CN108001244A - 一种总线式电动汽车充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种总线式电动汽车充电系统，包括设置在停车场顶部的充电总线和设置在充电总线上的总线连接器，所述充电总线包括电气总线和通信总线，所述总线连接器包括与充电总线连接的充电控制单元和综合管理单元，其中，充电控制单元用于提供电动汽车充电接口，综合管理单元用于提供照明接口、GPS采集接口、环境监测接口和通信接口；充电总线全部在停车位顶部安装，不用再地面施工而破坏建筑建构，采用开放式充电总线方式，实现了前期一次性布设好充电总线框架，预留好总线连接接口，后期根据需要安装充电控制单元，无需二次施工，解决小区地下停车场充电设施投建诸多问题和充电中的技术问题。

Description

一种总线式电动汽车充电系统
技术领域
本发明属于电动汽车充电领域，具体涉及一种总线式电动汽车充电系统。
背景技术
电力接入或电力扩容，对于新建小区，前期规划很难满足所有停车位都配置有电动汽车充电的电力容量，一定是按照车位的一定比例，对于已老小区，电力扩容本身难度很大，而且容量也是按照车位的一定比例，随着电动汽车数量的增加，由于电力容量配置有限必然导致有些车位无法安装充电设备，如果将充电桩安装在停车位，带来的停车安全和人员触电安全很难解决，安装充电桩需要对地下停车地面造成结构破坏，影响建筑安全，对充电设施施工安装带来巨大挑战；停车场照明设备建设和充电设备建设是独立施工和独立线路，也造成了施工浪费，同时，一旦发生火灾、地震等自然灾害，消防人员进入地下停车场无法精确确定所处环境情况和地理位置。
发明内容
为了接上上述技术问题，本发明提出一种总线式电动汽车充电系统，避免了充电设备和照明设备二次施工带来的浪费问题，同时集成地下停车场的环境侦测、人员定位和照明管理功能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种总线式电动汽车充电系统，包括设置在停车场顶部的充电总线和设置在充电总线上的总线连接器，所述充电总线包括电气总线和通信总线，所述总线连接器包括与充电总线连接的充电控制单元和综合管理单元，其中，充电控制单元用于提供电动汽车充电接口，综合管理单元用于提供照明接口、GPS采集接口、环境监测接口和通信接口；
充电总线连接在总线集线器上，总线集线器与综合配电柜和集中管理系统连接，集中管理系统通过通信连接充电管理中心和消防管理系统，将总线集线器传回的充电数据传输给充电管理中心并接收响应充电管理中心发出的充电需求，将总线集线器传回的环境信息和定位信息传输给消防管理系统。
所述集中管理系统还通过通信连接综合配电柜、箱变、负载及光伏发电系统，用于电动汽车充电管理、负荷管理和光伏发电管理，对发电、充电和用电进行管控。
所述综合配电柜包括计量单元、静态开关、配电母线和电气连接器，其通过箱变接入电网，综合配电柜还连接光伏发电系统和负载，综合配电柜用于计量光伏发电电量、负荷消纳电量和电气配电，光伏发电系统用于将太阳能转换成电能并入电气总线。
所述充电管理中心通过通信连接用户终端，用于与用户终端进行充电信息交互。
所述环境监测接口连接有烟雾感应器和温度感应器，消防管理系统用于观测地下停车场环境局部温度和烟雾。
所述充电总线采用便于扩展端口的开放式总线设计。
所述集中管理系统与总线集线器设备采用短距离无线通信技术。
还包括GPS终端，通过总线连接器与消防管理系统进行通信，发送定位信息，用于定位GPS终端所在位置。
所述总线连接器还连接车位电子地锁，用于采集车位电子地锁状态。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果，充电总线全部在在停车位顶部安装，不用再地面施工而破坏建筑建构，采用开放式充电总线方式，实现了前期一次性布设好充电总线框架，预留好总线连接接口，后期根据需要安装充电控制单元，无需二次施工，解决小区地下停车场充电设施投建诸多问题和充电中的技术问题；同时本系统中集成地下停车场的环境侦测、人员定位、照明管理等功能，便于管理，也能够在出现紧急情况时为消防人员提供车库情况；系统采用开放式充电总线，可自由扩展，根据需要安装或拆卸充电控制单元，应用短距离无线通信技术实现地下停车场无线通信全面覆盖，采用集中统一监测和管理，实现对电动汽车充电、照明及其他负载进行管控。
进一步的，本发明有效融合光伏发电，使光伏发电直接就地给电动汽车充电或者给照明及其他负载供电使用，避免了DC/AC转换存在的电能损耗，有效提升了效率。
进一步的，通过集中管理系统对停车场充电设备进行管控，能有效避免单桩无序充电导致地下停车场负荷很大影响其他负载正常使用；通过对集中管理系统设定实施错峰充电策略，保证居民用电的安全经济。
进一步的，采用短距离无线通信技术，解决地下停车场通信困难问题，解决了地下停车场还存在的移动信号太弱，以至充电设备很难通过无线通信与充电管理中心通信启动充电的问题。
进一步的，总线连接器连接车位电子地锁，总线连接器采集车位电子地锁状态，并将状态传给用户终端，用户随时掌握停车位是否是空闲状态，同时可控制电子地锁解锁或锁定，防止充电终端空闲但是车位被占用导致无法停车充电。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明一种总线式电动汽车充电系统，包括：总线集线器、总线连接器、集中管理系统、用户终端、消防管理系统、照明、GPS终端、电动汽车、光伏发电系统、综合配电柜，其中：
总线集线器，连接一个或多个总线连接器、一台综合配电柜和集中管理系统，用于连接电动汽车充电电气总线和通信总线的输入和输出；总线连接器，包括充电总线、充电控制单元和综合管理单元，总线连接器首尾相连最终与总线集线器相连，用于提供电动汽车充电接口、照明接口、GPS采集接口、环境监测接口和通信接口，并进行充电管理、照明管理、定位、环境监测和通信管理；GPS终端，通过总线连接器与消防管理系统进行通信，发送定位信息，用于定位GPS终端所在位置。
集中管理系统，通过通信连接总线集线器，用于电动汽车充电管理、负荷管理和光伏发电管理，对发电、充电和用电进行管控，将总线集线器传回的充电数据传输给充电管理中心并接收响应充电管理中心发出的充电需求，将总线集线器传回的环境信息和定位信息传输给消防管理系统。
消防管理系统，通过通信连接集中管理系统，用于观测地下停车场环境局部温度和烟雾。
充电管理中心，通过通信连接集中管理系统和用户终端，用于采集集中管理系统充电信息，下发充电命令，与用户终端进行充电信息交互。
用户终端，通过通信连接充电管理中心，用于给用户提供充电设备位置导航，启动充电操作，充电信息反馈，充电费用结算等用户接口。
照明，连接总线连接器，用于给地下车库提供光照。
光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统，与综合配电柜相连，将太阳能转换成电能并并入充电总线中，供充电或照明使用，光伏发电系统包括太阳能电池、逆变器，太阳能电池包括单晶硅和多晶硅电池、非晶硅光伏电池、多元化合物光伏电池，逆变器包括并网逆变器和离网逆变器；同样的，光伏发电系统变更成风力发电或者柴油发电系统，或者三种发电系统混合的分布发电系统也适合本系统；
综合配电柜，由计量单元、静态开关、配电母线、电气连接器等组成，一端连接箱变，另一端连接光伏发电系统、充电总线和负载，用于计量光伏发电电量，负荷消纳电量，电气配电等，负载，连接综合配电柜，用于把电能转换成其他形式的能，箱变，一端连接电网，另一端连接综合配电柜，用于将电网电压变换成0.4kV工频电压，给用电负荷提供供电变换，电网，连接箱变，用于给系统提供电能。
电动汽车在充电时通过充电枪和线缆与总线连接器连接进行充电。
本发明中，总线连接器连接车位电子地锁，总线连接器采集车位电子地锁状态，并将状态传给用户终端，用户随时掌握停车位是否是空闲状态，同时可控制电子地锁解锁或锁定，防止充电终端空闲但是车位被占用导致无法停车充电，此方案也适本系统。
本方案汇集电气总线和通信总线并将其封装成可灵活扩展的若干个充电总线，在充电总线上集成多种业务的模块，包括电动汽车充电管理模块及充电接口、充电状态显示模块、照明管理模块、通信单元及接口、环境监测模块、GPS信息采集模块，结合光伏发电系统，将光伏发电并入电气总线并将电能就地给电动汽车充电或者照明使用或者负载消纳，系统利用以太网和\或CAN和\或RS485和\或ZigBee等通信技术实现对电动汽车充电、照明及其他负载进行数据采集和群管群控，使电动汽车有序充电、负荷工作在配电容量范围内，调配并维持三相交流动态平衡。同时集成消防管理系统，对地下停车场局部环境温度和烟感进行监测，并实时采集GPS终端信息进行定位。
系统采用一个或若干个带封装的总线集线器、将电气总线和通信总线进行汇集，并预留可扩展的分支总线接口，所述封装包含但不限于金属类或者化学材料类结构体，所述电气总线包含但不限于380Vac、220Vac，所述通信总线包括但不限于以太网、CAN、RS485、RS422等。
系统采用若干个可扩展的总线连接器，汇集电气总线和通信总线、每个总线连接器集成一个或若干个可安装或拆卸的充电管理模块和综合管理模块，所述电气总线包含但不限于380Vac、220Vac，所述通信总线包括但不限于以太网、CAN、RS485、RS422等，所述电气总线和通信总线属于总线集线器的分支总线。所述充电管理模块是220Vac或380Vac可给电动汽车进行交流充电的模块，模块集成微处理器、充电计量单元、充电启停管理、通信、状态检测、开关等功能。所述综合管理模块集成充电状态和SOC显示模块、照明管理模块、通信模块、温度和烟感检测模块、GPS信息采集模块等；所示显示模块包含但不限于LED、LCD、OLED等显示模块；所述照明管理模块是可以通过声音或震动感应对LED等或荧光灯进行开断管理控制的模块；所述通信模块包含但不限于以太网、CAN、RS485、RS422、ZigBee、Bluetooth、Wi-Fi、PLC等通信模块；所述温度检测模块包含但不限于有热电阻或热电偶温度传感器的温度检测模块；所述烟感监测模块包含但不限于离子式烟雾传感器或气敏电阻类的烟感监测模块；所述GPS信息采集模块通过ZigBee或Bluetooth或Wi-Fi通信技术获取GPS终端定位信息的模块。
系统采用一个集中管理系统、具有中央处理、通信、显示、时钟和存储单元，可采集总线连接器数据，结合配电容量、用户充电需求、本地负荷情况、电网实时特性和环境情况对电动汽车群进行本地化有序充电管理、负载均衡、三相平衡管理、错峰充电和经济充电，并对数据分析、处理和存储，并显示充电状态和充电过程数据，照明工作状态，显示停车场局部温度和烟感数据，GPS终端定位信息；采集光伏发电系统数据，对光伏发电进行监控，分析并显示发电功率、日发电量、总发电量、工作状态、PV侧和AC侧详细数据，并定时将运行数据进行存储；采集负载数据，分析并显示负载功耗、负载峰谷平特性；采集箱变数据，实时监测并显示箱变工作状态、输入输出电压、电流，频率、功率因素等数据；采集综合配电柜计量单元电能数据、分析并显示电动汽车充电电能量、照明及其他负荷用电量、光伏发电量、从电网消耗电量等数据及特征，开关状态；与充电管理中心充电信息交互，接受其监管指令并下发给充电控制单元；与消防管理系统进行信息交互，将采集的温度、烟感、GPS终端定位数据上传给消防管理系统。集中管理系统包含但不限于含有MCU或CPU的PCBA板或设备，工控机，电脑。通信方式包括但不限于以太网、CAN、RS485、RS422、ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、电力线载波。显示包含但不限于不限于LED、LCD、OLED等显示模块或显示器。
充电管理中心采集集中管理系统上传电动汽车充电数据，并进行分析、存储、显示各个充电终端工作状态、充电SOC、电压、电流、充电状态等数据，并根据用户终端充电需求下发启动充电、结束充电，对充电进行计量、计费和结算，集中管理系统包含有主机和显示器，主机包含但不限于台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器、刀片式服务器，显示器包含但不限于LCD显示器、OLED显示器、等离子显示器。
用户终端给电动汽车充电终端用户提供最近充电电站搜索、导航，显示充电终端工作状态，启动充电、停止充电、结算等操作接口，显示充电过程SOC、充电电压和电流。用户终端包含但不限于智能手机、平板电脑、PC。
消防管理系统与集中管理系统通信获取停车场各个监测点的温度和烟感数据、分析环境是否有异常情况，针对异常情况进行告警，获取停车场中移动的GPS终端位置信息，跟踪消防员所在位置，消防管理系统含但不限于含有MCU或CPU的PCBA板或设备，工控机，电脑。
照明分布在停车场中，照明电源由总线连接器提供接口，包含但不限于可控的LED灯、荧光灯。
GPS终端包含具有定位功能的手持设备，有ZigBee通信接口，可与总线连接器进行通信，经过集中管理系统将GPS终端所在位置信息传给消防管理系统。
综合配电柜连接箱变、电气总线、光伏发电，将电网、发电电源和用电负荷连接在一起就行单独计量和开关控制，综合配电柜有交流母线、计量单元、开关、配电管理单元组成。所述计量单元可反馈电压、电流、相位、有功、无功、功率因素、频率、电能方向和大小等数值，包括但不限于传感器、计量模块或电表；所述开关属于带反馈节点信号的可控开关；所述配电管理单元具有中央处理器、通信和存储的模块或设备，采集计量单元、开关信息，并传给集中管理单元。
本发明箱变是将0.4kV进行升压的箱式变压器，升压后的电压等级包括但不限于6kV，10kV，20kV，35kV，包括干式变压器、油浸式变压器，负载包括220Vac和380Vac负载，以及经过220Vac和380Vac变换成其他电压形式的负载，包括供电是交流或者直流特征的负载，本发明提到的电网包含但不限于电压等级是6kV，10kVac，20kVac，35kVac的电网。

Claims (9)

1.一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，包括设置在停车场顶部的充电总线和设置在充电总线上的总线连接器，所述充电总线包括电气总线和通信总线，所述总线连接器包括与充电总线连接的充电控制单元和综合管理单元，其中，充电控制单元用于提供电动汽车充电接口，综合管理单元用于提供照明接口、GPS采集接口、环境监测接口和通信接口；
充电总线连接在总线集线器上，总线集线器与综合配电柜和集中管理系统连接，集中管理系统通过通信连接充电管理中心和消防管理系统，将总线集线器传回的充电数据传输给充电管理中心并接收响应充电管理中心发出的充电需求，将总线集线器传回的环境信息和定位信息传输给消防管理系统。
2.根据权利要求1所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，所述集中管理系统还通过通信连接综合配电柜、箱变、负载及光伏发电系统，用于电动汽车充电管理、负荷管理和光伏发电管理，对发电、充电和用电进行管控。
3.根据权利要求2所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，所述综合配电柜包括计量单元、静态开关、配电母线和电气连接器，其通过箱变接入电网，综合配电柜还连接光伏发电系统和负载，综合配电柜用于计量光伏发电电量、负荷消纳电量和电气配电，光伏发电系统用于将太阳能转换成电能并入电气总线。
4.根据权利要求1所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，所述充电管理中心通过通信连接用户终端，用于与用户终端进行充电信息交互。
5.根据权利要求1所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，所述环境监测接口连接有烟雾感应器和温度感应器，消防管理系统用于观测地下停车场环境局部温度和烟雾。
6.根据权利要求1所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，所述充电总线采用便于扩展端口的开放式总线设计。
7.根据权利要求1所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，所述集中管理系统与总线集线器设备采用短距离无线通信技术。
8.根据权利要求1所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，还包括GPS终端，通过总线连接器与消防管理系统进行通信，发送定位信息，用于定位GPS终端所在位置。
9.根据权利要求1所述的一种总线式电动汽车充电系统，其特征在于，所述总线连接器还连接车位电子地锁，用于采集车位电子地锁状态。
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