CN215643311U - 一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台 - Google Patents

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杜君君
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Abstract

本实用新型涉及一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，包括：交流断路器，交流接触器，充电模块，快速熔断器，直流输出接触器，直流电能表，绝缘检测模块，泄放电路，辅助电源模块，辅助接触器，充电插头，充电桩控制器，故障设置单元，数据采集单元，上位机和供电单元。通过在上位机上进行操作，完成直流充电桩的单步运行原理教学、故障分析及处理教学、运行维护教学任务，且教学过程清晰、全面、可靠，解决充电桩教具与原理讲解之间脱节的问题。

Description

一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台
技术领域
本实用新型属于新能源汽车充电桩教学领域，具体地涉及一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台。
背景技术
随着新能源汽车的普及应用，充电基础设施规模和数量也在快速增加，直流充电桩属于充电基础设施的核心设备，充电功率大、速度快，包含零部件较多、技术复杂程度高，工作原理的掌握程度直接决定了设备的运行维护能力，从而会影响新能源汽车的推广和应用。
目前国内的直流充电桩教学，主要采用与充电场站相同的实物产品作为教学实物载体，结构紧凑不利于对各组成零部件之间连接关系的认知。充电桩产品正常工作于连续运行模式，进入正常充电之前的过程持续时间短，大多数部件的运行状态难以观察，造成对于工作原理的理解不能达到全面和清晰的程度。对于故障充电桩的检查和维修缺乏原理知识的支撑，难以进行故障原因分析、故障准确定位，造成维修时间长、效率低，影响充电桩的利用率和用户满意度。
本实用新型所涉及的一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，能够大时间尺度分步执行充电流程，实时显示运行参数和状态，设置常见故障功能。与常规教学平台相比，可以更容易实现直流充电桩工作原理的全面清晰的理解和掌握，较高的故障分析和排查能力的培养。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，能够通过在上位机上的操作，完成直流充电桩的单步运行原理教学、故障分析及处理教学、运行维护教学任务，且教学过程清晰、全面、可靠，解决充电桩教具与原理讲解之间脱节的问题。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，包括：交流断路器、交流接触器、充电模块、快速熔断器、直流输出接触器、直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路、辅助电源模块、辅助接触器、充电插头、充电桩控制器、故障设置单元、数据采集单元、上位机和供电单元；
所述交流断路器的输出端通过高压线束与交流接触器的一端连接，交流接触器的另一端通过高压线束与充电模块的一端连接，充电模块的另一端通过高压线束与快速熔断器的一端连接，快速熔断器的另一端通过高压线束与直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路和直流输出接触器连接，直流输出接触器与充电接头连接；充电接头与辅助接触器连接，辅助接触器与辅助电源模块连接；
所述交流断路器用于当直流充电桩教学平台正常运行时切断和接通交流供电线路，当直流充电桩教学平台发生故障时自动迅速切断故障电流；
所述交流接触器用于远距离接通和分断交流回路，以保护可能发生过负荷的电路；
所述充电模块用于将输入的交流电根据需求转换为一定形式的直流电，并具有交流过压、交流欠压、直流过流、直流短路、温度过高等保护功能；
所述快速熔断器用于当线路发生过载、过流、短路等故障时快速断开电气回路；
所述直流输出接触器用于远距离接通和分断直流回路，以保护可能发生过负荷的电路；
所述直流电能表用于对直流回路消耗的电能量进行计量；
所述绝缘检测模块用于检测直流回路和保护大地的绝缘阻值；
所述泄放电路用于当直流充电桩教学平台停止工作时，快速将直流输出电压降低到安全范围内，将内部储存的能量全部释放；
所述充电接头用于与电动汽车充电插座进行传导充电方式连接，实现直流能量和信号的传输；
所述辅助接触器采用直流接触器，用于远距离接通和分断电动汽车充电时车内部件所需要的工作电源；
所述辅助电源模块用于提供电动汽车充电时车内部件所需要的工作电源；
所述故障设置单元的输出侧通过控制线束与交流接触器、充电模块、直流输出接触器、直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路、充电插头和辅助接触器相连，所述故障设置单元的输入侧通过控制线束与充电桩控制器相连，所述故障设置单元通过485总线或CAN总线与上位机连接；
所述上位机用于向故障设置单元发送指令，实现故障设置或故障清除；
所述故障设置单元用于接收上位机发送的故障设置指令，设置直流充电桩在实际工作中出现的常见硬件故障，如线路故障、绝缘故障和继电器故障等，或接收上位机发送的故障清除指令使故障设置单元恢复正常状态，或向上位机发送当前状态数据；
所述数据采集单元通过采集线束与交流接触器、快速熔断器、直流输出接触器、泄放电路和辅助接触器的状态接口相连，用于获取状态数据；
所述数据采集单元通过采集线束与交流断路器的输出端、交流接触器的输出端、充电模块的输出端、快速熔断器的输出端、直流输出接触器的输出端和辅助接触器的输出端连接，用于获取电压和电流数据；
所述数据采集单元通过485总线或CAN总线与上位机连接，用于接收上位机发送的指令或向上位机发送数据；所述上位机用于获取各个测量点的电压、电流数据和状态数据；
所述上位机通过CAN总线或以太网与充电桩控制器连接，用于向充电桩控制器发送单步运行指令或连续运行指令，并从充电桩控制器获取运行数据；
所述充电桩控制器用于通过故障设置单元控制交流接触器、充电模块、直流输出接触器、直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路、辅助接触器和充电插头，并获取它们的状态数据；或接收上位机发送的连续运行指令或单步运行指令，或向上位机发送当前状态数据。
优选地，所述故障设置单元由处理器、继电器阵列和辅助电路组成。
优选地，所述数据采集单元由处理器、电压传感器、电流传感器、高精度数模转换模块和辅助电路组成。
优选地，所述交流断路器，交流接触器，充电模块，快速熔断器，直流输出接触器，直流电能表，绝缘检测模块，泄放电路，辅助电源模块，辅助接触器和充电插头采用电动汽车直流充电桩上的产品。
优选地，所述供电单元用于将交流电变换为直流电，为直流充电桩教学平台内的各个组成部件提供所需的直流工作电源。
本实用新型提供的电池系统硬件故障模拟方法，通过CAN总线或485总线使上位机与故障设置单元连接，根据设定的故障，上位机向故障设置单元发送指令，实现故障设置或故障清除。
附图说明
本实用新型有如下附图：
图1示出了本实用新型提供的直流充电桩教学平台的结构框图。
图2示出了本实用新型提供的直流充电桩教学平台实现方法的流程图。
图3示出了本实用新型提供的充电桩教学平台的单步运行指令及合理执行的顺序流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本实用新型作进一步详细说明。
图1示出了本实用新型提供的直流充电桩教学平台的结构框图。如图1所示，所述基于模拟电池的电池系统教学平台，包括：交流断路器1；交流接触器2；充电模块3；快速熔断器4；直流输出接触器5；直流电能表6；绝缘检测模块7；泄放电路8；辅助电源模块9；辅助接触器10；充电插头11；充电桩控制器12；故障设置单元13；数据采集单元14；上位机15；供电单元16；高压线束17；采集线束18；控制线束19。
所述交流断路器1的输出端通过高压线束17与交流接触器2的一端连接，交流接触器2的另一端通过高压线束17与充电模块3的一端连接，充电模块3的另一端通过高压线束17与快速熔断器4的一端连接，快速熔断器4的另一端通过高压线束17与直流电能表6、绝缘检测模块7、泄放电路8和直流输出接触器5连接，直流输出接触器5与充电接头11连接；充电接头11与辅助接触器10连接，辅助接触器10与辅助电源模块9连接；
所述故障设置单元13的输出侧通过控制线束19与交流接触器2、充电模块3、直流输出接触器5、直流电能表6、绝缘检测模块7、泄放电路8、充电插头11和辅助接触器10相连，所述故障设置单元13的输入侧通过控制线束19与充电桩控制器12相连。
本实施例中，上位机11通过CAN总线与数据采集单元14相连，获取数据采集单元14检测的数据。
本实施例中，数据采集单元14通过采集线束18与交流接触器2、快速熔断器4、直流输出接触器5、泄放电路8、辅助接触器10的状态接口相连，获取状态数据；数据采集单元14通过采集线束18与交流断路器1的输出端、交流接触器2的输出端、充电模块的输出端、快速熔断器4的输出端、直流输出接触器5的输出端、辅助接触器10的输出端相连，获取电压、电流数据。
本实施例中，上位机15通过485总线与故障设置单元13相连，向故障设置单元13发送故障设置指令SEn(n＝1～8)，故障设置单元13的En(n＝1～8)单元进入故障状态。
本实施例中，上位机15通过485总线与故障设置单元13相连，向故障设置单元13发送故障清除指令CEn(n＝1～8)，故障设置单元13的En(n＝1～8)单元恢复正常状态。
本实施例中，上位机15通过CAN总线与充电桩控制器12相连，向充电桩控制器12发送步骤执行指令，并从充电桩控制器12获得采集的数据。
图2示出了本实用新型提供的充电桩教学平台实现方法的流程图。充电桩教学平台实现方法，包括以下步骤。
在步骤S01中，显示直流充电桩的各观测点参数数据及状态数据；用户可以在界面中设置充电参数；用户可以在界面设置故障状态。
在步骤S02中，从数据采集单元获取电压电流和状态信息。
在步骤S03中，根据用户需求，建立故障模型，并形成故障代码组。
在步骤S04中，向故障设置单元发送故障设定代码。
在步骤S05中，从充电桩控制器获取运行数据。
图3示出了本实用新型提供的充电桩教学平台的单步运行指令及合理执行的顺序流程图。
在步骤S06中，上位机按照图3的单步运行指令顺序向充电桩控制器发送单步运行指令。
本实用新型提供的一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，能够完成直流充电桩的单步运行原理教学、故障分析及处理教学、运行维护教学任务，且教学过程清晰、全面、可靠，解决充电桩教具与原理讲解之间脱节的问题。
上述实施例只是本实用新型的举例，尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例和附图所公开的内容。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，其特征在于，包括：交流断路器、交流接触器、充电模块、快速熔断器、直流输出接触器、直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路、辅助电源模块、辅助接触器、充电插头、充电桩控制器、故障设置单元、数据采集单元、上位机和供电单元；
所述交流断路器的输出端通过高压线束与交流接触器的一端连接，交流接触器的另一端通过高压线束与充电模块的一端连接，充电模块的另一端通过高压线束与快速熔断器的一端连接，快速熔断器的另一端通过高压线束与直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路和直流输出接触器连接，直流输出接触器与充电接头连接；充电接头与辅助接触器连接，辅助接触器与辅助电源模块连接；
所述交流断路器用于当直流充电桩教学平台正常运行时切断和接通交流供电线路，当直流充电桩教学平台发生故障时自动迅速切断故障电流；
所述交流接触器用于远距离接通和分断交流回路；
所述充电模块用于将输入的交流电根据需求转换为一定形式的直流电，并具有交流过压、交流欠压、直流过流、直流短路和温度过高保护功能；
所述快速熔断器用于当线路发生过载、过流和短路故障时快速断开电气回路；
所述直流输出接触器用于远距离接通和分断直流回路；
所述直流电能表用于对直流回路消耗的电能量进行计量；
所述绝缘检测模块用于检测直流回路和保护大地的绝缘阻值；
所述泄放电路用于当直流充电桩教学平台停止工作时，快速将直流输出电压降低到安全范围内，将内部储存的能量全部释放；
所述充电接头用于与电动汽车充电插座进行传导充电方式连接，实现直流能量和信号的传输；
所述辅助接触器采用直流接触器，用于远距离接通和分断电动汽车充电时车内部件所需要的工作电源；
所述辅助电源模块用于提供电动汽车充电时车内部件所需要的工作电源；
所述故障设置单元的输出侧通过控制线束与交流接触器、充电模块、直流输出接触器、直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路、充电插头和辅助接触器相连，所述故障设置单元的输入侧通过控制线束与充电桩控制器相连，所述故障设置单元通过485总线或CAN总线与上位机连接；
所述上位机用于向故障设置单元发送指令，实现故障设置或故障清除；
所述故障设置单元用于接收上位机发送的故障设置指令，设置直流充电桩在实际工作中出现的常见硬件故障，或接收上位机发送的故障清除指令使故障设置单元恢复正常状态，或向上位机发送当前状态数据；
所述数据采集单元通过采集线束与交流接触器、快速熔断器、直流输出接触器、泄放电路和辅助接触器的状态接口相连，用于获取状态数据；
所述数据采集单元通过采集线束与交流断路器的输出端、交流接触器的输出端、充电模块的输出端、快速熔断器的输出端、直流输出接触器的输出端和辅助接触器的输出端连接，用于获取电压和电流数据；
所述数据采集单元通过485总线或CAN总线与上位机连接，用于接收上位机发送的指令或向上位机发送数据；所述上位机用于获取各个测量点的电压、电流数据和状态数据；
所述上位机通过CAN总线或以太网与充电桩控制器连接，用于向充电桩控制器发送单步运行指令或连续运行指令，并从充电桩控制器获取运行数据；
所述充电桩控制器用于通过故障设置单元控制交流接触器、充电模块、直流输出接触器、直流电能表、绝缘检测模块、泄放电路、辅助接触器和充电插头，并获取它们的状态数据；或接收上位机发送的连续运行指令或单步运行指令，或向上位机发送当前状态数据。
2.如权利要求1所述的具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，其特征在于，所述故障设置单元由处理器、继电器阵列和辅助电路组成。
3.如权利要求1所述的具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，其特征在于，所述数据采集单元由处理器、电压传感器、电流传感器、高精度数模转换模块和辅助电路组成。
4.如权利要求1所述的具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，其特征在于，所述交流断路器，交流接触器，充电模块，快速熔断器，直流输出接触器，直流电能表，绝缘检测模块，泄放电路，辅助电源模块，辅助接触器和充电插头采用电动汽车直流充电桩上的产品。
5.如权利要求1所述的具有单步运行功能的直流充电桩教学平台，其特征在于，所述供电单元用于将交流电变换为直流电，为直流充电桩教学平台内的各个组成部件提供所需的直流工作电源。
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