CN114475317A - 一种多功能交流充电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能交流充电装置，包括与电网侧相连接的交流充电桩、车辆接口和电动汽车，所述交流充电桩通过车辆接口与电动汽车相连接，所述交流充电桩包括开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4、开关S1、电阻R1、电阻R4、电阻R5、三极管Q1、供电装置，采用上述技术方案，实现对电动汽车的控制导引以及对电动汽车的唤醒功能，电网实时数据通过以太网传输给供电装置，供电装置根据电网实时负荷的情况，通过调节PWM的占空比的大小来调节输出电流的大小从而实现有序充电的功能，通过负载均衡控制装置对开关进行控制，还能实现电网系统平衡。

Description

一种多功能交流充电装置及方法

技术领域

本发明涉及能源车充电技术领域，具体指一种多功能交流充电装置及方法。

背景技术

随着电动汽车的渗透率越来越高，电动汽车的充电负荷已逐渐成为区域电网内的重要负荷。交流充电桩的控制导引电路在工作时，交流充电桩侧能够满足对开关K1和开关K2的控制，导通交流电网输入到电动汽车的车载充电机。但是，该交流充电桩的控制导引电路存在一些问题：如果出现因电动汽车异常导致充电过程中止的情况发生时，现有的交流充电桩无法在上述情况发生后实现充电过程的自动唤醒。

为解决上述技术问题，中国专利公开了申请号为CN202021231848.2，名称为一种具有唤醒功能的交流充电桩，如图1所示，包括第一开关K1、第二开关K2和供电控制装置，第一开关K1用以连接交流充电桩的零线和电动汽车的零线；第二开关K2用以连接交流充电桩的地线和电动汽车的地线；供电控制装置的PWM端通过开关S1连接有第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端所处的线路上具有第一检测点D1，第一检测点D1与供电控制装置连接，还包括开关S4和S5，开关S4连接第一电阻R1的第二端，开关S4用以连接第一电阻R1和电动汽车的控制导引线CP；开关S5的第一端连接该交流充电桩的接地端，开关S5的第二端用以连接电动汽车内的连接确认线CC，实现了对充电桩进行导引控制以及针对电动汽车充电的唤醒。

然而，由于电动汽车充电负荷在时间上和空间上的随机性，其接入电网必然会对电网产生一定的影响。针对电动汽车无序接入造成的电网负荷“峰上加峰”等现象。另外，电动汽车接入相线得容量有一定得限制，使得电动汽车接入造成的电网负荷三相容易出现不平衡得问题

发明内容

本发明根据现有技术得不足，提出一种多功能交流充电装置及方法，针对电动汽车无序接入造成的电网负荷“峰上加峰”等现象，通过峰谷电价的有序充电，即通过电价信号，激励电动汽车用户自发响应调整充电时间，实现“削峰填谷”的效果；并且避免造成电网三相的严重不平衡现象。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种多功能交流充电装置，包括与电网侧相连接的交流充电桩、车辆接口和电动汽车，所述交流充电桩通过车辆接口与电动汽车相连接，所述交流充电桩包括开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4、开关S1、电阻R1、电阻R4、电阻R5、三极管Q1、供电装置，所述开关K1的一端与电网侧L1相连接，所述开关K2和开关K21的一端均与电网侧L2，所述开关K3和开关K31的一端均与电网侧L3，所述开关K4的一端与电网侧N相连接，所述开关K21和开关K31的另一端均连接至开关K1的另一端相连接，所述开关K1、开关K2、开关K3、开关K4的另一端均连接至车辆接口，所述开关S1的第一端连接供电装置的12V电压输出端，所述开关S1的第二端连接供电装置PWM输出端，所述开关S1的第三端悬空，所述开关S1的第四端连接的是电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端所处的线路上具有检测点1，所述检测点1与供电控制装置连接，所述电阻R1的第二端连接车辆接口的CP信号线，所述供电装置V1连接到电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端与电阻R5的第一端相连，所述电阻R5的第二端连接到PE端，所述电阻R4的第二端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极连接到PE端，所述三极管Q1的集电极连接到车辆接口的CC连接线。

作为优选，所述电动汽车包括车载充电机、车辆控制装置、电阻R2、电阻R3、二极管，所述车辆接口的CC连接线连接至车辆控制装置，所述车辆接口的CP连接线连接至二极管的正极，所述二极管的负极依次连接至车辆控制装置、电阻R3的一端、电阻R2的一端，所述电阻R2、电阻R3的另一端均连接至PE端，所述电阻R3与二极管之间设有检测点2。

作为优选，所述交流充电桩还包括剩余电流保护装置。

作为优选，还包括电力采集单元，所述电力采集单元包括电力采集器、能量调节器，所述电力采集器连接至电网侧L1、L2、L3，用于获取当前区域电网的负荷情况、每个相线的运行情况，所述电力采集器通过485通信与能量调节器相连接，所述能量调节器通过以太网通信与交流充电桩相连接。

作为优选，所述交流充电桩包括负载均衡控制装置，所述能量调节器通过以太网通信与负载均衡控制装置相连接，所述负载均衡控制装置与开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4信号连接。

作为优选，所述开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4均为继电器。

作为优选，所述电阻R1的阻值为1000欧姆。

一种应用所述多功能交流充电装置的充电方法。

本发明具有以下的特点和有益效果：

采用上述技术方案，实现对电动汽车的控制导引以及对电动汽车的唤醒功能，电网实时数据通过以太网传输给供电装置，供电装置根据电网实时负荷的情况，通过调节PWM的占空比的大小来调节输出电流的大小从而实现有序充电的功能，通过负载均衡控制装置对开关进行控制，还能实现电网系统平衡。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的原理框图；

图2为本发明实施例的电路原理图；

图3为本发明实施例中电力采集单元的原理框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种多功能交流充电装置，如图2所示，包括与电网侧相连接的交流充电桩、车辆接口和电动汽车，所述交流充电桩通过车辆接口与电动汽车相连接，所述交流充电桩包括开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4、开关S1、电阻R1、电阻R4、电阻R5、三极管Q1、供电装置，所述开关K1的一端与电网侧L1相连接，所述开关K2和开关K21的一端均与电网侧L2，所述开关K3和开关K31的一端均与电网侧L3，所述开关K4的一端与电网侧N相连接，所述开关K21和开关K31的另一端均连接至开关K1的另一端相连接，所述开关K1、开关K2、开关K3、开关K4的另一端均连接至车辆接口，所述开关S1的第一端连接供电装置的12V电压输出端，所述开关S1的第二端连接供电装置PWM输出端，所述开关S1的第三端悬空，所述开关S1的第四端连接的是电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端所处的线路上具有检测点1，所述检测点1与供电控制装置连接，所述电阻R1的第二端连接车辆接口的CP信号线，所述供电装置V1连接到电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端与电阻R5的第一端相连，所述电阻R5的第二端连接到PE端，所述电阻R4的第二端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极连接到PE端，所述三极管Q1的集电极连接到车辆接口的CC连接线。

上述技术方案中，开关S1、电阻R4、电阻R5、三极管Q1构成了交流电动汽车的导引电路，通过开关S1和三极管Q1能够实现对电动汽车的唤醒，可以理解的，当开关S1空置时，即可实现电动汽车的唤醒功能。PWM端口起到控制占空比从而实现调节输出电流，进而实现有序充电的功能。

另外，通过调节供电装置V1端的输出电压的大小不仅可以起到唤醒电动汽车，并且还能调节输出电流的功能。

进一步的，所述电动汽车包括车载充电机、车辆控制装置、电阻R2、电阻R3、二极管，所述车辆接口的CC连接线连接至车辆控制装置，所述车辆接口的CP连接线连接至二极管的正极，所述二极管的负极依次连接至车辆控制装置、电阻R3的一端、电阻R2的一端，所述电阻R2、电阻R3的另一端均连接至PE端，所述电阻R3与二极管之间设有检测点2。

进一步的，所述交流充电桩还包括剩余电流保护装置。通过设置剩余电流保护装置，从而防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。

本发明的进一步设置，如图3所示，还包括电力采集单元，所述电力采集单元包括电力采集器、能量调节器，所述电力采集器连接至电网侧L1、L2、L3，用于获取当前区域电网的负荷情况、每个相线的运行情况，所述电力采集器通过485通信与能量调节器相连接，所述能量调节器通过以太网通信与交流充电桩相连接。所述交流充电桩包括负载均衡控制装置，所述能量调节器通过以太网通信与负载均衡控制装置相连接，所述负载均衡控制装置与开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4信号连接。

上述技术方案中，负载均衡控制装置接收能量调度器的数据；能量调度器通过485通信与电力采集器进行通信，获取当前区域电网的负荷情况、每个相线的运行情况，能量调度器将获取当前区域电网的负荷情况、每个相线的运行情况通过以太网通信的方式发送给负均衡控制装置，负载均衡控制装置控制开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4，选择合适的相线进行工作，实现负载均衡。

进一步的，所述开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4均为继电器。

可以理解的，开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4有互锁装置，防止继电器在切换过程中发生相间或相与零线之间发生短路。

进一步的，所述电阻R1的阻值为1000欧姆。

本发明还公开一种应用上述多功能交流充电装置的充电方法。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多功能交流充电装置，其特征在于，包括与电网侧相连接的交流充电桩、车辆接口和电动汽车，所述交流充电桩通过车辆接口与电动汽车相连接，所述交流充电桩包括开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4、开关S1、电阻R1、电阻R4、电阻R5、三极管Q1、供电装置，所述开关K1的一端与电网侧L1相连接，所述开关K2和开关K21的一端均与电网侧L2，所述开关K3和开关K31的一端均与电网侧L3，所述开关K4的一端与电网侧N相连接，所述开关K21和开关K31的另一端均连接至开关K1的另一端相连接，所述开关K1、开关K2、开关K3、开关K4的另一端均连接至车辆接口，所述开关S1的第一端连接供电装置的12V电压输出端，所述开关S1的第二端连接供电装置PWM输出端，所述开关S1的第三端悬空，所述开关S1的第四端连接的是电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端所处的线路上具有检测点1，所述检测点1与供电控制装置连接，所述电阻R1的第二端连接车辆接口的CP信号线，所述供电装置V1连接到电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端与电阻R5的第一端相连，所述电阻R5的第二端连接到PE端，所述电阻R4的第二端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极连接到PE端，所述三极管Q1的集电极连接到车辆接口的CC连接线。

2.根据权利要求1所述的多功能交流充电装置，其特征在于，所述电动汽车包括车载充电机、车辆控制装置、电阻R2、电阻R3、二极管，所述车辆接口的CC连接线连接至车辆控制装置，所述车辆接口的CP连接线连接至二极管的正极，所述二极管的负极依次连接至车辆控制装置、电阻R3的一端、电阻R2的一端，所述电阻R2、电阻R3的另一端均连接至PE端，所述电阻R3与二极管之间设有检测点2。

3.根据权利要求1所述的多功能交流充电装置，其特征在于，所述交流充电桩还包括剩余电流保护装置。

4.根据权利要求1所述的多功能交流充电装置，其特征在于，还包括电力采集单元，所述电力采集单元包括电力采集器、能量调节器，所述电力采集器连接至电网侧L1、L2、L3，用于获取当前区域电网的负荷情况、每个相线的运行情况，所述电力采集器通过485通信与能量调节器相连接，所述能量调节器通过以太网通信与交流充电桩相连接。

5.根据权利要求4所述的多功能交流充电装置，其特征在于，所述交流充电桩包括负载均衡控制装置，所述能量调节器通过以太网通信与负载均衡控制装置相连接，所述负载均衡控制装置与开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4信号连接。

6.根据权利要求1所述的多功能交流充电装置，其特征在于，所述开关K1、开关K2、开关K21、开关K3、开关K31、开关K4均为继电器。

7.根据权利要求1所述的多功能交流充电装置，其特征在于，所述电阻R1的阻值为1000欧姆。

8.一种应用权利要求1-7任意一项所述多功能交流充电装置的充电方法。

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