CN212499944U - 一种双输入移动补电柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双输入移动补电柜，包括：柜体，其设置有电池舱和电气舱，电气舱上设置有直流取电口和交流取电口；电池系统，安装于电池舱内；交直流一体充电桩，设置于电气舱内，其包括双输入电源模块及充电枪，双输入电源模块包括AC输入端，DC输入端及DC输出端，DC输出端与充电枪电连接，AC输入端与交流取电口电连接，DC输入端与直流取电口及电池系统电连接；配电系统，设置电气舱内，其包括汇流箱及继电器组，继电器组由交直流一体充电桩进行控制。本实用新型通过双输入电源模块，兼容交流及直流电源输入，智能化程度高，节能环保，安全可靠，成本低，集成度高。

Description

一种双输入移动补电柜

技术领域

本实用新型涉及充电设备技术领域，具体涉及一种双输入移动补电柜。

背景技术

随着新能源车辆的大规模推广，充电桩的保有量难以满足充电需求。大规模的投建充电桩虽可解决充电难题，却会给电网带来很大的压力，大规模的子电网变压器需要进行扩容升级，车辆充电高峰期拉大用电需量。此外，电动车辆经常发现在半道电量用尽而无法移动的现象。

现有的技术方案中，移动补电装置需要通过AC/DC交流充电桩或双向变流装置为内部电池系统充电，通过DC/DC直流充电桩为电动车辆补电。可见，现有方案需要集成独立的充电及放电装置实现移动补电功能，无法通过单个装置实现自身补电和对外放电功能、体积庞大，且无法实现充放电模式的灵活切换。

申请公布号CN204230956U的中国实用新型专利(申请日2014年10月26 日)公开了一种移动补电车系统，包括三相整流桥、车载DC/DC充电机、储能电池包、充电枪、充电座以及模式切换开关，在第一种模式下，三相整流桥将从交流充电桩中导入的交流电变成直流电并通过车载DC/DC充电机对储能电池包进行充电,通过模式切换开关切换至第二种模式下，储能电池包通过车载DC/DC 充电机将其电能转换至对电动车进行充电。该方法存在以下不足之处：

(1)系统需要集成三相整流桥、DC/DC充电机两个独立电源装置，体积大，成本高。

(2)市电经交流充电桩导入到三相整流桥转换成直流电后还需经过车载 DC/DC充电机稳压后给电池包进行充电，能量多级转换，效率低。

(3)市电转换成直流电后不支持直接给电动车辆充电，需要先存储在电池系统中再有电池系统通过DC/DC充电给电动车辆充电，无法充分利用峰时电量。

(4)通过模式切换开关切换系统工作模式，需要人为干预，智能化程度低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种双输入移动补电柜，可实现交流、直流的双模式输入，智能化程度高。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下方案：

本实用新型公开了一种双输入移动补电柜，安装在挂车上，由拖车头进行牵引调度，包括：柜体，其设置有电池舱和电气舱，所述的电气舱上设置有直流取电口和交流取电口；电池系统，安装于电池舱内，所述的直流取电口与电池系统电连接；交直流一体充电桩，设置于电气舱内，其包括双输入电源模块及充电枪，所述的双输入电源模块包括AC输入端，DC输入端及DC输出端，所述的DC 输出端与充电枪电连接，所述的AC输入端与交流取电口电连接，所述的DC输入端与直流取电口及电池系统电连接；配电系统，设置电气舱内，其包括汇流箱及继电器组，所述的交流取电口、直流取电口及电池系统的高压输出口电连接至汇流箱的汇流排，汇流排连接处安装所述的继电器组，所述的继电器组由交直流一体充电桩进行控制。

进一步的，所述的配电系统还包括配电柜、取电模块、逆变器、UPS及开关电源，所述的取电模块、逆变器、UPS、开关电源、汇流箱及继电器组安装于配电柜内；所述的电池系统的高压直流电经取电模块输出给逆变器，所述的逆变器将高压直流电逆变为单相交流电为UPS及交直流一体充电桩提供辅助电源，并将单相交流电输出给开关电源，开关电源将单相交流电转换为直流电后输出。

进一步的，还包括设置于电池舱内的温控系统、消防系统、照明系统、视频系统，以及嵌设于柜体侧壁的操作面板，所述的逆变器将高压直流电逆变为单相交流电为消防系统、照明系统、视频系统提供辅助电源；所述的开关电源将单相交流电转换为直流电后输出为温控系统提供辅助电源。

其中，所述的交直流一体充电桩还包括桩体、充电控制器、第一无线传输模块及切换控制盒，所述的双输入电源模块、充电控制器、第一无线传输模块及切换控制盒设置于桩体内，所述的充电控制器与双输入电源模块连接，所述的第一无线传输模块与充电控制器连接，用于将充电桩的数据上传至云端监管中心；所述的切换控制盒用于控制所述的继电器组的开关。

其中，所述的电池系统包括电池包、高压盒及电池架，所述的电池包和高压盒放置于电池架上，所述的高压盒包括BMS、充放电继电器及第二无线传输模块，所述的开关电源将单相交流电转换为直流电后输出供电给BMS，BMS控制充放电继电器的开关，所述的第二无线传输模块将电池组的运行数据上传至云端监管中心。

优选的，所述的电气舱设置有第一设备安装门，所述的第一设备安装门上设置有风罩和进气百叶窗，所述的电池舱设置有第二设备安装门和逃生门，所述的逃生门嵌套于第二设备安装门上。

其中，所述的温控系统包括空调、控制屏及风道，所述的空调高压电源取自所述的取电模块，低压电源取自所述的开关电源，所述的空调及风道安装于电池舱上部，所述控制屏设置于操作面板上。

其中，所述的消防系统包括消防气体存储器、烟雾传感器、温度传感器、消防主机、紧急按钮、泄压窗口、放气勿入指示灯；所述的消防气体存储器放置于电池舱内，消防主机放置于电池舱内侧壁上，紧急按钮放置于电池舱外侧壁上靠底部位置，泄压窗口放置于电池舱门上部，放气勿入指示灯放置于电池舱门体上，烟雾传感器和温度传感器放置于电池舱顶部；烟雾传感器和温度传感器检测到烟雾和温度信号时，消防主机发出报警并延时控制消防气体存储器喷放消防气体，同时将告警信号发送至电池系统的BMS，消防系统喷放气体时，放气勿入灯亮起，当压力过高时，泄压窗口自动开启进行泄压，手动按压所述的紧急按钮控制消防气体喷放和停止。

和现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用交直流一体充电桩并设置有直流取电接口，通过双输入电源模块，兼容交流及直流电源输入，智能化程度高，体积小，能量无需多级转换，效率高，可自动切换工作模式，无需人为干预。

(2)本实用新型可主动通过交流取电口或直流取电口给电池系统补电，电网变压器利用率高。

(3)本实用新型为可移动式的系统设计、灵活、机动能力强，根据实际需求可以作为救援车辆、运营迁移车辆，适用性广。

(4)将柜体划分为电气舱和电池舱，安全性能高。

附图说明

图1为本实用新型安装在挂车上的结构示意图。

图2为本实用新型的内部布局图。

图3为双输入移动补电柜的工作电路图。

图4为图3的局部电路示意图。

图5为双输入移动补电柜的配电通讯网络图。

图6为本实用新型的电路原理图。

其中，1-柜体，2-电池系统，3-交直流一体充电桩，4-交流取电口，5-直流取电口，6-配电系统，7-温控系统，8-照明系统，9-视频系统，10-消防系统，11- 操作面板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，通过实施例对本实用新型进行进一步详细阐述，但并不限制本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型公开了一种双输入移动补电柜，安装在挂车上，由拖车头进行牵引调度。双输入移动补电柜包括柜体1、电池系统2、交直流一体充电桩3、配电系统6、温控系统7、消防系统10、照明系统8、视频系统9及操作面板11。

结合图2所示，柜体1内设置有电池舱和电气舱。交直流一体充电桩3、配电系统6设置于电气舱内，电气舱上设置有直流取电口5和交流取电口4。本实施例中直流取电口5为新国标直流充电座，交流取电口4可以为航空接头插座，共有四个，用于与电网A、B、C、N接口电连接。电池系统2、温控系统7、消防系统10、照明系统8、视频系统9设置于电池舱内。

电气舱设置有第一设备安装门，第一设备安装门上设置有风罩和进气百叶窗，电池舱设置有第二设备安装门和逃生门，逃生门嵌套于第二设备安装门上。柜体 1可以采用标准集装箱，具备良好的结构强度、防盐雾、紫外线、雨水、灰尘等性能。操作面板11嵌设于柜体侧壁，操作面板11上可以集成设置启动开关、切换开关、紧急按钮、刷卡窗口、交直流一体充电桩及空调的控制屏，启动开关为钥匙开关，切换开关为旋钮开关。

交直流一体充电桩3可设置多个，在挂车中部对称设置。交直流一体充电桩 3包括桩体、双输入电源模块、充电枪、充电控制器、第一无线传输模块、切换控制盒。双输入电源模块、充电控制器、第一无线传输模块及切换控制盒设置于桩体内，充电枪设置于桩体外的挂车上的充电枪收纳仓内。充电控制器与双输入电源模块连接，第一无线传输模块与充电控制器连接，用于将充电桩的数据上传至云端监管中心。切换控制盒用于控制配电系统的继电器组的开关。充电控制器实现交直流一体充电桩的启停控制、功率分配、逻辑计算、对外通讯、费用结算、开关检测与控制等。

结合图3所示，双输入电源模块包括AC输入端，DC输入端及DC输出端。 DC输出端与充电枪电连接，AC输入端与交流取电口电连接，DC输入端与直流取电口及电池系统电连接。

电池系统2包括电池包、高压盒及电池架。电池包和高压盒放置于电池架上。电池包由锂离子电池组成，如磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸锂电池等，采用锂离子电池作为储能电池，环保节能。高压盒包括BMS(即电池管理单元)、充放电继电器及第二无线传输模块。配电系统的开关电源将单相交流电转换为直流电后输出供电给BMS，BMS控制充放电继电器的开关，第二无线传输模块将电池组的运行数据上传至云端监管中心。

配电系统6包括配电柜、取电模块、逆变器、UPS、开关电源、汇流箱及继电器组。取电模块、逆变器、UPS、开关电源、汇流箱及继电器组安装于配电柜内。取电模块包括防反二极管和散热器。配电系统从电池系统充放电继电器前端取电，回路中接防反二极管，由电压最高的一簇电池为其供电。电池系统的高压直流电经取电模块输出给逆变器，逆变器将高压直流电逆变为单相交流电为UPS、消防系统、视频系统、照明系统及交直流一体充电桩提供辅助电源，并将单相交流电输出给开关电源，开关电源将单相交流电转换为24V直流电后为温控系统、BMS提供辅助电源。系统高压断电时，UPS为消防系统、BMS、视频系统等重要设备供电。

交流取电口4、直流取电口5及电池系统2的高压输出口电连接至汇流箱的汇流排，汇流排连接处安装继电器组，继电器组由交直流一体充电桩的切换控制盒进行控制。继电器组包括继电器K1、K2、K3、K4和K5，如图4示。

温控系统7包括空调、控制屏及风道。空调可采用直流顶装空调嵌入安装于电池舱顶部。空调高压电源取自取电模块，低压电源取自开关电源。空调从电池组高压盒内继电器后端取电，回路中接有防反二极管，由电压最高的一簇电池为其供电。风道安装于电池舱上部，位于电池架正上方，控制屏设置于操作面板上。空调启动、工作模式及温度设置由电池系统BMS进行控制，也可通过控制屏本地控制空调时刻监测电池舱环境温度，并将温度控制在设定阈值范围，空调产生的冷热风通过风道均匀排送到电池架上，同时将工作状态、温度情况发送到电池系统的BMS。

消防系统10包括消防气体存储器、烟雾传感器、温度传感器、消防主机、紧急按钮、泄压窗口、放气勿入指示灯。消防气体存储器放置于电池舱内，消防气体存储器内装有消防气体，如盛装七氟丙烷灭火剂。消防主机放置于电池舱内侧壁上，紧急按钮放置于电池舱外侧壁上靠底部位置，泄压窗口放置于电池舱门上部，放气勿入指示灯放置于电池舱门体上，烟雾传感器和温度传感器放置于电池舱顶部；消防系统时刻监测系统状态，当检测到烟雾和温度信号时，消防主机将发出报警并延时控制消防气体存储器喷放消防系统，同时将告警信号发送至电池系统BMS，消防系统喷放气体时，放气勿入灯亮起，当压力过高时，泄压窗口自动开启进行泄压，也可通过紧急按钮手动控制消防气体喷放和停止。

照明系统8包括照明灯、应急指示灯、行程开关。照明灯安装于电池舱及电气舱顶部，照明灯可采用防爆灯。应急指示灯安装于电池舱门体上部柜体上，行程开关安装于电池舱和电气舱门体框架上。门开启时，对应照明亮起，关闭时熄灭。系统电源切断时，照明应急灯开始工作。

视频系统9包括摄像头、录像机、第三无线传输模块。录像机将视频资料录制存储在本地，并通过第三无线传输模块传送到云端监管中心。摄像头可设置4 个，电池舱内放置1个，电气舱内放置1个，柜体前部放置1个，柜体后部放置 1个。

结合图3～图5所示，本实用新型双输入移动补电柜的工作方式为：

(1)、电网三相交流电经交流取电口4的航空接头插座接入，仅闭合K1、 K4继电器，三相交流电经双输入电源模块中的AC输入端、DC输出端，逆变为直流电后通过充电枪对外部电动车辆补电。

(2)仅闭合K1、K5继电器，电网三相交流电经双输入电源模块中的AC 输入端、DC输出端，逆变为直流电后为电池系统2充电。

(3)地面充电桩的充电枪接入到直流取电口5的直流充电座时，仅闭合K3 继电器，外部直流电为电池系统2充电。

(4)仅闭合K2、K4继电器，电池系统直流电经交直流一体充电桩的双输入电源模块中的DC输入端、DC输出端稳压后通过充电枪对外部电动车辆补电。

在补电柜接入电网运行时，若有电动车需要接入充电，优先通过电网交流电经AC输入端/DC输出端为外部车辆补电，若电网变压器容量不足四把充电枪的输出功率时，不足部分由电池系统经DC输入端/DC输出端为外部车辆补电，若变压器容量充足，充电桩AC输入端/DC输面端在对外部车辆补电的同时，对电量不足的电池组进行充电；若无电动车接入充电，电网三相电经充电桩AC输入端/DC输出端对电池系统进行充电。

如图6所示，双输入移动补电柜设置有以下过程：

a.电网交流电由交流取电口4输入经交直流一体充电桩转换为直流电供电至充电枪。

b.由交流取电口4输入电网交流电经交直流一体充电桩转换为直流电为电池系统2补电。

c.电池系统直流电经交直流一体充电桩稳压后供电至充电枪。

d.由外部直流电接入直流取电口5为电池系统2补电。

移动补电时设置直流充电模式、运输模式及对外服务模式三种补电方式。

(1)直流充电模式(进行过程d)

将柜体上的切换开关拨至直流充电模式，外部充电桩的充电枪插入直流取电口5，电池系统开始充电。

(2)运输模式

将柜体1上的切换开关拨至运输模式，电池系统2停止对外输出、逆变器、交直流一体充电桩3、温控系统7、照明系统8停止工作，UPS转变为蓄电池供电并输出为消防系统10、视频系统9供电。

(3)对外服务模式(进行过程a、过程b及过程c)

接入到交流电网时，优先通过交直流一体充电桩3将市电转换为直流电直接为电动车辆补电，在变压器容量不足时，则由电池系统直流电经交直流一体充电桩稳压后为电动车辆补电，在没有电动车辆补电时，电网交流电通过交直流一体充电桩3将市电转换为直流电为电池系统2充电。

本实用新型中，电池运行数据通过第二无线传输模块上传至云端监管中心；充电桩运行数据通过充电桩内第一无线传输模块上传至云端监管中心；视频系统监控画面可通过第三无线传输模块上传至云端监管中心。第一无线传输模块、第二无线传输模块、第三无线传输模块均由5G模块、天线、流量卡组成，实现远程数据传送。5G模块、天线安装于柜体顶部。本实用新型通过云端监管中心监管运行位置信息、电池状态、运行数据、充电记录，实现了双输入移动补电柜的大数据远程监管及运营。

应当说明的是，以上公开实施例仅体现说明本实用新型的技术方案，而非用来限定本实用新型的保护范围，尽管参照较佳实施例对本实用新型做详细地说明，任何熟悉本技术领域者应当理解，在不脱离本实用新型的技术方案范围内进行修改或各种变化、等同替换，都应当属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种双输入移动补电柜，安装在挂车上，由拖车头进行牵引调度，其特征在于，包括：

柜体，其设置有电池舱和电气舱，所述的电气舱上设置有直流取电口和交流取电口；

电池系统，安装于电池舱内，所述的直流取电口与电池系统电连接；

交直流一体充电桩，设置于电气舱内，其包括双输入电源模块及充电枪，所述的双输入电源模块包括AC输入端，DC输入端及DC输出端，所述的DC输出端与充电枪电连接，所述的AC输入端与交流取电口电连接，所述的DC输入端与直流取电口及电池系统电连接；

配电系统，设置电气舱内，其包括汇流箱及继电器组，所述的交流取电口、直流取电口及电池系统的高压输出口电连接至汇流箱的汇流排，汇流排连接处安装所述的继电器组，所述的继电器组由交直流一体充电桩进行控制。

2.如权利要求1所述的双输入移动补电柜，其特征在于：所述的配电系统还包括配电柜、取电模块、逆变器、UPS及开关电源，所述的取电模块、逆变器、UPS、开关电源、汇流箱及继电器组安装于配电柜内；

所述的电池系统的高压直流电经取电模块输出给逆变器，所述的逆变器将高压直流电逆变为单相交流电为UPS及交直流一体充电桩提供辅助电源，并将单相交流电输出给开关电源，开关电源将单相交流电转换为直流电后输出。

3.如权利要求2所述的双输入移动补电柜，其特征在于：还包括设置于电池舱内的温控系统、消防系统、照明系统、视频系统，以及嵌设于柜体侧壁的操作面板，所述的逆变器将高压直流电逆变为单相交流电为消防系统、照明系统、视频系统提供辅助电源；所述的开关电源将单相交流电转换为直流电后输出为温控系统提供辅助电源。

4.如权利要求2所述的双输入移动补电柜，其特征在于：所述的交直流一体充电桩还包括桩体、充电控制器、第一无线传输模块及切换控制盒，所述的双输入电源模块、充电控制器、第一无线传输模块及切换控制盒设置于桩体内，所述的充电控制器与双输入电源模块连接，所述的第一无线传输模块与充电控制器连接，用于将充电桩的数据上传至云端监管中心；所述的切换控制盒用于控制所述的继电器组的开关。

5.如权利要求2所述的双输入移动补电柜，其特征在于：所述的电池系统包括电池包、高压盒及电池架，所述的电池包和高压盒放置于电池架上，所述的高压盒包括BMS、充放电继电器及第二无线传输模块，所述的开关电源将单相交流电转换为直流电后输出供电给BMS，BMS控制充放电继电器的开关，所述的第二无线传输模块将电池组的运行数据上传至云端监管中心。

6.如权利要求1所述的双输入移动补电柜，其特征在于：所述的电气舱设置有第一设备安装门，所述的第一设备安装门上设置有风罩和进气百叶窗，所述的电池舱设置有第二设备安装门和逃生门，所述的逃生门嵌套于第二设备安装门上。

7.如权利要求3所述的双输入移动补电柜，其特征在于：所述的温控系统包括空调、控制屏及风道，所述的空调高压电源取自所述的取电模块，低压电源取自所述的开关电源，所述的空调及风道安装于电池舱上部，所述控制屏设置于操作面板上。

8.如权利要求3所述的双输入移动补电柜，其特征在于：所述的消防系统包括消防气体存储器、烟雾传感器、温度传感器、消防主机、紧急按钮、泄压窗口、放气勿入指示灯；

所述的消防气体存储器放置于电池舱内，消防主机放置于电池舱内侧壁上，紧急按钮放置于电池舱外侧壁上靠底部位置，泄压窗口放置于电池舱门上部，放气勿入指示灯放置于电池舱门体上，烟雾传感器和温度传感器放置于电池舱顶部；烟雾传感器和温度传感器检测到烟雾和温度信号时，消防主机发出报警并延时控制消防气体存储器喷放消防气体，同时将告警信号发送至电池系统的BMS，消防系统喷放气体时，放气勿入灯亮起，当压力过高时，泄压窗口自动开启进行泄压，手动按压所述的紧急按钮控制消防气体喷放和停止。

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