CN115972958A - 一种家用充电桩本地负载均衡系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于充电桩技术领域，公开了一种家用充电桩本地负载均衡系统，包括充电桩本体，所述充电桩本体包括电能测量模块和充电控制模块，所述电能测量模块包括控制电路和输入配电，所述电能测量模块电性连接有家用电表，且家用电表电性连接有各种家用电器，所述家用电表与充电控制模块均电性连接有变压器，所述充电控制模块电性连接有充电开关、充电管理系统和插头升降模块，通过电能测量模块对家用电表电联，并监测家用电器的用电总量，从而便于充电控制模块与变压器对电流限流，从而使用家用电荷载与供汽车充电的荷载均衡，防止用电量超出安全范围，始终保持用电负载均衡，不会超负荷，增加充电桩与家用电器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于充电桩技术领域，具体涉及一种家用充电桩本地负载均衡系统。
背景技术
随着科技的发展、时代的进步，石油资源日益枯竭以及环境的日益恶化，环保节能的电动汽车在越来越多的地方替代燃油汽车，然而在电动汽车普及之前还面临着一些问题，其中充电桩的普及范围就是其中的一个方面；为了人类有个天蓝水清的良好生存环境，必须对各类污染源进行有效治理，其中作为污染物来源之一的汽车排放也必须予以重视，当然，对于内燃汽车来说无论如何采取技术进步和革新也无法消除其污染物的排放，从这个意义上来说发展电动汽车才能够从根源上解决这一问题；
在欧洲市场，家庭汽车充电桩没有单独拉一个电线跟电表，跟家用电表公共，家用电网通常有额定度数，例如15KW，如果汽车充电需要7KW，而此时家里电器用电超过8KW，变会跳闸，而本系统通过充电桩与家庭电表通讯交互，检测家庭电表用电量，来控制给车充电多少度，例如检测到家庭用电9KW时，便可控制给车充电6KW，检测到家庭用电8KW时，便可控制给车充电7KW，可始终保持用电负载均衡，不会超负荷。
为此，我们提出一种家用充电桩本地负载均衡系统来解决现有技术中存在的问题，通过控制电流的输出量，使家用电在正常供电的情况下对车辆进行充电，并且充电的充电荷载与家用电始终保持均衡，避免用电过载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家用充电桩本地负载均衡系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中电流分布不均，电压不稳的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种家用充电桩本地负载均衡系统，包括充电桩本体，所述充电桩本体包括电能测量模块和充电控制模块，所述电能测量模块包括控制电路和输入配电，所述电能测量模块电性连接有家用电表，且家用电表电性连接有各种家用电器，所述家用电表与充电控制模块均电性连接有变压器，所述充电控制模块电性连接有充电开关、充电管理系统和插头升降模块；
所述控制电路主要与系统各硬件之间协调配合，所述输入配电主要由保护断路器、防雷单元和输入电能表组成，所述防雷单元设置有最高峰值，且最高峰值与保护断路器电性连接，所述输入电能表设置有计费表与用电量表。
优选的，所述充电桩本体为电动汽车提供具有火线和零线的交流充电接口，其电力输入端为三相四线制连接线，具有零线和A、B、C三相，所述充电桩本体的电力输入端并联汇总后连接到电网接口，所述插头升降模块采集电网接口的总功率、相电流，并从每个充电桩本体获取功率与电流，并根据电网总容量，控制每个充电桩在使用A、B、C三相电和停止充电之间切换。
优选的，所述充电管理系统设置有移动终端和无线通讯模块，且无线通讯模块与移动终端电性连接，通过移动终端调控无线通讯模块监测充电模块，且充电模块采用隔离设计的CAN通信接口。
优选的，所述充电管理系统还包括计费监控模块、充电界面和急停按钮，所述充电模块与计费监控模块之间的通信采用CAN通信协议，所述计费监控模块可对充电模块实现调压、限流、单模块开关机。
优选的，所述充电界面主要由显示充电数据屏、操作过程和充电状态栏组成，且显示充电数据屏实时显示汽车充电量，所述操作过程设置有充电流程图与使用方法，且充电状态栏显示充电异常。
优选的，所述插头升降模块包括充电单元与升降单元，且充电单元与充电开关电性连接，所述充电单元设置有输出连接器、待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯，且输出连接器、待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯均与充电桩本体的A、B、C三相电电性连接。
优选的，所述电能测量模块还包括第一计算模块、第二计算模块、参数判断模块和电流值修正模块，所述第一计算模块用于对每个单体模块的输出电流值进行均值计算，所述第二计算模块用于对平均电流值和单体模块的输出电流值进行差值计算，所述参数判断模块，用于根据预设条件对调节参数进行判断。
优选的，所述参数判断模块包括判断执行单元和条件判定单元，所述判断执行单元用于对所述调节参数是否大于预设参数阈值进行判断，所述条件判定单元，用于如果所述调节参数大于所述预设参数阈值，则判定所述调节参数满足预设条件，所述电流值修正模块，用于当所述调节参数满足预设条件时，根据所述调节参数对所述单体模块的给定电流值进行修正。
优选的，所述输出连接器用于对待充电车辆的电性连接，所述待机指示灯为绿色LED灯，所述故障指示灯为红色LED灯，所述充电指示灯为黄色LED灯，且待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯均安装在充电桩本体的顶部。
优选的，所述无线通讯模块包括有无线传输单元、GPRS单元、GPS单元、计费单元，所述无线传输单元实现充电桩状态识别单元与移动终端的连接，充电桩状态识别模块所获得的信息通过无线传输单元输送至移动终端中，所述移动终端再将信息发送至用户端上供用户查询。
本发明提出的一种家用充电桩本地负载均衡系统，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明的充电控制模块、电能测量模块与充电管理系统，通过电能测量模块对家用电表电联，并监测家用电器的用电总量，从而便于充电控制模块与变压器对电流限流，从而使用家用电荷载与供汽车充电的荷载均衡，防止用电量超出安全范围，始终保持用电负载均衡，不会超负荷，增加充电桩与家用电器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构整体框图；
图2为本发明的插头升降模块结构示意图；
图3为本发明的输入配电结构示意图；
图4为本发明的充电管理系统结构示意图。
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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
本发明提供了如图1-4所示的一种家用充电桩本地负载均衡系统，包括充电桩本体，充电桩本体包括电能测量模块和充电控制模块，电能测量模块包括控制电路和输入配电，电能测量模块电性连接有家用电表，且家用电表电性连接有各种家用电器，家用电表与充电控制模块均电性连接有变压器，充电控制模块电性连接有充电开关、充电管理系统和插头升降模块；
控制电路主要与系统各硬件之间协调配合，输入配电主要由保护断路器、防雷单元和输入电能表组成，防雷单元设置有最高峰值，且最高峰值与保护断路器电性连接，输入电能表设置有计费表与用电量表。
充电桩本体对车辆进行充电时，对车辆的输出电流值进行均值计算，得到平均电流值；对平均电流值和车辆的输出电流值进行差值计算，得到调节参数；根据预设条件对调节参数进行判断；当调节参数满足预设条件时，根据调节参数对车辆的给定电流值进行修正，通过修正车辆的给定电流值能够实现对车辆的输出电流的均衡调节，即将输出电流值偏大的车辆的输出电流调低、将输出电流值偏小的车辆的输出电流调高，并最终实现车辆与家用电器的输出电流之间的均衡，从而避免因输出电流的不均衡导致车辆的寿命降低，进而避免对整体充电桩的使用寿命造成不利影响。
充电桩本体为电动汽车提供具有火线和零线的交流充电接口，其电力输入端为三相四线制连接线，具有零线和A、B、C三相，充电桩本体的电力输入端并联汇总后连接到电网接口，插头升降模块采集电网接口的总功率、相电流，并从每个充电桩本体获取功率与电流，并根据电网总容量，控制每个充电桩在使用A、B、C三相电和停止充电之间切换，提高了车辆充电时的安全性。
充电管理系统设置有移动终端和无线通讯模块，且无线通讯模块与移动终端电性连接，通过移动终端调控无线通讯模块监测充电模块，且充电模块采用隔离设计的CAN通信接口，通过移动终端实现客户远程操控车辆供电的开关，使用方便。
充电管理系统还包括计费监控模块、充电界面和急停按钮，充电模块与计费监控模块之间的通信采用CAN通信协议，计费监控模块可对充电模块实现调压、限流、单模块开关机，通过计费监控模块对车辆供电用电量计费，并与家用电器的用电量和计费区分，方便对车辆供电用电量进行统计。
充电界面主要由显示充电数据屏、操作过程和充电状态栏组成，且显示充电数据屏实时显示汽车充电量，操作过程设置有充电流程图与使用方法，且充电状态栏显示充电异常，通过显示充电数据屏幕显示充电量与荷载均衡变化值，同时便于通过移动终端检测充电状态以便于远程控制开关或急停，防止无人在家出现事故，车提高辆充电的安全性。
插头升降模块包括充电单元与升降单元，且充电单元与充电开关电性连接，充电单元设置有输出连接器、待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯，且输出连接器、待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯均与充电桩本体的A、B、C三相电电性连接，通过输出连接器便于对车辆进行供电，并通过待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯实时显示车辆供电时的状态，通过移动终端的充电界面对车辆供电状况实时监控。
电能测量模块还包括第一计算模块、第二计算模块、参数判断模块和电流值修正模块，第一计算模块用于对每个单体模块的输出电流值进行均值计算，第二计算模块用于对平均电流值和单体模块的输出电流值进行差值计算，参数判断模块，用于根据预设条件对调节参数进行判断，通过第一计算模块与第二计算模块对电流得到平均电流值与调节参数，以便于对电流的输出值发送至参数判断模块。
参数判断模块包括判断执行单元和条件判定单元，判断执行单元用于对调节参数是否大于预设参数阈值进行判断，条件判定单元，用于如果调节参数大于预设参数阈值，则判定调节参数满足预设条件，电流值修正模块，用于当调节参数满足预设条件时，根据调节参数对单体模块的给定电流值进行修正，通过判断执行单元与条件判定单元对电流的预设参数进行判定，通过家用电器的用电量进行条件判定，从而经由变压器将对车辆供电量进行调整，防止用电超载。
输出连接器用于对待充电车辆的电性连接，待机指示灯为绿色LED灯，故障指示灯为红色LED灯，充电指示灯为黄色LED灯，且待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯均安装在充电桩本体的顶部，充电桩本体对车辆进行充电时，通过不同的指示灯亮起，从而显示汽车的充电状态，防止充电时间较长或者充电时发生故障，并根据不同指示灯亮起进行相对应的操作。
无线通讯模块包括有无线传输单元、GPRS单元、GPS单元、计费单元，无线传输单元实现充电桩状态识别单元与移动终端的连接，充电桩状态识别模块所获得的信息通过无线传输单元输送至移动终端中，移动终端再将信息发送至用户端上供用户查询，GPRS模块实现用户端与充电桩状态识别模块的直接连接，通过移动终端在发送请求时，可将信息发送至充电管理系统，GPRS模块传输信号至充电桩状态识别模块，并且调取信息后再传输至用户端上供用户查阅，GPS模块通过对充电桩状态识别模块的每个数据进行定位，从而判定出每个数据充电桩的位置，用户端接收的信息均包含充电桩数据以及地理位置信息，计费模块用于测算充电桩充电的费用统计，且计费模块与计费监控模块电性连接，实时监测电费。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种家用充电桩本地负载均衡系统，包括充电桩本体，其特征在于：所述充电桩本体包括电能测量模块和充电控制模块，所述电能测量模块包括控制电路和输入配电，所述电能测量模块电性连接有家用电表，且家用电表电性连接有各种家用电器，所述家用电表与充电控制模块均电性连接有变压器，所述充电控制模块电性连接有充电开关、充电管理系统和插头升降模块；
所述控制电路主要与系统各硬件之间协调配合，所述输入配电主要由保护断路器、防雷单元和输入电能表组成，所述防雷单元设置有最高峰值，且最高峰值与保护断路器电性连接，所述输入电能表设置有计费表与用电量表。
2.根据权利要求1所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述充电桩本体为电动汽车提供具有火线和零线的交流充电接口，其电力输入端为三相四线制连接线，具有零线和A、B、C三相，所述充电桩本体的电力输入端并联汇总后连接到电网接口，所述插头升降模块采集电网接口的总功率、相电流，并从每个充电桩本体获取功率与电流，并根据电网总容量，控制每个充电桩在使用A、B、C三相电和停止充电之间切换。
3.根据权利要求1所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述充电管理系统设置有移动终端和无线通讯模块，且无线通讯模块与移动终端电性连接，通过移动终端调控无线通讯模块监测充电模块，且充电模块采用隔离设计的CAN通信接口。
4.根据权利要求3所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述充电管理系统还包括计费监控模块、充电界面和急停按钮，所述充电模块与计费监控模块之间的通信采用CAN通信协议，所述计费监控模块可对充电模块实现调压、限流、单模块开关机。
5.根据权利要求4所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述充电界面主要由显示充电数据屏、操作过程和充电状态栏组成，且显示充电数据屏实时显示汽车充电量，所述操作过程设置有充电流程图与使用方法，且充电状态栏显示充电异常。
6.根据权利要求1所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述插头升降模块包括充电单元与升降单元，且充电单元与充电开关电性连接，所述充电单元设置有输出连接器、待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯，且输出连接器、待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯均与充电桩本体的A、B、C三相电电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述电能测量模块还包括第一计算模块、第二计算模块、参数判断模块和电流值修正模块，所述第一计算模块用于对每个单体模块的输出电流值进行均值计算，所述第二计算模块用于对平均电流值和单体模块的输出电流值进行差值计算，所述参数判断模块，用于根据预设条件对调节参数进行判断。
8.根据权利要求7所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述参数判断模块包括判断执行单元和条件判定单元，所述判断执行单元用于对所述调节参数是否大于预设参数阈值进行判断，所述条件判定单元，用于如果所述调节参数大于所述预设参数阈值，则判定所述调节参数满足预设条件，所述电流值修正模块，用于当所述调节参数满足预设条件时，根据所述调节参数对所述单体模块的给定电流值进行修正。
9.根据权利要求6所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述输出连接器用于对待充电车辆的电性连接，所述待机指示灯为绿色LED灯，所述故障指示灯为红色LED灯，所述充电指示灯为黄色LED灯，且待机指示灯、故障指示灯和充电指示灯均安装在充电桩本体的顶部。
10.根据权利要求3所述的一种家用充电桩本地负载均衡系统，其特征在于：所述无线通讯模块包括有无线传输单元、GPRS单元、GPS单元、计费单元，所述无线传输单元实现充电桩状态识别单元与移动终端的连接，充电桩状态识别模块所获得的信息通过无线传输单元输送至移动终端中，所述移动终端再将信息发送至用户端上供用户查询。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116388349A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 南京能可瑞科技有限公司 | 一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电系统及方法 |
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2023
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| CN116388349A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 南京能可瑞科技有限公司 | 一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电系统及方法 |
| CN116388349B (zh) * | 2023-06-05 | 2023-09-01 | 南京能可瑞科技有限公司 | 一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电系统及方法 |
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