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技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体而言，涉及一种电动汽车直流充电的控制方法与 系统。

背景技术

大城市的大气污染情况已经不容忽视，燃油汽车的尾气排放是对大气污染的主要 污染源之一。电动汽车由于不排放污染大气的有害气体，即使将所耗电量换算为发电 厂的废气排放，除硫和微粒外，其他污染物显著减少。因此，应大力提倡电动汽车， 逐步采用电动汽车代替燃油汽车。

电动汽车使用动力电池的电源作为能量来源，通常在电动汽车不行驶时对电动汽 车的动力电池充电。现有对电动汽车的充电方式为采用充电桩对电动汽车进行充电， 充电桩的输入端与交流电网连接，输出端的接口与电动汽车相连接，为电动汽车充电。 充电桩可以固定安装在建筑或地面上，与交流电网连接。现有电动汽车的充电桩分为 两种，直流电动汽车充电桩和交流电动汽车充电桩。直流电动汽车充电桩，俗称为“快 充”，可以为动力电池提供直流电源。直流充电桩的输入电压采用三相四线，电压参数 为AC380V±15％，频率为50Hz，输出可调直流电源，可以直接为动力电池充电。由 于直流充电桩采用三相四线制供电，输出的电压和电流调整范围大，可以实现快充的 要求。

现有的电动汽车直流充电系统设置在充电站或小区内。电动汽车充电站采用一车 一桩的方式，即每个车位布置一台充电桩。如果配置有充电桩的车位被占用，在占用 该车位的电动汽车充完电之后，对应的充电桩无法为停靠在相邻车位的车进行充电。 小区分布式充电桩也采用一体式，即居民小区内的一个停车位安装一台充电桩。如果 安装充电桩的车位被占用，其它车辆无法与该充电桩连接，如果安装有充电桩的车位 被非电动汽车占用，对应的充电桩会被闲置。如果电动汽车停在安装有充电桩的车位 的时间过长，即使动力电池电量充满，其它车辆也无法充电，充电桩的利用率低。一 个小区需要安装几千甚至几万台充电桩使充电桩能够覆盖所有车位，大大增加投资成 本，尤其是安装直流充电桩，其价格是交流充电桩的价格的四倍，成本昂贵且利用率 低。

针对相关技术中电动汽车直流充电系统的充电桩利用率较低的问题，目前尚未提 出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电动汽车直流充电的控制方法与系统，以解决相 关技术中电动汽车直流充电系统的充电桩利用率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车直流充电系统。 该系统包括：直流充电桩，用于将交流电源转换为直流电源；多个辅助充电箱，分别 用于在与直流充电桩电连接时向电动汽车提供直流电源；以及控制器，与多个辅助充 电箱相连接，用于分别判断多个辅助充电箱是否请求与直流充电桩电连接，根据判断 结果更新等待队列，并按照等待队列的顺序控制多个辅助充电箱分别与直流充电桩电 连接，其中，等待队列为请求与直流充电桩电连接的辅助充电箱的序列。

进一步地，多个辅助充电箱包括第一辅助充电箱，第一辅助充电箱包括：直流充 电接头，设置在第一辅助充电箱的箱体外部，用于连接至电动汽车；充电延长线，第 一端设置在第一辅助充电箱的箱体内部，第二端与直流充电桩电连接，用于传输直流 电源；以及继电器，设置在第一辅助充电箱的箱体内部，与控制器相连接，用于在控 制器控制第一辅助充电箱与直流充电桩电连接时闭合，以导通直流充电接头与充电延 长线。

进一步地，多个辅助充电箱包括第一辅助充电箱，第一辅助充电箱包括：读卡器， 与控制器相连接，用于读取充电卡的信息，其中，充电卡携带有用于作为充电标识的 信息，控制器用于在判断出读卡器读取到充电卡的信息时，将第一辅助充电箱添加到 等待队列。

进一步地，控制器包括：计时器，用于对与直流充电桩电连接的辅助充电箱的供 电时间计时，其中，供电时间为与直流充电桩电连接的辅助充电箱向电动汽车提供直 流电源的时间；以及计费器，与计时器相连接，用于根据供电时间计算电费，第一辅 助充电箱还包括：写卡器，与控制器相连接，用于根据计费器计算的电费改写充电卡 中剩余的电费，其中，充电卡携带有电费的信息。

进一步地，第一辅助充电箱还包括：显示器，与控制器相连接，用于显示计费器 计算的电费。

进一步地，控制器包括：寄存器，用于存储等待队列。

进一步地，多个辅助充电箱分别与多个停车位相邻设置，其中，多个辅助充电箱 与多个停车位一一对应。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车直流充电控制 方法。该方法包括：判断多个辅助充电箱中是否有辅助充电箱请求与直流充电桩电连 接，其中，直流充电桩用于将交流电源转换为直流电源，多个辅助充电箱分别用于在 与直流充电桩电连接时向电动汽车提供直流电源；如果判断出多个辅助充电箱中有辅 助充电箱请求与直流充电桩电连接，更新等待队列，其中，等待队列为请求与直流充 电桩电连接的辅助充电箱的序列；按照等待队列的顺序控制多个辅助充电箱分别与直 流充电桩电连接。

进一步地，判断多个辅助充电箱中是否有辅助充电箱请求与直流充电桩电连接包 括：判断多个辅助充电箱中是否有辅助充电箱读取到充电卡的信息；如果判断出多个 辅助充电箱中有辅助充电箱读取到充电卡的信息，将读取到充电卡的信息的辅助充电 箱添加到等待队列。

进一步地，在按照等待队列的顺序控制多个辅助充电箱分别与直流充电桩电连接 之后，该方法还包括：判断与直流充电桩电连接的辅助充电箱是否满足停止充电条件； 如果判断出与直流充电桩电连接的辅助充电箱满足停止充电条件，控制辅助充电箱与 直流充电桩断开；以及在控制辅助充电箱断开之后，更新等待队列。

本发明通过将直流充电桩与多个辅助充电箱连接，按照一定的规则将多个辅助充 电箱的充电顺序排序生成等待队列，并按照等待队列的顺序控制多个辅助充电箱分别 与直流充电桩电连接，解决了电动汽车直流充电系统的充电桩利用率较低的问题，进 而达到了提高电动汽车直流充电系统的充电桩利用率效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的电动汽车直流充电系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的辅助充电箱内接线方式的示意图；

图3是根据本发明第二实施例的电动汽车直流充电系统的示意图；

图4是根据本发明第三实施例的电动汽车直流充电系统的示意图；

图5是根据本发明第一实施例的电动汽车直流充电控制方法的流程图；以及

图6是根据本发明第二实施例的电动汽车直流充电控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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的实施例，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 本申请保护的范围。

需要说明的是，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”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这 样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语 “包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步 骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的 其它步骤或单元。

本发明的实施例提供了一种电动汽车直流充电系统。

图1是根据本发明第一实施例的电动汽车直流充电系统的示意图。如图1所示， 该系统包括直流充电桩10，多个辅助充电箱20和控制器30。

直流充电桩10用于将交流电源转换为直流电源。

充电桩用于为电动汽车充电。类似于加油站里的加油机，充电桩可以固定在地面 或墙壁，安装于居民小区停车场，充电站，或公共建筑内，例如，商场、公共停车场 等。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端设置有充电接头或接口，用于为电 动汽车充电。

直流充电桩10是将交流电网输入的交流电转换为直流电源的充电桩。直流充电桩 10可以为电动汽车提供直流电源，直接为动力电池充电。直流充电桩10的充电速度 较快，将动力电池充满的时间较短，一般为2～3个小时。

为了提高直流充电桩10的利用率，将直流充电桩10与多个辅助充电箱20相连接。 辅助充电箱用于在与直流充电桩10电连接时向电动汽车提供直流电源。辅助充电箱可 以通过充电延长线与直流充电桩10相连接，充电延长线用于传输直流电源。

多个辅助充电箱20包括辅助充电箱201，辅助充电箱202，辅助充电箱203等等， 多个辅助充电箱可以是相同的结构，分别与直流充电桩10相连接。

优选地，直流充电桩10连接的多个辅助充电箱20可以分别与多个停车位相邻设 置，其中，多个辅助充电箱20与多个停车位一一对应。一个停车位设置有一个辅助充 电箱，直流充电桩10与多个辅助充电箱20相连接。

具体地，各个辅助充电箱与直流充电桩10之间可以分别设置有开关电路，开关电 路用于控制辅助充电箱与直流充电桩10电连接或者断开。

优选地，辅助充电箱可以包括直流充电接头，直流充电接头设置在第一辅助充电 箱的箱体外部，用于连接至电动汽车，或者直接连接动力电池。直流充电接头可以在 不使用时放置在辅助充电箱内，在需要充电时将直流充电接头伸出辅助充电箱外。

辅助充电箱还可以包括充电延长线，充电延长线的第一端设置在辅助充电箱的箱 体内部，第二端与直流充电桩10电连接，用于传输直流电源。充电延长线的第一端可 以与直流充电接头电连接或断开。

具体地，辅助充电箱还可以包括继电器，继电器可以设置在辅助充电箱的箱体内 部，与控制器30相连接，用于在控制器30控制改辅助充电箱与直流充电桩10电连接 时闭合，以导通直流充电接头与充电延长线，控制器30控制改辅助充电箱与直流充电 桩10断开时打开，以断开直流充电接头与充电延长线之间的电连接。

控制器30与多个辅助充电箱20相连接，用于分别判断多个辅助充电箱20是否请 求与直流充电桩10电连接，根据判断结果更新等待队列，其中，等待队列为请求与直 流充电桩10电连接的辅助充电箱的序列。

控制器30在分别判断多个辅助充电箱20是否请求与直流充电桩10电连接之后， 如果判断出有辅助充电箱请求与直流充电桩10电连接，可以再判断该请求与直流充电 桩10电连接的辅助充电箱是否满足电连接条件，该电连接条件为可以与直流充电桩 10进行电连接的条件，例如，该电连接条件可以是判断等待队列是否为空队列，如果 是空队列，则说明当前没有辅助充电箱与直流充电桩10电连接，请求与直流充电桩 10进行电连接的辅助充电箱满足电连接条件，可以与直流充电桩10进行电连接。

优选地，多个辅助充电箱20包括第一辅助充电箱，第一辅助充电箱可以包括读卡 器，读卡器与控制器30相连接，用于读取充电卡的信息，其中，充电卡携带有用于作 为充电标识的信息，控制器30用于在判断出读卡器读取到充电卡的信息时，判断出有 辅助充电箱请求与直流充电桩10电连接，然后将第一辅助充电箱添加到等待队列。如 果当前等待队列为空，则控制器30控制直流充电桩10与第一辅助充电箱相连接。

控制器30在分别判断多个辅助充电箱20是否请求与直流充电桩10电连接之后， 如果判断出当前有辅助充电箱与直流充电桩10电连接，则将请求与直流充电桩10电 连接的辅助充电箱加入等待队列，排在等待队列的末位，控制器30可以按照等待队列 的顺序依次控制等待队列中的各个辅助充电箱与直流充电桩10电连接。控制器30可 以包括寄存器，用于存储等待队列。

优选地，控制器30可以包括计时器，用于对与直流充电桩10电连接的辅助充电 箱的供电时间计时，其中，供电时间为与直流充电桩10电连接的辅助充电箱向电动汽 车提供直流电源的时间。

控制器30还可以包括计费器，计费器与计时器相连接，用于根据供电时间计算电 费。

第一辅助充电箱还可以包括写卡器，写卡器与控制器30相连接，用于根据计费器 计算的电费改写充电卡中剩余的电费，其中，充电卡携带有电费的信息。

图2是根据本发明实施例的辅助充电箱内接线方式的示意图。如图2所示，该实 施例提供的辅助充电箱可以是多个辅助充电箱中的任意一个辅助充电箱，辅助充电箱 内设置有充电延长线和直流充电接口，其中，直流充电接口用于连接直流充电接头。

该实施例提供的辅助充电箱内还设置开关电路，开关电路控制充电延长线和直流 充电接口之间的连接和断开，开关电路可以是由继电器控制的。

计时器与开关电路相连接，计时器在开关电路从断开到闭合时开始计时，在开关 电路从闭合到断开停止计时，计费器与计时器相连接，根据计时器计时的时间计算电 费。

辅助充电箱还可以包括显示器，显示器与控制器相连接，用于显示计费器计算的 电费。

图3是根据本发明第二实施例的电动汽车直流充电系统的示意图。该实施例可以 作为上述第一实施例的优选实施方式，如图3所示，该实施例提供的电动汽车直流充 电系统由一台直流充电桩10，多个辅助充电箱和控制器30三个主要部分构成。

直流充电桩10可以放置一排停车位的侧面或停车位的后面等合适位置。

多个辅助充电箱包括辅助充电箱201，辅助充电箱202，辅助充电箱203，辅助充 电箱204和辅助充电箱205。各个辅助充电箱可以设置在停车位的上方或后方等合适 位置。

各个辅助充电箱分别配置有刷卡器和直流充电接头。以辅助充电箱201为例，辅 助充电箱配置有刷卡器2011和直流充电接头2012。刷卡器可以包括读卡器和写卡器， 用于对充电卡进行读卡和写卡操作。直流充电接头可以直接连接到电动汽车上，与动 力电池相连接。

控制器30可以通过控制各个辅助充电箱的直流充电接头与直流充电桩10之间的 充电延长线的断开和闭合来控制各个辅助充电箱是否为电动汽车供电。具体地，可以 是控制器30通过控制继电器的断开或闭合来控制直流充电接头与直流充电桩10之间 的充电延长线的断开和闭合，在同一时刻，系统中只有一个辅助充电箱的继电器处于 闭合状态，即同一时刻的系统中最多只有一个直流充电接头有电。

辅助充电箱201的刷卡器2011可以包括分时计费器，与控制器30相连接，在控 制器30控制辅助充电箱201的直流充电接头2012与直流充电桩10电连通时，开始计 时，在控制器30控制辅助充电箱201的直流充电接头2012与直流充电桩10断开时， 停止计时，并计算出电费，根据计算出的电费改写充电卡中的剩余电费金额。

图4是根据本发明第三实施例的电动汽车直流充电系统的示意图。该实施例可以 作为上述第一实施例的优选实施方式，如图4所示，该实施例提供的电动汽车直流充 电系统由一台直流充电桩10，多个辅助充电箱和控制器30三个主要部分构成。

多个辅助充电箱包括辅助充电箱201，以辅助充电箱201为例，辅助充电箱201 配置有刷卡器2011和直流充电接头2012。辅助充电箱可以设置在停车位的前方。

下面以本发明第三实施例的电动汽车直流充电系统为例，说明本发明第三实施例 的电动汽车直流充电系统的一个应用场景。

电动汽车可以停靠在五个停车位中的任意一个停车位，用户可以将辅助充电箱配 置的直流充电接头插入电动汽车充电口，在辅助充电箱刷卡器插入充电卡。如果当前 有车辆正在进行充电，将该电动汽车插入等待队列的末位，在排在前面的车辆充电完 毕之后自动进行充电。

直流充电桩的充电延长线连接至五个停车位的辅助充电箱，可以为五个停车位的 辅助充电箱供电。当其中一个车位的车辆正在进行充电时，其它辅助充电箱内的继电 器处于断开状态，也即，其它车辆无法进行充电。当正在充电的车辆充电完成后，该 辅助充电箱内的继电器断开，下一个等待充电的电动汽车开始充电。

本发明的实施例还提供了一种电动汽车直流充电控制方法。需要说明的是，本发 明实施例的电动汽车直流充电系统可以用于执行本发明的电动汽车直流充电控制方 法。

图5是根据本发明第一实施例的电动汽车直流充电控制方法的流程图。如图5所 示，该方法包括：

步骤S101，判断多个辅助充电箱中是否有辅助充电箱请求与直流充电桩电连接。

直流充电桩用于将交流电源转换为直流电源，多个辅助充电箱分别用于在与直流 充电桩电连接时向电动汽车提供直流电源。

步骤S102，如果判断出多个辅助充电箱中有辅助充电箱请求与直流充电桩电连 接，更新等待队列。

等待队列为请求与直流充电桩电连接的辅助充电箱的序列。

步骤S103，按照等待队列的顺序控制多个辅助充电箱分别与直流充电桩电连接。

优选地，判断多个辅助充电箱中是否有辅助充电箱请求与直流充电桩电连接可以 是：判断多个辅助充电箱中是否有辅助充电箱读取到充电卡的信息；如果判断出多个 辅助充电箱中有辅助充电箱读取到充电卡的信息，将读取到充电卡的信息的辅助充电 箱添加到等待队列。

优选地，在按照等待队列的顺序控制多个辅助充电箱分别与直流充电桩电连接之 后，还可以判断与直流充电桩电连接的辅助充电箱是否满足停止充电条件；如果判断 出与直流充电桩电连接的辅助充电箱满足停止充电条件，控制辅助充电箱与直流充电 桩断开；以及在控制辅助充电箱断开之后，更新等待队列。

图6是根据本发明第二实施例的电动汽车直流充电控制方法的流程图。该实施例 提供的电动汽车直流充电控制方法可以由本发明实施例提供的电动汽车直流充电系统 执行。

步骤一，启动控制系统。

控制系统是本发明实施例提供的电动汽车直流充电系统中的控制器所使用的系 统，用于执行电动汽车直流充电控制方法的流程。

步骤二，在启动控制系统之后，同时启动刷卡监听线程和充电监听线程。

刷卡监听线程用于监听当前是否有充电卡在某个辅助充电箱刷卡，充电监听线程 用于监听和控制各个辅助充电箱的充电情况，例如，控制辅助充电箱是否充电，判断 是否充电完毕，对结束充电的辅助充电箱结算电费等。

步骤三，在启动刷卡监听线程之后，判断是否有充电卡在某个辅助充电箱刷卡， 如果没有，则继续执行步骤三。

步骤四，在步骤三之后，如果判断出有充电卡在某个辅助充电箱刷卡，读取该充 电卡的信息和辅助充电箱的信息，其中，充电卡的信息可以是该充电卡的剩余电费、 与该充电卡对应的电动汽车的信息等，辅助充电箱的信息可以是辅助充电箱的标识信 息，该标识信息用于控制器识别各个辅助充电箱。

步骤五，在步骤四之后，将辅助充电箱插入等待队列。其中，等待队列是已经刷 卡的辅助充电箱排队的序列，排序方式可以是按照刷卡的次序依次排序，将辅助充电 箱插入当前的等待队列的末位。

步骤六，在步骤五之后，判断充电监听线程是否挂起。充电监听线程挂起说明当 前没有辅助充电箱与直流充电桩相连接，如果判断出充电监听线程没有挂起，返回步 骤三。

步骤七，如果判断出充电监听线程挂起，则唤醒充电监听线程，执行闭合继电器。 闭合继电器为闭合当前等待队列排在首位的辅助充电箱的继电器，以控制当前等待队 列排在首位的辅助充电箱与直流充电桩电联通。

步骤八，在闭合继电器之后，读取充电卡信息。读取充电卡的剩余电费等信息。

步骤九，判断充电是否完成，如果未完成，返回步骤九。

步骤十，在步骤九指挥，如果判断出充电完成，则断开当前与直流充电桩电连接 的辅助充电箱的继电器。

步骤十一，计算电费。根据辅助充电箱进行供电的时间计算电费的金额，计算电 费之后，可以对充电卡的信息进行更改，改写充电卡的剩余电费金额的信息。

步骤十二，判断寄存器是否为空。寄存器是用于存储等待队列的存储器，当正在 充电的辅助充电箱与直流充电桩断开之后，将排在第二位的辅助充电箱排到第一位， 后面的排序依次类推。如果等待队列中的辅助充电箱全部充电完毕，则寄存器为空。

步骤十三，如果判断出寄存器为空，则挂起充电监听程序。

步骤十四，如果判断出寄存器不为空，则继续执行充电监听程序，返回步骤七。 需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算 机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以 不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

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，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。