CN107284257A - 一种新能源汽车充电站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车充电站系统，包括直流母线和若干充电柱，直流母线的输入端连接供电系统，充电柱挂设于直流母线上；还包括第一人机操作模块、第二人机操作模块、数据采集模块、视频采集模块、中央处理器、预测分析模块、专家评估模块；充电柱内设有至少两个同步同相工作的碳基电容电池组、耦合磁集成电感、至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件。本发明实现了充电柱情况的实时监测和分析，保证了各组并联电源之间输出电流的平衡，实现了均流的目的，延长充电柱的使用寿命，使电源系统更稳定，减小了充电柱的谐波电流，采用碳基电容电池组协同风力和太阳能发电系统的使用，满足了市场节能减排的需要。

Description

一种新能源汽车充电站系统
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体涉及一种新能源汽车充电站系统。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前，电动汽车的使用正在逐渐推广，但是制约电动汽车发展的一大因素就是充电站的配备。随着电动汽车的快速发展，充电站已经成为了汽车工业和能源产业发展的重点，但是，现有的充电站的整体性能一般，电路不稳定，且一般为采用输入电源升压电路，将输入电源的电压升压成电动汽车充电电压，再由恒流、恒压控制电路对电动汽车的动力的电池进行充电，其普遍存在以下缺陷：功率升压电路拓扑的效率比较低，浪费能量；功率升压电路拓扑的小信号传递函数存在右半平面零点，功率不易做大，且可靠性，安全性能较差；功率升压电路拓扑的隔离应用有较大的难度，成本较高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种新能源汽车充电站系统，实现了充电柱情况的实时监测和分析，保证了各组并联电源之间输出电流的平衡，实现了均流的目的，延长充电柱的使用寿命，使电源系统更稳定，减小了充电柱的谐波电流，降低了该设备的温升，满足市场节能减排需要，可靠实用，且成本低，易于推广使用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种新能源汽车充电站系统，包括直流母线和若干充电柱，该直流母线的输入端连接供电系统，充电柱挂设于该直流母线上；还包括
第一人机操作模块，安装在监控中心，用于用户登录、输入控制命令和数据调用命令；
第二人机操作模块，安装在充电柱上，用于用户登录和充电需求的输入；并将输入的充电需求通过数据传输模块发送到中央处理器；
数据采集模块，用于充电柱基本情况数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到监控中心；
视频采集模块，用于进行充电柱周围环境视频数据的采集，并将采集到的数据发送到监控中心；
中央处理器，用于接收数据采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；用于根据第一人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收第一人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块，并将所输入的控制命令按照不同的身份信息分类后储存于数据库内；还用于根据接收到的传感器数据进行制热装置、制冷装置以及报警模块的相应的命令的输出；用于接收第二人机操作模块输入的充电需求，并将这些数据按照账户信息分类后储存于数据库内；还用于用户注册、权限管理和密码修改；
预测分析模块，用于根据接收到的数据进行充电柱情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；
专家评估模块，用于储存各类典型的充电柱相关数据及其所可能带来的安全隐患模型，用于将接收到的数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；
所述充电柱内设有至少两个同步同相工作的碳基电容电池组、耦合磁集成电感、至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件，所述功率开关变换组件的输出电压端叠加到隔离整流装置的输出端，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源；所述同步同相碳基电容电池组的输出端分别连接至耦合磁集成电感的各个输入端，耦合磁集成电感的输出端并联形成公共输出端，所述的耦合磁集成电感包括至少一个磁心和至少两个绕组线圈，绕组线圈分别绕制在磁心的各个边扼上，磁心的中柱和边扼上分别装置有磁障。
其中，所述报警模块包括
语音报警模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括充电柱型号、所在位置以及目前数据采集模块所检测到的数据。
其中，所述的磁心采用EE、EI、RM、PM磁心中的一种。
其中，所述的碳基电容电池组包括第一碳基电容电池、第二碳基电容电池，第一碳基电容电池、第二碳基电容电池分别连接至耦合磁集成电感的a输入端、b输入端，耦合磁集成电感的输出端连接形成公共输出端，所述公共输出端与电源电压隔离整流装置的输入端相连，耦合磁集成电感由一个磁心和两个绕组线圈组成，两个绕组线圈分别绕制在磁心的各个边扼上，磁心的中柱和边扼上各自加有磁障。
其中，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源形成的多组输出电压串联或并联连接而成；所述的功率开关变换组件采用降压电路、升压电路、升降压电路中的一种；所述的功率开关变换组件采用多组功率开关变换组件串联、并联其中的一种方式；所述的电源电压隔离整流装置采用开关断开输入电源，只存在功率开关变换件输出电压，形成输出电压比较低的直流电压。
其中，还包括一显示屏，安装在监控中心，用于进行监测数据的播放；还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于检测到的数据输出表征充电柱变形情况的二维结果图、三维结果图。
其中，所述数据采集模块至少包括：
辐射传感器，用于检测充电柱的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测充电柱周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测充电柱的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行充电柱机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行充电柱内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于充电柱电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于充电柱变形以及周围环境压力的数据的采集。
其中，所述供电系统至少包括三相电网、一风力发电组和一光伏发电组，均通过电源线与碳基电容电池组相连。
本发明具有以下有益效果：
实现了充电柱情况的实时监测和分析，保证了各组并联电源之间输出电流的平衡，实现了均流的目的，延长充电柱的使用寿命，使电源系统更稳定，减小了充电柱的谐波电流，降低了该设备的温升，采用碳基电容电池组协同风力和太阳能发电系统的使用，满足了市场节能减排的需要，可靠实用，且成本低，易于推广使用。
附图说明
图1本发明实施例一种新能源汽车充电站系统的系统框图。
图2为本发明实施例中碳基电容电池组、耦合磁集成电感L的连接结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种新能源汽车充电站系统，包括直流母线和若干充电柱，该直流母线的输入端连接供电系统，充电柱挂设于该直流母线上；所述供电系统至少包括三相电网、一风力发电组和一光伏发电组，均通过电源线与碳基电容电池组相连；还包括
第一人机操作模块，安装在监控中心，用于用户登录、输入控制命令和数据调用命令；
第二人机操作模块，安装在充电柱上，用于用户登录和充电需求的输入；并将输入的充电需求通过数据传输模块发送到中央处理器；
数据采集模块，用于充电柱基本情况数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到监控中心；所述数据采集模块至少包括辐射传感器，用于检测充电柱的发热以及放电情况；湿度传感器，用于检测充电柱周围空气的湿度情况；电压采集模块，用于检测充电柱的输入电压和输出电压数据；声与振动传感模块，用于进行充电柱机械结构系统及间隙放电的故障情况；表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行充电柱内部绝缘的完好程度数据；磁光效应检测模块，用于充电柱电流以及周围磁场的数据的采集；光弹性效应监测模块，用于充电柱变形以及周围环境压力的数据的采集。
视频采集模块，用于进行充电柱周围环境视频数据的采集，并将采集到的数据发送到监控中心；
中央处理器，用于接收数据采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；用于根据第一人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收第一人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块，并将所输入的控制命令按照不同的身份信息分类后储存于数据库内；还用于根据接收到的传感器数据进行制热装置、制冷装置以及报警模块的相应的命令的输出；用于接收第二人机操作模块输入的充电需求，并将这些数据按照账户信息分类后储存于数据库内；还用于用户注册、权限管理和密码修改；
预测分析模块，用于根据接收到的数据进行充电柱情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；具体的，包括
图形绘制模块，用于监测根据所述监测数据绘制各种曲线图，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或动态数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随开监测点位置的变化规律；
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。
专家评估模块，用于储存各类典型的充电柱相关数据及其所可能带来的安全隐患模型，用于将接收到的数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；
显示屏，安装在监控中心，用于进行监测数据的播放；还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于检测到的数据输出表征充电柱变形情况的二维结果图、三维结果图；
如图2所示，所述充电柱内设有至少两个同步同相工作的碳基电容电池组、耦合磁集成电感L、至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件，所述功率开关变换组件的输出电压端叠加到隔离整流装置的输出端，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源；所述同步同相碳基电容电池组的输出端分别连接至耦合磁集成电感L的各个输入端，耦合磁集成电感L的输出端并联形成公共输出端，所述公共输出端与电源电压隔离整流装置的输入端相连，所述的耦合磁集成电感L包括至少一个磁心和至少两个绕组线圈，绕组线圈分别绕制在磁心的各个边扼上，磁心的中柱和边扼上分别装置有磁障；所述的磁心采用EE、EI、RM、PM磁心中的一种。所述的碳基电容电池组包括第一碳基电容电池、第二碳基电容电池，第一碳基电容电池、第二碳基电容电池分别连接至耦合磁集成电感的a输入端、b输入端，耦合磁集成电感的输出端连接形成公共输出端，耦合磁集成电感由一个磁心和两个绕组线圈组成，两个绕组线圈分别绕制在磁心的各个边扼上，磁心的中柱和边扼上各自加有磁障。所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源形成的多组输出电压串联或并联连接而成；所述的功率开关变换组件采用降压电路、升压电路、升降压电路中的一种；所述的功率开关变换组件采用多组功率开关变换组件串联、并联其中的一种方式；所述的电源电压隔离整流装置采用开关断开输入电源，只存在功率开关变换件输出电压，形成输出电压比较低的直流电压。
所述报警模块包括
语音报警模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括充电柱型号、所在位置以及目前数据采集模块所检测到的数据。
所述制冷模块可以采用安装在充电柱电路板下底面的冷却盘管和安装在充电柱电路板上表面的散热风扇；所述制热模块，可以采用包裹在充电外表面的加热层，其中加热层与充电柱之间设置保温棉层，避免过热。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新能源汽车充电站系统，包括直流母线和若干充电柱，该直流母线的输入端连接供电系统，充电柱挂设于该直流母线上；其特征在于，还包括
第一人机操作模块，安装在监控中心，用于用户登录、输入控制命令和数据调用命令；
第二人机操作模块，安装在充电柱上，用于用户登录和充电需求的输入；并将输入的充电需求通过数据传输模块发送到中央处理器；
数据采集模块，用于充电柱基本情况数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到监控中心；
视频采集模块，用于进行充电柱周围环境视频数据的采集，并将采集到的数据发送到监控中心；
中央处理器，用于接收数据采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；用于根据第一人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收第一人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块，并将所输入的控制命令按照不同的身份信息分类后储存于数据库内；还用于根据接收到的传感器数据进行制热装置、制冷装置以及报警模块的相应的命令的输出；用于接收第二人机操作模块输入的充电需求，并将这些数据按照账户信息分类后储存于数据库内；还用于用户注册、权限管理和密码修改；
预测分析模块，用于根据接收到的数据进行充电柱情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；
专家评估模块，用于储存各类典型的充电柱相关数据及其所可能带来的安全隐患模型，用于将接收到的数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；
所述充电柱内设有至少两个同步同相工作的碳基电容电池组、耦合磁集成电感、至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件，所述功率开关变换组件的输出电压端叠加到隔离整流装置的输出端，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源；所述同步同相碳基电容电池组的输出端分别连接至耦合磁集成电感的各个输入端，耦合磁集成电感的输出端并联形成公共输出端，所述公共输出端与电源电压隔离整流装置的输入端相连，所述的耦合磁集成电感包括至少一个磁心和至少两个绕组线圈，绕组线圈分别绕制在磁心的各个边扼上，磁心的中柱和边扼上分别装置有磁障。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充电站系统，其特征在于，所述报警模块包括
语音报警模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据中央处理器发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括充电柱型号、所在位置以及目前数据采集模块所检测到的数据。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充电站系统，其特征在于，所述的磁心采用EE、EI、RM、PM磁心中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充电站系统，其特征在于，所述的碳基电容电池组包括第一碳基电容电池、第二碳基电容电池，第一碳基电容电池、第二碳基电容电池分别连接至耦合磁集成电感的a输入端、b输入端，耦合磁集成电感的输出端连接形成公共输出端，耦合磁集成电感由一个磁心和两个绕组线圈组成，两个绕组线圈分别绕制在磁心的各个边扼上，磁心的中柱和边扼上各自加有磁障。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充电站系统，其特征在于，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源形成的多组输出电压串联或并联连接而成；所述的功率开关变换组件采用降压电路、升压电路、升降压电路中的一种；所述的功率开关变换组件采用多组功率开关变换组件串联、并联其中的一种方式；所述的电源电压隔离整流装置采用开关断开输入电源，只存在功率开关变换件输出电压，形成输出电压比较低的直流电压。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充电站系统，其特征在于，还包括一显示屏，安装在监控中心，用于进行监测数据的播放；还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于检测到的数据输出表征充电柱变形情况的二维结果图、三维结果图。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充电站系统，其特征在于，所述数据采集模块至少包括：
辐射传感器，用于检测充电柱的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测充电柱周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测充电柱的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行充电柱机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行充电柱内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于充电柱电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于充电柱变形以及周围环境压力的数据的采集。
8.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充电站系统，其特征在于，所述供电系统至少包括三相电网、一风力发电组和一光伏发电组，均通过电源线与碳基电容电池组相连。
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