CN212124866U - 一种集群式交流有序充电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种集群式交流有序充电机，属于电动汽车充电桩的技术领域，包括主机和多个终端接口，所述主机包括主控单元和多个输出单元，各所述输出单元分别与各所述终端接口连接；所述输出单元包括交流接触器、电表和控制导引电路，所述交流接触器与电表连接，电表和控制导引电路均与对应的终端接口连接，交流接触器、电表和控制导引电路分别与主控单元通信连接并通过主控单元控制所述交流接触器的通断，以达到多个终端接口的统一控制，可合理分配各个终端接口的输出电流，可在外部供电紧张的情况下，使每个充电接口的需求都能得到满足，同时，由于共用同一主控单元，大大降低了各接口的平均成本。

Description

一种集群式交流有序充电机
技术领域
本实用新型属于电动汽车充电桩的技术领域，具体而言，涉及一种集群式交流有序充电机。
背景技术
随着新能源电动汽车的发展，社会对充电桩的需求越来越大，由于交流充电机成本低、方便安装等特点，成为社区、单位等地方充电基础设施建设时的首选项，但在实际建设中往往会面对原配电容量有限，需要进行增容改建的问题，以及集中使用影响电力平衡、电能质量的问题。
现有的交流充电机多是单机单枪的形式，每个交流充电机离线运行，或者能过网络设备接入充电桩管理平台。当充电机离线运行时，充电机之间无相互关联，新增多少充电机，就需要该点在原有配电容量基础上额外提供相对应的配电容量。
或者根据该社区的历史用电情况，离线配置充电桩机可使用时间段，从而减少充电对电网负荷的不利影响。当充电机通过网络接入充电管理平台时，就可以对充电机进行集群化管理，再配合电网数据，对每个充电机的充电需求进行有序管理，均衡该点的电网的负荷。
现有技术的缺陷主要为：
(1)若只采用单机单枪离线运行的方式，在遇到配电容量不够时，只能将该点的全部充电机停用，无法高效利用配电容量，充电机利用率也较低。
(2)通过网络将充电机接入充电管理平台，进行集群化管理，虽然较好地解决有序充电问题，但每个充电机的网络设备、充电管理平台的引入都极大地增加了整套系统的成本，并且在后期还会持续不断产生平台维护、宽带费用等。
实用新型内容
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种集群式交流有序充电机以达到多个终端接口的统一控制，可合理分配各个终端接口的输出电流，可在外部供电紧张的情况下，使每个充电接口的需求都能得到满足，同时，由于共用同一主控单元，大大降低了各接口的平均成本的目的。
本实用新型所采用的技术方案为：一种集群式交流有序充电机，包括主机和多个终端接口，所述主机包括主控单元和多个输出单元，各所述输出单元分别与各所述终端接口连接；所述输出单元包括交流接触器、电表和控制导引电路，所述交流接触器与电表连接，电表和控制导引电路均与对应的终端接口连接，交流接触器、电表和控制导引电路分别与主控单元通信连接并通过主控单元控制所述交流接触器的通断。
进一步地，各所述电表均通过RS-485通信接口连接到主控单元，以通过主控单元对终端接口的电流计量数据采集。
进一步地，所述主控单元连接有继电器，所述继电器与交流接触器的辅助接点连接，以实现通过主控单元控制所述交流接触器的通断。
进一步地，所述主机还包括显示单元、CAN单元和网络单元，所述显示单元、CAN单元和网络单元分别与所述主控单元连接，以实现主机的功能多样化并可满足不同的功能需求。
进一步地，所述显示单元设为触摸液晶屏，CAN单元设有隔离CAN通信接口，为充电机之间的通信提供硬件接口，网络单元设有网络接入接口并通过该网络接入接口通信至云端管理平台，可将充电机接入本地或云端管理平台。
进一步地，所述终端接口包括接线端子，所述接线端子与所述电表和控制导引电路连接且接线端子上连接有指示灯、急停单元和充电枪，以丰富终端接口的功能实现。
进一步地，所述急停单元设为常闭开关，该常闭开关串接于所述接线端子的CP线上，用于紧急情况下断开电源供电。
进一步地，所述指示灯设为220V交流供电的LED灯，用于指示是否开启充电。
进一步地，还包括漏电保护单元，所述漏电保护单元分别与所述主控单元和各所述输出单元连接，当整个充电机系统发生漏电时，该漏电保护装置断开充电机的电源，从而对整个充电机进行漏电保护。
本实用新型的有益效果为：
1.采用本实用新型所提供的集群式交流有序充电机，由于在充电机中布置有多个输出单元，各个输出单元以通过终端接口对车辆进行充电，实现能够同时进行多路交流充电，多个终端接口的统一控制，共用同一主控单元，可合理分配各个接口的输出电流，大大降低各接口的平均成本。
附图说明
图1是本实用新型提供的集群式交流有序充电机的整体架构示意图；
图2是本实用新型提供的集群式交流有序充电机中终端接口的架构示意图；
图3是本实用新型提供的集群式交流有序充电机中控制导引电路的电路示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
实施例1
如图1所示，在本实施例中具体提供了一种集群式交流有序充电机，包括主机和多个终端接口，所述主机包括主控单元、显示单元、CAN单元、网络单元和多个输出单元，各所述输出单元分别与各所述终端接口连接，各输出单元的另一端通过漏电保护装置接入电网，且还通过漏电保护装置对主控单元供电。在本实施例中，将漏电保护装置设为一个A型漏电保护装置或具有同等功能的装置，当整个充电机系统发生漏电时，该漏电保护装置能够断开充电机电源，从而对整个充电机进行漏电保护；将显示单元设为触摸液晶屏，其主要完成充电机信息显示、参数配置的功能，触摸液晶屏与主控单元的数据端口连接；CAN单元设有隔离CAN通信接口，为充电机之间的通信提供硬件接口，各个充电机之间通过CAN总线进行连接以建立在同一局域网内；网络单元设有网络接入接口并通过该网络接入接口通信至云端管理平台，以将充电机接入本地或云端管理平台。在本实施例中，在实际应用时，交流接触器可用大电流继电器、IGBT等器件替代，而网络单元可以是以太网、2G、4G、WIFI、Zigbee等通信模块。在实际应用中，主控单元MCU采用STM32F107VCT6，显示单元为DMT80480T050_07WT，CAN单元采用TD501MCANFD，网络单元采用CH395Q以太网芯片或WH-LTE-7S4。
为实现该充电机的各个终端接口能够进行有序充电，采用如下方式设计输出单元，输出单元主要完成电子锁确认、功率确认、计量、输出控制等功能。输出单元包括交流接触器、电表和控制导引电路，所述交流接触器的一端与电表连接，另一端与漏电保护装置连接，电表和控制导引电路均与对应的终端接口连接，交流接触器、电表和控制导引电路分别与主控单元通信连接并通过主控单元控制所述交流接触器的通断，主控单元连接有继电器，即主控单元与继电器的控制端连接，以对继电器的通断控制，将继电器接入至交流接触器的控制端，以通过继电器的通断控制交流接触器的主电路通断，进而实现对终端接口是否能够工作进行控制，同时主控单元通过交流接触器的辅助触点判断交流接触器是否正确控制。在本实施例中，各所述电表均采用单相交流表，各所述电表均通过RS-485通信接口连接到主控单元，以通过主控单元对终端接口的计量信息进行采集。
如图2所示，所述终端接口包括接线端子，所述接线端子采用四位接线端子，接线端子与所述电表和控制导引电路连接且接线端子上连接有指示灯、急停单元和充电枪。所述急停单元设为常闭开关，该常闭开关串接于所述接线端子的CP线上，用于紧急情况下断开电网，充电枪无法继续充电；所述指示灯设为220V交流供电的LED灯，用于指示是否开启充电。
在本实施例中，所述控制导引电路如图3所示，在图中，控制导引电路的CP端子连接在接线端子的CP处；P_Ctrl_CP端子连接在主控单元(MCU)的IO接口上，主控单元(MCU)通过CP信号检测单元采样接线端子的CP处电压来判断充电枪是否正常连接，CP信号检测单元为本领域的常规模块，此处不再赘述，并通过控制主控单元(MCU)的IO输出不同频率PWM的方式，通知车辆本终端接口当前的最大输出电流。
具体的，控制导引电路包括光耦U21，光耦U21的3脚和5脚分别与电源的正极和负极连接且分别接入+12V和-12V的电源，所述光耦U2的输出端通过电阻R2串接至接线端子的CP端口，光耦U2的阳极串联有电阻R1且电阻R1的另一端通过电容C1接地，光耦U2的阴极通过三极管Q1和电阻R3串联至所述主控单元的IO端口，且该三极管Q1的基极与发射极之间并联有电阻R4和电容C2，在本实施例中，光耦U2的型号为TLP151A。
采用本实施例所提供的集群式交流有序充电机，无需对社区现有配电容量进行改造的情况下进行安装使用。
基于上述提供的集群式交流有序充电机，其充电的原理如下：
(1)将终端接口中的充电枪与待充电的车辆中充电插座连接，主控单元通过检测控制引导电路在关键检测点的电压进行连接检测，当检测到连接正常后，计算当前时段本充电机中该终端接口的可汲取电流；终端接口的可汲取电流计算方法如下：
①由于各个充电机通过CAN单元连接在同一局域网中，将终端接口所在充电机与局域网内其它充电机进行通信，获取其它充电机的使用情况，根据获取的数据计算当前时段该充电机的可汲取总电流；
②通过主控单元检测该充电机中所有交流接触器、电表所反馈的数据判断各终端接口使用情况，用本充电机的可汲取总电流减去各个终端接口的使用情况，即可计算当前终端接口的可汲取电流，即为当前充电枪在当前时段真正可汲取电流。
(2)当可汲取电流大于本终端接口的最大输出电流，实时可满足用户需求，若本充电机接入云端管理平台，则通知用户进行后续充电流程；若充电机未接入云端管理平台，则直接进行充电，此时，指示灯亮起指示充电开启成功；
当可汲取电流小于本终端接口的最大输出电流，即当前无法满足用户需求，若本充电机接入云端管理平台，则通知用户当前无法进行充电，并推荐一个可用时段进行自动充电，用户可选择同意或结束充电；若充电机未接入云端管理平台，则直接进入充电等待，直到充电机可用时再开始执行充电流程。
通过以上所提供的充电方法能够实现在多台设备进行联合使用时，能够根据实际用电情况控制所有接口进行有序充电。
需要说明的是，在本申请的描述中，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。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种集群式交流有序充电机，其特征在于，包括主机和多个终端接口，所述主机包括主控单元和多个输出单元，各所述输出单元分别与各所述终端接口连接；所述输出单元包括交流接触器、电表和控制导引电路，所述交流接触器与电表连接，电表和控制导引电路均与对应的终端接口连接，交流接触器、电表和控制导引电路分别与主控单元通信连接并通过主控单元控制所述交流接触器的通断。
2.根据权利要求1所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，各所述电表均通过RS-485通信接口连接到主控单元。
3.根据权利要求1所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，所述主控单元连接有继电器，所述继电器与交流接触器的辅助接点连接。
4.根据权利要求1所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，所述主机还包括显示单元、CAN单元和网络单元，所述显示单元、CAN单元和网络单元分别与所述主控单元连接。
5.根据权利要求4所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，所述显示单元设为触摸液晶屏，CAN单元设有隔离CAN通信接口，网络单元设有网络接入接口并通过该网络接入接口通信至云端管理平台。
6.根据权利要求1所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，所述终端接口包括接线端子，所述接线端子与所述电表和控制导引电路连接且接线端子上连接有指示灯、急停单元和充电枪。
7.根据权利要求6所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，所述急停单元设为常闭开关，该常闭开关串接于所述接线端子的CP线上。
8.根据权利要求6所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，所述指示灯设为220V交流供电的LED灯。
9.根据权利要求1所述的集群式交流有序充电机，其特征在于，还包括漏电保护单元，所述漏电保护单元分别与所述主控单元和各所述输出单元连接。
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