CN216886317U - 充电桩有序充电转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种充电桩有序充电转换装置，所述充电桩包括第一通信模块，用以连接充电桩控制平台，所述有序充电转换装置包括第二通信模块、信号采集电路、信号生成电路、信号转换电路和控制模块，其中，控制模块通过第二通信模块获取有序充电指令同时生成的转换控制信号发，并通过信号采集电路采集充电桩的CP信号，以及通过信号生成电路生成转换端CP信号，当信号转换电路接收到转换控制信号时，信号转换电路切换输出线路以输出转换端CP信号来调节充电功率。本实用新型能够在不对原有普通充电桩进行拆除更换的情况下，实现有序充电，并且安装方便、适用范围广。

Description

充电桩有序充电转换装置

技术领域

本实用新型涉及有序充电控制技术领域，具体涉及一种充电桩有序充电转换装置。

背景技术

随着电动汽车规模化发展，大量电动汽车接入电网时，电动汽车对电网的影响是不容忽视的。电动汽车接入电网充电增加了电力系统负荷，若在负荷曲线高峰期接入大量电动汽车充电，则进一步拉大电网负荷曲线峰谷差，可能导致配电网线路过载、电压跌落、配电网损耗增加、配电变压器过载等一系列问题，甚至会超出局部配电网的承受能力，给电网安全运行带来负担。开展大规模电动汽车接入电网后对电网影响的定量评估及以减少负面影响为目标的充电控制策略研究，已日益成为人们关注的热点问题，而有序充电的概念随之产生。从电网角度讲，指在满足电动汽车充电需求的前提下，运用实际有效地经济或技术措施引导、控制电动汽车进行充电，对电网负荷曲线进行削峰填谷，使负荷曲线方差较小，减少了发电装机容量建设，保证了电动汽车与电网的协调互动发展。但是现在绝大多数已经安装的充电桩都是随时随地的满功率充电而电网在电动汽车这一块不能实现削峰填谷，这对电网的影响始终存在，但是如果直接拆除换有序充电桩会造成资源的浪费，短时间内也难以运作。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种充电桩有序充电转换装置，能够在不对充电桩进行拆除更换的情况下，实现有序充电，并且安装方便、适用范围广。

为达到上述目的，本实用新型实施例提出了一种充电桩有序充电转换装置，所述充电桩包括第一通信模块，用以连接充电桩控制平台，所述有序充电转换装置包括第二通信模块、信号采集电路、信号生成电路、信号转换电路和控制模块，其中，所述控制模块分别与所述第二通信模块、所述信号采集电路、所述信号生成电路和所述信号转换电路相连，所述控制模块通过所述第二通信模块获取所述充电桩控制平台发送的有序充电指令，同时生成转换控制信号发，并通过所述信号采集电路采集所述充电桩的CP信号，以及通过所述信号生成电路生成转换端CP信号；所述信号转换电路还分别与所述信号生成电路和所述充电桩相连，当所述信号转换电路接收到所述转换控制信号时，所述信号转换电路切换输出线路以输出所述转换端CP信号来调节充电功率。

根据本实用新型实施例提出的充电桩有序充电转换装置，通过设置第二通信模块与充电桩内的第一通信模块通信连接，以获取充电桩控制平台发送的有序充电指令，并通过设置信号采集电路采集充电桩CP信号，还设置信号生成电路、信号转换电路和控制模块，其中，控制模块在接收到有序充电指令时，通过信号转换电路将充电桩CP信号切换为转换端CP信号以调节车辆的充电功率，由此，能够在不对充电桩进行拆除更换的情况下，实现有序充电，并且安装方便、适用范围广。

另外，根据本实用新型上述实施例提出的充电桩有序充电转换装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述第一通信模块为无线通信模块或者电力载波模块。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二通信模块为无线通信模块或者电力载波模块。

根据本实用新型的一个实施例，所述信号采集电路包括：二极管，所述二极管的正极与所述充电桩相连；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述二极管的负极相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地；线圈，所述线圈的一端与所述第一电阻的另一端相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述线圈的另一端相连，所述第一电容的另一端接地；运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述线圈的另一端相连，所述运算放大器的反相输入端与输出端相连；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的集电极连接供电电源；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一三极管的发射极相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端接地；第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极接地；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，所述第五电阻的另一端连接所述供电电源。

根据本实用新型的一个实施例，所述信号生成电路包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述控制模块相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连，所述第七电阻的另一端接地；第二电容，所述第二电容的一端与所述第七电阻的另一端相连；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，所述第八电阻的另一端与所述第二电容的另一端相连；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第二电容的另一端相连，所述第九电阻的另一端连接所述供电电源；比较器，所述比较器的同相输入端与所述第二电容的另一端相连，所述比较器的反相输入端与所述第六电阻的另一端相连；第十电阻，所述第十电阻的一端与所述比较器的输出端相连。

根据本实用新型的一个实施例，所述信号转换电路包括：选择开关，所述选择开关的第一常闭触点连接所述控制模块，所述选择开关的第二常闭触点连接车辆控制端，所述选择开关的第一静触点与所述第十电阻的另一端相连，所述选择开关的第二静触点与所述充电桩相连，所述选择开关的动触点连接车辆CP输入端

根据本实用新型的一个实施例，所述控制模块为内核为CM4的ARM芯片。

附图说明

图1为本实用新型实施例的充电桩有序充电转换装置的方框示意图；

图2为本实用新型一个实施例的信号采集电路的电路图；

图3为本实用新型一个实施例的信号生成电路的电路图；

图4为本实用新型一个实施例的选择开关的电路图；

图5为本实用新型一个实施例的控制模块的引脚图；

图6为国标GB/T18487未具有序充电功能的充电桩与车端之间的连接关系图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例的充电桩有序充电转换装置的方框示意图。

如图1所示，本实用新型实施例的充电桩包括第一通信模块100，有序充电转换装置包括第二通信模块10、信号采集电路20、信号生成电路30、信号转换电路40和控制模块50。其中，控制模块50分别与第二通信模块10、信号采集电路20、信号生成电路30和信号转换电路40相连，控制模块50可通过第二通信模块10获取充电桩控制平台200发送的有序充电指令，同时生成转换控制信号，并可通过信号采集电路20采集充电桩的CP信号参数，以及可通过信号生成电路30生成转换端CP信号；信号转换电路40还分别与信号生成电路30和充电桩相连，当信号转换电路40接收到转换控制信号时，信号转换电路40切换输出线路以输出转换端CP信号，从而调节车辆的充电功率。

需要说明的是，本实用新型的充电桩有序充电转换装置是针对现有技术中不包括有序充电管理模块的充电桩，具体可外接在充电桩上以实现该充电桩的有序充电控制，具体地可设置于充电桩和充电车辆之间，可通过第二通信模块10连接第一通信模块100以获取充电桩控制平台200发送的有序充电指令，并可可通过信号采集电路20采集充电桩CP信号，并可将其发送至控制模块50，进而可通过控制模块50输出相应的CP信号参数，例如占空比至信号生成电路30以生成转换端CP信号，此外，控制模块50在获取充电桩控制平台200发送的有序充电指令后可生成转换控制信号，并可将其发送至信号转换电路40，以控制信号转换电路40切换输出线路输出转换端CP信号，从而调节车辆的充电功率，由此，能够在不对原有普通充电桩进行拆除更换的情况下，实现有序充电，并且安装方便、适用范围广。

在本实用新型的一个实施例中，第一通信模块100可为无线通信模块，例如蓝牙通信模块，可与充电桩控制平台200无线通信连接以获取充电桩控制平台200发送的有序充电指令；第二通信模块10可为电力载波模块，可与第一通信模块100，即无线通信模块通信连接以接收其得到的有序充电指令。

在本实用新型的另一个实施例中，第一通信模块100和第二通信模块10还可同时选用无线通信模块，以通过无线通信方式获取充电桩控制平台200发送的有序充电指令。当然，在本实用新型的其他实施例中，第一通信模块100和第二通信模块10还可选用其他类型的通信模块，例如，第一通信模块100可为电力载波模块，第二通信模块10可为无线通信模块，这里不再进行一一赘述。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，信号采集电路20可包括：二极管D1，二极管D1的正极与充电桩相连；第一电阻R1，第一电阻R1的一端与二极管D1的负极相连；第二电阻R2，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地；线圈L1，线圈L1的一端与第一电阻R1的另一端相连；第一电容C1，第一电容C1的一端与线圈L1的另一端相连，第一电容C1的另一端接地；运算放大器U1，运算放大器U1的同相输入端与线圈L1的另一端相连，运算放大器U1的反相输入端与输出端相连，此外，运算放大器U1的电源输入端4还可连接供电电源，即3.3V电源，并可通过电容C0接地；第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的另一端相连，第一三极管Q1的集电极连接供电电源，即3.3V电源；第三电阻R3，第三电阻R3的一端与第一三极管Q1的发射极相连；第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端接地；第二三极管Q2，第二三极管Q2的基极与第三电阻R3的另一端相连，第二三极管Q2的发射极接地；第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第二三极管Q2的集电极相连，第五电阻R5的另一端连接供电电源，即3.3V电源。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，信号生成电路30可包括：第六电阻R6，第六电阻R6的一端与控制模块50相连；第七电阻R7，第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端相连，第七电阻R7的另一端接地；第二电容C2，第二电容C2的一端与第七电阻R7的另一端相连；第八电阻R8，第八电阻R8的一端与第七电阻R7的另一端相连，第八电阻R8的另一端与第二电容C2的另一端相连；第九电阻R9，第九电阻R9的一端与第二电容C2的另一端相连，第九电阻R9的另一端连接供电电源，即3.3V电源；比较器U2，比较器U2的同相输入端与第二电容C2的另一端相连，比较器U2的反相输入端与第六电阻R6的另一端相连；第十电阻R10，第十电阻R10的一端与比较器U2的输出端相连。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，信号转换电路40可包括选择开关SA，选择开关SA的第一常闭触点，即连接点5可连接控制模块50，选择开关SA的第二常闭触点，即连接点1可连接车辆控制端，选择开关SA的第一静触点，即连接点3可与第十电阻R10的另一端相连，选择开关SA的第二静触点，即连接点4可与充电桩相连，选择开关SA的动触点，即连接点2可连接车辆CP输入端。

在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，控制模块50可为内核为CM4的ARM芯片，并可分别与信号采集电路20、信号生成电路30、信号转换电路40和第二通信模块10相连。具体地，如图2、图3、图4和图5所示，控制模块50，即内核为CM4的ARM芯片可通过PB8引脚连接第二通信模块10，以获取充电桩控制平台200发送的有序充电指令，并可通过PA7引脚与信号采集电路20中运算放大器U1的输出端相连，以获取充电桩的CP信号，由此，可根据有序充电指令和充电桩CP信号生成CP-PWM信号，并可通过PB14引脚输入至第六电阻R6的一端，从而可通过信号生成电路30生成转换端CP信号；此外，控制模块50，即内核为CM4的ARM芯片还可通过PB13引脚与选择开关SA的第一常闭触点，即连接点5相连，以向选择开关SA发送转换控制信号，例如高电平以实现第一静触点，即连接点3与动触点，即连接点2的吸合，从而可切换输出线路以输出转换端CP信号。

基于上述结构可构成本实用新型的充电桩有序充电转换装置，下面将以图6所示的充电桩为例，阐述本实用新型的充电桩有序充电转换装置的工作过程。

如图6所示，本实用新型实施例的充电桩有序充电转换装置可设置于充电桩的供电接口和车端接口之间，其中，充电桩可设有供电接口①、②、③、④、⑤、⑥、⑦，可分别与充电桩L1线、L2线、L3线、N线、PE线、供电控制装置相连，需要说明的是，供电接口⑥、⑦均与供电控制装置相连，以分别输出CC信号和CP信号。此外，如图2所示，在充电桩L1线上还设有第一控制开关K1，在充电桩N线上还设有第二控制开关K2，供电控制装置可通过保护电阻RC输出充电桩CP信号，由此，在第一控制开关K1和第二控制开关K2未闭合时，本实用新型的充电桩有序充电转换装置没有电源供应，此时选择开关处于默认状态，第二静触点与动触点相连，发送至车端的CP信号为充电桩CP信号，车端检测到CP信号可进入等待充电状态。

进一步地，在第一控制开关K1和第二控制开关K2闭合时，本实用新型的充电桩有序充电转换装置可由L、N线供电，进入工作状态。具体地，控制模块50可通过第二通信模块10连接第一通信模块100以获取充电桩控制平台200发送的有序充电指令，并可通过信号采集电路20采集充电桩的CP信号，例如CP信号的占空比和电压值，然后可通过信号生成电路30生成转换端CP信号，并可将其发送至选择开关SA的第一静触点，即连接点3；同时，控制模块50在获取有序充电指令后生成的转换控制信号，即高电平，可发送至选择开关SA的第一常闭触点，即连接点5，从而可控制选择开关SA的动触点，即连接点2与第一静触点，即连接点3吸合时，进而可将发送至车端的CP信号切换为转换端CP信号，由此，能够在不超出充电桩最大充电功率的情况下，切换车端CP信号，从而能够调整车辆的充电功率，达到有序充电的目的。

举例而言，以7kw交流充电桩为例，正常充电时由充电桩发出的CP信号的占空比为53％，即32A、7kw的满功率充电信号，无法进行有序充电。在接入本实用新型的充电桩有序充电转换装置后，可通过第二通信模块10接收充电桩控制平台200发送的有序充电指令，当遇到用电高峰且电网需要进行有序调控时，充电桩控制平台200可发送有序充电指令至本实用新型的充电桩有序充电转换装置，以控制信号生成电路30生成的转换端CP信号的占空比，例如在有序充电指令为充电桩最大供应16A、3.5kw的功率为车辆充电时，控制模块50可通过信号生成电路30对应生成占空比为27％的转换端CP信号(按照国标GB/T 18487.1标准，27％占空比的CP信号代表16.2A的电流)，并可控制选择开关SA的第一静触点，即连接点3与动触点，即连接点2吸合，将发送至车端的CP信号切换为转换端CP信号，从而可调整车辆的充电功率为3.5kw；当遇到用电低谷且电网无需进行有序调控时，充电桩控制平台200也可发送有序充电指令至本实用新型的充电桩有序充电转换装置，以控制信号生成电路30生成的转换端CP信号的占空比，即可生成占空比为53％的转换端CP信号，进而车辆可调整至满功率充电状态。

根据本实用新型实施例提出的充电桩有序充电转换装置，通过设置第二通信模块与充电桩内的第一通信模块通信连接，以获取充电桩控制平台发送的有序充电指令，并通过设置信号采集电路采集充电桩CP信号，还设置信号生成电路、信号转换电路和控制模块，其中，控制模块在接收到有序充电指令时，通过信号转换电路将充电桩CP信号切换为转换端CP信号以调节车辆的充电功率，由此，能够在不对充电桩进行拆除更换的情况下，实现有序充电，并且安装方便、适用范围广。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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实用新型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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (7)

1.一种充电桩有序充电转换装置，所述充电桩包括第一通信模块，用以连接充电桩控制平台，其特征在于，所述有序充电转换装置包括第二通信模块、信号采集电路、信号生成电路、信号转换电路和控制模块，其中，

所述控制模块分别与所述第二通信模块、所述信号采集电路、所述信号生成电路和所述信号转换电路相连，所述控制模块通过所述第二通信模块获取所述充电桩控制平台发送的有序充电指令，同时生成转换控制信号发，并通过所述信号采集电路采集所述充电桩的CP信号，以及通过所述信号生成电路生成转换端CP信号；

所述信号转换电路还分别与所述信号生成电路和所述充电桩相连，当所述信号转换电路接收到所述转换控制信号时，所述信号转换电路切换输出线路以输出所述转换端CP信号来调节充电功率。

2.根据权利要求1所述的充电桩有序充电转换装置，其特征在于，所述第一通信模块为无线通信模块或者电力载波模块。

3.根据权利要求1所述的充电桩有序充电转换装置，其特征在于，所述第二通信模块为无线通信模块或电力载波模块。

4.根据权利要求1所述的充电桩有序充电转换装置，其特征在于，所述信号采集电路包括：

二极管，所述二极管的正极与所述充电桩相连；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述二极管的负极相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地；

线圈，所述线圈的一端与所述第一电阻的另一端相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述线圈的另一端相连，所述第一电容的另一端接地；

运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述线圈的另一端相连，所述运算放大器的反相输入端与输出端相连；

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的集电极连接供电电源；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一三极管的发射极相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端接地；

第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极接地；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，所述第五电阻的另一端连接所述供电电源。

5.根据权利要求4所述的充电桩有序充电转换装置，其特征在于，所述信号生成电路包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述控制模块相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连，所述第七电阻的另一端接地；

第二电容，所述第二电容的一端与所述第七电阻的另一端相连；

第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，所述第八电阻的另一端与所述第二电容的另一端相连；

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第二电容的另一端相连，所述第九电阻的另一端连接所述供电电源；

比较器，所述比较器的同相输入端与所述第二电容的另一端相连，所述比较器的反相输入端与所述第六电阻的另一端相连；

第十电阻，所述第十电阻的一端与所述比较器的输出端相连。

6.根据权利要求5所述的充电桩有序充电转换装置，其特征在于，所述信号转换电路包括：

选择开关，所述选择开关的第一常闭触点连接所述控制模块，所述选择开关的第二常闭触点连接车辆控制端，所述选择开关的第一静触点与所述第十电阻的另一端相连，所述选择开关的第二静触点与所述充电桩相连，所述选择开关的动触点连接车辆CP输入端。

7.根据权利要求6所述的充电桩有序充电转换装置，其特征在于，所述控制模块为内核为CM4的ARM芯片。

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