CN206099454U - 充电桩负荷分配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种充电桩负荷分配装置，其包括测量模块、继电器模块及控制模块，控制模块接收测量模块发送的充电桩的实时功率值，对实时功率值进行判定，并通过向继电器模块发送指令以控制继电器模块的通断，进而实现控制充电桩的打开或者关闭，从而实现了根据配电变压器的负荷情况，智能有序地调节充电桩的开放数量。

Description

充电桩负荷分配装置

技术领域

本实用新型涉及电力负荷分配技术领域，尤其涉及一种电力系统的充电桩负荷分配装置。

背景技术

目前，全球气候变化问题日益突出，以车载电源为动力的电动汽车作为绿色环保的交通工具，得到快速的发展。随着电动汽车的普及和发展，大型停车场、住宅小区及企事业单位对充电桩的需求日益增加。

然而，充电桩所接配电变压器容量有限，大量增加充电桩会造成变压器满负荷甚至超负荷工作，引发断路器动作、电能质量下降及变压器寿命降低等问题，也会对上一级变电站带来安全影响。同时，也会给用户的正常使用带来麻烦。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种充电桩负荷分配装置，能够根据配电变压器的负荷情况，智能有序地调节充电桩的开放数量。

一种充电桩负荷分配装置，包括测量模块、继电器模块及控制模块，所述测量模块包括电压互感器、电流互感器、通讯单元及功率测量单元，所述电压互感器及所述电流互感器分别与所述功率测量单元连接，所述功率测量单元与所述通讯单元连接，所述电压互感器及所述电流互感器分别用于与充电桩连接；所述继电器模块用于与所述充电桩连接；所述控制模块包括壳体、单片机及数据接口，所述单片机及所述数据接口设置于所述壳体内，所述单片机与所述数据接口连接，所述数据接口分别与所述通讯单元及所述继电器模块连接。

在其中一个实施例中，充电桩负荷分配装置还包括监控模块，所述监控模块包括数据采集单元、开关单元及处理单元，所述数据采集单元及所述开关单元分别用于与配电变压器连接；所述处理单元分别与所述数据采集单元及所述开关单元连接，所述处理单元与所述控制模块连接。

在其中一个实施例中，所述测量模块包括智能电表，所述智能电表与所述单片机连接。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括载波通讯单元，所述载波通讯单元分别与所述单片机及所述继电器模块连接。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括人机交互单元，所述人机交互单元分别与所述单片机及所述数据接口连接。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括存储单元，所述存储单元与所述单片机连接。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括警报单元，所述警报单元与所述单片机连接。

在其中一个实施例中，充电桩负荷分配装置还包括监视模块，所述监视模块与所述控制模块连接。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括固定设置于所述壳体上的电源接口以及电源模块，所述电源接口分别与所述单片机及所述数据接口连接。

在其中一个实施例中，所述电源模块包括外壳以及设置于所述外壳上的至少一太阳能板、太阳能蓄电池及电压转换电路，其中：所述太阳能板贴合于所述外壳的表面，并与所述太阳能蓄电池电连接；所述电压转换电路分别与所述太阳能蓄电池连接、所述单片机及所述数据接口连接。

上述充电桩负荷分配装置包括测量模块、继电器模块及控制模块，控制模块接收测量模块发送的充电桩的实时功率值，对实时功率值进行判定，并通过向继电器模块发送指令以控制继电器模块的通断，进而实现控制充电桩的打开或者关闭，从而实现了根据配电变压器的负荷情况，智能有序地调节充电桩的开放数量。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的充电桩负荷分配装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的测量模块的模块结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的控制模块的模块结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的监控模块的模块结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例的充电桩负荷分配装置的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例的继电器模块控制电路图；

图7为本实用新型另一实施例的继电器模块控制电路图；

图8为本实用新型一实施例的充电桩负荷分配装置的工作流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

例如，一种充电桩负荷分配装置，包括测量模块、继电器模块及控制模块，所述测量模块包括电压互感器、电流互感器、通讯单元及功率测量单元，所述电压互感器及所述电流互感器分别与所述功率测量单元连接，所述功率测量单元与所述通讯单元连接，所述电压互感器及所述电流互感器分别用于与充电桩连接；所述继电器模块用于与所述充电桩连接；所述控制模块包括壳体、单片机及数据接口，所述单片机及所述数据接口设置于所述壳体内，所述单片机与所述数据接口连接，所述数据接口分别与所述通讯单元及所述继电器模块连接。

如图1所示，充电桩负荷分配装置10包括多个测量模块200、多个继电器模块300及多个控制模块400，测量模块200与继电器模块300用于与充电桩100连接，控制模块400分别与测量模块200及继电器模块300连接，即每一测量模块200与继电器模块300均连接一充电桩100，每一控制模块400分别与一测量模块200及一继电器模块300对应连接。

如图2所示，测量模块200包括电压互感器210、电流互感器220、通讯单元230及功率测量单元240。电压互感器210及电流互感器220分别与功率测量单元240连接，功率测量单元240与通讯单元230连接，电压互感器210及电流互感器220分别用于与充电桩100连接。电压互感器210用于测量充电桩100的实时充电电压，电流互感器220用于测量充电桩100的实时充电电流，功率测量单元240对实时充电电压及实时充电电流进行计算，将计算后的充电桩100的实时功率值通过通讯单元230发送给控制模块400。

如图3所示，控制模块400包括壳体410、单片机420及数据接口430。单片机420及数据接口430设置于壳体410内，单片机420与数据接口430连接，数据接口430分别与通讯单元230及继电器模块300连接。数据接口430接收通讯单元230发送的充电桩100的实时功率值，并将所述实时功率值发送给单片机420，单片机420将所述实时功率值与预设阈值进行对比，检测实时功率值是否大于预设阈值，当实时功率值大于预设阈值时，通过数据接口430向继电器模块300发送断开指令，继电器模块300接收断开指令后，断开向对应的充电桩100的供电，使得对应的充电桩100停止工作。通过对检测充电桩的实时功率值，并对实时功率值进行判定，进而向继电器模块发送指令以控制继电器模块的通断，实现控制充电桩100的开启和关闭。又如，所述单片机至少为89C51、LPC2136、MC9S12x中的任意一种。

需要说明的是，充电桩所接配电变压器容量有限，大量增加充电桩会造成变压器满负荷甚至超负荷工作，引发断路器动作、电能质量下降及变压器寿命降低等问题，也会对上一级变电站带来安全影响。

为解决上述问题，在本实施例中，利用测量模块200对充电桩100的实时功率进行监测，并将所述实时功率值发送给控制模块400。控制模块400内数据接口430接收所述实时功率值，并将所述实时功率值发送给单片机420，单片机420对所述实时功率值进行即时分析判断之后，通过数据接口430向继电器模块300发送指令。当所述实时功率值未到预设阈值时，数据接口430向继电器模块300发送指令，接通充电桩100的电源开关，使得电动汽车开始充电；当所述实时功率值高于预设阈值时，数据接口430向继电器模块300发送指令，断开充电桩100的供电。

这样，避免了大量充电桩同时使用，导致变压器满负荷甚至超负荷工作，引发断路器动作、电能质量下降及变压器寿命降低等问题，进而避免了对上一级变电站带来安全影响，实现了根据变压器的负荷情况，智能有序地调节充电桩的开放数量。

上述充电桩负荷分配装置包括测量模块、继电器模块及控制模块，控制模块接收测量模块发送的充电桩的实时功率值，对实时功率值进行判定，并通过向继电器模块发送指令以控制继电器模块的通断，进而实现控制充电桩的打开或者关闭，从而实现了根据配电变压器的负荷情况，智能有序地调节充电桩的开放数量。

在一个实施例中，需要说明的是，充电桩所接配电变压器还包括其他负载，在用电高峰期，会出现其他负载导致变压器满负荷甚至超负荷工作的情况出现，在用电低谷期会出现功率浪费。

为了进一步完善所述充电桩负荷分配装置智能调控充电桩开放数量的功能，能够引导用户利用夜间等空隙时段对电动汽车进行充电，错开用电高峰期，既满足了用户对电动汽车的充电需求，又减少了变压器的功率浪费。

例如，请参阅图4，所述充电桩负荷分配装置还包括监控模块600，

监控模块600包括数据采集单元610、处理单元620及开关单元630，数据采集单元610及开关单元630分别用于与配电变压器500连接；处理单元620分别与数据采集单元610及开关单元630连接，处理单元620与所述控制模块连接；例如，充电桩负荷分配装置设置多个所述控制模块，处理单元620分别与多个所述控制模块连接。

请参阅图5，处理单元620分别与多个所述控制模块连接，每一所述控制模块通过一所述继电器模块控制一所述充电桩电源开关的打开或闭合。数据采集单元610对配电变压器500的实时功率进行监测，并将所述实时功率发送给处理单元620，处理单元620通过将所述实时功率与预设阈值进行分析判断，依据控制逻辑将控制指令信号发送给开关单元630或者所述控制模块。当所述实施功率未到所述预设阈值时，处理单元620向多个所述控制模块发送接通所述充电桩电源开关的指令；当所述实施功率与所述预设阈值相等时，处理单元620停止向后面的所述控制模块发送开通指令，这样，与后面的所述控制器连接的所述充电桩停止工作；当所述实施功率超过所述预设阈值时，处理单元620向开关单元630发送断开指令，断开配电变压器500与多个所述充电桩之间的电路。

通过上述设计，进一步完善了所述充电桩负荷分配装置智能调控充电桩开放数量的功能，同时，在一定程度上能够引导用户利用夜间等空隙时段对电动汽车进行充电，错开用电高峰期，这样，既满足了用户对电动汽车的充电需求，又减少了变压器的功率浪费。

为了实现所述充电桩负荷分配装置在计费收费、预约充电等方面的职能化管理，例如，所述控制模块还包括人机交互单元，所述人机交互单元分别与所述单片机及所述数据接口连接。所述人机交互单元包括输入装置及输出装置，所述输入装置至少包括摄像头、声音采集装置、鼠标、键盘，所述输出装置至少包括显示器及音频播放装置。通过所述人机交互单元，能够实现所述充电桩负荷分配装置进行计费收费、预约充电等方面的职能化管理。

为了实现所述充电桩负荷分配装置在处理意外故障时，进行报警维护，例如，所述控制模块还包括警报单元，所述警报单元与所述单片机连接。又如，所述警报单元至少包括警报灯及蜂鸣器，所述警报灯及所述蜂鸣器分别与所述数据接口连接。这样，当所述充电桩负荷分配装置在处理意外故障时，能够提醒工作人员及时处理。

为了进一步完善所述充电桩负荷分配装置的功能，例如，所述控制模块还包括存储单元，所述存储单元与所述单片机连接。又如，所述存储单元为移动式存储单元，例如，所述存储单元为可移动存储器，这样，方便工作人员对所述充电桩负荷分配装置进行数据的提取及存储。又如，所述测量模块包括智能电表，所述智能电表与所述单片机连接。又如，所述控制模块还包括载波通讯单元，所述载波通讯单元分别与所述单片机及所述继电器模块连接。又如，所述充电桩负荷分配装置还包括监视模块，所述监视模块与所述控制模块连接，所述监视模块用于监视所述控制模块的运行，这样，当所述控制模块出现故障时，能够及时被监测到。又如，所述控制模块还包括固定设置于所述壳体上的电源接口以及电源模块，所述电源接口分别与所述单片机及所述数据接口连接。所述电源模块包括外壳以及设置于所述外壳上的至少一太阳能板、太阳能蓄电池及电压转换电路，其中：所述太阳能板贴合于所述外壳的表面并与所述太阳能蓄电池电连接；所述电压转换电路分别与所述太阳能蓄电池连接、所述单片机及所述数据接口连接。这样，进一步完善了所述充电桩负荷分配装置的功能。

在一个实施例中，所述继电器模块包括壳体、电源接口、通讯接口及控制电路。例如，如图6所示，所述控制器电路包括两组触点。又如，如图7所示，所述控制器电路包括四组触点。

在一个实施例中，所述控制模块按照工业环境要求进行设计，适合多种工业应用场合，具有较好地环境适应性。例如，所述控制模块的具体参数如下表所述：

在一个实施例中，如图8所示，充电桩负荷分配装置包括如下步骤：

程序开始启动后，加载配置延时时间和额定值，自动检测当前的判定值，再对判定值与限定值的大小进行判断，如果判定值高于限定值，会产生超限警报，此时你可以选择是否自动关闭充电桩，如果不关闭充电桩就会重新加载配置延时时间和额定值，继续进行循环；

如果选择自动关闭充电桩，会有一个延时时间，此延时时间小于10S，就会关闭未使用的这个充电桩，此延时时间大于10S，会先判断上一次的状态是超限还是正常的，如果是正常的计时器就开始计时，重新加载配置延时时间和额定值，继续进行循环；

如果上一次的状态是超限的，先判断计时器时间是否大于设置的延时时间，如果小于延时时间，计时器继续计时，重新加载配置延时时间和额定值，继续进行循环，如果大于延时时间，就会关闭未使用的充电桩，进而关闭当前正在使用且SOC值最大的某个充电桩，然后会结束本次循环进行下一次循环；

如果判定值低于限定值，会判断本次状态是否正常，如果本次状态是异常的，计时器会清零，重新加载配置延时时间和额定值，继续进行循环；

如果此次状态是正常的，会打开已关闭电源的充电桩，然后结束本次循环，继续下次循环；

然后计时器会清零，重新加载配置延时时间和额定值，继续进行循环。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种充电桩负荷分配装置，其特征在于，包括测量模块、继电器模块及控制模块，

所述测量模块包括电压互感器、电流互感器、通讯单元及功率测量单元，所述电压互感器及所述电流互感器分别与所述功率测量单元连接，所述功率测量单元与所述通讯单元连接，所述电压互感器及所述电流互感器分别用于与充电桩连接；

所述继电器模块用于与所述充电桩连接；

所述控制模块包括壳体、单片机及数据接口，所述单片机及所述数据接口设置于所述壳体内，所述单片机与所述数据接口连接，所述数据接口分别与所述通讯单元及所述继电器模块连接。

2.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，还包括监控模块，所述监控模块包括数据采集单元、开关单元及处理单元，

所述数据采集单元及所述开关单元分别用于与配电变压器连接；

所述处理单元分别与所述数据采集单元及所述开关单元连接，所述处理单元与所述控制模块连接。

3.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，所述测量模块包括智能电表，所述智能电表与所述单片机连接。

4.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，所述控制模块还包括载波通讯单元，所述载波通讯单元分别与所述单片机及所述继电器模块连接。

5.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，所述控制模块还包括人机交互单元，所述人机交互单元分别与所述单片机及所述数据接口连接。

6.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，所述控制模块还包括存储单元，所述存储单元与所述单片机连接。

7.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，所述控制模块还包括警报单元，所述警报单元与所述单片机连接。

8.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，还包括监视模块，所述监视模块与所述控制模块连接。

9.如权利要求1所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，所述控制模块还包括固定设置于所述壳体上的电源接口以及电源模块，所述电源接口分别与所述单片机及所述数据接口连接。

10.如权利要求9所述充电桩负荷分配装置，其特征在于，所述电源模块包括外壳以及设置于所述外壳上的至少一太阳能板、太阳能蓄电池及电压转换电路，其中：

所述太阳能板贴合于所述外壳的表面，并与所述太阳能蓄电池电连接；

所述电压转换电路分别与所述太阳能蓄电池连接、所述单片机及所述数据接口连接。