CN219372026U - 充电转接装置及充电系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种充电转接装置及充电系统，涉及电网设备技术领域，其中，充电转接装置包括设备箱体和设于设备箱体内的：汇流模块；至少一个DC/DC变换器，每个DC/DC变换器电连接于汇流模块，用于电连接一个直流设备；至少一个DC/AC变换器，每个DC/AC变换器电连接于汇流模块，用于电连接于一个交流设备；控制模块，控制模块分别与每个DC/DC变换器、每个DC/AC变换器电连接，用于分别控制DC/DC变换器、DC/AC变换器的通断。本公开涉及的充电转接装置形成集成化装置，减少了各个转接设备的使用，能够减小占用的场地面积，节约安装成本，可以根据不同的用电需求控制各发电或用电路径的通断，使能源最大化利用，避免了能量的浪费，减少了能量传递过程的损耗。
Description
技术领域
本公开涉及电网设备技术领域，尤其涉及一种充电转接装置及充电系统。
背景技术
近年来，随着新能源的不断发展，出现了越来越多的充电站，用来向充电桩供电。现有的充电站通常由光伏系统、储能系统、充电桩系统和控制系统组成。光伏系统用于进行光伏发电，储能系统用于利用夜间低谷电价和光伏发电进行储能，在充电高峰与光伏系统一起为与充电站连接的用电设备供电。
目前光伏系统、储能系统、充电桩系统等各个系统的装置类别较多，光伏系统和充电桩系统分别与电网连接，使用的设备多，且各个设备相互独立，布置比较分散，各个设备之间往往需要设置很多转接设备来实现系统的布局和控制，导致充电站需要的场地更大，浪费资源且不便于集中管理，对于一些要求较高且场地受限的场所显然不能满足要求。
因此，需要一种充电转接装置，以至少解决现有技术中充电站各个设备的布置比较分散，导致充电站需要的场地更大，浪费资源且不便于集中管理的问题。
实用新型内容
本公开所要解决的一个技术问题是：如何解决现有技术中充电站各个设备的布置比较分散，导致充电站需要的场地更大，浪费资源且不便于集中管理的问题。
为解决上述技术问题，本公开实施例提供一种充电转接装置，包括设备箱体和设于设备箱体内的：汇流模块；至少一个DC/DC变换器，每个DC/DC变换器电连接于汇流模块，用于电连接一个直流设备；至少一个DC/AC变换器，每个DC/AC变换器电连接于汇流模块，用于电连接于一个交流设备；控制模块，控制模块分别与每个DC/DC变换器、每个DC/AC变换器电连接，用于分别控制DC/DC变换器、DC/AC变换器的通断。
在一些实施例中，直流设备为一对，分别为清洁电能设备和充电设备；DC/DC变换器为与直流设备相对应的一对，分别电连接于清洁电能设备与汇流模块之间、以及汇流模块与充电设备之间，用于将清洁电能设备的电能传输至汇流模块、以及将汇流模块的电能传输至充电设备。
在一些实施例中，直流设备为三个，分别为清洁电能设备、充电设备和电能存储设备；DC/DC变换器为与直流设备相对应的三个，分别电连接于清洁电能设备与汇流模块之间、汇流模块与充电设备之间、以及电能存储设备与汇流模块之间，用于将清洁电能设备的电能传输至汇流模块、将汇流模块的电能传输至充电设备、以及将电能存储设备的电能传输至汇流模块或将汇流模块的电能传输至电能存储设备。
在一些实施例中，清洁电能设备为光伏发电设备、风力发电设备、水力发电设备或地热发电设备。
在一些实施例中，交流设备为电网，DC/AC变换器为一个，且电连接于汇流模块和电网之间，用于将电网的电能传输至汇流模块或将汇流模块的电能传输至电网。
在一些实施例中，交流设备为一对，分别为电网和备用电源设备；DC/AC变换器为与交流设备相对应的一对，分别电连接于汇流模块和电网之间、以及汇流模块和备用电源设备之间，用于将电网的电能传输至汇流模块或将汇流模块的电能传输至电网、以及将汇流模块的电能传输至备用电源设备；其中，备用电源设备用于向应急负载供电。
在一些实施例中，汇流模块包括第一直流熔断器、传感器和汇流导电元件，第一直流熔断器、传感器和汇流导电元件依次电连接形成汇流电路；汇流电路用于汇集DC/DC变换器和/或DC/AC变换器传输的电能，并将电能通过DC/DC变换器转换为所需电压等级的直流电源传输至直流设备、和/或通过DC/AC变换器转换为所需电压等级的交流电源传输至交流设备；传感器分别采集DC/DC变换器和DC/AC变换器的电量信息、电流信息和/或电压信息，并将采集信息传输至控制模块，控制模块根据采集信息控制DC/DC变换器和DC/AC变换器的通断。
在一些实施例中，控制模块包括微控单元、数字/模拟转换单元、数据采集单元和通讯单元；数据采集单元与微控单元电连接，用于采集温度信息；微控单元通过通讯单元和数字/模拟转换单元接收和处理DC/DC变换器和DC/AC变换器传递的数据信息，并通过通讯单元将数据信息上传至云端服务器，并根据云端服务器反馈的信息控制DC/DC变换器和DC/AC变换器的通断；其中，数据信息包括电容、总电量、输入电量、输出电量、输入功率以及输出功率。
在一些实施例中，充电转接装置还包括保护设备，保护设备电连接于汇流模块，保护设备包括电性能保护模块和环境保护模块；其中，电性能保护模块包括过压保护单元、短路保护单元、防雷保护单元、相续反接保护单元、过载保护单元、过/欠频保护单元、三相不平衡保护单元、以及漏电保护单元中的至少其中之一；环境保护模块包括过热保护单元。
本公开实施例还提供一种充电系统，包括上述的充电转接装置。
通过上述技术方案，本公开提供的充电转接装置，利用汇流模块、DC/DC变换器、以及DC/AC变换器将各个直流设备以及交流设备进行汇流，并能够根据需求分别进行直流设备和交流设备之间的发电、放电以及充电功能的切换，形成集成化装置，减少了各个转接设备的使用，能够减小占用的场地面积，节约安装成本，通过控制模块可以实现直流设备和交流设备之间的控制和管理调度，根据不同的用电需求控制各发电或用电路径的通断，使能源最大化利用，避免了能量的浪费，减少了能量传递过程的损耗。
本公开提供的充电系统与本公开提供的充电转接装置具有相同或相似的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例公开的充电转接装置的结构示意图；
图2是本公开实施例公开的充电转接装置的控制逻辑图。
附图标记说明：
1、控制模块；2、充电设备；3、清洁电能设备；4、电能存储设备；5、备用电源设备；6、汇流模块；7、第一DC/DC变换器；8、光伏汇流器；9、光伏阵列组件；10、第二DC/DC变换器；11、第三DC/DC变换器；12、第一DC/AC变换器；13、第二DC/AC变换器；14、电网；15、设备箱体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。
还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。
本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
为了解决现有技术存在的问题，本公开的实施例提供一种充电转接装置，如图1至图2所示，该充电转接装置包括设备箱体15和设于设备箱体15内的：汇流模块6；至少一个DC/DC变换器，每个DC/DC变换器电连接于汇流模块6，用于电连接一个直流设备；至少一个DC/AC变换器，每个DC/AC变换器电连接于汇流模块6，用于电连接于一个交流设备；控制模块1，控制模块1分别与每个DC/DC变换器、每个DC/AC变换器电连接，用于分别控制DC/DC变换器、DC/AC变换器的通断。
本公开提供的充电转接装置，利用汇流模块6、DC/DC变换器、以及DC/AC变换器将各个直流设备以及交流设备进行汇流，并能够根据需求分别进行直流设备和交流设备之间的发电、放电以及充电功能的切换，形成集成化装置，减少了各个转接设备的使用，从而能够有效地减小了设备的整体安装体积，减小占用的场地面积，节约安装成本，通过控制模块1可以实现直流设备和交流设备之间的控制和管理调度，根据不同的用电需求控制各发电或用电路径的通断，使能源最大化利用，避免了能量的浪费，减少了能量传递过程的损耗。
在一些实施例中，汇流模块6包括第一直流熔断器、传感器和汇流导电元件，第一直流熔断器、传感器和汇流导电元件依次电连接形成汇流电路；汇流电路用于汇集DC/DC变换器和/或DC/AC变换器传输的电能，并将电能通过DC/DC变换器转换为所需电压等级的直流电源传输至直流设备、和/或通过DC/AC变换器转换为所需电压等级的交流电源传输至交流设备；传感器分别采集DC/DC变换器和DC/AC变换器的电量信息、电流信息和/或电压信息，并将采集信息传输至控制模块1，控制模块1根据采集信息控制DC/DC变换器和DC/AC变换器的通断。
汇流模块6又称直流母线，在一些实施例中，汇流导电元件可以为铜排，用于汇集电能。
在一些实施例中，充电转接装置还包括保护设备，保护设备电连接于汇流模块6，保护设备包括电性能保护模块和环境保护模块；其中，电性能保护模块包括过压保护单元、短路保护单元、防雷保护单元、相续反接保护单元、过载保护单元、过/欠频保护单元、三相不平衡保护单元、以及漏电保护单元中的至少其中之一；环境保护模块包括过热保护单元。通过保护单元用于对整个充电转接装置提供保护，可以防止系统出现故障，能够有效地保护系统的安全运行。各个保护单元的选择可以根据实际需求而定，可以全部都使用，也可以按需采用部分保护单元，以实现部分保护功能。
在一些实施例中，直流设备为一对，分别为清洁电能设备3和充电设备2；DC/DC变换器为与直流设备相对应的一对，分别电连接于清洁电能设备3与汇流模块6之间、以及汇流模块6与充电设备2之间，用于将清洁电能设备3的电能传输至汇流模块6、以及将汇流模块6的电能传输至充电设备2。
在一些实施例中，在直流设备分别为清洁电能设备3和充电设备2的基础上，直流设备可以为三个，分别为清洁电能设备3、充电设备2和电能存储设备4，直流设备可以设置在设备箱体15的外部；DC/DC变换器为与直流设备相对应的三个，分别电连接于清洁电能设备3与汇流模块6之间、汇流模块6与充电设备2之间、以及电能存储设备4与汇流模块6之间，用于将清洁电能设备3的电能传输至汇流模块6、将汇流模块6的电能传输至充电设备2、以及将电能存储设备4的电能传输至汇流模块6或将汇流模块6的电能传输至电能存储设备4。
在一些实施例中，清洁电能设备3可以为光伏发电设备、风力发电设备、水力发电设备或地热发电设备，或者其他能够实现稳定供电的清洁电能。
在一些实施例中，清洁电能设备3为光伏发电设备，光伏发电设备包括光伏阵列组件9和光伏汇流器8，光伏汇流器8包括光伏组输入串接口和光伏组输出串接口；其中，光伏阵列组件9设于设备箱体15外部，包括多个以一定数量、规格相同的光伏电池串联形成的光伏串列，光伏电池用于吸收光能转换成电能，这些光伏串列并联之后，通过光伏组输入串接口接入光伏汇流器8。光伏汇流器8作为接线装置，用于保证光伏串列的有序连接和汇流功能，将光伏串列汇流后的高压大电流直流电输送至与其电连接的DC/DC变换器。
在一些实施例中，光伏汇流器8包括浪涌保护装置和依次电连接形成光伏汇流电路的直流断路器、直流熔断器、数据采集单元与汇流保护单元，浪涌保护装置电连接于光伏汇流电路，以实现对电路的保护，数据采集单元与可以采集电路的功率以及电量等信息，汇流保护单元可以实现过和防雷保护。
每个DC/DC变换器、每个DC/AC变换器均分别包括第一接口和第二接口。
设定与光伏发电设备电连接的DC/DC变换器为第一DC/DC变换器7，光伏汇流器8将多个光伏串列汇流后，通过光伏组输出串接口电连接于第一DC/DC变换器7的第一接口，第一DC/DC变换器7的第二接口电连接于汇流模块6，从而将光伏发电设备输出的清洁电能，输入于汇流模块6。
光伏发电设备的输出电压取决于光伏阵列组件9的连接方式与数量，并与负载大小与光照强度直接有关，光伏发电跟太阳辐射息息相关，太阳辐射随着时间不停变化，这就导致光伏汇流器8输出的直流电不稳，光伏发电设备的输出电源不能直接作为正规电源使用。通过光伏汇流器8将汇流后的高压大电流直流电输送至第一DC/DC变换器7，通过第一DC/DC变换器7可以把光伏发电设备输出的直流电转换成稳定的不同电压的直流电输出，例如转换为与汇流模块6适配的电压等级的直流电源，以能够将光伏发电设备的电能转换为汇流模块6所需电压等级的电能，从而得以稳定使用。
在一些实施例中，第一DC/DC变换器7还包括第一通讯接口，第一通讯接口与控制模块1通讯连接，用于将第一DC/DC变换器7的状态传输至控制模块1，以便于控制模块1整体调度。
在一些实施例中，第一DC/DC变换器7还包括数据采集模块，数据采集模块可以采集光伏发电设备的数据信息，第一通讯接口可以将采集的光伏发电设备的数据信息传输至控制模块1，以便于控制模块1整体调度。
在一些实施例中，光伏发电设备的数据信息可以包括输入电压、输出电压、输入电量、输出电量、输入功率、输出功率等信息。
在一些实施例中，第一通讯接口包括第一RS485通讯接口、第一CAN通讯接口和第一LAN通讯接口，第一CAN通讯接口可以与控制模块1通讯连接，第一RS485通讯接口和第一LAN通讯接口分别用于与光伏发电设备和汇流模块6通讯连接。
其中，第一DC/DC变换器7分别与光伏发电设备和汇流模块6电连接，用于将光伏发电设备传输的直流电转换为汇流模块6所需电压等级的直流电输送至汇流模块6，数据采集模块采集数据信息并通过第一CAN通讯接口传输至控制模块1，以便于控制模块1整体调度。
控制模块1通过第一通讯接口实时监测第一DC/DC变换器7的第一接口处的输入电压和通过第二接口电连接于汇流模块6的电流电压，并根据情况动态调节第一DC/DC变换器7的状态，当控制模块1监测到光伏发电设备输送至第一DC/DC变换器7的第一接口的电量小于预设值，无法满足要求时，如夜间不发电等情况，则控制模块1断开第一DC/DC变换器7与汇流模块6的连接，使光伏发电设备不再接入汇流模块6，避免光伏发电设备反向耗电，保证装置可靠稳定的运行。
在一些实施例中，第一DC/DC变换器7包括相互电连接的第一滤波电路、以及第一DC/DC变换电路，第一滤波电路以及第一DC/DC变换电路相互配合，将光伏发电设备传输的光伏电流电能转换为另一个电压等级的直流电能，通过光伏汇流器8汇流的光伏电流电能，通过第一DC/DC变换器7能够转换为与汇流模块6电压等级一样的直流电能，便于汇流模块6实现汇流，以及将电能输送至目标设备。
设定与电能存储设备4电连接的DC/DC变换器为第二DC/DC变换器10。
在一些实施例中，电能存储设备4可以包括储能电池，用于储存电能和对外释放电能，电能存储设备4可以设于设备箱体15内部，也可以作为独立的电池柜设于设备箱体15外部，具体可以根据实际的布置需求而定。
电能存储设备4包括电池接口，电池接口与第二DC/DC变换器10的第一接口电连接，第二DC/DC变换器10的第二接口与汇流模块6电连接，第二DC/DC变换器10将电能存储设备4的直流电能转换为另一个电压等级的直流电能，以便于将电能存储设备4的直流电能输入汇流模块6，或将汇流模块6的直流电能输入电能存储设备4，从而通过第二DC/DC变换器10让电能存储设备4实现充放电，实现能量的双向流动。
在一些实施例中，第二DC/DC变换器10包括相互电连接的第二DC/DC变换电路、第二滤波电路、第一直流断路器、以及第二直流熔断器，电池接口包括电池正极接口和电池负极接口，分别与第二DC/DC变换器10的一对第一接口电连接，电能存储设备4通过电池接口将总高压接入第二DC/DC变换器10，然后可以向汇流模块6输出。
在一些实施例中，第二DC/DC变换器10还包括第二通讯接口，第二通讯接口与控制模块1通讯连接，用于将第二DC/DC变换器10的状态传输至控制模块1，以便于控制模块1整体调度。
电能存储设备4包括交换器、电能存储管理系统(又称电池管理系统，BatteryManagement System，简写为BMS)，电能存储管理系统用于监测、管理和控制整个电能存储设备4的电容、存储电量、输入或输出电压以及功率等运行状态，第二通讯接口可以与电能存储设备4的电能存储管理系统通讯连接，通过第二通讯接口可以采集电能存储设备4的BMS数据信息，并将BMS数据信息传输至控制模块1，以便于控制模块1整体调度。BMS数据信息可以包括电容、剩余电量、输入电量、输出电量、输入功率和输出功率等信息。
在一些实施例中，第二通讯接口包括第二RS485通讯接口、第二CAN通讯接口和第二LAN通讯接口，第二CAN通讯接口可以与控制模块1通讯连接，第二RS485通讯接口和第二LAN通讯接口分别用于与电能存储设备4和汇流模块6通讯连接。
第二DC/DC变换器10分别与电能存储设备4和汇流模块6电连接，用于将电能存储设备4的电能传输至汇流模块6，或将汇流模块6的电能传输至电能存储设备4，电能存储设备4的输入输出总高压与第二DC/DC变换器10的第一接口电连接，控制模块1通过第二RS485通讯接口与电能存储设备4通讯连接，并通过BMS通讯获得电能存储设备4的数据，如包括电容、输入电压、输出电压、输入电量、输出电量、输入功率、输出功率等信息，并根据需求控制第二DC/DC变换器10对电能存储设备4进行充电和放电。
第二DC/DC变换器10分别与电能存储设备4和汇流模块6电连接，用于将电能存储设备4的电流转换为一定的电压等级后，输送至汇流模块6。
其中，控制模块1通过第二通讯接口实时监测电能存储设备4的数据，当控制模块1检测到电能存储设备4的无法满足要求时，如剩余电量低于电能存储设备4的预设值时，则控制模块1控制第二DC/DC变换器10将汇流模块6的电能传输至电能存储设备4，以实现充电。当控制模块1通过数据分析判定需要使用电能存储设备4提供电能时，则控制模块1控制第二DC/DC变换器10将电能存储设备4的电能传输至汇流模块6。当控制模块1通过数据分析判定不需要电能存储设备4提供电能和/或不需要向电能存储设备4充电时，则控制模块1控制第二DC/DC变换器10断开与汇流模块6的连接，使电能存储设备4与汇流模块6断开连接，避免电能存储设备4反向耗电，保证装置可靠稳定的运行。
设定与充电设备2电连接的DC/DC变换器为第三DC/DC变换器11。
在一些实施例中，充电设备2可以为充电桩，也可以为其他直流用电设备，具体可以根据实际需求而定。
在一些实施例中，第三DC/DC变换器11包括相互电连接的第三DC/DC变换电路、第三滤波电路、第二直流断路器、第三直流熔断器和第一直流继电器，第三DC/DC变换器11的第一接口与汇流模块6电连接，第三DC/DC变换器11的第二接口与充电设备2电连接，通过第三DC/DC变换器11可以将汇流模块6中的直流电能转换为与充电设备2电压等级一致的直流电能。
其中，由于充电桩等充电设备2最终需要向车载电池系统进行供电，通过第三DC/DC变换器11可以将汇流模块6中的直流电能直接转换为与车载电池系统需求相同的电压等级的电流，从而可以使汇流模块6的输出电流直接通过充电桩向车载电池系统供电，节省了传统的充电桩内部还要设置变换器的布局，从而可以简化充电桩的结构和设备，节约安装成本。
在一些实施例中，第三DC/DC变换器11的第二接口包括直流正极接口和直流负极接口，用于分别与充电设备2的正负极相连接，从而通过第三DC/DC变换器11将经变换后的直流总高压输送到设备箱体15外部的充电桩等充电设备2。
在一些实施例中，第三DC/DC变换器11还包括第三通讯接口，第三通讯接口与控制模块1通讯连接，用于将第三DC/DC变换器11的状态传输至控制模块1，以便于控制模块1整体调度。
在一些实施例中，第三通讯接口均分别包括第三RS485通讯接口、第三CAN通讯接口和第三LAN通讯接口，第三CAN通讯接口可以与控制模块1通讯连接，第三RS485通讯接口和第三LAN通讯接口分别用于与充电设备2和汇流模块6通讯连接。
通过第三通讯接口可以采集充电设备2的数据信息，并将充电设备2的数据信息传输至控制模块1，以便于控制模块1整体调度。充电设备2的数据信息可以包括电容、剩余电量、输入电量、输出电量、输入功率和输出功率等信息。
第三DC/DC变换器11与充电设备2电连接，用于将汇流模块6的电能转换为与充电设备2适配的电压等级的电能，并向其输送到充电设备2。
其中，充电设备2的充电输入接口与第三DC/DC变换器11的第二接口，即第三DC/DC变换器11的输出电源相连接，第三DC/DC变换器11根据控制模块1的指令，将电能转换为适配的电压等级再输送至充电设备2，以实现充电。
其中，控制模块1与待充电的设备，如电动汽车，BMS通讯连接，从而获得电动汽车的电池需求数据，然后控制模块1控制第三DC/DC变换器11将汇流模块6的电压转换为待充电的设备需求的电压后输送至充电设备2，通过充电设备2向待充电的设备进行充电，这样既可以减少在充电设备2内部设置AC/DC模块，同时也能够减少电压转换的中间损耗。控制模块1可以通过BMS通讯与待充电设备2实时通讯，根据待充电设备2的实际需求动态调节第三DC/DC变换器11的输出电压。
在一些实施例中，交流设备为电网14，DC/AC变换器为一个，且电连接于汇流模块6和电网14之间，用于将电网14的电能传输至汇流模块6或将汇流模块6的电能传输至电网14。
在一些实施例中，交流设备为一对，分别为电网14和备用电源设备5；DC/AC变换器为与交流设备对应的一对，分别电连接于汇流模块6和电网14之间、以及汇流模块6和备用电源设备5之间，用于将电网14的电能传输至汇流模块6或将汇流模块6的电能传输至电网14、以及将汇流模块6的电能传输至备用电源设备5；其中，备用电源设备5用于向应急负载供电。
DC/AC变换器用于将汇流模块6中的直流电能转换为交流电能，设定与备用电源设备5电连接的DC/AC变换器为第一DC/AC变换器12，与电网14电连接的DC/AC变换器为第二DC/AC变换器13。
在一些实施例中，第一DC/AC变换器12和第二DC/AC变换器13分别包括相互电连接的第四滤波电路、交流断路器和交流接触器。
第一DC/AC变换器12的第一接口与汇流模块6电连接，第一DC/AC变换器12的第二接口与备用电源设备5电连接，通过第一DC/AC变换器12将汇流模块6的一定电压等级的直流电源转换为与备用电源设备5所需电压等级一致的交流电源。
在一些实施例中，第一DC/AC变换器12还包括第四通讯接口，第四通讯接口与控制模块1通讯连接，用于将第一DC/AC变换器12的状态传输至控制模块1，便于控制模块1整体调度。
第一DC/AC变换器12分别与备用电源设备5和汇流模块6电连接，用于根据控制模块1的指令，将汇流模块6的直流电转换为交流电输送至备用电源设备5处。
控制模块1与备用电源设备5通过第四通讯接口通讯连接，控制模块1实时监测电网14数据，当控制模块1检测到电网14跌落时，控制模块1能够在5ms内控制第一DC/AC变换器12将汇流模块6的电能变换为预设要求的交流电能，以提供给应急负载使用。
第二DC/AC变换器13的第一接口与汇流模块6电连接，第二DC/AC变换器13的第二接口与电网14电连接，通过第二DC/AC变换器13将汇流模块6的一定电压等级的直流电源转换为与电网14所需电压等级一致的交流电源，或将电网14的一定电压等级的交流电源转换为与汇流模块6所需电压等级一致的直流电源。
在一些实施例中，第二DC/AC变换器13还包括第五通讯接口，第五通讯接口与控制模块1通讯连接，用于将第二DC/AC变换器13的状态传输至控制模块1，便于控制模块1整体调度。
其中，第二DC/AC变换器13电连接于与电网14和汇流模块6之间，用于将电网14多余的交流电输送至汇流模块6或将汇流模块6产生的多余直流电转换为预设需求，并传输至电网14。
在一些实施例中，第四通讯接口和第五通讯接口分别包括第四RS485通讯接口、第四CAN通讯接口和第四LAN通讯接口，第四CAN通讯接口可以与控制模块1通讯连接，第四RS485通讯接口和第四LAN通讯接口分别用于与交流设备和汇流模块6通讯连接，交流设备，即备用电源设备5或电网14。
汇流模块6将光伏发电设备等清洁电能设备3、电能存储设备4、充电设备2、电网14以及备用电源设备5通过DC/DC变换器和DC/AC变换器接口汇集后形成高压直流母线，用于实现电能的传输，通过控制模块1的调度可以实现不同的电能传输路径，以实现不同的功能。
其中，控制模块1与电网14通过第五通讯接口通讯连接，与备用电源设备5通过第四通讯接口通讯连接，控制模块1实时监测电网14数据，当控制模块1检测到电网14跌落时，控制模能够块在5ms内控制第一DC/AC变换器12将汇流模块6的电能变换为预设要求的交流电能，以提供给应急负载使用。
在一些实施例中，控制模块1包括微控单元、数字/模拟转换单元、数据采集单元和通讯单元；数据采集单元与微控单元电连接，用于采集温度信息；微控单元通过通讯单元和数字/模拟转换单元接收和处理DC/DC变换器和DC/AC变换器传递的数据信息，并通过通讯单元将数据信息上传至云端服务器，并根据云端服务器反馈的信息控制DC/DC变换器和DC/AC变换器的通断；其中，数据信息包括电容、总电量、输入电量、输出电量、输入功率以及输出功率。
控制模块1可以设置于设备箱体15内部，也可以根据需求设置于设备箱体15外部，实现远程控制。
控制模块1用于将DC/DC变换器和DC/AC变换器的数据信息进行分析处理，并根据预设逻辑控制各个DC/DC变换器和DC/AC变换器的通断。
在一些实施例中，充电转接装置用于分别与三个直流设备和一对交流设备电连接，三个直流设备分别为光伏发电设备、充电桩和储能电池，一对交流设备分别为电网14和备用电源设备5，其中，充电转接装置的第一DC/DC变换器7电连接于光伏发电设备和汇流模块6之间，第二DC/DC变换器10电连接于储能电池和汇流模块6之间，第三DC/DC变换器11电连接于充电桩和汇流模块6之间，第一DC/AC变换器12电连接于备用电源设备5和汇流模块6之间，第二DC/AC变换器13电连接于电网14和汇流模块6之间，控制模块1用于控制各个DC/DC变换器和DC/AC变换器的通断，整个充电转接装置与直流设备和交流设备一起形成了光储充备集成的工作方式。
其中，光伏发电设备的光伏串列并联接入光伏汇流器8后，光伏汇流器8将多个光伏串列产生的直流电通过第一DC/DC变换器7以所需电压等级传输至汇流模块6，控制模块1实时监测光伏发电设备的发电数据，通过智能算法将光伏发电设备传输的电量合理分配给充电桩、储能电池、电网14或备用电源设备5，控制模块1还可以根据光伏发电设备的发电状态等实际情况控制第一DC/DC变换器7连通或者断开，以提高整个装置的可靠性。
储能电池通过电池接口电连接于第二DC/DC变换器10，并通过第二DC/DC变换器10与汇流模块6电连接，当控制模块1检测到与光伏发电设备的发电量大于整个充电转接装置的使用量时，则控制模块1控制第二DC/DC变换器10的电流方向，使光伏发电设备的提供的多余的电量输送至储能电池，进行充电。
工作时，充电转接装置连接的各个设备具有优先级，控制模块1的控制依据各个设备的优先级进行。其中，设定备用电源设备5的优先级为1级，充电桩的优先级为2级，储能电池的优先级为3级，即备用电源设备5的优先级大于充电桩的优先级，充电桩的优先级大于储能电池的优先级，则控制模块1的具体控制逻辑为：
当控制模块1检测到1级需求时，即因电网14故障或断线等造成的需要使用备用电源设备5向应急负载供电的情况，此时，控制模块1对光伏发电设备的实时功率、储能电池的电量以及充电桩的使用功率根据实际情况进行逻辑判断：
第一种情况，当光伏发电设备的实时功率大于充电桩的使用功率以及备用电源设备5的使用功率之和时，控制模块1控制整个充电转接装置为原始运行状态，即将光伏发电设备产生的电能传输至汇流模块6，并通过第三DC/DC变换器11和第一DC/AC变换器12分别向充电桩和备用电源设备5供电，充电桩和备用电源设备5未用完的电能通过汇流模块6和第二DC/DC变换器10传输至储能电池，用于对储能电池进行充电。
第二种情况，当光伏发电设备的实时功率小于充电桩的使用功率以及备用电源设备5的使用功率之和，并且大于备用电源设备5的使用功率时，控制模块1控制第二DC/DC变换器10以及第三DC/DC变换器11断开，使汇流模块6停止向储能电池、和充电桩提供电能，并将汇流模块6汇集的光伏发电设备产生的电能，全部通过第一DC/AC变换器12传输至备用电源设备5，以保障应急负载的运行。
第三种情况，当光伏发电设备的实时功率小于备用电源设备5的使用功率时，将光伏发电设备产生的电能全部通过第一DC/AC变换器12传输至汇流模块6，同时，控制模块1控制第二DC/DC变换器10与汇流模块6之间导通，使储能电池通过第二DC/DC变换器10向汇流模块6输出电能，用于补充备用电源设备5所需的另外部分的电能，汇流模块6通过第一DC/AC变换器12，将备用电源设备5所需的电能传输至备用电源设备5，即光伏发电设备产生的电能全部提供给备用电源设备5，且备用电源设备5所需的另外部分的电能由储能电池提供。此时，控制模块1可控制第三DC/DC变换器11断开，以避免充电桩消耗电能。
第四种情况，当光伏发电设备无法产生电能或实时功率小于预设低值时，例如夜间或光伏发电设备故障时，则备用电源设备5所需的电能全部由储能电池提供。此时，控制模块1可以控制第一DC/DC变换器7以及第三DC/DC变换器11断开，以避免消耗电能。
当控制模块1检测到2级需求时，即充电桩被使用，需要向车载电池系统供电时，此时，控制模块1对光伏发电设备的实时功率、储能电池的电量以及充电桩的使用功率根据实际情况进行逻辑判断：
第一种情况，当光伏发电设备的实时功率大于充电桩的使用功率以及储能电池的使用功率之和，控制模块1控制第一DC/DC变换器7保持导通状态，将光伏发电设备产生的电能传输至汇流模块6，并通过第三DC/DC变换器11和第一DC/AC变换器12分别向充电桩和备用电源设备5供电，充电桩和备用电源设备5未用完的电能通过汇流模块6和第二DC/DC变换器10传输至储能电池，用于对储能电池进行充电，以及通过汇流模块6和第二DC/AC变换器13传输至电网14，用于向电网14提供电能。
第二种情况，当光伏发电设备的实时功率小于充电桩的使用功率时，控制模块1控制第二DC/DC变换器10切换电能传输方向，停止向储能电池提供电，而是通过第二DC/DC变换器10将储能电池的电能传输至汇流模块6；光伏发电设备产生的电能全部通过第一DC/AC变换器12传输至汇流模块6，同时汇流模块6汇集的光伏发电设备产生的电能以及储能电池提供的电能，控制模块1控制第三DC/DC变换器11导通，以将汇流模块6汇集的电能传输至充电桩。即在第二种情况时，光伏发电设备产生的电能全部提供给充电桩，且充电桩所需的另外部分的电能由储能电池提供。
第三种情况，当光伏发电设备无法产生电能或实时功率小于预设低值时，例如夜间或光伏发电设备故障时，则充电桩所需的电能先由储能电池提供，如果储能电池提供的电能不足以满足充电桩的使用需求，则充电桩所需的另外部分的电能由电网14通过第二DC/AC变换器13传输至汇流模块6而提供。
其中，储能电池可以在白天利用光伏发电设备产生的电能进行充电储备，或者在夜间电价低谷或用电低谷时通过电网14进行充电，在夜间或者光伏发电设备产生的电能不足时向充电桩或备用电源设备5供电，从而实现电能的精准控制，按需分配。
控制模块1接收各个变换器以及各个设备传输的数据信息，并将这些数据信息按实际需求通过通讯单元传输至云端服务器，云端服务器通过算法进行处理并反馈至控制模块1，控制模块1根据反馈信息对各个变换器的通断进行控制，从而可以实现供电路径的切换，以满足电量分配和调度的控制要求。云端服务器的算法以及控制模块1的控制原理均为现有技术，具体不再赘述。
本申请提供的充电转接装置，与现有技术相比，将光伏发电等清洁电能、储能、充电桩用电和备用负载集成化控制，实现集中安装，从而简化设备，解决了安装成本，有效的降低整个系统的安装体积，减少安装成本，通过电量的精准控制和调度增加系统的稳定性；利用电能存储设备4进行电量的存储，不仅减少了建设UPS(Uninterruptible PowerSystem，不间断电源)的成本，同时也增加了后备电源的可靠性，通过各个设备功率的变化以及实际的使用需求，利用控制模块1和汇流模块6集中调度，从而保证有用电需求的设备的充足的电量，有效的降低整个系统的安装体积，减少安装成本，同时增加系统的稳定性，本公开直接利用光储充备系统中的储能电池，不仅减少了建设UPS成本，也增加了后备电源的可靠性。增加了清洁能源的使用，有效的降低了不可再生能源的消耗
本公开还提供一种充电系统，包括上述的充电转接装置。
在一些实施例中，本公开的实施例提供的充电系统还包括光伏发电设备、充电桩、储能电池、电网14和备用电源设备5，其中，充电转接装置的第一DC/DC变换器7电连接于光伏发电设备和汇流模块6之间，第二DC/DC变换器10电连接于储能电池和汇流模块6之间，第三DC/DC变换器11电连接于充电桩和汇流模块6之间，第一DC/AC变换器12电连接于备用电源设备5和汇流模块6之间，第二DC/AC变换器13电连接于电网14和汇流模块6之间，汇流模块6接收和汇集第一DC/DC变换器7、第二DC/DC变换器10或第二DC/AC变换器13传输的电流，并将汇集的电流根据需求通过第三DC/DC变换器11传输至充电桩、通过第二DC/DC变换器10传输至储能电池、通过第一DC/AC变换器12传输至于备用电源设备5、或通过第二DC/AC变换器13传输至电网14。
控制模块1用于控制各个DC/DC变换器和DC/AC变换器的通断，并通过通讯接口接收各个变换器和整个设备的状态以及运行信息，根据使用需求进行电量的分配和调度。
本公开涉及的充电系统，将光伏发电、储能、充电桩和应急负载集成一体式设计，能够有效的降低整个系统的安装体积，减少安装成本，同时增加系统的稳定性。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。
Claims (10)
1.一种充电转接装置，其特征在于，包括设备箱体(15)和设于所述设备箱体(15)内的：
汇流模块(6)；
至少一个DC/DC变换器，每个所述DC/DC变换器电连接于所述汇流模块(6)，用于电连接一个直流设备；
至少一个DC/AC变换器，每个所述DC/AC变换器电连接于所述汇流模块(6)，用于电连接于一个交流设备；
控制模块(1)，所述控制模块(1)分别与每个所述DC/DC变换器、每个所述DC/AC变换器电连接，用于分别控制所述DC/DC变换器、所述DC/AC变换器的通断。
2.根据权利要求1所述的充电转接装置，其特征在于，
所述直流设备为一对，分别为清洁电能设备(3)和充电设备(2)；
所述DC/DC变换器为与所述直流设备相对应的一对，分别电连接于所述清洁电能设备(3)与所述汇流模块(6)之间、以及所述汇流模块(6)与所述充电设备(2)之间，用于将所述清洁电能设备(3)的电能传输至所述汇流模块(6)、以及将所述汇流模块(6)的电能传输至所述充电设备(2)。
3.根据权利要求1所述的充电转接装置，其特征在于，
所述直流设备为三个，分别为清洁电能设备(3)、充电设备(2)和电能存储设备(4)；
所述DC/DC变换器为与所述直流设备相对应的三个，分别电连接于所述清洁电能设备(3)与所述汇流模块(6)之间、所述汇流模块(6)与所述充电设备(2)之间、以及所述电能存储设备(4)与所述汇流模块(6)之间，用于将所述清洁电能设备(3)的电能传输至所述汇流模块(6)、将所述汇流模块(6)的电能传输至所述充电设备(2)、以及将所述电能存储设备(4)的电能传输至所述汇流模块(6)或将所述汇流模块(6)的电能传输至所述电能存储设备(4)。
4.根据权利要求2或3所述的充电转接装置，其特征在于，所述清洁电能设备(3)为光伏发电设备、风力发电设备、水力发电设备或地热发电设备。
5.根据权利要求1所述的充电转接装置，其特征在于，
所述交流设备为电网(14)，所述DC/AC变换器为一个，且电连接于所述汇流模块(6)和所述电网(14)之间，用于将所述电网(14)的电能传输至所述汇流模块(6)或将所述汇流模块(6)的电能传输至所述电网(14)。
6.根据权利要求1所述的充电转接装置，其特征在于，
所述交流设备为一对，分别为电网(14)和备用电源设备(5)；
所述DC/AC变换器为与所述交流设备相对应的一对，分别电连接于所述汇流模块(6)和所述电网(14)之间、以及所述汇流模块(6)和所述备用电源设备(5)之间，用于将所述电网(14)的电能传输至所述汇流模块(6)或将所述汇流模块(6)的电能传输至所述电网(14)、以及将所述汇流模块(6)的电能传输至所述备用电源设备(5)；
其中，所述备用电源设备(5)用于向应急负载供电。
7.根据权利要求1所述的充电转接装置，其特征在于，
所述汇流模块(6)包括第一直流熔断器、传感器和汇流导电元件，所述第一直流熔断器、所述传感器和所述汇流导电元件依次电连接形成汇流电路；
所述汇流电路用于汇集所述DC/DC变换器和/或所述DC/AC变换器传输的电能，并将所述电能通过所述DC/DC变换器转换为所需电压等级的直流电源传输至所述直流设备、和/或通过所述DC/AC变换器转换为所需电压等级的交流电源传输至所述交流设备；
所述传感器分别采集所述DC/DC变换器和所述DC/AC变换器的电量信息、电流信息和/或电压信息，并将采集信息传输至所述控制模块(1)，所述控制模块(1)根据所述采集信息控制所述DC/DC变换器和所述DC/AC变换器的通断。
8.根据权利要求7所述的充电转接装置，其特征在于，
所述控制模块(1)包括微控单元、数字/模拟转换单元、数据采集单元和通讯单元；
所述数据采集单元与所述微控单元电连接，用于采集温度信息；
所述微控单元通过所述通讯单元和所述数字/模拟转换单元接收和处理所述DC/DC变换器和所述DC/AC变换器传递的数据信息，并通过所述通讯单元将所述数据信息上传至云端服务器，并根据所述云端服务器反馈的信息控制所述DC/DC变换器和所述DC/AC变换器的通断；
其中，所述数据信息包括电容、总电量、输入电量、输出电量、输入功率以及输出功率。
9.根据权利要求1所述的充电转接装置，其特征在于，
还包括保护设备，所述保护设备电连接于所述汇流模块(6)，所述保护设备包括电性能保护模块和环境保护模块；
其中，所述电性能保护模块包括过压保护单元、短路保护单元、防雷保护单元、相续反接保护单元、过载保护单元、过/欠频保护单元、三相不平衡保护单元、以及漏电保护单元中的至少其中之一；
所述环境保护模块包括过热保护单元。
10.一种充电系统，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的充电转接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222347022.8U CN219372026U (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 充电转接装置及充电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222347022.8U CN219372026U (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 充电转接装置及充电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219372026U true CN219372026U (zh) | 2023-07-18 |
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ID=87150060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202222347022.8U Active CN219372026U (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 充电转接装置及充电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219372026U (zh) |
-
2022
- 2022-09-05 CN CN202222347022.8U patent/CN219372026U/zh active Active
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