CN205017052U - 基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统，其特征在于：包括若干设置在道路沿线的LED节能路灯，各LED节能路灯由路灯供电网络的供电模块进行供电；若干分布在道路沿线的储能模块，储能模块由路灯供电网络的供电模块进行供电；若干直流式充电桩，其具有一个充电桩供电输入接口，该充电桩供电输入接口由储能模块以及路灯供电网络的供电模块进行供电。本实用新型优点在于：将充电设备设置在路灯附近，进而利用路灯形成的供电网路进行供电，具有路灯电力网络覆盖面广、线路易于改造的优点；充电桩采用直流式充电机，容量大，充电速度快，充满80%仅需15~20min，大大降低了电动汽车车主的充电等待时间，提高效率。

Description

基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种供电系统，特别涉及一种基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统。

背景技术

电动汽车的发展趋势，是全球都在共同努力的大方向，但是目前影响电动汽车发展的就是充电基础设施建设的问题，那么如何普及电动汽车，打造更好的充电基础设施，也成为国家和政府非常重视的问题。

充电桩按照安装地点，可分为公共充电桩和专用充电桩。公共充电桩是建设在公共停车场（库）结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩。而专用充电桩则是建设单位（企业）自有停车场（库），为单位（企业）内部人员使用，或者建设在个人自有车位（库），为私人用户提供充电的充电桩。

按充电方式分充电桩可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩，目前（个人）专用充电桩一般采用充电速度较慢的交流充电桩，而得到大家亲睐的快充式直流充电桩一般只会出现了大型的公共充电站。截至目前，我国采用直流充电方式的电动汽车充电站大多局限于电动公交汽车或内部集团用车，真正面向不同用户的充电站服务网络非常少，只集中在数个大型城市，且远远达不到覆盖的程度。

其原因在于：直流充电桩由于充电站需要配备大量的设备，其占地面积相对较大，此外，由于直流充电桩的输出功率较大，因此同时需要铺设专用用电网路，因此建设成本较高，投入大，资金回收较难，其成为快充式直流充电桩快速发展的瓶颈。

目前也有部分关于采用路灯电力网络与充电桩相结合的公开文献报道，其结合路灯电力网络覆盖面广、线路易于改造的优点。

例如专利申请号201520210779.X公开了一种路灯充电桩，包括路灯部分和充电桩装置，控制系统并联连接在充电桩输入输出总线上，充电桩本体通过螺钉固定在充电桩安装板上，充电桩安装板安装在路灯的主体上，充电桩侧盖板上设置有充电插头固定座，充电插头固定座用于摆放充电插头，充电桩本体下端设置连接头，充电插头通过电绳与连接头连接。

在例如专利申请号201520213237.8公开了一种基于路灯的电动汽车交流充电桩，包括与路灯连接的桩体，桩体设置有控制模块、交流输入模块和交流输出模块；所述控制模块包括主芯片，主芯片用于控制电动汽车充电桩的整体运行。

上述文献中，均叙述到将电动汽车充电桩集成到传统路灯上，以便降低电动车公共充电设施成本，但其也存在一定的缺陷：由于充电桩均采用的是交流充电桩，其充电速度较慢，快也需要4h以上，显然，一般情况下除非电动汽车用户在家充电，否则根本不愿意在路灯旁等待如此长的时间，其距推广、普及还有很长的路要走。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种城市道路沿线路灯地下电缆或箱式变电站综合利用系统，能够利用路灯电力网络进行直流充电设施的布局，降低改造成本和难度。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统，其创新点在于：包括若干设置在道路沿线的LED节能路灯，各LED节能路灯由路灯供电网络的供电模块进行供电；若干分布在道路沿线的储能模块，所述储能模块由路灯供电网络的供电模块进行供电；若干直流式充电桩，各直流式充电桩分布在相应LED节能路灯或路灯箱式变电站附近，其具有一个充电桩供电输入接口，该充电桩供电输入接口由储能模块以及路灯供电网络的供电模块进行供电。

优选的，所述路灯供电网路的供电模块包括两相或三相交流电输入端子，以及无源滤波补偿装置和高频整流器，所述两相或三相交流电输入端子、无源滤波补偿装置和高频整流器依次串行连接。

优选的，所述储能模块具有一储能充电接口，一电网供电接口，以及一个充电桩供电接口，该电网供电接口通过逆变器接入路灯供电网络，充电桩供电接口接入直流充电桩的充电桩供电输入接口。

优选的，所述直流式充电桩包括充电桩供电输入接口、充电桩供电接口、控制模块、功率模块、计量模块、人机交互界面，所述控制模块与充电桩供电输入接口、充电桩供电接口、功率模块、计量模块、人机交互界面双向通讯。

本实用新型的优点在于：

（1）将充电设备设置在路灯附近，进而利用路灯形成的供电网路进行供电，具有路灯电力网络覆盖面广、线路易于改造的优点；使其能够有效的避免用地难、电路设施铺设难以及成本高的问题，相较独立的充电桩设备更加容易推广，为直流充电桩的发展提供重要先决条件。

（2）本实用新型中，利用充电桩采用直流式充电机，容量大，充电速度快，充满80%仅需15~20min，大大降低了电动汽车车主的充电等待时间，提高效率。

（3）本实用新型利用路灯供电网络的供电模块和储能电池进行双通道供电，有利于根据充电需求进行自动选择，在最大化充电速度的同时，降低用电负荷。

利用储能电池进行直流快速充电方式的供电，平时电网电力通过初级一次侧充电机向储能电池进行储能充电，由于储能充电时没有时间要求，因而可用小电流慢速充电，并可根据储能电池电量自动安排充电时间，以避免用电高峰期。

当需要为电动汽车进行快速充电时，根据电动汽车的允许最大充电电流和电压，通过次级二次侧快速充电机向电动汽车进行快速充电，由于充电过程是从储能电池向电动汽车提供，而不是直接取自电网，因而对电网没有任何干扰。此外，储能电池甚至可在用电高峰期向电网反向输送部分电能，减轻高峰期用电压力。

此外，当然，也可以在夜晚或其他非用电峰值期内直接从电网取电进行常规或慢充，避免干扰电网及其设备。

（4）本实用新型中，在路灯供电网络中配置无源滤波补偿装置和高频整流器，其不仅能够进行可靠的无功补偿，而且能够消除和抑制电网谐波和闪变，提高电网的电能质量。

附图说明

图1为本实用新型城市道路沿线路灯地下电缆或箱式变电站综合利用系统示意图。

具体实施方式

本实用新型是基于城市道路沿线的路灯供电网络进行布局的综合利用系统，其主要包括

若干设置在道路沿线的LED节能路灯1，各LED节能路灯1由路灯供电网络的供电模块2进行供电；本实施例中，建议采用100W的LED路灯，其在达到相同流明度的参数下，可大幅度降低电能消耗。

本实施例中，路灯供电网络的供电模块2可直接采用为路灯供电网络供电的箱式变电站，实现就地供电，只要有道路路灯箱式变电站的地方，就可以直接设置直流充电桩，管理更加方便。

此外，本实施例中，路灯供电网络的供电模块2配置有无源滤波补偿装置和高频整流器，两相或三相交流电输入端子、无源滤波补偿装置和高频整流器依次串行连接，使得交流电在经过功率因数调整并整流后再进行供电。

若干分布在道路沿线的储能模块3，储能模块3由路灯供电网络的供电模块2进行供电，其具有一储能充电接口，一电网供电接口，以及一个充电桩供电接口。其中，储能充电接口与路灯供电网络的供电模块2电连接，电网供电接口通过逆变器5反向接入路灯供电网络，充电桩供电接口接入直流充电桩的充电桩供电输入接口。该结构的配置，使其能够实现对直流式充电桩4进行供电以及在用电高峰期将部分电能反向输送给电网。

若干直流式充电桩，各直流式充电桩分布在道路沿线相应LED节能路灯1的一侧，一般2~4km设置一个充电亭，每个充电亭配置1~2个充电桩，每个充电桩采用2~4个充电枪；其具有一个充电桩供电输入接口，该充电桩供电输入接口由储能模块以及路灯供电网络的供电模块进行供电。

本实施例中，直流式充电桩包括充电桩供电输入接口、充电桩供电接口、控制模块、功率模块、计量模块、人机交互界面，控制模块与充电桩供电输入接口、充电桩供电接口、功率模块、计量模块、人机交互界面双向通讯。

整个系统工作原理：

系统中利用储能电池进行直流快速充电方式的供电，平时电网电力通过初级一次侧充电机向储能电池进行储能充电，由于储能充电时没有时间要求，因而可用小电流慢速充电，并可根据储能电池电量自动安排充电时间，以避免用电高峰期。

当需要为电动汽车进行快速充电时，根据电动汽车的允许最大充电电流和电压，通过次级二次侧快速充电机向电动汽车进行快速充电，由于充电过程是从储能电池向电动汽车提供，而不是直接取自电网，因而对电网没有任何干扰。此外，储能电池甚至可在用电高峰期向电网反向输送部分电能，减轻高峰期用电压力。

此外，在夜晚或其他非用电峰值期内，也可直接从电网取电进行常规或慢充，避免干扰电网及其设备，此时充电的费用相对较低，促进电动汽车用户在非高峰期进行用电。

直流充电桩工作原理：

电动汽车需要充电时，将其停靠到快速充电桩一侧，取下充电桩上的充电枪，将其与电动汽车的充电接口连接；

然后在快速充电桩上的磁卡读取口插入磁卡，或者通过手机或pad等移动终端的APP与充电桩对接，充电桩的系统自动读取、确认信息；

直流充电桩的处理器的通信模块通过TCP/IP或wifi或zigbee或蓝牙无线通信的方式从上位机的数据库调出适合与该车型的的电压、电流和功率的充电模式由用户进行选择；

然后操作人员在多媒体、人机互动二合一屏上进行充电时间或者充电额度等参数的选择；付费完成后，开始充电，充电时，充电亭的处理中心根据当前路灯电力网络的用电负荷进行自动选择，利用储能电池或者直接接入电力网络进行直流快速充电方式的供电，在15~20min左右就能充电至80%左右，充电完成后，将充电枪拔出放回原位，再取出磁卡或者切断APP与充电桩的连接即可。

本实用新型的用于电动汽车的直流充电系统，可通过直流充电桩的处理器来控制充电桩的操作平台、通信模块、充电装置、计费模块，再将充电数据信息反馈至上位机，而移动客户终端可让用户不经过操作平台来对充电过程进行实时观测，电动汽车电池管理系统可将电动汽车的充电数据反馈至处理器和上位机，实现了电动汽车自动充电、收费和数据处理保存分析的功能，且通过上位机的数据库可选择最优的充电模式，延长了电动汽车电池的使用寿命，保障了用户的利益。如在上位机数据库进行数据分析时，发现充电过程中，某节电池或某些电池数据差异较大及时提醒客户保养、维护。采用NFC信号的无线信号，提供了一种轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，且具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

本实用新型的用于电动汽车的直流充电系统实现了汽车充电的自助化、智能化、合理化，用户在充电站可自行完成汽车充电，充电站无需雇用大量的人力，大大节省了人力开支，使得电动汽车的充电方式更加简单、快捷、可靠。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统，其特征在于：包括

若干设置在道路沿线的LED节能路灯，各LED节能路灯由路灯供电网络的供电模块进行供电；

若干分布在道路沿线的储能模块，所述储能模块由路灯供电网络的供电模块进行供电；

若干直流式充电桩，各直流式充电桩分布在相应LED节能路灯或路灯箱式变电站附近，其具有一个充电桩供电输入接口，该充电桩供电输入接口由储能模块以及路灯供电网络的供电模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统，其特征在于：所述路灯供电网路的供电模块包括两相或三相交流电输入端子，以及无源滤波补偿装置和高频整流器，所述两相或三相交流电输入端子、无源滤波补偿装置和高频整流器依次串行连接。

3.根据权利要求1所述的基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统，其特征在于：所述储能模块具有一储能充电接口，一电网供电接口，以及一个充电桩供电接口，该电网供电接口通过逆变器接入路灯供电网络，充电桩供电接口接入直流充电桩的充电桩供电输入接口。

4.根据权利要求1所述的基于直流充电设施的城市道路路灯供电网路综合利用系统，其特征在于：所述直流式充电桩包括充电桩供电输入接口、充电桩供电接口、控制模块、功率模块、计量模块、人机交互界面，

所述控制模块与充电桩供电输入接口、充电桩供电接口、功率模块、计量模块、人机交互界面双向通讯。