CN108859830B - 一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统及具备该系统的充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，包括监控服务器(1)、数据采集模块(2)、三相电路共享电源分配模块(3)、移动手持终端(4)和充电桩(5)；三相电路共享电源分配模块(3)包括电源选通开关控制器(7)和三相电路选通开关(6)；同时根据各相电源的负载情况，合理调整电源连接的电源某相，实现均衡负载，从而使得充电用分时共享充电电源可以提供更多充电桩的负载，并且保护电源的技术效果，从而提升充电桩的工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体为一种应用于电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展，在大城市的汽车越来越多，而燃油车燃烧石油产品产生的尾气也越来越多，从而导致空气污染也越来越严重。为此，政府开始引导人们发展以电动汽车为主要运输工具的新能源汽车。
新能源汽车正是在这种使命背景下的出现的，包括混合动力新能源汽车和纯电动汽车，而纯电动汽车由于只利用电池的电能作为汽车驱动的能源，因此，在运行过程中不会有任何尾气，从而不会对空气产生污染，这也是现代人民对纯电动汽车尤其钟情的原因。但是，作为新能源汽车的一个重要组件，电池，其用于对汽车提供能源，需要在使用中进行充电，而电动汽车的充电，主要采用充电桩的形式进行，为了方便汽车能够快速找到充电桩进行充电，进行实时充电并使用，这是新能源汽车能够快速推广的一个重要内容。
根据电动汽车发展规划，预计到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆，累计产销量超过500万辆。如此数量的电动汽车需要配置几乎相当数量的充电桩，也即意味着需要大量的配电装置来连接充电桩和低压电源。虽然很多充电桩是可以共享的，特别是快充桩和公共充电桩，均为共享式。但这种共享并没有发挥供电设备的最大效率。
并且，由于是充电桩使用的是三相四线制电源，但是充电桩最后进行充电的仅是其中的某一相，也就是说单个充电桩同时仅仅连接电源的一相，由于并不清楚负载连接是其中的那一相，从而可能会导致其中一相负载过多，而另外一相负载过少，导致负载不平衡，由于三相负载的不平衡，将会对配电变压器的影响，包括三相负荷不平衡将增加变压器的损耗，正常情况下变压器运行电压基本不变，即空载损耗是一个恒量。而负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化，且与负荷电流的平方成正比。当三相负荷不平衡运行时，变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和。由物理学常识可知，三相负荷达到平衡时，变压器的损耗最小。同时，三相负荷不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果：由于不平衡时重负荷相电流过大(增为3倍)，超载过多，可能造成绕组和变压器油的过热。绕组过热，绝缘老化加快；变压器油过热，引起油质劣化，迅速降低变压器的绝缘性能，减少变压器寿命(温度每升高8℃，使用年限将减少一半)，甚至烧毁绕组。
此外，三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温升增高：在三相负荷不平衡运行下的变压器，必然会产生零序电流，而变压器内部零序电流的存在，会在铁芯中产生零序磁通，这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。但配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件，则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故。
同时，对高压线路来说，这会增加高压线路损耗，增加高压线路跳闸次数、降低开关设备使用寿命：低压电网三相负荷不平衡可能引起高压某相电流过大，从而引起高压线路过流跳闸停电，引发大面积停电事故，同时变电站的开关设备频繁跳闸将降低使用寿命。并且，供电企业直管到户，低压电网损耗大，将降低供电企业的经济效益，甚至造成供电企业亏损经营。农电工承包台区线损，线损高农电工奖金被扣发，甚至连工资也得不到，必然影响农电工情绪，轻则工作消极，重则为了得到钱违法犯罪。变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏，一方面增大供电企业的供电成本，另一方面停电检修、购货更换造成长时间停电，少供电量，既降低供电企业的经济效益，又影响供电企业的声誉。而对用户来说，三相负荷不平衡，一相或两相畸重，必将增大线路中的电压降，降低电能质量，影响用户的电器使用。变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏，影响用户供电，轻则带来不便，重则造成较大的经济损失，如停电造成养殖的动植物死亡，或不能按合同供货被惩罚等。中性线烧断还可能造成用户大量低压电器被烧毁的事故。
可见，保持三相电路的三相负载平衡意义重大，为此，本产品主要解决电动汽车充电桩分时电源管理与充电桩连接三相电的连通问题，以便更好均衡各相电电源，和平衡各充电桩。同时，也适用于配电领域、建筑领域的电源分时共享场景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车的充电桩智能配电的电源管理系统及并提供一种用于具备该系统的充电桩，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，包括监控服务器1、数据采集模块2、三相电路共享电源分配模块3、移动终端4和充电桩5；三相电路共享电源分配模块3包括电源选通开关控制器7和三相电路选通开关6；
其中，用于提供给充电的市电为三相四线制的电源，市电的每相通过数据采集模块2后连接至三相电路共享电源分配模块3；数据采集模块用于采集三相电源中的每一相的电源负载情况，并将采集的电源负载情况发送至监控服务器1；
三相电路共享电源分配模块包括多个电源输出端口，每个电源输出端口通过三相电路选通开关6每次选通三相电路中的一相，形成单相电源；多个充电桩每一个与三相电路共享电源分配模块3其中的一个电源输出端口连接；此外，在每个充电桩和电源输出端口之间设置一个电量表装置，用于测量每个充电桩的用电情况；
所述监控服务器1用于根据数据模块3采集的每相电源负载数据进行对比分析，并比较三相电源每相电源A、B、C的负载，查询出具备最高的负载一相电源电路和最低的负载的一相电源电路，并将负载最高的一相的一个充电桩的调整到负载最低的一相电源电路中；
具体地，控制服务器和电源选通开关信号连接，其在经过计算电源各相负载之后，向电源选通开关控制器发出信号，从而电源选通开关控制器7控制连接至相应的某相电路的三相电路选通开关6扳动的相应的电源相中，以便使充电电源的负载更加平衡，此电源分配变相操作在每连接或断开操作时对负载采用前面的方法平衡一次。
优选地，所述在市电连入所述三相电路共享电源分配模块的每相电路中设置过载保护电路和报警模块，当过载保护电路检测到其连接的该相电路处于负载过载状态时，会给监控服务器发出负载信号，进而监控服务器给电源选通开关控制器发出控制信号，进而断开一个充电桩的充电任务。
优选地，所述监控服务器1和所述三相电路共享电源分配模块3之间的通讯连接为有线通讯连接或无线通讯连接。
优选地，该电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统还包括移动手持终端，其和该电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的监控服务器通讯连接，从而用户可以在移动手持终端上直接查询自己车辆的充电信息。
优选地，所述电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统还包括收费模块，所述收费模块通讯连接监控服务器，并且每个充电桩都连接一个电量表用于统计充电量，从而收费模块根据连接相应的充电桩的电量表计算的电量使用情况，自动计算应该缴纳的电费，从而用户可以实现自助缴费。
优选地，每个所述充电桩上还设置有一个声光报警模块，其用于在汽车充电充满结束时发出警报信号，同时进行报警的绿色显示灯亮，提醒用户充电结束，而在进行持续充电时红色显示灯亮。
优选地，所述充电桩还能提供预计剩余充电时间，并将预计剩余充电时间显著在充电桩的显示屏和用户的移动手持终端上，以便提醒汽车所有人预估充电等待时间，以便预计时间后来充电桩提取车辆，以便提醒用户及时将充电位移出，以便空闲出充电的车位以供其他车辆使用。
优选地，所述充电桩还设置有负载检测模块，其检测连接至该充电桩的充电汽车是否完成充电，如果完成充电，自动断开充电桩和充电汽车的电连接，切断该路电源，以保护充电汽车，防止过充电。
如附图2所示，其给出了三相电路共享电源分配模块3的电路图，包括：电源选通开关控制器，多个开关K，用于接通三相四线电源进线中的某一相断路器K0，从而输送给充电桩的电源为单相电源，其保证同时，连接同一个充电桩的开关同一时间只接通一相电路，并在每次有充电桩加入负载或去除负载时重新分配一次，直到三相电路的基本保证平衡为准。
另一方面，本申请还提供一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的充电站，其特征在于，其包括上述的电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，所述电源管理系统用于对充电桩连接的三相电路的其中一相选通，以便保证各相电路的负载平衡。
另一方面，本申请还提供一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的应用，其采用了上述的电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，所述电源管理系统根据各充电桩的充电使用情况，并将检测三相电路的每相负载对充电桩连接的三相电路的其中一相选通，以便保证各相电路的负载平衡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，根据现有技术中汽车充电采用三相四线制充电的可能由于某些负载过大而导致的问题出发，提出动态平衡各相电路的负载的技术方案，从而实现连接至充电桩的负载保持一个较好的情况，避免各相电路不平衡的缺陷，从而能够使得所有连接充电桩的充电汽车进行充电，同时保证对充电电网不会有太大的冲击；
2、该分时充电管理方式使得真实有效实现了共享充电，而非传统的名义上的共享，实际上的独享充电；
3、本申请设置的三相四线选通开关，实现每相电路的选通，以便合适配置每相电源，保证各相电源的平衡，不会产生单相负载过重出现危险的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明组成原理结构示意图；
图2为本发明三相电路共享电源分配模块的电路构成示意图。
图中：监控服务器1、数据采集模块2、三相电路共享电源分配模块3、移动终端4、充电桩5、三相电路选通开关6、电源选通开关控制器7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，包括监控服务器1、数据采集模块2、三相电路共享电源分配模块3、移动终端4和充电桩5；三相电路共享电源分配模块3包括电源选通开关控制器7和三相电路选通开关6；
其中，用于提供给充电的市电为三相四线制的电源，市电的每相通过数据采集模块2后连接至三相电路共享电源分配模块3；数据采集模块用于采集三相电源中的每一相的电源负载情况，并将采集的电源负载情况发送至监控服务器1；
三相电路共享电源分配模块包括多个电源输出端口，每个电源输出端口通过三相电路选通开关6每次选通三相电路中的一相，形成单相电源；多个充电桩每一个与三相电路共享电源分配模块3其中的一个电源输出端口连接；此外，在每个充电桩和电源输出端口之间设置一个电量表装置，用于测量每个充电桩的用电情况；
所述监控服务器1用于根据数据模块3采集的每相电源负载数据进行对比分析，并比较三相电源每相电源A、B、C的负载，查询出具备最高的负载一相电源电路和最低的负载的一相电源电路，并将负载最高的一相的一个充电桩的调整到负载最低的一相电源电路中；
具体地，控制服务器和电源选通开关信号连接，其在经过计算电源各相负载之后，向电源选通开关控制器发出信号，从而电源选通开关控制器7控制连接至相应的某相电路的三相电路选通开关6扳动的相应的电源相中，以便使充电电源的负载更加平衡，此电源分配变相操作在每连接或断开操作时对负载采用前面的方法平衡一次。
优选地，所述在市电连入所述三相电路共享电源分配模块的每相电路中设置过载保护电路和报警模块，当过载保护电路检测到其连接的该相电路处于负载过载状态时，会给监控服务器发出负载信号，进而监控服务器给电源选通开关控制器发出控制信号，进而断开一个充电桩的充电任务。
优选地，所述监控服务器1和所述三相电路共享电源分配模块3之间的通讯连接为有线通讯连接或无线通讯连接。
优选地，该电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统还包括移动手持终端，其和该电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的监控服务器通讯连接，从而用户可以在移动手持终端上直接查询自己车辆的充电信息。
优选地，所述电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统还包括收费模块，所述收费模块通讯连接监控服务器，并且每个充电桩都连接一个电量表用于统计充电量，从而收费模块根据连接相应的充电桩的电量表计算的电量使用情况，自动计算应该缴纳的电费，从而用户可以实现自助缴费。
优选地，每个所述充电桩上还设置有一个声光报警模块，其用于在汽车充电充满结束时发出警报信号，同时进行报警的绿色显示灯亮，提醒用户充电结束，而在进行持续充电时红色显示灯亮。
优选地，所述充电桩还能提供预计剩余充电时间，并将预计剩余充电时间显著在充电桩的显示屏和用户的移动手持终端上，以便提醒汽车所有人预估充电等待时间，以便预计时间后来充电桩提取车辆，以便提醒用户及时将充电位移出，以便空闲出充电的车位以供其他车辆使用。
优选地，所述充电桩还设置有负载检测模块，其检测连接至该充电桩的充电汽车是否完成充电，如果完成充电，自动断开充电桩和充电汽车的电连接，切断该路电源，以保护充电汽车，防止过充电。
如附图2所示，其给出了三相电路共享电源分配模块3的电路图，包括：电源选通开关控制器，多个开关K，用于接通三相四线电源进线中的某一相断路器K0，从而输送给充电桩的电源为单相电源，其保证同时，连接同一个充电桩的开关同一时间只接通一相电路，并在每次有充电桩加入负载或去除负载时重新分配一次，直到三相电路的基本保证平衡为准。
另一方面，本申请还提供一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的充电站，其特征在于，其包括上述的电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，所述电源管理系统用于对充电桩连接的三相电路的其中一相选通，以便保证各相电路的负载平衡。
另一方面，本申请还提供一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的应用，其采用了上述的电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，所述电源管理系统根据各充电桩的充电使用情况，并将检测三相电路的每相负载对充电桩连接的三相电路的其中一相选通，以便保证各相电路的负载平衡。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，包括监控服务器(1)、数据采集模块(2)、三相电路共享电源分配模块(3)、移动手持终端(4)和充电桩(5)；三相电路共享电源分配模块(3)包括电源选通开关控制器(7)和三相电路选通开关(6)；其中，用于提供给充电的市电为三相四线制的电源，市电的每相通过数据采集模块(2)后连接至三相电路共享电源分配模块(3)；数据采集模块用于采集三相电源中的每一相的电源负载情况，并将采集的电源负载情况发送至监控服务器(1)；三相电路共享电源分配模块包括多个电源输出端口，每个电源输出端口通过三相电路选通开关(6)每次选通三相电路中的一相，形成单相电源；多个充电桩(5)每一个与三相电路共享电源分配模块(3)其中的一个电源输出端口连接；此外，在每个充电桩和电源输出端口之间设置一个电量表装置，用于测量每个充电桩(5)的用电情况；
所述监控服务器(1)用于根据数据采集模块(3)采集的每相电源负载数据进行对比分析，并比较三相电源每相电源A、B、C的负载，查询出具备最高的负载一相电源电路和最低的负载的一相电源电路，并将负载最高的一相的一个充电桩的调整到负载最低的一相电源电路中；
具体地，控制服务器和电源选通开关信号连接，其在经过计算电源各相负载之后，向电源选通开关控制器发出信号，从而电源选通开关控制器（7）控制连接至相应的某相电路的三相电路选通开关（6）扳动的相应的电源相中，以便使充电电源的负载更加平衡，此电源分配变相操作在每次连接或断开操作时对负载采用前面的方法平衡一次；
在市电连入所述三相电路共享电源分配模块的每相电路中设置过载保护电路和报警模块，当过载保护电路检测到其连接的该相电路处于负载过载状态时，会给监控服务器发出负载信号，进而监控服务器给电源选通开关控制器发出控制信号，进而断开一个充电桩的充电任务。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，其特征在于：所述监控服务器(1)和所述三相电路共享电源分配模块(3)之间的通讯连接为有线通讯连接或无线通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，其特征在于：该电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统还包括移动手持终端，其和 该电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的监控服务器通讯连接，从而用户可以在移动手持终端上直接查询自己车辆的充电信息。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，其特征在于：每个所述充电桩上还设置有一个声光报警模块，其用于在汽车充电充满结束时发出警报信号，同时进行报警的绿色显示灯亮，提醒用户充电结束，而在进行持续充电时红色显示灯亮。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，其特征在于：所述电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统还包括收费模块，所述收费模块通讯连接监控服务器，并且每个充电桩都连接一个电量表用于统计充电量，从而收费模块根据连接相应的充电桩的电量表计算的电量使用情况，自动计算应该缴纳的电费，从而用户可以实现自助缴费。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，其特征在于：所述充电桩还能提供预计剩余充电时间，并将预计剩余充电时间显著在充电桩的显示屏和用户的移动手持终端上，以便提醒汽车所有人预估充电等待时间，以便预计时间后来充电桩提取车辆。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，其特征在于：所述充电桩还设置有负载检测模块，其检测连接至该充电桩的充电汽车是否完成充电，如果完成充电，自动断开充电桩和充电汽车的电连接，切断该路电源，以保护充电汽车，防止过充电。
8.一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的充电站，其特征在于，其包括如权利要求1-7任一项所述的电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，所述电源管理系统用于对充电桩连接的三相电路的其中一相选通，以便保证各相电路的负载平衡。
9.一种电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统的应用，其特征在于，其采用了如权利要求1-7任一项所述的电动汽车充电桩智能配电的电源管理系统，所述电源管理系统根据各充电桩的充电使用情况，并将检测三相电路的每相负载对充电桩连接的三相电路的其中一相选通，以便保证各相电路的负载平衡。
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