CN206653937U - 一种直流充电终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流充电终端，包括交直流变换电路、直流母线以及至少一个充电桩，所述交直流变换电路的一端接入交流电源，另一端与所述直流母线相连，所述至少一个充电桩与所述直流母线相连，并且每个所述充电桩具备至少一个充电枪。本实用新型提供的直流充电终端，可以减小充电桩的体积，降低整体的成本，并且能够及时地检测充电桩周边的水位。

Description

一种直流充电终端

技术领域

本实用新型涉及配电系统技术领域，具体涉及一种直流充电终端。

背景技术

在一个为电动车提供充电服务的充电终端中，往往会对多台电动车辆同时进行直流充电，这时就需要多台充电桩同时运行。随着车辆单次充电运行里程的增加，单台车辆上的电池容量相继加大，同时要求缩短充电时间，所以单台电动车充电桩的功率容量不断提升。此时为了保证设备的长期稳定可靠运行，以及满足谐波和功率因数的标准，对整个充电系统的可靠性、功率因数、谐波及效率都有较高的要求。

现有的充电终端，通常会包括数十台充电桩，可同时对数十辆电动车辆进行充电。来自电网的三相高压电通过配电变压器降压成标准的3相380V电压的交流电，再通过交流配电线连接到充电桩上。充电桩中的电源设备将3相380V交流电转换为直流电后可以为电动车辆进行充电。

然而，现有的充电终端通常存在以下问题：

1.由于充电桩接入的是三相交流电，而电动汽车为直流电，在将三相电转换为直流电的过程中，为了减小谐波含量，减小对电网的污染，每一台充电桩内部需要加入有源功率因数校正设备，这样就造成充电桩体积过大，增加了整体的成本，同时充电桩也增加了损耗；

2.当遇到雨水天气时，充电桩很容易被雨水淹没，从而导致充电桩内部短路。一旦发生短路现象，充电桩内部的交流电会对充电桩内部以及外部造成严重的安全隐患。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直流充电终端，可以减小充电桩的体积，降低整体的成本，并且能够及时地检测充电桩周边的水位。

为实现上述目的，本实用新型提供一种直流充电终端，包括交直流变换电路、直流母线以及至少一个充电桩，所述交直流变换电路的一端接入交流电源，另一端与所述直流母线相连，所述至少一个充电桩与所述直流母线相连，并且每个所述充电桩具备至少一个充电枪，其中：所述交直流变换电路包括依次相连的第一LC滤波电路、逆变电路、变压电路以及整流滤波电路，其中，所述第一LC滤波电路的输入端口输入所述交流电源，所述整流滤波电路的输出端口与所述直流母线相连；所述直流母线的电压小于或者等于1000V，电流处于250A至5000A之间；所述充电桩中包括ZigBee通信模块和水位检测模块；其中，所述ZigBee通信模块包括型号为CC2530的ZigBee芯片以及与所述ZigBee芯片相连的无线收发电路、晶振电路、组网指示电路以及复位电路，其中，所述无线收发电路中包括与SMA接口相连接的杆状天线；所述晶振电路中包括频率不同的第一晶振和第二晶振，所述第一晶振的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚22和引脚23相连，所述第二晶振的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚32和引脚33相连；所述组网指示电路包括第一LED灯和第八电阻，所述第一LED灯的正极与所述ZigBee芯片的引脚6相连，负极通过所述第八电阻接地；所述复位电路包括依次连接的3.3V的直流电源、降压电阻、按键开关，所述按键开关靠近所述降压电阻的一端与所述ZigBee芯片的引脚20相连，所述按键开关的另一端接地；所述水位检测模块包括相连的水位传感器电路和单片机电路；其中，所述单片机电路包括型号为STC89C52RC的单片机芯片，所述水位传感器电路包括型号为HC-SR04的超声波距离传感器，所述超声波距离传感器的引脚1与5V的电源相连，所述超声波距离传感器的引脚4接地，所述超声波距离传感器的引脚2和引脚3分别与所述单片机芯片的引脚1和引脚2对应相连。

进一步地，所述水位检测模块还包括通信电路，所述通信电路包括型号为MAX485的通信芯片，所述通信芯片的引脚2和引脚3相短接，所述通信芯片的引脚1、引脚2、引脚4分别通过第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第三光耦隔离器与所述单片机芯片的引脚10、引脚3、引脚11对应连接，所述通信芯片的引脚8和引脚6之间、引脚6与引脚7之间以及引脚7与引脚8之间均连接有电阻，所述通信芯片的引脚8与5V的电源相连，引脚5接地。

进一步地，所述整流滤波电路中包括并联的两个二极管以及与所述并联的两个二极管相连的第二LC滤波电路。

进一步地，所述整流滤波电路中包括两条并联的二极管支路，其中，每条二极管支路中均包括串联的两个二极管，所述变压电路的输出端分别与两条二极管支路相连。

进一步地，在所述逆变电路和所述变压电路之间还设置有第三LC谐振电路，在所述第三LC谐振电路和所述变压电路之间还设置有一个并联的电感。

进一步地，每个所述充电枪提供的充电电压为750V，充电电流为250A。

本实用新型的有益效果在于：

预先通过交直流变换电路，可以将交流电源转换为电压小于或者等于1000V，电流处于250A至5000A范围内的直流电压。该直流电压后续可以通过直流母线，连接至各个充电桩中。进一步地，各个充电枪可以提供750V/250A的大功率充电电压，从而实现快速充电。此外，在充电桩中可以通过设置水位检测模块，从而可以检测充电桩周边的当前水位。检测出水位信息之后，可以将水位信息通过ZigBee通信模块或者水位检测模块中的通信电路，以无线或者有线的方式传送至充电桩管理人员处，从而避免充电桩被水淹没，进而杜绝了因充电桩进水而引起的安全隐患。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定具体实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的具体实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的具体实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种具体实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它具体实施方式中使用，与其它具体实施方式中的特征相组合，或替代其它具体实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1为本实用新型提供的直流充电终端的框架示意图；

图2为本实用新型中交直流变换电路的电路图；

图3为本实用新型中ZigBee通信模块的电路示意图；

图4为本实用新型中水位检测模块的电路示意图；

图5为本实用新型中另一个交直流变换电路的电路图；

图6为本实用新型中另一个交直流变换电路的电路图；

图7为本实用新型中另一个交直流变换电路的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施方式中的附图，对本申请具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本申请一部分具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本申请中的具体实施方式，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它具体实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种直流充电终端，包括交直流变换电路、直流母线DC-BUS以及至少一个充电桩，所述交直流变换电路的一端接入交流电源，另一端与所述直流母线DC-BUS相连，所述至少一个充电桩与所述直流母线DC-BUS相连，并且每个所述充电桩具备至少一个充电枪K。

请参阅图2，所述交直流变换电路3包括依次相连的第一LC滤波电路31、逆变电路32、变压电路33以及整流滤波电路34，其中，所述第一LC滤波电路31的输入端口输入所述交流电源，所述整流滤波电路34的输出端口与所述直流母线DC-BUS相连。

在本实用新型中，所述整流滤波电路34中包括并联的两个二极管以及与所述并联的两个二极管相连的第二LC滤波电路。

在本实用新型中，所述交直流变换电路3还可以具备其它实现形式。具体地，请参阅图5，所述交直流变换电路中的整流滤波电路可以包括两条并联的二极管支路，其中，每条二极管支路中均包括串联的两个二极管，所述交直流变换电路中变压电路的输出端分别与两条二极管支路相连，这样便可以实现硬开关全桥的电路结构。

请参阅图6，在本实用新型中，还可以在逆变电路和变压电路之间增加第三LC谐振电路35，从而形成移相全桥电路。此外，请参阅图7，可以在图6所示的电路的基础上，在所述第三LC谐振电路35和变压电路之间增加一个并联的电感36，从而构成LLC谐振电路的结构。

在本实用新型中，经过所述交直流变换电路后，所述直流母线的电压小于或者等于1000V，电流处于250A至5000A之间，从而使得每个所述充电枪提供的充电电压为750V，充电电流为250A。

在本实用新型中，所述充电桩中包括ZigBee通信模块和水位检测模块；其中，请参阅图3，所述ZigBee通信模块包括型号为CC2530的ZigBee芯片以及与所述ZigBee芯片相连的无线收发电路、晶振电路、组网指示电路以及复位电路，其中，所述无线收发电路中包括与SMA接口相连接的杆状天线A1，当然，此外还可以根据不同需求采用PCB天线、倒F天线、螺旋天线等。所述晶振电路中包括频率不同的第一晶振X1和第二晶振X2，所述第一晶振X1的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚22和引脚23相连，所述第二晶振X2的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚32和引脚33相连。其中第一晶振X1的频率为32MHz，当ZigBee芯片进行无线收发时需要该晶振；而第而晶振X2的频率为32.768KHz，该晶振可以为ZigBee芯片提供系统时钟。

所述组网指示电路包括第一LED灯LED1和第八电阻R8，所述第一LED灯LED1的正极与所述ZigBee芯片的引脚6相连，负极通过所述第八电阻R8接地。所述组网指示电路用来显示该ZigBee通信模块是否加入ZigBee网络，由此来判断该ZigBee通信模块是否与其他ZigBee通信模块相连。当ZigBee通信模块加入ZigBee网络后，ZigBee芯片的引脚6输出高电平，使得第一LED灯LED1发光，表明该ZigBee通信模块已加入ZigBee网络。

所述复位电路包括依次连接的3.3V的直流电源、降压电阻R9、按键开关K2，所述按键开关K2靠近所述降压电阻R9的一端与所述ZigBee芯片的引脚20相连，所述按键开关K2的另一端接地。当按键开关K2被按下时，从ZigBee芯片的引脚20输入低电平，使得ZigBee通信模块复位。

请参阅图4，所述水位检测模块包括相连的水位传感器电路和单片机电路；其中，所述单片机电路包括型号为STC89C52RC的单片机芯片U6，所述水位传感器电路包括型号为HC-SR04的超声波距离传感器U5，所述超声波距离传感器U5的引脚1与5V的电源相连，所述超声波距离传感器U5的引脚4接地，所述超声波距离传感器U5的引脚2和引脚3分别与所述单片机芯片的引脚1和引脚2对应相连。所述超声波距离传感器U5的引脚中，引脚1为电源脚，引脚4为地，引脚2为触发信号输入脚，引脚3为回响信号输出端。

在本实用新型中，所述水位检测模块中还包括通信电路。请参阅图4，所述通信电路包括型号为MAX485的通信芯片U1，所述通信芯片U1的引脚2和引脚3相短接，所述通信芯片U1的引脚1、引脚2、引脚4分别通过第一光耦隔离器U2、第二光耦隔离器U3、第三光耦隔离器U4与所述单片机芯片U6的引脚10、引脚3、引脚11对应连接，所述通信芯片U1的引脚8和引脚6之间、引脚6与引脚7之间以及引脚7与引脚8之间均连接有电阻，这三个电阻依次为R7、R9、R8。所述通信芯片U1的引脚8与5V的电源相连，引脚5接地。所述通信芯片的引脚2和引脚4分别通过上拉电阻R5、R6与5V的电源相连，所述通信芯片的引脚1通过限流电阻R1与所述第一光耦隔离器U2相连。

在本实用新型中，通信芯片U1的引脚1为数据的输出端，通过第一光耦隔离器U2和单片机芯片U6的UART串口的RXD脚相连。通信芯片U1的引脚4为数据输入脚，和单片机芯片U6的UART串口的TXD脚通过第三光耦隔离器U4相连。另外，通信芯片U1的引脚2和引脚3还和电阻R5相连，R5为上拉电阻，一旦光耦隔离器U3发生故障，通信芯片U1则不被选中，从而保证485总线不被错误占用。电阻R7和R8可以分别作为上拉电阻和下拉电阻，也用于提供网络失效保护，防止芯片故障对总线的错误占用。

在本实用新型中，当超声波距离传感器检测到与水位的距离低于阈值时，表明当前充电桩周边的水位过高，从而可以发送信息给单片机芯片。单片机芯片从而可以通过通信电路将水位过高的信息通过485总线传输至充电桩的管理人员的终端设备处，从而发挥水位报警的作用。

本实用新型的有益效果在于：

预先通过交直流变换电路，可以将交流电源转换为电压小于或者等于1000V，电流处于250A至5000A范围内的直流电压。该直流电压后续可以通过直流母线，连接至各个充电桩中。进一步地，各个充电枪可以提供750V/250A的大功率充电电压，从而实现快速充电。此外，在充电桩中可以通过设置水位检测模块，从而可以检测充电桩周边的当前水位。检测出水位信息之后，可以将水位信息通过ZigBee通信模块或者水位检测模块中的通信电路，以无线或者有线的方式传送至充电桩管理人员处，从而避免充电桩被水淹没，进而杜绝了因充电桩进水而引起的安全隐患。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种直流充电终端，其特征在于，包括交直流变换电路、直流母线以及至少一个充电桩，所述交直流变换电路的一端接入交流电源，另一端与所述直流母线相连，所述至少一个充电桩与所述直流母线相连，并且每个所述充电桩具备至少一个充电枪，其中：

所述交直流变换电路包括依次相连的第一LC滤波电路、逆变电路、变压电路以及整流滤波电路，其中，所述第一LC滤波电路的输入端口输入所述交流电源，所述整流滤波电路的输出端口与所述直流母线相连；

所述直流母线的电压小于或者等于1000V，电流处于250A至5000A之间；

所述充电桩中包括ZigBee通信模块和水位检测模块；其中，所述ZigBee通信模块包括型号为CC2530的ZigBee芯片以及与所述ZigBee芯片相连的无线收发电路、晶振电路、组网指示电路以及复位电路，其中，所述无线收发电路中包括与SMA接口相连接的杆状天线；所述晶振电路中包括频率不同的第一晶振和第二晶振，所述第一晶振的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚22和引脚23相连，所述第二晶振的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚32和引脚33相连；所述组网指示电路包括第一LED灯和第八电阻，所述第一LED灯的正极与所述ZigBee芯片的引脚6相连，负极通过所述第八电阻接地；所述复位电路包括依次连接的3.3V的直流电源、降压电阻、按键开关，所述按键开关靠近所述降压电阻的一端与所述ZigBee芯片的引脚20相连，所述按键开关的另一端接地；

所述水位检测模块包括相连的水位传感器电路和单片机电路；其中，所述单片机电路包括型号为STC89C52RC的单片机芯片，所述水位传感器电路包括型号为HC-SR04的超声波距离传感器，所述超声波距离传感器的引脚1与5V的电源相连，所述超声波距离传感器的引脚4接地，所述超声波距离传感器的引脚2和引脚3分别与所述单片机芯片的引脚1和引脚2对应相连。

2.根据权利要求1所述的直流充电终端，其特征在于，所述水位检测模块还包括通信电路，所述通信电路包括型号为MAX485的通信芯片，所述通信芯片的引脚2和引脚3相短接，所述通信芯片的引脚1、引脚2、引脚4分别通过第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第三光耦隔离器与所述单片机芯片的引脚10、引脚3、引脚11对应连接，所述通信芯片的引脚8和引脚6之间、引脚6与引脚7之间以及引脚7与引脚8之间均连接有电阻，所述通信芯片的引脚8与5V的电源相连，引脚5接地。

3.根据权利要求1所述的直流充电终端，其特征在于，所述整流滤波电路中包括并联的两个二极管以及与所述并联的两个二极管相连的第二LC滤波电路。

4.根据权利要求1所述的直流充电终端，其特征在于，所述整流滤波电路中包括两条并联的二极管支路，其中，每条二极管支路中均包括串联的两个二极管，所述变压电路的输出端分别与两条二极管支路相连。

5.根据权利要求1所述的直流充电终端，其特征在于，在所述逆变电路和所述变压电路之间还设置有第三LC谐振电路，在所述第三LC谐振电路和所述变压电路之间还设置有一个并联的电感。

6.根据权利要求1所述的直流充电终端，其特征在于，每个所述充电枪提供的充电电压为750V，充电电流为250A。