扩展。充电堆可以满足各种车型充电的不同功率需求，提高充电设施的充电转换效率及设备利用率，也可以满足电池大倍率充电的需求，使现在投资的充电设备在未来得以持续使用，解决充电桩向上兼容的问题。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种功率共享充电***的结构示意图，如图1所示，功率共享充电***100包括功率管理单元110和多个直流充电桩120（即直流充电桩1、直流充电桩2、直流充电桩3…直流充电桩N-1、直流充电桩N，N大于等于2），功率管理单元110，包括功率控制器111、矩阵控制器112、矩阵分配单元113。

其中，上述的多个单元或器件的连接关系如下（图1中1、2分别用于表示对应单元的第一端口、第二端口）：

功率控制器111的第一端口与多个直流充电桩120连接，功率控制器111的第二端口与矩阵控制器112的第一端口连接，矩阵控制器112的第二端口与矩阵分配单元113的第一端口连接，矩阵分配单元113的第二端口与多个直流充电桩120连接。

其中，基于上述连接关系，功率控制器111，用于获取目标充电桩发送的携带有需求功率的充电需求指令；以及，响应充电需求指令，获取除目标充电桩以外的直流充电桩的设备状态；以及，若检测到存在设备状态为空闲状态的直流充电桩，则向矩阵控制器112发送控制指令；

其中，需求功率为目标充电桩的需求充电功率与实际充电功率的功率差值，目标充电桩为任意一个直流充电桩。

矩阵控制器112，用于响应控制指令，根据需求功率，将空闲充电桩的空闲充电功率通过矩阵分配单元113调度至目标充电桩，以满足需求充电功率，空闲充电桩为设备状态为空闲状态的直流充电桩。

本***通过功率管理单元110中功率控制器111与直流充电桩120之间的交互以获得目标充电桩的需求功率，并获取其余直流充电桩的设备状态。通过向矩阵控制器112发送控制指令以控制矩阵分配单元113，将空闲的充电功率调度至目标充电桩以满足其需求充电功率，从而实现多个直流充电桩之间的功率调度，提高了充电桩能够服务的充电功率上限，以及提高功率调度的灵活性。

下面对该功率共享充电***100中的功率管理单元110进行详细说明：

具体地，请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种功率管理单元的结构示意图。

在一个可能的实施例中，如图2所示，功率管理单元110还包括：供电接口114和辅助电源115。其中，图2中1、2、3分别用于表示对应单元的第一端口、第二端口和第三端口，如图2所示，各单元的具体连接关系为：辅助电源115的第一端口与供电接口114连接，辅助电源115的第二端口与功率控制器111的第三端口、矩阵控制器112的第三端口连接。由此可见，功率管理单元（Power Management Unit，PMU）作为实现功率共享的扩展设备，其内部包含有功率控制器111（Powertrain Control Module，PCM）、矩阵控制器112（Engine ControlModule，ECM）、矩阵分配单元113及辅助电源115。

其中，辅助电源115，用于通过供电接口114与交流供电电源116连接，以输入高压交流电；以及，将输入的高压交流电转换为低压直流电；以及，输出低压直流电为功率控制器111和矩阵控制器112供电。

其中，交流供电电源116所适用的高压电为家庭用电电压标准的交流电，即AC220V。AC220V是交流电电压的一种标准表示方式，其中AC代表交流电（AlternatingCurrent），而220V表示电压的大小，单位是伏特（Voltage）。这意味着交流电的电压在每个周期内会从正极向负极变化，并且其峰值电压为220伏特。

其中，辅助电源115连接了交流供电电源116、功率控制器111和矩阵控制器112，其功能在于：1、将交流供电电源116输入的220伏特的高压交流电转换为低压直流电；2、将转换后的低压直流电供电给功率控制器111和矩阵控制器112；3、为功率控制器111和矩阵控制器112提供稳定的电压和电流，确保其能够正常运行，使得整个***能够时刻进行各个充电桩之间功率调度。其中低压直流电的低压可以是12V，低压直流电具体为功率控制器111进行供电，以及驱动矩阵控制器112。

在一个可能的实施例中，请参阅图3，图3是本申请实施例提供的另一种功率管理单元的结构示意图。矩阵分配单元113包括任意两个直流充电桩120对应的矩阵开关310，其中，矩阵控制器112的第二端口分别与矩阵分配单元113中的每一矩阵开关310连接；

其中，矩阵控制器112，用于响应控制指令，向目标充电桩和空闲充电桩对应的矩阵开关310发送控制信号，控制信号用于指示矩阵开关闭合；矩阵开关310，用于响应控制信号，导通目标充电桩和空闲充电桩之间的连接，以实现针对空闲充电功率的调度。

其中，矩阵分配单元113通过设置每对直流充电桩120对应的矩阵开关310来控制任意两个直流充电桩120之间的连接，从而实现控制空闲充电功率的调度。示例性地，当直流充电桩1执行充电任务时，直流充电桩1无法满足对应外部设备的需求充电功率，直流充电桩1则会确定出一个需求功率，即需要其他空闲充电桩调度的功率大小，并将该需求功率以充电需求指令的形式发送至功率控制器111。之后，功率控制器111则会再获取其他充电桩（即直流充电桩2-直流充电桩N）的设备状态，进而确定出未进行充电任务的空闲充电桩。根据确定出的空闲充电桩向矩阵控制器112发送控制指令，进而控制矩阵分配单元113关闭空闲充电桩与直流充电桩1对应的矩阵开关310，从而让空闲充电桩的空闲功率能够通过该矩阵开关310调度该直流充电桩1。

可见，通过矩阵开关的设置，可以在物理上连接每个直流充电桩，并且通过开关的导通、闭合灵活地控制直流充电桩之间的功率调度，提高每个直流充电桩的功率利用率，以及能够执行的充电任务的充电功率上限。

下面对该功率共享充电***100中的直流充电桩120进行详细说明：

在一个可能的实施例中，请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种直流充电桩的结构示意图。如图4所示，直流充电桩120包括：交流输入单元121、充电单元122、直流桩控制器123和高压接触器124。如图4所示，图4中1、2、3分别用于表示对应单元的第一端口、第二端口和第三端口，各单元的具体连接关系如下：

交流输入单元121的第一端口与外部交流电源420连接，交流输入单元121的第二端口与充电单元122的第一端口连接，直流桩控制器123的第一端口与充电单元122的第二端口连接，直流桩控制器123的第二端口与功率控制器111的第一端口连接，高压接触器124的第一端口与直流桩控制器123的第三端口连接，高压接触器124的第二端口与充电单元122的第三端口、矩阵分配单元113的第二端口连接至矩阵节点，高压接触器124的第三端口与外部设备410连接。

其中，交流输入单元121，用于当外部交流电源420输入的交流电的电流超过额定电流时，断开充电单元122与外部交流电源420之间的连接；充电单元122，用于将外部交流电源420输入的交流电转换为直流电；高压接触器124，用于断开或者接通充电单元122与外部设备410之间的连接；直流桩控制器123，用于响应外部设备410发送的当前次的充电请求，控制高压接触器124接通，充电请求用于指示当前次充电的需求充电功率；以及，根据当前次充电的需求充电功率，向充电单元122发送充电指令；充电单元122，还用于获取到直流桩控制器123发送的充电指令；以及，响应于充电指令，根据当前次充电的需求充电功率为外部设备410进行充电。

其中，充电单元122，又称充电模块，是直流充电桩中的关键组件，其主要作用是将来自外部交流电源420的电能转换为直流电，并根据电动车辆的需求提供适当的电压和电流进行快速充电。以下是充电模块的主要作用：1、电能转换：充电模块负责将外部交流电源420提供的电能转换为直流电，以满足电动车辆电池的充电需求。这种转换通常通过整流和变换器等电子元件实现。2、电压调节：充电模块可以根据电动车辆电池的电压需求进行调节，确保输出的直流电电压与电池的额定电压相匹配，以确保安全和高效的充电过程。3、电流控制：充电模块负责控制输出电流的大小，以满足电动车辆充电时的电流需求。根据电池的充电状态、温度和其他因素，充电模块可以动态调整输出电流，以实现最佳的充电效率和电池寿命。4、保护功能：充电模块通常具有多种保护功能，包括过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护等，以确保充电过程安全可靠，同时保护电动车辆和充电设备不受损坏。5、通信功能：一些充电模块还具有通信功能，可以与电动车辆通信，实现充电过程的监控、控制和数据传输，例如实时显示充电状态、记录充电历史等。具体地，在本申请所示的直流充电桩中，充电单元122具体是根据直流桩控制器123发送的充电指令来选择电动车辆所需的充电电压和充电电流，进而确定需求充电功率。综上所述，充电模块（即充电单元122）是直流充电桩中的关键组件，其作用是将交流电能转换为直流电，并根据电动车辆的需求提供适当的电压和电流进行充电，同时确保充电过程安全可靠，并实现与车辆的通信和控制。

其中，高压接触器124的通断机制具体包括：一是在外部设备410断开与直流充电桩120的连接时，此时无充电任务，高压接触器124会中断电路连接以确保电路的安全，以及在后续检测到新的外部设备410接入到直流充电桩120时，重新连接以提供动力；二是在外部设备410充满电后（即无充电需求），为防止电池***的能量消耗，断开充电单元122与外部设备410之间的连接，并且在需要时可以快速重新连接以提供动力，从而实现节能和延长充电单元122的寿命；三是当外部设备410出现电流过载、电压过载或其他异常情况时，高压接触器124同样也可以快速断开电路，以保证直流充电桩120不受其影响。

在一个可能的实施例中，外部设备410可以理解为外部负载，或者，外部设备410为充电枪，充电枪与需要充电的外部负载连接。外部负载通常为需要进行充电服务的电动车辆。当外部设备410接入到直流充电桩120时，直流桩控制器123通常基于两种方式获取到外部设备410所需的充电功率（即充电电压和充电电流），一是外部设备410中的电源管理***与直流桩控制器123进行通信连接发送的充电需求（即充电电压和充电电流）；二是用户通过终端设备与直流桩控制器123进行通信连接发送的充电需求。

在一个可能的实施例中，请参阅图5，图5是本申请实施例提供的另一种直流充电桩的结构示意图。直流充电桩120还包括：功率接口125；其中，如图5所示，图5中1、2、3分别用于表示对应单元的第一端口、第二端口和第三端口，各单元的具体连接关系为：功率接口125的第一端口与矩阵节点连接，功率接口125的第二端口通过矩阵分配单元113的第二端口，与对应的矩阵开关310的第一端口或者第二端口连接。

其中，每个直流充电桩120中的矩阵节点均为充电单元122后端的汇集点。每个直流充电桩120的矩阵节点会连接到对应直流充电桩120的功率接口125，再连接到对应的矩阵开关310的第一端或第二端，以此实现任意两个直流充电桩120之间的连接，并确保后续通过矩阵开关310的闭合可以实现充电桩之间的功率调度。

在一个可能的实施例中，请参阅图3和图4，如图3和图4所示，矩阵控制器112的第二端口通过控制线缆与矩阵开关310连接；以及，直流桩控制器123通过控制线缆，分别与功率控制器111、高压接触器124连接。所述功率控制器111的第一端口和第二端口、所述矩阵控制器112的第一端口、所述直流桩控制器123的第二端口均为控制器局域网总线接口，所述功率控制器111的第一端口通过控制器局域网总线，分别与所述多个直流充电桩120的所述直流桩控制器123的第二端口连接，所述功率控制器111的第二端口通过所述控制器局域网总线与所述矩阵控制器112的第一端口连接。

其中，控制线缆是用于传输控制信号的电缆，通常用于连接控制设备（如传感器、开关、执行器等）与控制***。控制线缆通常包含多个绝缘导线，每个导线用于传输不同的信号或电压，以实现对设备的控制和监控。控制线缆的优点包括：1、灵活性：控制线缆通常由多个绝缘导线组成，因此具有较高的灵活性，适用于各种复杂的控制***布置和布线需求。2、多功能性：控制线缆可以传输多种类型的信号，如数字信号、模拟信号、电源信号等，因此适用于各种不同类型的控制设备和控制***。3、抗干扰能力：控制线缆通常采用屏蔽或绝缘等技术来降低外部电磁干扰的影响，从而保证传输信号的稳定性和可靠性。4、耐用性：优质的控制线缆通常具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够在恶劣的工作环境下长期稳定运行。5、易于安装和维护：控制线缆通常采用标准化的连接接口和布线方法，使得安装和维护过程简便快捷。6、成本效益：相对于其他类型的信号传输设备（如无线传输***），控制线缆通常具有较低的成本，是一种经济实用的控制信号传输解决方案。以此，为保证控制过程的有效运行，矩阵控制器112与矩阵开关310之间的连接，以及直流桩控制器123与高压接触器124、充电单元122之间的连接均使用控制线缆的方式连接。

其中，控制器局域网（Controller Area Network，CAN）总线，是一种串行通信协议和总线***。优点包括：1、高可靠性：CAN总线采用差分信号传输和冲突检测机制，使其具有较强的抗干扰能力和高可靠性。即使在嘈杂的环境中，它仍能确保数据的可靠传输。2、实时性：CAN总线的通信速率高，通常能够满足实时控制***的要求。它可以在微秒级的时间内完成数据传输，适用于对时间要求严格的应用场景。3、灵活性：CAN总线支持多主机和多从机的连接，可以轻松扩展和添加新的设备，而不会影响整个***的性能。4、成本效益：与一些其他串行通信协议相比，如Ethernet，CAN总线的硬件成本较低。它通常使用简单的电缆和连接器，使其成本相对较低。5、低功耗：CAN总线通信协议设计优化，具有较低的功耗。这使得它适用于需要长时间运行或依赖电池供电的应用场景。6、实时监控：CAN总线支持实时监控和诊断功能，可以对***中的各个节点进行实时监测和故障诊断，提高***的可维护性和可靠性。为了保证功率控制器111与其他器件之间的信号传输的可靠性和实时性，因此使用控制器局域网总线作为其与其他器件的连接方式。

基于本申请上述的实施例以及图3和图5，针对功率共享充电***100进行具体说明：

传统的针对早期建设的一体式充电桩的功率调度方式为在一体桩单桩内增加一组可分合装置，然后站内各桩之间手尾相连形成环形连接，这样就可以调配左右桩的功率来实现单桩功率的提升。但相较于本申请实施例提供的功率共享充电***100，可以发现，此类传统的功率调度方式以及充电桩连接方式存在以下弊端：1、首先应用局限性很大，各个充电桩内需要提前设计可分和装置的位置，且控制方案的底层软件需要相应的调整，这两个条件导致所能够适用的充电桩的品牌的厂家存在一定限制，无法适用于绝大多数充电桩。或者，要实现需要投入很大，且需要切换成方案厂家的主控***。2、其次环形方案在功率调动上局限很大，只能从左右两个路径调用，如果两台桩刚好在充电被占用，站内其他桩都空闲，这台桩也无法调用。因此，相较于传统的一体式充电桩的功率调度方式，本申请实施例提供的功率共享充电***100对于充电桩的型号和品牌厂家无特定要求，仅需要对接功率管理单元的标准通讯协议即可完成功率共享充电***100的接入，适用性广。此外，功率调度上，只要是与功率管理单元110完成连接的直流充电桩120，都可以是请求功率调度的目标充电桩或者是被功率调度的空闲充电桩，具体根据每个充电桩遇到的需求充电功率和设备状态进行调整，提高了功率共享充电***100进行功率调度的成功率和效率，提高执行充电任务的灵活性。

具体地，功率共享充电***100的功率调度和功率共享的原理在于，每一台直流充电桩120的矩阵节点均通过功率接口接入到了矩阵分配单元113，以及直流桩控制器123均通过控制器局域网总线与功率管理单元110内部的功率控制器111连接，功率控制器111根据当前充电需求和站内直流桩使用情况制定合理的投切方案，指令下发给矩阵控制器112进行分配。

在一个可能的实施例中，直流桩控制器123还用于：若外部设备410的当前次充电的需求充电功率大于充电单元122的实际充电功率，则根据当前次充电的需求充电功率和实际充电功率，确定当前次充电的需求功率；通过控制器局域网总线，向功率控制器111发送携带有当前次充电的需求功率的充电需求指令。

具体地，以4台实际充电功率为40千瓦的直流充电桩120为应用实例举例，具体步骤如下：

S401，选用存在4路功率接口输入的功率共享充电***100；

S402，从这4台直流充电桩120中选取各自的矩阵节点，通过功率接口依次接入到功率共享充电***100（直流充电桩1接入功率接口1、直流充电桩2接入功率接口2、直流充电桩3接入功率接口3、直流充电桩4接入功率接口4）；

S403，使用控制器局域网总线，连接直流充电桩1到直流充电桩4的直流桩控制器123的控制器局域网接口以及功率控制器111的控制器局域网接口；

S404，当直流充电桩1的需求充电功率大于40千瓦（即实际充电功率）时（假设80千瓦）， 直流充电桩1的直流桩控制器123，将通过充电需求指令将需求功率发至功率控制器111，功率控制器111再通过CAN总线获得另外3台直流充电桩120的状态；

S405，假设直流充电桩4空闲，则功率控制器111收到直流充电桩4返回的空闲状态，下发控制指令至矩阵控制器以控制闭合矩阵分配单元113中的矩阵开关310（该矩阵开关对应直流充电桩1和直流充电桩4），此时直流充电桩4即被调度到直流充电桩1，实现为直流充电桩1的外部设备410的80千瓦功率的充电。

基于上述步骤，任意的直流充电桩需要调配其他任意空闲资源时都可以通过功率管理单元110来控制矩阵分配单元113里面对应的矩阵开关来实现。

可见，通过独立的功率管理单元，使一体式直流充电桩可以实现各桩之间的功率调度，从而实现各个直流充电桩的充电单元的充分利用，提高充电功率的上限，以及直流充电桩提供充电服务的灵活性。

与上述实施例一致地，本申请实施例还提供一种充电站场，该电子设备包括如上述任一实施例所述的功率共享充电***，其内容和效果可参见上述实施例的解释说明，本申请实施例对此不再赘述。

在一个可能的实施例中，所述功率共享充电***100包括多个功率管理单元110，每一所述功率管理单元110对应多个直流充电桩120。

其中，随着充电场站的容量不同可以叠加扩展多个功率共享充电***100来实现对站场内的每个直流充电桩120进行功率共享以及对应的功率调配，提高充电站场的收益和配电利用率。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的功率共享充电***，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的功率共享充电***的实施例仅仅是示意性的，例如上述***中的各个单元或器件也可以采用其他相同功能的单元或器件。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，各个单元或器件的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种功率共享充电***，其特征在于，包括：多个直流充电桩和功率管理单元；其中，所述功率管理单元，包括功率控制器、矩阵控制器、矩阵分配单元；所述功率控制器的第一端口与所述多个直流充电桩连接，所述功率控制器的第二端口与所述矩阵控制器的第一端口连接，所述矩阵控制器的第二端口与所述矩阵分配单元的第一端口连接，所述矩阵分配单元的第二端口与所述多个直流充电桩连接；

所述功率控制器，用于获取目标充电桩发送的携带有需求功率的充电需求指令，所述需求功率为所述目标充电桩的需求充电功率与实际充电功率的功率差值，所述目标充电桩为任意一个所述直流充电桩；以及，响应所述充电需求指令，获取除所述目标充电桩以外的所述直流充电桩的设备状态；以及，若检测到存在所述设备状态为空闲状态的直流充电桩，则向所述矩阵控制器发送控制指令；

所述矩阵控制器，用于响应所述控制指令，根据所述需求功率，将空闲充电桩的空闲充电功率通过所述矩阵分配单元调度至所述目标充电桩，以满足所述需求充电功率，所述空闲充电桩为所述设备状态为空闲状态的直流充电桩。

2.根据权利要求1所述的功率共享充电***，其特征在于，所述功率管理单元还包括：供电接口和辅助电源，其中，所述辅助电源的第一端口与所述供电接口连接，所述辅助电源的第二端口与所述功率控制器的第三端口、所述矩阵控制器的第三端口连接；

所述辅助电源，用于通过所述供电接口与交流供电电源连接，以输入高压交流电；以及，将输入的所述高压交流电转换为低压直流电；以及，输出所述低压直流电为所述功率控制器和所述矩阵控制器供电。

3.根据权利要求1或2所述的功率共享充电***，其特征在于，所述直流充电桩包括：交流输入单元、充电单元、直流桩控制器和高压接触器，其中，所述交流输入单元的第一端口与外部交流电源连接，所述交流输入单元的第二端口与所述充电单元的第一端口连接，所述直流桩控制器的第一端口与所述充电单元的第二端口连接，所述直流桩控制器的第二端口与所述功率控制器的第一端口连接，所述高压接触器的第一端口与所述直流桩控制器的第三端口连接，所述高压接触器的第二端口与所述充电单元的第三端口、所述矩阵分配单元的第二端口连接至矩阵节点，所述高压接触器的第三端口与外部设备连接；

所述交流输入单元，用于当所述外部交流电源输入的交流电的电流超过额定电流时，断开所述充电单元与所述外部交流电源之间的连接；

所述充电单元，用于将所述外部交流电源输入的交流电转换为直流电；

所述高压接触器，用于断开或者接通所述充电单元与所述外部设备之间的连接；

所述直流桩控制器，用于响应所述外部设备发送的当前次的充电请求，控制所述高压接触器接通，所述充电请求用于指示当前次充电的需求充电功率；以及，根据所述当前次充电的需求充电功率，向所述充电单元发送充电指令；

所述充电单元，还用于获取到所述直流桩控制器发送的所述充电指令；以及，响应于所述充电指令，根据所述当前次充电的需求充电功率为所述外部设备进行充电。

4.根据权利要求3所述的功率共享充电***，其特征在于，所述矩阵分配单元包括任意两个所述直流充电桩对应的矩阵开关，其中，所述矩阵控制器的第二端口分别与所述矩阵分配单元中的每一所述矩阵开关连接；

所述矩阵控制器，用于响应所述控制指令，向所述目标充电桩和所述空闲充电桩对应的矩阵开关发送控制信号，所述控制信号用于指示所述矩阵开关闭合；

所述矩阵开关，用于响应所述控制信号，导通所述目标充电桩和所述空闲充电桩之间的连接，以实现针对所述空闲充电功率的调度。

5.根据权利要求4所述的功率共享充电***，其特征在于，所述直流充电桩还包括：功率接口；其中，所述功率接口的第一端口与所述矩阵节点连接，所述功率接口的第二端口通过所述矩阵分配单元的第二端口，与对应的所述矩阵开关的第一端口或者第二端口连接。

6.根据权利要求4所述的功率共享充电***，其特征在于，所述矩阵控制器的第二端口通过控制线缆与所述矩阵开关连接；以及，所述直流桩控制器通过所述控制线缆，分别与所述充电单元、所述高压接触器连接。

7.根据权利要求3所述的功率共享充电***，其特征在于，所述功率控制器的第一端口和第二端口、所述矩阵控制器的第一端口、所述直流桩控制器的第二端口均为控制器局域网总线接口，所述功率控制器的第一端口通过控制器局域网总线，分别与所述多个直流充电桩的所述直流桩控制器的第二端口连接，所述功率控制器的第二端口通过所述控制器局域网总线与所述矩阵控制器的第一端口连接。

8.根据权利要求7所述的功率共享充电***，其特征在于，所述直流桩控制器还用于：

若所述外部设备的所述当前次充电的需求充电功率大于所述充电单元的所述实际充电功率，则根据所述当前次充电的需求充电功率和所述实际充电功率，确定当前次充电的需求功率；

通过所述控制器局域网总线，向所述功率控制器发送携带有所述当前次充电的需求功率的充电需求指令。

9.一种充电站场，其特征在于，所述充电站场包括如权利要求1-8任一项所述的功率共享充电***。

10.根据权利要求9所述的充电站场，其特征在于，所述功率共享充电***包括多个功率管理单元，每一所述功率管理单元对应多个直流充电桩。