本实用新型涉及充电系统技术领域，特别是一种集散式限功率充电系统。
背景技术：
现有的充电系统中，为保证变压器安全可靠运行，通常根据变压器的额定容量配置充电桩的数量，使充电桩设计总容量小于或等于变压器的额定容量，但是采用该方法会使充电桩的数量受到限制，无法覆盖更多的停车车位，并且由于工作中的充电桩的功率和数量也是始终处于动态变化中的，变压器的容量无法得到充分的利用，变压器浪费的容量较多。
技术实现要素：
本实用新型的实用新型目的在于：针对充电系统中变压器容量浪费和变压器易损坏的不足，提供一种集散式限功率充电系统，该系统充电桩的总容量大于变压器的额定容量，可利用电流来调整充电桩的输出功率，控制充电桩的输出功率在变压器容量允许的范围内，能充分利用变压器的容量。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种集散式限功率充电系统，包括变压器、母线、若干个充电桩和主控模块，所述变压器输入端与电网电气连接，输出端与所述母线连接，多个所述充电桩输入端连接在所述母线上，通过至少一把充电枪连接电动汽车的充电接口，所述充电桩与所述主控模块通信连接；
所述充电桩包括充电桩管理模块、电压采集模块和变换模块，所述充电桩管理模块分别与所述电压采集模块和所述变换模块信号连接，所述电压采集模块用于采集所述充电桩的输入电压；所述充电桩管理模块用于管理充电桩的输出功率，采集所述充电桩的输出功率和电动汽车的需求功率，输出所述充电桩的输出功率参考值，所述变换模块用于根据所述输出功率参考值，变换所述充电桩的输出电压，给电动汽车充电；
所述主控模块与所述充电桩管理模块通信连接，用于控制所述充电桩的输出电流参考值，所述主控模块包括主控通信模块、判断模块和分配模块，所述判断模块与所述主控通信模块信号连接，用于判断所述需求功率的总和是否在系统允许的最大输出功率范围内，所述分配模块的输入端分别与所述判断模块和所述主控通信模块信号连接，用于分配所述充电柱的输出电流参考值，并将所述输出电流参考值通过所述主控通信模块，传输给所述充电桩管理模块。
所述充电桩管理模块包括功率采集模块、通信模块和调整模块，所述功率采集模块、通信模块和调整模块依次信号连接，所述功率采集模块用于采集所述输出功率和所述需求功率，并通过所述通信模块传输给所述主控模块；所述调整模块用于调整所述输出功率参考值，并传输到所述变换模块。
优选的，所述主控模块还包括限幅模块，所述限幅模块的输入端与所述分配模块信号连接，输出端与所述主控通信模块信号连接，用于限制所述输出电流参考值在系统允许的最大输出电流范围内，并将限制后的输出电流参考值通过所述主控通信模块传输给所述充电桩管理模块。
优选的，所述通信模块和主控通信模块间为有线通信或无线通信，包括串口通信和/或蓝牙通信和/或gprs通信。
优选的，所述母线为交流母线。
优选的，所述母线为直流母线，所述变压器输出端经整流模块连接到所述直流母线。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、为了能够充分利用变压器容量，本实用新型设置的充电桩总容量大于变压器容量，当充电桩的总功率超过变压器总容量时，可分配每个充电桩的输出功率，既提高变压器容量的利用率又能够保护变压器。
2、设置判断模块，可判断系统总输出功率是否超出系统允许输出最大功率，方便系统做出调整。
3、分配模块在系统总输出功率超出系统允许输出最大功率时，可重新分配充电桩的输出电流，得到输出电流参考值，起到控制充电桩的输出，保护变压器的作用。
4、设置限幅模块，可限制输出电流参考值在系统允许的最大输出电流范围内，在电网波动，电流变化大时，限制输出电流参考值，可保护变压器和充电桩的输入电缆。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的结构示意图。
图3为本实用新型的流程图。
图4为本实用新型的分配模块先到先充的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
参考图1，一种集散式限功率充电系统，包括变压器、母线、若干个充电桩和主控模块，所述变压器的输入端与电网电气连接，所述母线连接在所述变压器的输出端上，所述充电桩的输入端连接在所述母线上，输出端通过至少一把充电枪连接电动汽车的充电接口，为电动汽车充电。所述充电桩与所述主控模块通信连接，通信方式可为无线通信或有线通信，包括串口通信和/或蓝牙通信和/或gprs通信等。
参考图2，每个所述充电桩均包括充电桩管理模块、电压采集模块和变换模块，所述充电桩管理模块分别与所述电压采集模块和所述变换模块信号连接。所述充电桩管理模块用于管理充电桩的输出功率，采集所述充电桩的输出功率和电动汽车的需求功率，并传输给所述主控模块进行处理；所述电压采集模块用于采集所述充电桩的输入电压，并传输给所述主控模块；主控模块处理信号后得到的输出电流参考值再传送给所述充电桩管理模块，所述充电桩管理模块对所述输出电流参考值进行处理后，得到输出功率参考值，所述变换模块根据所述输出功率参考值，调整所述充电桩的输出。
所述充电桩管理模块包括功率采集模块、通信模块和调整模块，所述功率采集模块、所述通信模块和所述调整模块依次信号连接，所述功率采集模块采集所述充电桩的输出功率和电动汽车的需求功率，并传输给所述主控模块；所述调整模块与所述变换模块信号连接，用于调整所述输出功率参考值，并传输给所述变换模块；所述变换模块的输入端与所述电压采集模块连接，输出端与所述充电桩的输出端连接，所述变换模块用于根据所述输出功率参考值变换充电桩的输出功率，给电动汽车充电。
所述主控模块包括主控通信模块、判断模块、分配模块和限幅模块，所述判断模块与所述主控通信模块信号连接，用于判断所述需求功率的总和是否超过系统允许的最大输出功率；所述分配模块输入端分别与所述主控通信模块和所述判断模块信号连接，所述分配模块用于所述需求功率的总和超过所述系统允许的最大输出功率时，分配所述充电桩的输出电流参考值，并输出所述电流参考值；所述限幅模块的输入端与所述分配模块信号连接，输出端与所述主控通信模块信号连接，用于限制所述输出电流参考值在系统允许的最大输出电流范围内，当所述输出电流参考值大于等于所述系统允许的最大输出电流时，所述限幅模块输出的电流为所述系统允许的最大输出电流，当所述输出电流参考值小于所述系统允许的最大输出电流时，所述限幅模块输出的电流为所述输出电流参考值，所述限幅模块将限制后的输出电流参考值通过所述主控通信模块，传送给所述调整模块，作为所述调整模块的输入信号。
本实施例所述的充电系统，当使用中的充电桩数量多，充电桩的总输出功率或总需求功率超过变压器容量时，可及时调整充电桩的输出，充分利用变压器容量，所述主控模块处理后的电流，是经过限幅后输出的，可将电流限制在系统允许的最大输出的电流范围内，在电网发生波动的情况下，可对变压器进行保护。
参考图3，系统中正在充电的m个充电桩的所述功率采集模块采集所述充电桩的所述输出功率po1～pom；系统中正在充电和等待充电的总数为n的充电桩的所述功率采集模块，采集所述需求功率pr1～prn，并通过所述通信模块传输给所述主控模块，所述电压采集模块采集所述充电桩的输入功率ubus；所述判断模块，判断n个充电桩的所述需求功率的总和pr是否在所述系统允许的最大输出功率pc范围内，若pr＜pc，则持续采集所述输出功率和所述需求功率，并定期上报给所述主控模块进行处理；若pr≥pc，所述分配模块分配各个充电桩的所述输出电流参考值ic1～icn，所述限幅模块限制所述输出电流参考值在所述系统允许的最大输出电流imax内，若任意充电桩的所述输出电流参考值ic＜imax，则所述限幅模块直接输出所述分配模块得到的输出电流参考值，若任意充电桩的所述输出电流参考值ic≥imax，则所述限幅模块输出imax，所述限幅模块限制后的输出电流参考值通过所述主控通信模块传输给所述调整模块，所述调整模块根据所述限制后的输出电流参考值调整充电桩的输出功率，得到所述输出功率参考值pc1～pcn，所述输出功率参考值传输给对应充电桩的变换模块，所述变化模块根据所述输出功率参考值，变换输出电压，为电动汽车充电。
上述实施例中所述分配模块可用单片机实现电流分配，本实施例的分配模块为stm32单片机，有两种分配策略：
一、平均分配根据n个充电桩的所述需求功率pr1～prn、所述需求功率的总和pr、所述系统允许的最大输出功率pc和所述充电桩的输入电压ubus，分配得到输出电流参考值ic1～icn；具体用stm32单片机的乘法和除法程序实现，首先利用所述系统允许的最大输出功率pc除以所述需求功率的总和pr，得到参数k，然后利用所述需求功率pr1～prn除以所述所述充电桩的输入电压ubus，得到充电桩的需求输出电流io1～ion，最后利用所述参数k乘以所述需求输出电流io1～ion，即可得到分配后的输出电流参考值ic1～icn。
二、先到先充：stm32单片机的输入引脚对应连接一个充电桩，参照图4，先判断系统的剩余容量ps是否超过等待充电的充电桩的需求功率pr(m+1)，若所述剩余容量ps小于所述等待充电的充电桩的需求功率pr(m+1)，则不为所述等待充电的充电桩分配电流，继续等待，直到所述剩余容量ps大于等于所述等待充电的充电桩的需求功率pr(m+1)，则为所述等待充电的充电桩分配电流。具体分配为：利用stm32单片机判断所述系统允许的最大输出功率pc和所述正在充电的充电桩的输出功率的总和po的差值ps，判断ps和pr(m+1)的大小关系，若ps＜pr(m+1)，则第m+1个充电桩所对应的单片机的输出引脚不输出信号，第m+1个充电桩等待充电，直到ps≥pr(m+1)，为第m+1个充电桩分配所述输出电流参考值，即第m+1个充电桩的输出电流参考值为pr(m+1)除以ubus，其中pr(m+1)为等待充电的电动汽车的需求功率m+1∈(1，n)。
本系统允许的最大输出功率是由所述变压器的容量、过载能力、使用条件及环境温度等多方面因素确定的，系统允许的最大输出电流为电缆线的载流量。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种集散式限功率充电系统，其特征在于，包括变压器、母线、若干个充电桩和主控模块，所述变压器输入端与电网电气连接，输出端与所述母线连接，多个所述充电桩输入端连接在所述母线上，通过至少一把充电枪连接电动汽车的充电接口，所述充电桩与所述主控模块通信连接；
每个所述充电桩均包括充电桩管理模块、电压采集模块和变换模块，所述充电桩管理模块分别与所述电压采集模块和所述变换模块信号连接；所述电压采集模块用于采集所述充电桩的输入电压；所述充电桩管理模块用于管理充电桩的输出功率，采集所述充电桩的输出功率和电动汽车的需求功率，输出所述充电桩的输出功率参考值；所述变换模块用于根据所述输出功率参考值，变换所述充电桩的输出电压，给电动汽车充电；
所述主控模块与所述充电桩管理模块通信连接，用于控制所述充电桩的输出电流参考值，所述主控模块包括主控通信模块、判断模块和分配模块，所述判断模块与所述主控通信模块信号连接，用于判断所述需求功率的总和是否在系统允许的最大输出功率范围内，所述分配模块的输入端分别与所述判断模块和所述主控通信模块信号连接，用于分配所述充电桩的输出电流参考值，并将所述输出电流参考值通过所述主控通信模块，传输给所述充电桩管理模块。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述充电桩管理模块包括功率采集模块、通信模块和调整模块，所述功率采集模块、通信模块和调整模块依次信号连接，所述功率采集模块用于采集所述输出功率和所述需求功率，并通过所述通信模块传输给所述主控模块；所述调整模块用于调整所述输出功率参考值，并传输到所述变换模块。
3.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述主控模块还包括限幅模块，所述限幅模块的输入端与所述分配模块信号连接，输出端与所述主控通信模块信号连接，用于限制所述输出电流参考值在系统允许的最大输出电流范围内，并将限制后的输出电流参考值通过所述主控通信模块传输给所述充电桩管理模块。
4.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述通信模块和主控通信模块间为有线通信或无线通信，包括串口通信和/或蓝牙通信和/或gprs通信。
5.根据权利要求1-4任一项所述的充电系统，其特征在于，所述母线为交流母线。
6.根据权利要求1-4任一项所述的充电系统，其特征在于，所述母线为直流母线，所述变压器输出端经整流模块连接到所述直流母线。
技术总结