CN109599923A - 一种充电桩移动安装组件及充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种充电桩移动安装组件，包括第一功率转换接口以及分别与第一功率转换接口电性连接的第一控制模块和交直流转换模块，第一控制模块和交直流转换模块分模块设置在一第一壳体内。本发明将成本较高的第一控制模块和交直流转换模块紧凑设置在第一壳体内，结构简单、移动安装组件的体积小，便于携带；在需要充电时，需要与交流电输入模块连接即可进行直流快充，而交流电输入模块的结构简单、成本较低，适合大范围推广建设，可解决直流快充桩的成本高和利用率低从而导致充电桩建设投资回收困难的问题。

Description

一种充电桩移动安装组件及充电桩
技术领域
本发明涉及充电设备技术领域，具体涉及一种充电桩移动安装组件及充电桩。
背景技术
化石能源短缺加剧，世界化石能源价格体系波动加剧了某些国家的能源压力；此外，由于使用化石能源作为一次能源，导致环境持续恶化，改善环境的压力巨大。
新能源电动汽车以其便捷、安全性、智能化特点，得到了快速发展。电动汽车充电桩是新能源汽车的充电基础设施，国家为推动能源转型，推出大量利好政策刺激民众购买电动汽车，电动汽车数量已超过了建有的电动汽车充电桩数量，新能源汽车车主充电困难，第一批使用新能源出租车的哥也难以坚持。电动汽车充电桩市场的发展背后是新能源汽车的推行，两者互相推动，逐步改变民众出行习惯。
目前的电动汽车充电桩建设的两种模式:
建设交流慢充桩，以220V单相电供电为基础，在停车场建设3.3kW-7kW的交流慢充桩，但是充电时间一般在8小时以上，是由于充电时间过长，因此难以满足电动汽车充电要求，逐渐面临淘汰。
建设直流快充桩，以380V三相供电为基础，在停车场建设30-120kW直流快充桩，充电时长在30-60分钟。但是直流快充桩的成本高，并且需要占用一定空间，部分停车位难以满足要求；目前电动汽车保有量不足，导致充电桩的利用率极低，据统计超过80％的充电站使用率都低于5％，甚至有一部分比例的充电桩使用率为0％，从而导致充电桩建设投资回收困难；直流充电桩功率较大，会对电网构成一定压力，因此在建设过程中还需加强对电网的保护。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种充电桩移动安装组件，用于解决充电桩组件便携的问题，目的之二在于提供一种充电桩，用于解决直流快充桩的成本高和利用率低从而导致充电桩建设投资回收困难的问题。
本发明的内容如下：
一种充电桩移动安装组件，包括第一功率转换接口以及分别与所述第一功率转换接口电性连接的第一控制模块和交直流转换模块，所述第一控制模块和所述交直流转换模块为电性连接的独立模块，并均设置在第一壳体内。
优选的，所述交直流转换模块包括依次连接的EMI输入单元、有源PFC单元、DC/DC变换单元和EMI输出单元，EMI输入单元通过输入检测单元连接有DSP控制单元，DSP控制单元分别与有源PFC单元的控制端和DC/DC变换单元的控制端连接，有源PFC单元的输出端还通过第一供电单元与DSP控制单元连接，EMI输出单元通过输出检测单元与DSP控制单元连接，DSP控制单元还连接有第二通讯单元。
优选的，所述DSP控制单元还连接有GPS定位单元。
优选的，所述第一控制模块包括主监控单元、系统电源切换单元、BMS辅助供电单元、绝缘监测单元和第一通讯单元，主监控单元与第一功率转换接口连接，第一功率转换接口与BMS辅助供电单元的输入端连接，BMS辅助供电单元的输出端通过中间继电器K2与第一功率转换接口连接，中间继电器K2的控制端与主监控单元连接，BMS辅助供电单元的输出端还与系统电源切换单元的第一输入端连接，并通过系统电源切换单元的与主监控单元连接，系统电源切换单元的第二输入端与第一功率转换接口连接，第一功率转换接口通过空气开关QF1与所述交直流转换模块连接，所述交直流转换模块的直流正负输出端分别通过直流接触器KM1和直流分流器的第一输出端与第一功率转换接口连接，直流分流器的第二输出端通过直流电能表与主监控单元连接，直流接触器KM1的控制端通过急停开关ST与主监控单元连接，绝缘监测单元的输入端分别与直流接触器KM1的输出端和直流分流器的第一输出端连接，绝缘监测单元的输出端与主监控单元连接，主监控单元与第一通讯单元连接。
优选的，所述第一通讯单元与后台服务器连接，并通过所述后台服务器与移动用户端连接。
优选的，所述第一壳体内设置有固定板和卡箍，交直流转换模块设置在固定板上并通过卡箍固定。
本发明还提供一种充电桩，包括底座和如权利要求1-6任意一项所述的充电桩移动安装组件，底座包括第二壳体以及依次连接的交流输入接口、空气开关QF2、交流接触器KM2、第二功率转换接口和充电枪接口，空气开关QF2的输出端还连接有第二供电单元，第二供电单元的输出端与第二功率转换接口连接，第二功率转换接口与第一功率转换接口相互匹配，底座和充电桩移动安装组件通过第一功率转换接口、所述第二功率转换接口连接。
优选的，所述第二功率转换接口还连接有屏幕监控单元连接，屏幕监控单元连接有用于人机交互的显示器和/或键盘。
优选的，所述第二壳体上设置有限位凹台，限位凹台的两侧设置有导向斜面。
本发明的有益效果为：本发明将成本较高的第一控制模块和交直流转换模块紧凑设置在第一壳体内，结构简单、移动安装组件的体积小，便于携带；在需要充电时，需要与交流电输入模块连接即可进行直流快充，而交流电输入模块的结构简单、成本较低，适合大范围推广建设，可解决直流快充桩的成本高和利用率低从而导致充电桩建设投资回收困难的问题。
附图说明
图1所示为本发明实施例的结构爆炸视图；
图2所示为本发明实施例的总体结构图；
图3所示为本发明实施例的第一功率转换接口引脚分布图；
图4所示为本发明实施例的移动安装组件的原理框图；
图5所示为本发明实施例的交直流转换模块原理框图；
图6所示为本发明实施例的底座的原理框图；
图7所示为本发明实施例的充电桩总体结构图1；
图8所示为本发明实施例的充电桩总体结构图2；
图9所示为本发明实施例的充电桩侧视图。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
请参照图1-2，本实施例公开的一种充电桩移动安装组件，包括第一功率转换接口1以及分别与第一功率转换接口1电性连接的第一控制模块2和交直流转换模块3，第一控制模块2用于对充电系统进行管理和保护，交直流转换模块3用于将三相交流电转换为稳定的直流电压，第一控制模块2和交直流转换模块3为电性连接的独立模块，并均设置在第一壳体4内，结构简单，各模块紧凑设置、移动安装组件的体积小，便于携带。
请参照图3，第一功率转换接口1包括交流电接线端(A、B、C、N)、地线接线端PE、直流输出回路接线端(DC+、DC-)、BMS辅助供电单元回路接线端(A+、A-)、底座交流接触器控制线接线端1-1、第二供电单元接线端1-2、屏幕监控单元接线端1-3、控制引导线束接线端1-4和备用接线端1-5。
请参照图4，第一控制模块2包括主监控单元21、系统电源切换单元22、BMS辅助供电单元23、绝缘监测单元24和第一通讯单元25，本实施例的主监控单元21采用现有的单片机及其外围电路，系统电源切换单元22采用现有的双电源自动切换开关，BMS辅助供电单元23采用开关电源，绝缘监测单元24采用现有的绝缘监测电路，第一通讯单元25采用现有的无线通讯单元。
主监控单元21与交直流转换模块3连接，主监控单元21还分别通过底座交流接触器控制线211、底座控制引导线束212和屏幕监控单元控制线213与第一功率转换接口1连接，第一功率转换接口1与BMS辅助供电单元23的输入端连接，BMS辅助供电单元23的输出端通过中间继电器K2与第一功率转换接口1连接，中间继电器K2的控制端与主监控单元21连接，BMS辅助供电单元23的输出端还与系统电源切换单元22的第一输入端连接，并通过系统电源切换单元22的与主监控单元21连接，系统电源切换单元22的第二输入端与第一功率转换接口1连接，第一功率转换接口1通过空气开关QF1与交直流转换模块3连接，交直流转换模块3的直流正负输出端分别通过直流接触器KM1和直流分流器26的第一输出端与第一功率转换接口1连接，直流分流器26的第二输出端通过直流电能表27与主监控单元21连接，直流电能表27用于电量计量，并将电量数据发送给主监控单元21。直流接触器KM1的控制端通过急停开关ST与主监控单元21连接，急停开关ST可以在发生故障时紧急断开电路，绝缘监测单元24的输入端分别与直流接触器KM1的输出端和直流分流器26的第一输出端连接，绝缘监测单元24的输出端与主监控单元21连接，绝缘监测单元24用于监测直流输出回路是否有漏电现象，并将监测结果反馈给主监控单元21，有利于提高安全性。主监控单元21还连接有指示灯单元28，指示灯单元28用于指示移动安装组件的工作状态，主监控单元21与第一通讯单元25连接，第一通讯单元25与后台服务器连接，并通过所述后台服务器与移动用户端连接，用户可以通过移动用户端和后台服务器与第一通讯单元25通讯，进行充电、付费的相关操作。
请参照图5，交直流转换模块3包括DSP控制单元35以及依次连接的EMI输入单元31、有源PFC单元32、DC/DC变换单元33和EMI输出单元34，EMI输入单元31的输入端与第一功率转换接口1连接，EMI输出单元34的输出端分别与直流接触器KM1和直流分流器26连接，本实施例中DSP控制单元35采用现有的DSP芯片及其外围电路，EMI输入单元31HE EMI输出单元34均可用EMI整流滤波电路，有源PFC单元32采用功率因素校正电路，DC/DC变换单元33包括高频变压器，三相交流电通过功率转换接口输入，依次经整流滤波和有源功率因素校正后满足EMC标准和得到小于5％的电流总谐波含量，然后经过高频变压和直流整流滤波后通过功率转换公头1输出稳定的直流电压，EMI输入单元31还通过输入检测单元36与DSP控制单元35连接，并将输入电压、电流数据发送给DSP控制单元35，DSP控制单元35对输入电压、电流进行管理保护，避免过流过压现象，EMI输出单元34还通过输出检测单元38与DSP控制单元35连接，并将输出电压、电流数据发送给DSP控制单元35，DSP控制单元35对输入电压、电流进行管理保护，避免过流过压现象，DSP控制单元35分别与有源PFC单元32的控制端和DC/DC变换单元33的控制端连接，DSP控制单元35产生PWM信号并分别发送给有源PFC单元32和DC/DC变换单元33，PWM信号用于驱动有源PFC单元32，DSP控制单元35可根据输入电压、电流数据对PWM信号进行调节以保护有源PFC单元和DC/DC变换单元33，有源PFC单元32的输出端通过第一供电单元37与DSP控制单元35连接，第一供电单元37用于为DSP控制单元35提供工作电压，DSP控制单元35通过第二通讯单元39与主监控单元21连接。DSP控制单元35还连接有GPS定位单元310，GPS定位单元310用于实时定位移动安装组件的位置，避免移动安装组件丢失。
请参照图1，第一壳体4内设置有固定板5和卡箍6，固定板5固定在第一壳体4的一侧，交直流转换模块3集成设置在一箱体内，有利于充电桩的维护和管理，交直流转换模块3设置在固定板5上并通过卡箍6固定，有利于减轻充电桩移动组件在携带过程中的震动。
请参照图6-9，本实施例还公开一种充电桩，包括底座7和上述的充电桩移动安装组件，底座7包括第二壳体71以及依次连接的交流输入接口72、空气开关QF2、交流接触器KM2、第二功率转换接口75和充电枪接口76，交流接触器KM2的控制端通过控制线751与第二功率转换接口75连接，充电枪接口76通过底座上的控制引导线束752与第二功率转换接口75连接，交流输入接口72、空气开关QF2和交流接触器KM2设置在第二壳体71内，充电枪接口76与充电枪连接，空气开关QF2的输出端还连接有第二供电单元73，本实施例的第二供电单元73采用开关电源，第二供电单元73的输出端与第二功率转换接口75连接，第二功率转换接口75还连接有屏幕监控单元74连接，屏幕监控单元74连接有用于人机交互的显示器和/或键盘(未图示)，第二功率转换接口75与第一功率转换接口1相互匹配，使用时，底座7和充电桩移动安装组件通过第一功率转换接口1、第二功率转换接口75连接，接通空气开关QF2，交流输入接口72通过第一功率转换接口1、第二功率转换接口75向移动安装组件输送交流电，第一控制模块2控制交直流转换模块3将交流电转换为稳定的直流电并通过功率转换接口输送至充电枪接口76，从而完成基本的充电操作。第二壳体71上设置有限位凹台77，限位凹台77的两侧设置有导向斜面78，便于移动组件和底座7的安装使用。
本实施例的底座7成本较低，适合大范围推广，而成本相对较高的移动安装组件可根据各区域充电桩的利用率来进行调配，可以避免充电桩因利用率不高和充电桩建设投资回收困难，同时也可降低电网的负担。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (9)

1.一种充电桩移动安装组件，其特征在于：包括第一功率转换接口(1)以及分别与所述第一功率转换接口(1)电性连接的第一控制模块(2)和交直流转换模块(3)，所述第一控制模块(2)和所述交直流转换模块(3)为电性连接的独立模块，并均设置在第一壳体(4)内。
2.如权利要求1所述的充电桩移动安装组件，其特征在于：所述交直流转换模块(3)包括依次连接的EMI输入单元(31)、有源PFC单元(32)、DC/DC变换单元(33)和EMI输出单元(34)，EMI输入单元(31)通过输入检测单元(33)连接有DSP控制单元(35)，DSP控制单元(35)分别与有源PFC单元(32)的控制端和DC/DC变换单元(33)的控制端连接，有源PFC单元(32)的输出端还通过第一供电单元(37)与DSP控制单元(35)连接，EMI输出单元(34)通过输出检测单元(38)与DSP控制单元(35)连接，DSP控制单元(35)还连接有第二通讯单元(39)。
3.如权利要求2所述的充电桩移动安装组件，其特征在于：所述DSP控制单元(35)还连接有GPS定位单元(310)。
4.如权利要求1所述的充电桩移动安装组件，其特征在于：所述第一控制模块(2)包括主监控单元(21)、系统电源切换单元(22)、BMS辅助供电单元(23)、绝缘监测单元(24)和第一通讯单元(25)，主监控单元(21)与第一功率转换接口(1)连接，第一功率转换接口(1)与BMS辅助供电单元(23)的输入端连接，BMS辅助供电单元(23)的输出端通过中间继电器K2与第一功率转换接口(1)连接，中间继电器K2的控制端与主监控单元(21)连接，BMS辅助供电单元(23)的输出端还与系统电源切换单元(22)的第一输入端连接，并通过系统电源切换单元(22)的与主监控单元(21)连接，系统电源切换单元(22)的第二输入端与第一功率转换接口(1)连接，第一功率转换接口(1)通过空气开关QF1与所述交直流转换模块(3)连接，所述交直流转换模块(3)的直流正负输出端分别通过直流接触器KM1和直流分流器(26)的第一输出端与第一功率转换接口(1)连接，直流分流器(26)的第二输出端通过直流电能表(27)与主监控单元(21)连接，直流接触器KM1的控制端通过急停开关ST与主监控单元(21)连接，绝缘监测单元(24)的输入端分别与直流接触器KM1的输出端和直流分流器(26)的第一输出端连接，绝缘监测单元(24)的输出端与主监控单元(21)连接，主监控单元(21)与第一通讯单元(25)连接。
5.如权利要求4所述的充电桩移动安装组件，其特征在于：所述第一通讯单元(25)与后台服务器连接，并通过所述后台服务器与移动用户端连接。
6.如权利要求1所述的充电桩移动安装组件，其特征在于：所述第一壳体(4)内设置有固定板(5)和卡箍(6)，交直流转换模块(3)设置在固定板(5)上并通过卡箍(6)固定。
7.一种充电桩，其特征在于：包括底座(7)和如权利要求1-6任意一项所述的充电桩移动安装组件，底座(7)包括第二壳体(71)以及依次连接的交流输入接口(72)、空气开关QF2、交流接触器KM2、第二功率转换接口(75)和充电枪接口(76)，空气开关QF2的输出端还连接有第二供电单元(73)，第二供电单元(73)的输出端与第二功率转换接口(75)连接，第二功率转换接口(75)与第一功率转换接口(1)相互匹配，底座(7)和充电桩移动安装组件通过第一功率转换接口(1)、所述第二功率转换接口(75)连接。
8.如权利要求7所述的充电桩，其特征在于：所述第二功率转换接口(75)还连接有屏幕监控单元(74)连接，屏幕监控单元(74)连接有用于人机交互的显示器和/或键盘。
9.如权利要求7所述的充电桩，其特征在于：所述第二壳体(71)上设置有限位凹台(77)，限位凹台(77)的两侧设置有导向斜面(78)。
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