CN111845406A - 一种模块化组装的一体式直流充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种模块化组装的一体式直流充电桩，包含动力输入单元、弱电控制计量部分、功率变换单元、动力输出单元、人机操作部分，各模组单元组件可以单独拆卸，其中，人机操作部分安装到充电桩的正门上，动力输入单元固定于充电桩正门下部位置，弱电控制计量部分固定于充电桩正门上部位置，其下部紧挨着动力输入单元，功率变换单元贯通于充电桩下部左右两侧位置，动力输出单元固定于充电桩背面上部位置，模组单元组件固定于充电桩钣金结构上。通过对充电桩元器件相对位置进行合理的设计排布，做到强弱电隔离，无需增加额外硬件，在保证系统良好装配性的前提下降低了系统复杂度及成本，提升了装配效率及可靠性，便于充电桩的大批量生产。

Description

一种模块化组装的一体式直流充电桩
技术领域
本发明涉及电动汽车充电桩技术领域，尤其涉及一种模块化组装的一体式直流充电桩。
背景技术
在国家相关政策的导引下，我国新能源汽车的保有量逐年增加，与之相对的充电基础设施配套却发展较慢。充电桩作为新能源汽车消费和发展的基础设施，市场需求与日俱增，提高充电桩的生产效率至关重要。
与此同时，由于电动汽车一体式充电桩将动力输入单元、弱电控制计量部分、功率变换单元、动力输出单元、人机操作部分等集成到一套钣金外壳内部。常规充电桩的装配采用直接将元器件安装到桩体内部，然后在充电桩上进行相应的接线工作。各种铜排及电气元件的安装对于紧固力矩有特定的要求以保证足够的紧固强度及电气可靠性，狭小空间难以保证工具的正确使用。受限于内部空间，难于进行强弱电布线、难于进行元器件的紧固装配，无法保证元器件装配可靠性，同时造成整体装配效率较低。因此，需要发明一种充电桩的设计方法及元器件布置方式，以保证生产效率，提高装配可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种模块化组装的一体式直流充电桩，本发明的技术方案如下：
一种模块化组装的一体式直流充电桩包含动力输入单元、弱电控制计量部分、功率变换单元、动力输出单元、人机操作部分，各模组单元组件可以单独拆卸，其中动力输入单元、弱电控制计量部分、功率变换单元、动力输出单元和人机操作部分之间预留强电或弱电的接线供相互连接，人机操作部分安装到充电桩的正门上，动力输入单元固定于充电桩正门下部位置，弱电控制计量部分固定于充电桩正门上部位置，其下部紧挨着动力输入单元，功率变换单元贯通于充电桩下部左右两侧位置，动力输出单元固定于充电桩背面上部位置，模组单元组件通过螺丝固定到充电桩钣金结构上，保证充电桩的正常运行。
进一步地，动力输入单元包含强电塑壳断路器、模组输入控制接触器、浪涌保护器、弱电控制断路器、电源模块、直流电能表、线槽、载流铜排、安装导轨及强电钣金安装板，强电塑壳断路器、模组输入控制接触器、浪涌保护器、弱电控制断路器、电源模块、直流电能表安装到强电钣金安装板上，直流电能表采用端子和端子面对面的方式安装到强电钣金安装板的上部，电源模块采用端子和端子面对面的方式安装于直流电能表的下方，电源模块及直流电能表之间设计有线槽便于线束的约束，强电塑壳断路器安装于强电钣金安装板下方中部位置，强电塑壳断路器左侧安装有模组输入控制接触器，右侧安装有浪涌保护器、弱电控制断路器和安装导轨，以上所述元器件相关位置保证弱电接线距离最短，有助于强电进入充电桩内部的电缆接线，做到了强弱电分离，载流铜排设计到强电钣金安装板上提高装配可靠性，强电塑壳断路器在流水线上装配，强电钣金安装板上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构上。
进一步地，弱电控制计量部分包含充电桩主控板，绝缘监测，端子排，继电器安装板，安装导轨及弱电钣金安装板，充电桩主控板弱电接线多，同时与动力输入单元、功率变换单元、动力输出单元之间连接密切，主控板和绝缘监测采用一上一下固定于弱电钣金安装板上，四周设计有线槽供线束的固定及走线，弱电控制计量部分下部有端子排预留和外接连线的接口，弱电钣金安装板上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构上。
进一步地，功率变换单元是充电桩正常工作的核心单元，由功率模组、模组安装支架、汇集铜排组成，功率变换单元最多支持8个功率模组的装配，功率模组以水平方向安装于模组安装支架内部，模组可以方便抽拉便于日常的检修维护，功率模组预留和外接连接的汇集铜排便于和外接的接线，功率变换单元做成一个装配总成，通过预留的安装螺丝孔装配到充电桩钣金结构上。
进一步地，动力输出单元将端子排、线槽、直流接触器、熔断器、分流器、泄放电阻、泄放接触器、载流铜排装配到输出钣金安装板上，保证了电气件间的电气间隙和爬电距离要求，元器件布置以按照输出钣金安装板中心对称方式安装到动力输出单元上，用于充电桩左右两把充电枪的接线，端子排上预留和外接的弱电接口，载流铜排的紧固螺丝垂直于输出钣金安装板，输出钣金安装板上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构上。
本发明的有益效果为：本发明基于充电桩内部组件模块化的设计方式，在满足拓扑结构下对元器件相对位置进行合理的设计、排布，做到强弱电隔离，无需增加额外硬件，在保证系统良好装配性的前提下降低了系统复杂度及成本，提升了装配效率及可靠性。固化了充电桩元器件之间相对的位置关系，利用元器件之间相互联系又保持一定独立性的关系，提高充电桩内部元器件的装配可靠性，能够保证强弱电分离，保证布线之间的美观度以便于检修，在减轻工人劳动强度的情况下，极大提升充电桩的装配效率，有助于充电桩流水线大批量生产。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的附图实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明一种模块化组装的一体式直流充电桩的各模块组件的相对位置关系总装示意图的正面图；
图2为本发明一种模块化组装的一体式直流充电桩的各模块组件的相对位置关系总装示意图的背面图；
图3为本发明动力输入单元组件的装配示意图；
图4为本发明弱电控制计量部分的装配示意图；
图5为本发明功率变换单元的装配示意图右视图；
图6为本发明功率变换单元的装配示意图左视图；
图7为本发明动力输出单元的装配示意图；
图中，01.人机操作部分，02.钣金结构，03.弱电控制计量部分，04.功率变换单元，05.动力输入单元，06.动力输出单元，07.附件总成，08.电能表，09.电源模块，10.弱电断路器，11.浪涌保护器，12.强电塑壳断路器，13.模组输入控制接触器，14.载流铜排，15.动力输入单元线槽，16.安装导轨，17.充电桩主控板，18.弱电控制计量线槽，19.弱电控制计量端子排，20.绝缘监测，21.继电器安装板，22.模组安装支架，23.功率模组，24.汇集铜排，25.端子排，26.动力输出单元线槽，27.载流铜排，28.直流接触器，29.熔断器，30.泄放接触器，31.泄放电阻，32.强电钣金安装板，33.弱电钣金安装板，34.输出钣金安装板。
具体实施方式
下面结合具体发明内容和附图说明，对本发明作进一步详细描述。
如图1、图2所示分别为本发明一种模块化组装的一体式直流充电桩的各模块组件的相对位置关系总装示意图的正面图与背面图，确定了一体式直流充电桩内部各模块组件的组成定义及相对固定的位置关系，确定了模块化的总装形式。
一种模块化组装的一体式直流充电桩包含动力输入单元05、弱电控制计量部分03、功率变换单元04、动力输出单元06、人机操作部分01，各模组单元组件可以单独拆卸，其中动力输入单元05、弱电控制计量部分03、功率变换单元04、动力输出单元06和人机操作部分01之间预留强电或弱电的接线供相互连接，人机操作部分01安装到充电桩的正门上，动力输入单元05固定于充电桩正门下部位置，弱电控制计量部分03固定于充电桩正门上部位置，其下部紧挨着动力输入单元05，功率变换单元04贯通于充电桩下部左右两侧位置，动力输出单元06固定于充电桩背面上部位置，模组单元组件通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上，保证充电桩的正常运行。
如图3所示为动力输入单元组件的装配示意图，确定了动力输入单元的模块化实现形式及其元器件的相对位置关系，动力输入单元05包含强电塑壳断路器12、模组输入控制接触器13、浪涌保护器11、弱电控制断路器10、电源模块09、直流电能表08、线槽15、载流铜排14、安装导轨16及强电钣金安装板32，强电塑壳断路器12、模组输入控制接触器13、浪涌保护器11、弱电控制断路器10、电源模块09、直流电能表08安装到强电钣金安装板32上，直流电能表08采用端子和端子面对面的方式安装到强电钣金安装板32的上部，电源模块09采用端子和端子面对面的方式安装于直流电能表08的下方，电源模块09及直流电能表08之间设计有线槽便于线束的约束，强电塑壳断路器12安装于强电钣金安装板32下方中部位置，强电塑壳断路器12左侧安装有模组输入控制接触器13，右侧安装有浪涌保护器11、弱电控制断路器10和安装导轨16，以上所述元器件以相对固定位置安装到钣金安装板上保证弱电接线距离最短，有助于强电进入充电桩内部的电缆接线，做到了强弱电分离，载流铜排14对于紧固件的拧紧力矩有很高要求，设计到强电钣金安装板32上提高装配可靠性，强电塑壳断路器12比较重，在流水线上装配在工作台上装配比直接在充电桩上装配能减少人的劳动量，强电钣金安装板32上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上。
如图4所示为弱电控制计量部分的装配示意图，确定了弱电控制计量部分03的模块化实现形式及其元器件的相对位置关系，弱电控制计量部分03包含充电桩主控板17，绝缘监测20，端子排19，继电器安装板21，安装导轨及弱电钣金安装板33，充电桩主控板17弱电接线多，同时与其他各个单元组件03、04、05、06之间连接密切，主控板17和绝缘监测20采用一上一下固定于弱电钣金安装板33上，四周设计有线槽供线束的固定及走线，能够保证将整个组件放到工作台上接线，减轻了工人的工作强度，提高了装配的效率，便于接线的检查，弱电控制计量部分03下部有端子排19预留和外接连线的接口，弱电钣金安装板33上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上。
如图5、图6所示分别为功率变换单元的装配示意图右视图、左视图，确定了功率变换单元04的模块化实现形式及其元器件的相对位置关系，功率变换单元04是充电桩正常工作的核心单元，由功率模组23、模组安装支架22、汇集铜排24组成，功率变换单元04最多支持8个功率模组23的装配，功率模组23以水平方向安装于模组安装支架22内部，模组可以方便抽拉便于日常的检修维护，功率模组23预留和外接连接的汇集铜排24便于和外接的接线，功率变换单元04做成一个装配总成，在装配到充电桩上之前就可以完成模块的组装，有助于模组支架的安装精度，进而保证模组的可靠安装，通过预留的安装螺丝孔装配到充电桩钣金结构02上。
如图7所示为动力输出单元的装配示意图，确定了动力输出单元06的模块化实现形式及其元器件的相对位置关系，动力输出单元06将端子排25、线槽26、直流接触器28、熔断器29、分流器35、泄放电阻31、泄放接触器30、载流铜排27装配到输出钣金安装板34上，有助于和枪线的直接连接，保证了电气件间的电气间隙和爬电距离要求，元器件布置以按照输出钣金安装板34中心对称方式安装到动力输出单元06上，用于充电桩左右两把充电枪的接线，端子排25上预留和外接的弱电接口，载流铜排24的紧固螺丝垂直于输出钣金安装板34，因而载流铜排的紧固螺丝容易调整到合适的力矩来保证连接可靠性，将同样的元器件装配到一起有助于用相同的力矩及工具进行元器件的紧固，因而有助于提高装配效率，输出钣金安装板34上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种模块化组装的一体式直流充电桩，其特征在于，所述一体式直流充电桩包含动力输入单元05、弱电控制计量部分03、功率变换单元04、动力输出单元06、人机操作部分01，各模组单元组件可以单独拆卸，其中动力输入单元05、弱电控制计量部分03、功率变换单元04、动力输出单元06和人机操作部分01之间预留强电或弱电的接线供相互连接，人机操作部分01安装到充电桩的正门上，动力输入单元05固定于充电桩正门下部位置，弱电控制计量部分03固定于充电桩正门上部位置，其下部紧挨着动力输入单元05，功率变换单元04贯通于充电桩下部左右两侧位置，动力输出单元06固定于充电桩背面上部位置，模组单元组件通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上，保证充电桩的正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种模块化组装的一体式直流充电桩，其特征在于，动力输入单元05包含强电塑壳断路器12、模组输入控制接触器13、浪涌保护器11、弱电控制断路器10、电源模块09、直流电能表08、线槽15、载流铜排14、安装导轨16及强电钣金安装板32，强电塑壳断路器12、模组输入控制接触器13、浪涌保护器11、弱电控制断路器10、电源模块09、直流电能表08安装到强电钣金安装板32上，直流电能表08采用端子和端子面对面的方式安装到强电钣金安装板32的上部，电源模块09采用端子和端子面对面的方式安装于直流电能表08的下方，电源模块09及直流电能表08之间设计有线槽便于线束的约束，强电塑壳断路器12安装于强电钣金安装板32下方中部位置，强电塑壳断路器12左侧安装有模组输入控制接触器13，右侧安装有浪涌保护器11、弱电控制断路器10和安装导轨16，以上所述元器件相关位置保证弱电接线距离最短，有助于强电进入充电桩内部的电缆接线，做到了强弱电分离，载流铜排14设计到强电钣金安装板32上提高装配可靠性，强电塑壳断路器12在流水线上装配，强电钣金安装板32上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上。
3.根据权利要求1所述的一种模块化组装的一体式直流充电桩，其特征在于，弱电控制计量部分03包含充电桩主控板17，绝缘监测20，端子排19，继电器安装板21，安装导轨及弱电钣金安装板33，充电桩主控板17弱电接线多，同时与动力输入单元05、功率变换单元04、动力输出单元06之间连接密切，主控板17和绝缘监测20采用一上一下固定于弱电钣金安装板33上，四周设计有线槽供线束的固定及走线，弱电控制计量部分03下部有端子排19预留和外接连线的接口，弱电钣金安装板33上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上。
4.根据权利要求1所述的一种模块化组装的一体式直流充电桩，其特征在于，功率变换单元04是充电桩正常工作的核心单元，由功率模组23、模组安装支架22、汇集铜排24组成，功率变换单元04最多支持8个功率模组23的装配，功率模组23以水平方向安装于模组安装支架22内部，模组可以方便抽拉便于日常的检修维护，功率模组23预留和外接连接的汇集铜排24便于和外接的接线，功率变换单元04做成一个装配总成，通过预留的安装螺丝孔装配到充电桩钣金结构02上。
5.根据权利要求1所述的一种模块化组装的一体式直流充电桩，其特征在于，动力输出单元06将端子排25、线槽26、直流接触器28、熔断器29、分流器35、泄放电阻31、泄放接触器30、载流铜排27装配到输出钣金安装板34上，保证了电气件间的电气间隙和爬电距离要求，元器件布置以按照输出钣金安装板34中心对称方式安装到动力输出单元06上，用于充电桩左右两把充电枪的接线，端子排25上预留和外接的弱电接口，载流铜排24的紧固螺丝垂直于输出钣金安装板34，输出钣金安装板34上有开孔，通过螺丝固定到充电桩钣金结构02上。
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