1.一种电动汽车充电桩复合功率投切系统,其特征在于,包括至少一个充电机(5);每个充电机(5)包括若干个充电模块(1)、至少两个功率投切单元(2)、组间连接接触器阵列(3)、若干充电端口(4)以及一个控制器;充电模块(1),用于将交流电转换为直流电;每个功率投切单元(2)包括一个由若干继电器构成的继电器矩阵,用于将一组充电模块(1)的输出功率选择性地投切到所属功率投切单元(2)的输出端;每个充电机(5)中组间连接接触器阵列(3)的数量比功率投切单元(2)的数量少一;组间连接接触器阵列(3)包括若干接触器;末尾的功率投切单元(2)的输出端与首个功率投切单元(2)的输出端直接连接,相邻功率投切单元(2)的输出端通过组间连接接触器阵列(3)连接,形成环形矩阵拓扑;充电端口(4),与功率投切单元(2)及组间连接接触器阵列(3)的输出端连接,用于连接电动汽车并为电动汽车充电;控制器,与功率投切单元(2)和组间连接接触器阵列(3)通信连接,用于控制继电器矩阵中各继电器和组间连接接触器阵列(3)中各接触器的通断状态,从而实现充电功率在充电端口之间的分配与调度。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩复合功率投切系统,其特征在于,每个功率投切单元(2)还包括一块PCB印刷电路板,用于设置所属功率投切单元(2)的继电器矩阵。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩复合功率投切系统,其特征在于,继电器矩阵的输入侧连接一组所述充电模块(1)的输出端,继电器矩阵的输出侧连接至所属功率投切单元(2)的各个输出端;通过控制继电器矩阵中继电器的通断,将一组充电模块(1)中的任意一个投入至所属功率投切单元(2)的输出端中的任意一个。
4.根据权利要求3所述的电动汽车充电桩复合功率投切系统,其特征在于,每个功率投切单元(2)中,继电器矩阵的数量为M×N,其中,M为一组充电模块(1)的数量,N为所属功率投切单元(2)的输出端的数量。
5.根据权利要求4所述的电动汽车充电桩复合功率投切系统,其特征在于,组间连接接触器阵列(3)的连接方式为:将第K个功率投切单元(2)的第J个输出端,与第K+1个功率投切单元(2)的第J个输出端通过接触器连接,其中J的取值范围为1到N。
6.一种基于权利要求1-5中任一项所述电动汽车充电桩复合功率投切系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1.获取所有充电端口上电动汽车的电池管理系统BMS的充电需求;S2.根据各所述充电需求计算所有充电端口总功率需求,以及计算所有充电端口的优先级分配;S3.根据充电机的总功率容量和当前可用充电模块状态,生成功率投切方案;S4.根据所述投切方案,控制相应功率投切单元中的继电器矩阵,将充电模块投切至其对应的充电端口;S5.若某个功率投切单元内的充电模块无法满足当前充电端口需求,则通过控制组间连接接触器阵列,将相邻功率投切单元中的空闲充电模块调度至当前充电端口;S6.闭合当前充电端口的直流接触器,启动充电过程。
7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,步骤S2中计算所有充电端口的优先级分配的步骤如下:S21.识别充电端口类型,配置超充枪类型的优先级高于快充枪类型的优先级;S22.对每个充电端口类型按照充电启动成功的先后顺序设置优先级,先启动的充电端口优先级高于后启动的同类型充电端口的优先级;S23.结合充电端口的充电功率需求动态调整同类型充电端口的优先级。
8.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,步骤S3中功率投切方案的生成的具体步骤如下:对于任一充电端口i,计算其在当前充电电压下的最佳输出所需开机的充电模块数量N1_i;获取当前已分配给充电端口i的充电模块数量N2_i;若N1_i>N2_i,则判定充电端口i需要申请充电模块,并触发跨功率投切单元的调度流程。
9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述跨功率投切单元的调度流程具体如下:将充电端口i所属的功率投切单元作为当前功率投切单元;检查当前功率投切单元内是否有闲置的充电模块,若有,则优先分配;若当前功率投切单元内无闲置的充电模块,则通过组间连接接触器阵列检查相邻第一侧的功率投切单元中对应输出端是否有闲置的充电模块或被低优先级端口占用的充电模块;若第一侧的功率投切单元满足条件,则执行充电模块投入或抢占操作;若第一侧的功率投切单元无法满足,则继续检查相邻第二侧的功率投切单元,并执行相应操作。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,所述抢占操作进行满足以下条件时执行:目标充电模块当前所属充电端口的优先级低于发起请求充电端口的优先级;且,目标充电模块当前所属充电端口的功率过剩;任一充电模块执行投入操作前需判断以下条件:对应充电模块所属功率投切单元对应的充电端口无故障;对应充电模块所属功率投切单元对应的充电端口未插枪,或已插枪但处于充电完成状态或待机状态。