CN216507949U - 一种可扩展小功率充电桩的充电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了充电桩技术领域的一种可扩展小功率充电桩的充电装置，包括大功率直流充电桩、小功率充电桩、服务器；大功率直流充电桩包括第一充电桩控制器、总电表、熔断器组、交流断路器组、交流电源滤波器、接触器组、滤波模块、三刀单掷开关组、分路模块、第一通信模块、第一充电枪；总电表、熔断器组、交流断路器组、交流电源滤波器、接触器组、滤波模块、三刀单掷开关组、分路模块、第一充电枪依次连接；分路模块、第一通信模块、服务器与小功率充电桩连接；总电表、交流电源滤波器、接触器组、第一通信模块与第一充电桩控制器连接。本实用新型的优点在于：极大的降低了充电桩建设成本，提升了线缆功率利用率。

Description

一种可扩展小功率充电桩的充电装置
技术领域
本实用新型涉及充电桩技术领域，特别指一种可扩展小功率充电桩的充电装置。
背景技术
电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。随着电动汽车的快速发展，各家汽车厂商争相推出电动汽车，因此利用充电桩对电动汽车进行充电的需求也呈现爆炸式增长。
为了满足日益增长的充电需求，建设了越来越多的充电站，一个充电站通常包括若干个充电桩，其中有大功率充电桩也有小功率充电桩，各充电桩在安装布置时，均是单独拉线连接电网，这无疑增加了充电桩安装时的线缆成本以及人工成本，这部分成本最终又会分摊到各消费者头上。
因此，如何提供一种可扩展小功率充电桩的充电装置，实现降低充电桩建设成本、提升线缆功率利用率，成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种可扩展小功率充电桩的充电装置，实现降低充电桩建设成本、提升线缆功率利用率。
本实用新型提供一种可扩展小功率充电桩的充电装置，包括一大功率直流充电桩、若干个小功率充电桩以及一服务器；
所述大功率直流充电桩包括一第一充电桩控制器、一总电表、一熔断器组、一交流断路器组、一交流电源滤波器、一接触器组、一滤波模块、一三刀单掷开关组、一分路模块、一第一通信模块以及至少一第一充电枪；
所述熔断器组的输入端与总电表的输出端连接，输出端与交流断路器组的输入端连接；所述交流电源滤波器的输入端与交流断路器组的输出端连接，输出端与接触器组的输入端连接；所述滤波模块的输入端与接触器组的输出端连接，输出端与三刀单掷开关组的输入端连接；所述分路模块的输入端与三刀单掷开关组的输出端连接，输出端与小功率充电桩以及第一充电枪连接；
所述总电表、交流电源滤波器以及接触器组均与第一充电桩控制器连接；所述第一通信模块的一端与第一充电桩控制器连接，另一端与小功率充电桩以及服务器连接；所述服务器与小功率充电桩连接。
进一步地，所述小功率充电桩包括一第二充电桩控制器、一电源模块、一第二通信模块以及至少一第二充电枪；
所述电源模块分别与第二充电桩控制器、第二充电枪以及分路模块连接；所述第二通信模块的一端与第二充电桩控制器连接，另一端与第一通信模块以及服务器连接。
进一步地，所述第一通信模块以及第二通信模块为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、NB-IOT通信模块、LORA通信模块、WIFI通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块或者有线通信模块。
进一步地，所述熔断器组包括一熔断器FU1、一熔断器FU2以及一熔断器FU3；所述交流断路器组包括一断路器QF1、一断路器QF2以及一断路器QF3；
所述熔断器FU1的一端与断路器QF1连接，另一端与总电表的引脚4连接；所述熔断器FU2的一端与断路器QF2连接，另一端与总电表的引脚5连接；所述熔断器FU3的一端与断路器QF3连接，另一端与总电表的引脚6连接；所述断路器QF1、断路器QF2以及断路器QF3分别与交流电源滤波器的引脚1、2、3连接；
所述接触器组包括一接触器KM1、一接触器KM2以及一接触器KM3；所述滤波模块包括一电容C1、一电容C2以及一电容C3；所述三刀单掷开关组包括若干个三刀单掷开关；
所述接触器KM1的一端与交流电源滤波器的引脚4连接，另一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及三刀单掷开关的引脚3连接；所述接触器KM2的一端与交流电源滤波器的引脚5连接，另一端与电容C2的另一端、电容C1的一端以及三刀单掷开关的引脚2连接；所述接触器KM3的一端与交流电源滤波器的引脚6连接，另一端与电容C1的另一端、电容C3的另一端以及三刀单掷开关的引脚1连接。
进一步地，所述分路模块包括若干个分电表以及若干个漏保断路器；
各所述分电表的一端均分别与三刀单掷开关组连接，另一端与一漏保断路器的一端连接；各所述漏保断路器的另一端与第一充电枪或者小功率充电桩连接。
进一步地，所述分路模块包括若干个漏保断路器；
各所述漏保断路器的一端均分别与三刀单掷开关组连接，另一端与第一充电枪或者小功率充电桩连接。
本实用新型的优点在于：
1、通过在大功率直流充电桩内设置总电表连接至电网，设置分路模块用于对总电表输入的电能进行分流，输出给第一充电枪或者小功率充电桩，即相当于在大功率直流充电桩内集成一个配电箱，扩展的小功率充电桩可直接通过连接分路模块进行取电，不必像传统上为每个充电桩单独拉线连接电网，降低了线缆成本以及人工成本，最终极大的降低了充电桩建设成本，提升了线缆功率利用率。
2、通过设置熔断器组以及交流断路器组，对三相火线进行安全防护，在电流过大时自动熔断或者断开，避免大功率直流充电桩以及小功率充电桩的超功率运行，进而极大的提升了充电装置运行的安全性。
3、通过设置交流电源滤波器以及滤波模块，对三相火线进行滤波，降低电磁干扰，进而极大的提升了充电装置运行的稳定性。
4、通过设置包括若干个三刀单掷开关的三刀单掷开关组，使得分路模块可按需选择接入三相火线(L1、L2、L3)，或者仅接入其中一相火线，即灵活选择接入220V电源还是380V电源，极大的提升了充电装置应用的灵活性。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型一种可扩展小功率充电桩的充电装置的电路原理框图。
图2是本实用新型小功率充电桩的电路原理框图。
图3是本实用新型分路模块的电路原理框图之一。
图4是本实用新型分路模块的电路原理框图之二。
图5是本实用新型一种可扩展小功率充电桩的充电装置的电路图。
图6是本实用新型工作原理的流程图。
标记说明：
100-一种可扩展小功率充电桩的充电装置，1-大功率直流充电桩，2-小功率充电桩，3-服务器，11-第一充电桩控制器，12-总电表，13-熔断器组，14-交流断路器组，15-交流电源滤波器，16-接触器组，17-滤波模块，18-三刀单掷开关组，19-分路模块，20-第一通信模块，30-第一充电枪，21-第二充电桩控制器，22-电源模块，23-第二通信模块，24-第二充电枪，181-三刀单掷开关，191-分电表，192-漏保断路器。
具体实施方式
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：在大功率直流充电桩1内设置总电表12连接至电网，设置分路模块19用于对总电表12输入的电能进行分流，让扩展的小功率充电桩2直接通过连接分路模块19进行取电，不必像传统上为每个充电桩单独拉线连接电网，以降低充电桩建设成本，提升线缆功率利用率。
请参照图1至图6所示，本实用新型一种可扩展小功率充电桩的充电装置100的较佳实施例，包括一大功率直流充电桩1、若干个小功率充电桩2以及一服务器3；所述小功率充电桩2包括交流充电桩以及小功率直流充电桩；
所述大功率直流充电桩1包括一第一充电桩控制器11、一总电表12、一熔断器组13、一交流断路器组14、一交流电源滤波器(AC EMC)15、一接触器组16、一滤波模块17、一三刀单掷开关组18、一分路模块19、一第一通信模块20以及至少一第一充电枪30；所述第一充电桩控制器11用于控制大功率直流充电桩1的运行；所述总电表12用于对充电装置100使用的电能进行总的计量；所述熔断器组13在线路的电流过大时进行自动熔断，用于保障所述充电装置100运行的安全性；所述交流断路器组14在线路的电流过大时进行自动跳闸，用于保障所述充电装置100运行的安全性；所述交流电源滤波器15用于衰减电磁干扰，以保障所述充电装置100运行的稳定性；所述接触器组16用于通断交流电源滤波器15与滤波模块17的连接，由所述第一充电桩控制器11控制通断；所述滤波模块17用于对线路进行滤波；所述三刀单掷开关组18用于按需接入三相火线或者其中一相火线；所述分路模块19用于对总电表12输入的电能进行分流；所述第一通信模块20用于大功率直流充电桩1与小功率充电桩2或者服务器3的通信；所述第一充电枪30用于输出功率给电动汽车(未图示)充电；
所述熔断器组13的输入端与总电表12的输出端连接，输出端与交流断路器组14的输入端连接；所述交流电源滤波器15的输入端与交流断路器组14的输出端连接，输出端与接触器组16的输入端连接；所述滤波模块17的输入端与接触器组16的输出端连接，输出端与三刀单掷开关组18的输入端连接；所述分路模块19的输入端与三刀单掷开关组18的输出端连接，输出端与小功率充电桩2以及第一充电枪30连接；
所述总电表12、交流电源滤波器15以及接触器组16均与第一充电桩控制器11连接；所述第一通信模块20的一端与第一充电桩控制器11连接，另一端与小功率充电桩2以及服务器3连接；所述服务器3与小功率充电桩2连接。
所述小功率充电桩2包括一第二充电桩控制器21、一电源模块22、一第二通信模块23以及至少一第二充电枪24；所述第二充电桩控制器21用于控制小功率充电桩2的工作；所述电源模块22用于接入从大功率直流充电桩1输出的电能；所述第二通信模块23用于小功率充电桩2与大功率直流充电桩1或者服务器3的通信；所述第二充电枪24用于输出功率给电动汽车充电；
所述电源模块22分别与第二充电桩控制器21、第二充电枪24以及分路模块19连接；所述第二通信模块23的一端与第二充电桩控制器21连接，另一端与第一通信模块20以及服务器3连接。
所述第一通信模块20以及第二通信模块23为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、NB-IOT通信模块、LORA通信模块、WIFI通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块或者有线通信模块。
所述熔断器组13包括一熔断器FU1、一熔断器FU2以及一熔断器FU3；所述交流断路器组14包括一断路器QF1、一断路器QF2以及一断路器QF3；熔断器熔断的速度要快于断路器跳闸的速度，在故障恢复后，熔断器需要更换熔体，断路器仅需重新闭合即可，二者各有优劣，通过同时设置熔断器和断路器，能够结合二者的优点，保障所述充电装置100安全性的同时，提升维修的便利性；
所述熔断器FU1的一端与断路器QF1连接，另一端与总电表12的引脚4连接；所述熔断器FU2的一端与断路器QF2连接，另一端与总电表12的引脚5连接；所述熔断器FU3的一端与断路器QF3连接，另一端与总电表12的引脚6连接；所述断路器QF1、断路器QF2以及断路器QF3分别与交流电源滤波器15的引脚1、2、3连接；所述总电表12的引脚1、2、3分别连接三相火线(L1、L2、L3)；
所述接触器组16包括一接触器KM1、一接触器KM2以及一接触器KM3；所述滤波模块17包括一电容C1、一电容C2以及一电容C3；所述三刀单掷开关组18包括若干个三刀单掷开关181；
所述接触器KM1的一端与交流电源滤波器15的引脚4连接，另一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及三刀单掷开关181的引脚3连接；所述接触器KM2的一端与交流电源滤波器15的引脚5连接，另一端与电容C2的另一端、电容C1的一端以及三刀单掷开关181的引脚2连接；所述接触器KM3的一端与交流电源滤波器15的引脚6连接，另一端与电容C1的另一端、电容C3的另一端以及三刀单掷开关181的引脚1连接；所述接触器KM1、接触器KM2以及接触器KM3的控制端均与第一充电桩控制器11连接。
所述分路模块19包括若干个分电表191以及若干个漏保断路器192；
各所述分电表191的一端均分别与三刀单掷开关组18连接，另一端与一漏保断路器192的一端连接；各所述漏保断路器192的另一端与第一充电枪30或者小功率充电桩2连接。各所述分电表191均与第一充电桩控制器11连接。
所述分路模块18包括若干个漏保断路器192；
各所述漏保断路器192的一端均分别与三刀单掷开关组18连接，另一端与第一充电枪30或者小功率充电桩2连接。即扩展的所述小功率充电桩2要接入电源时，只需连接到空闲的所述漏保断路器192即可，不必像传统上为每个充电桩单独拉线连接电网。
本实用新型的工作原理包括如下步骤：
步骤S10、第一充电桩控制器或者服务器获取总电表的总进线功率Pall、电网的限定功率Pall限定、大功率直流充电桩的第一功率参数组、各小功率充电桩的第二功率参数组；电网的限定功率Pall限定为第一充电桩控制器通过第一通信模块向服务器获取；第二功率参数组为第一充电桩控制器通过第一通信模块以及第二通信模块向小功率充电桩获取；
步骤S20、第一充电桩控制器或者服务器基于所述总进线功率Pall以及限定功率Pall限定计算可充电最大功率Pmax；
步骤S30、第一充电桩控制器或者服务器基于所述第一功率参数组、第二功率参数组以及可充电最大功率Pmax，通过先到先充功率分配法或者比例充电功率分配法设定各第一充电枪和第二充电枪输出的限定功率。
具体实施时，可基于峰谷时段不同的电费，动态设置第一充电枪和第二充电枪输出的限定功率。
所述步骤S10中，所述第一功率参数组包括连接到第一充电枪的电动汽车的需求功率Pr直流、第一充电枪的最小充电功率Pm直流；
所述第二功率参数组包括连接到第二充电枪的电动汽车的需求功率Pr小、第二充电枪的最小充电功率Pm小；
需求功率基于电动汽车的需求电压和需求电流计算而来；
所述步骤S20中，所述可充电最大功率Pmax的计算公式为：
Pmax＝min(Pall，Pall限定)*安全系数；保障可充电最大功率Pmax始终处于安全的功率范围内；
其中，安全系数的取值范围为(0，1)，优选为0.95。
所述步骤S30中，所述通过先到先充功率分配法设定各第一充电枪和第二充电枪输出的限定功率具体包括：
步骤S311、当有电动汽车接入第一充电枪或者第二充电枪时，第一充电桩控制器或者服务器实时计算最新的需求总功率Prall：
Prall＝Pr直流+∑Pr小；
步骤S312、第一充电桩控制器或者服务器判断需求总功率Prall是否小于等于可充电最大功率Pmax，若是，则令第一充电枪的限定功率PI直流＝Pr直流，第二充电枪的限定功率PI小＝Pr小；
若否，则将最后一辆电动汽车接入的第一充电枪或者第二充电枪的限定功率调小，直至满足Prall小于等于Pmax。
所述步骤S30中，所述通过比例充电功率分配法设定各第一充电枪和第二充电枪输出的限定功率具体包括：
步骤S321、当有电动汽车接入第一充电枪或者第二充电枪时，第一充电桩控制器或者服务器实时计算最新的需求总功率Prall：
Prall＝Pr直流+∑Pr小；
步骤S322、第一充电桩控制器或者服务器判断需求总功率Prall是否小于等于可充电最大功率Pmax，若是，则令第一充电枪的限定功率PI直流＝Pr直流，第二充电枪的限定功率PI小＝Pr小；若否，则进入步骤S323；
步骤S323、令第一充电枪的限定功率PI直流＝Pmax/Prall*Pr直流，第二充电枪的限定功率PI小＝Pmax/Prall*Pr小，判断PI直流是否大于等于Pm直流，PI小是否大于等于Pm小，若是，则完成限定功率的设定；若否，则将对应第一充电枪或者第二充电枪的限定功率设为0，并剔除对应第一充电枪或者第二充电枪后，进入步骤S321进行限定功率的重新计算分配。
综上所述，本实用新型的优点在于：
1、通过在大功率直流充电桩内设置总电表连接至电网，设置分路模块用于对总电表输入的电能进行分流，输出给第一充电枪或者小功率充电桩，即相当于在大功率直流充电桩内集成一个配电箱，扩展的小功率充电桩可直接通过连接分路模块进行取电，不必像传统上为每个充电桩单独拉线连接电网，降低了线缆成本以及人工成本，最终极大的降低了充电桩建设成本，提升了线缆功率利用率。
2、通过设置熔断器组以及交流断路器组，对三相火线进行安全防护，在电流过大时自动熔断或者断开，避免大功率直流充电桩以及小功率充电桩的超功率运行，进而极大的提升了充电装置运行的安全性。
3、通过设置交流电源滤波器以及滤波模块，对三相火线进行滤波，降低电磁干扰，进而极大的提升了充电装置运行的稳定性。
4、通过设置包括若干个三刀单掷开关的三刀单掷开关组，使得分路模块可按需选择接入三相火线(L1、L2、L3)，或者仅接入其中一相火线，即灵活选择接入220V电源还是380V电源，极大的提升了充电装置应用的灵活性。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种可扩展小功率充电桩的充电装置，其特征在于：包括一大功率直流充电桩、若干个小功率充电桩以及一服务器；
所述大功率直流充电桩包括一第一充电桩控制器、一总电表、一熔断器组、一交流断路器组、一交流电源滤波器、一接触器组、一滤波模块、一三刀单掷开关组、一分路模块、一第一通信模块以及至少一第一充电枪；
所述熔断器组的输入端与总电表的输出端连接，输出端与交流断路器组的输入端连接；所述交流电源滤波器的输入端与交流断路器组的输出端连接，输出端与接触器组的输入端连接；所述滤波模块的输入端与接触器组的输出端连接，输出端与三刀单掷开关组的输入端连接；所述分路模块的输入端与三刀单掷开关组的输出端连接，输出端与小功率充电桩以及第一充电枪连接；
所述总电表、交流电源滤波器以及接触器组均与第一充电桩控制器连接；所述第一通信模块的一端与第一充电桩控制器连接，另一端与小功率充电桩以及服务器连接；所述服务器与小功率充电桩连接。
2.如权利要求1所述的一种可扩展小功率充电桩的充电装置，其特征在于：所述小功率充电桩包括一第二充电桩控制器、一电源模块、一第二通信模块以及至少一第二充电枪；
所述电源模块分别与第二充电桩控制器、第二充电枪以及分路模块连接；所述第二通信模块的一端与第二充电桩控制器连接，另一端与第一通信模块以及服务器连接。
3.如权利要求2所述的一种可扩展小功率充电桩的充电装置，其特征在于：所述第一通信模块以及第二通信模块为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、NB-IOT通信模块、LORA通信模块、WIFI通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块或者有线通信模块。
4.如权利要求1所述的一种可扩展小功率充电桩的充电装置，其特征在于：所述熔断器组包括一熔断器FU1、一熔断器FU2以及一熔断器FU3；所述交流断路器组包括一断路器QF1、一断路器QF2以及一断路器QF3；
所述熔断器FU1的一端与断路器QF1连接，另一端与总电表的引脚4连接；所述熔断器FU2的一端与断路器QF2连接，另一端与总电表的引脚5连接；所述熔断器FU3的一端与断路器QF3连接，另一端与总电表的引脚6连接；所述断路器QF1、断路器QF2以及断路器QF3分别与交流电源滤波器的引脚1、2、3连接；
所述接触器组包括一接触器KM1、一接触器KM2以及一接触器KM3；所述滤波模块包括一电容C1、一电容C2以及一电容C3；所述三刀单掷开关组包括若干个三刀单掷开关；
所述接触器KM1的一端与交流电源滤波器的引脚4连接，另一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及三刀单掷开关的引脚3连接；所述接触器KM2的一端与交流电源滤波器的引脚5连接，另一端与电容C2的另一端、电容C1的一端以及三刀单掷开关的引脚2连接；所述接触器KM3的一端与交流电源滤波器的引脚6连接，另一端与电容C1的另一端、电容C3的另一端以及三刀单掷开关的引脚1连接。
5.如权利要求1所述的一种可扩展小功率充电桩的充电装置，其特征在于：所述分路模块包括若干个分电表以及若干个漏保断路器；
各所述分电表的一端均分别与三刀单掷开关组连接，另一端与一漏保断路器的一端连接；各所述漏保断路器的另一端与第一充电枪或者小功率充电桩连接。
6.如权利要求1所述的一种可扩展小功率充电桩的充电装置，其特征在于：所述分路模块包括若干个漏保断路器；
各所述漏保断路器的一端均分别与三刀单掷开关组连接，另一端与第一充电枪或者小功率充电桩连接。
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