CN220457128U - 电动汽车充电桩用电力管理控制器 - Google Patents

Abstract

申请公开的一种电动汽车充电桩用电力管理控制器，包括主控制板、民用电端、工业电端、充电输出端、电车供电端、用电输出端以及受主控制板控制智能开关，其中，智能开关具有三个控制位，分别是第一控制位、第二控制位和第三控制位；与民用电网相连的民用电端与用电输出端通过导线经第一控制位形成第一线路，用电输出端外部外的局域电网相连，向局域电网输出供电。本申请的电力管理控制器提供了多元化的电源管理策略，可以实现更加智能和灵活的电源管理，优化电源使用，使之更加符合用户的需求，当电网停电时，可以自动切换到电动汽车电池供电，从而保证家电设备的正常运行和电动汽车的充电需求。

Description

电动汽车充电桩用电力管理控制器

技术领域

本申请涉及一种电力控制新装置，特别是一种可以实现供电智能切换，并根据需要从电动汽车反向向局部电网送电的电动汽车充电桩用电力管理控制器

背景技术

在当今社会，电动汽车已经成为日常生活的一部分，而家庭用电和电动汽车充电的电源管理也随之成为了重要的课题。在这个背景下，我们迫切需要一个能够自动切换电源、有效应对电网停电、并能够利用电价波动进行峰谷套利的电源管理系统。但是，现有的电源管理技术并未能满足这些需求。具体的说，在现有的电源管理系统中，主要的电源依赖于电网供电。当电网出现停电时，用户的家电设备会因无法得到供电而停止工作，电动汽车也无法得到充电。尽管电动汽车的电池可以作为备用电源，但现有的技术无法在电网停电时自动切换到电动汽车电池供电。此外，电价在一天中的不同时段会有所变化，形成了所谓的峰谷电价。理想的情况是在电价低谷时为电动汽车充电，而在电价高峰时利用电动汽车电池向电网放电，以此来获取峰谷电价差带来的利润。但是，现有的电源管理系统并未提供这样的峰谷套利机制。虽然在现有的部分电源管理系统中部分可以分时间切换，但需要用户需要手动设定电动汽车的充电时段，无法实现在电价低谷时自动充电。

而造成上述不足的原因是，现有的电源管理系统主要依赖电网供电，缺乏多元化的电源管理策略。现有的电源管理系统功能较为简单，没有考虑到峰谷套利和自动充电规划的需求。缺乏实时电价信息的应用：现有的电源管理系统并未有效地应用实时电价信息，从而无法根据电价的波动进行电源切换和电价优化。

综上，对于现有技术的不足，需要开发一种新的电源管理技术，这种技术需要具备自动电源切换、峰谷套利、自动充电规划和电源优选的功能，以满足现代家庭和电动汽车电源管理的需求，提高电源使用效率，降低电源使用成本，从而为用户带来实际的经济效益。

实用新型内容

本申请旨在至少克服现有技术所存在的一点不足，提供一种可以根据实际使用调节输入电网以及可以智能从充电汽车向局域电网反向供电的电动汽车充电桩用电力管理控制器。

为实现上述目的，本申请公开的一种电动汽车充电桩用电力管理控制器，包括主控制板、民用电端、工业电端、充电输出端、电车供电端、用电输出端以及受主控制板控制智能开关，其中，智能开关具有三个控制位，分别是第一控制位、第二控制位和第三控制位；与民用电网相连的民用电端与用电输出端通过导线经第一控制位形成第一线路，用电输出端外部外的局域电网相连，向局域电网输出供电；与工业电网相连的工业电端与用电输出端间通过导线经第二控制位构成第二线路；与外部的交流充电桩相连的充电输出端与工业电端间通过导线经第二控制位和第三控制位构成第三线路；民用电端与充电输出端间通过导线经第一控制位和第三控制位导构成第四线路；与外部的电动汽车的V2L输出端相接的受电车供电端与用电输出端间通过导线经第三控制位构成第五线路；主控制板通过控制智能开关，间接控制第一至第五线路的开闭状态；主控制板具有多个数据采集端口以及多个控制端口以及至少两个通讯端口，其中，数据采集端口与设置在主控制板上的采集电路相接，各数据采集端口分别采集民用电端、工业电端以及用电输出端间的电压及电流信息经模数转化后送入设置在主控制板上的微处理器；主控制板上的多个控制端口均与微处理器相连，各控制端口分别与智能开关、外部的交流充电桩相连，使主控制板上微处理器可以向智能开关及交流充电桩下发控制指令；一个通讯端口与外部电动汽车相连，可以与外部电动汽车的控制模块实现通讯交互，在需要时使电动汽车经V2L输出端外输出交流电，一个通讯端口与外部的网络相连，外部的控制端经由网络向主控制板发送数据以及控制指令；主控制板上还设有与微处理器相连的存储芯片，存储芯片用于存储控制指令以及采集的数据。

在一些实施例中，数据采集电路包括有用于监测交流电电压信息的电压互感器、监测交踊电流的电流互感器以及分别与电压互感器和电流互感器相连的模数据转换器。

本申请的电力管理控制器提供了多元化的电源管理策略，可以实现更加智能和灵活的电源管理，优化电源使用，使之更加符合用户的需求，当电网停电时，可以自动切换到电动汽车电池供电，从而保证家电设备的正常运行和电动汽车的充电需求。这不仅提高了电源的利用效率，也避免了因电网停电而导致的生活不便，还可以根据电价的波动自动调整电源的使用，实现在电价低谷时为电动汽车充电，而在电价高峰时利用电动汽车电池向局域电网放电，这样不仅可以节省电源使用成本，也可以通过峰谷电价差带来的利润为用户创造经济效益。

附图说明

在结合附图阅读下文的具体实施方式后，将更好地理解本公开的多个方面，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。在附图中:

图1是本申请公开的一种实施例的硬件结构简图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本公开，其中的附图示出了本公开的若干实施例。然而应当理解的是，本公开可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本公开的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本公开的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。

应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，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，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

说明书使用的单数形式“一”、“所述”和“该”除非清楚指明，均包含复数形式。说明书使用的用辞“包括”、“包含”和“含有”表示存在所声称的特征，但并不排斥存在一个或多个其它特征。说明书使用的用辞“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任意和全部组合。说明书使用的用辞“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应当解释为包括X和Y。本说明书使用的用辞“在大约X和Y之间”的意思是“在大约X和大约Y之间”，并且本说明书使用的用辞“从大约X至Y”的意思是“从大约X至大约Y”。

在说明书中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在说明书中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。在说明书中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用辞可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用辞除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。实施例：

如图1所示，本实施例包括用于实现控制的主控制板1、与民用电网相接的民用电端2、与工业电网相接的工业电端3、充电输出端4、电车供电端5、用电输出端6以及受主控制板1控制智能开关7，其中，智能开关7具有三个控制位，分别是第一控制位8、第二控制位9和第三控制位10；在装置中，为实现其功能，具有五条受控的线路，

具体的说，在本实施例中，第一线路11由民用电端2与用电输出端6通过导线经第一控制位8形成。这条线路的目的是将民用电网接入系统，并通过智能开关7的第一控制位8进行控制。它可以将民用电网直接输出到局域电网，满足一般家庭和商业设施的日常电力需求。

在本实施例中，第二线路12由工业电端3与用电输出端6间通过导线经第二控制位9构成。这条线路的主要作用是将工业电网接入系统，由智能开关7的第二控制位9进行管理。工业电网通常有更高的稳定性和功率，因此可以在高负载或民用电网不可用的情况下，向局域电网提供电力。

在本实施例中，第三线路13由充电输出端4与工业电端3间通过导线经第二控制位9和第三控制位10构成。此线路的目的是在需要为电动汽车14充电时，能够从工业电网获取电力。智能开关7的第二控制件9和第三控制位10都参与到这条线路的控制中，以确保在工业电网可用时，优先使用工业电网为交流充电桩15提供电力。

在本实施例中，第四线路16该线路由民用电端2与充电输出端4间通过导线经第一控制位8和第三控制位10位构成。这条线路的设计目的是在工业电网不可用时，利用民用电网为电动汽车14的交流充电桩15提供电力。第一控制位8和第三控制位10的联合控制确保了当工业电网无法提供电力或电价较高时，交流充电桩15可以从民用电网获取电力。

在本实施例中，第五线路17同由与外部的电动汽车14的V2L输出端(集成在电动汽车14内)相接的电车供电端5与用电输出端6间通过导线经第三控制位10构成。这条线路的目的是在电动汽车14有剩余电量并且局域电网需要电力的情况下，例如高电价的情况下。通过智能开关7的第三控制位10控制这条线路，当电动汽车14有足够的电量并且局域电网需要电力时，可以启动电动汽车14的V2L(Vehicle to Load，车辆到负载)功能，将电动汽车14的剩余电量回馈到局域电网。

需要理解的是，电动汽车14的V2L输出端的输出并非是常态的，而是需要被控制打开，该控制由主控制板1与电动汽车14的通讯完成。这些线路设计使得该电动汽车充电桩用电力管理控制器能够灵活、高效地利用和管理不同的电源，满足不同的电力需求，优化电能的使用，降低电力消耗，同时确保充电桩的正常运行。

还需要理解的是，从图中看，线路中部分是重叠的，所称的线路是指电性连接关系的实质连线，重叠部分并不影响上述线路的功能和线路独立。

在本实施例中，主控制板1是控制器的核心部分，负责管理和控制各个模块的工作状态。主控制板1通过对智能开关2的控制，间接控制第一至第五线路的开闭状态，实现对电网的自动切换和电源的安全保护。主控制板1它集成了多种电路和元件，包括数据采集端口、控制端口、通讯端口、微处理器和存储芯片等。

具体的说，微处理器是主控制板的核心，它负责处理所有的控制和计算任务。微处理器接收并处理来自数据采集端口的电源和用电设备的状态信息，根据内部算法和策略，下发控制指令到控制端口，控制智能开关的开闭和充电桩的工作状态。存储芯片与微处理器相连，用于存储控制指令和采集的数据。这个芯片可以存储历史数据和工作日志，同时也可以存储预设的控制策略和算法。这个设计使得主控制板能够学习和调整其操作，以实现更优化的电力管理。

具体的说，数据采集端口与位于主控制板上的数据采集电路相连接。每个数据采集端口都用于收集民用电端、工业电端以及用电输出端间的电压和电流信息。这些信息在采集后会经过模数转换器转换为数字信号，然后送入微处理器进行处理。数据采集电路包括电压互感器和电流互感器，用于分别监测电压和电流信息，以及与电压互感器和电流互感器相连的模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号。这种设计使得主控制板能够实时监测和采集电源和用电设备的工作状态，为微处理器提供了决策依据。

需要理解的是，主控制板1上的多个控制端口与微处理器相连，用于接收微处理器的控制指令并将指令传送到各目标设备，如智能开关7和交流充电桩15。微处理器可以根据采集到的数据和内部算法，下发控制智能开关7和交流充电桩15的指令，以实现对电网的切换和充电的控制等。

此外，主控制板上1的至少两个通讯端口用于实现与外部设备和网络的通信。其中，一个通讯端口与外部电动汽车14的控制模块相连，实现了主控制板1与电动汽车14之间的通讯交互。另一个通讯端口与外部的网络相连，可以接收来自外部的控制指令和数据，同时也可以向外部网络发送数据。

需要理解的是，主控制板1可以通过这个通讯端口接收电动汽车14的电量信息、状态信息等，同时，主控制板也可以通过这个通讯端口向电动汽车14发送控制指令，如启动或停止充电，启动或停止V2L输出等。虽然已经描述了本公开的示范实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，在本质上不脱离本公开的精神和范围的情况下能够对本公开的示范实施例进行多种变化和改变。因此，所有变化和改变均包含在权利要求所限定的本公开的保护范围内。本公开由附加的权利要求限定，并且这些权利要求的等同物也包含在内。

Claims (3)

1.一种电动汽车充电桩用电力管理控制器，其特征在于：包括主控制板、民用电端、工业电端、充电输出端、电车供电端、用电输出端以及受主控制板控制智能开关，其中，智能开关具有三个控制位，分别是第一控制位、第二控制位和第三控制位；与民用电网相连的民用电端与用电输出端通过导线经第一控制位形成第一线路，用电输出端外部外的局域电网相连，向局域电网输出供电；与工业电网相连的工业电端与用电输出端间通过导线经第二控制位构成第二线路；与外部的交流充电桩相连的充电输出端与工业电端间通过导线经第二控制位和第三控制位构成第三线路；民用电端与充电输出端间通过导线经第一控制位和第三控制位导构成第四线路；与外部的电动汽车的V2L输出端相接的受电车供电端与用电输出端间通过导线经第三控制位构成第五线路；主控制板通过控制智能开关，间接控制第一至第五线路的开闭状态。

2.如权利要求1中所述的一种电动汽车充电桩用电力管理控制器，其特征在于：主控制板具有多个数据采集端口以及多个控制端口以及至少两个通讯端口，其中，数据采集端口与设置在主控制板上的采集电路相接，各数据采集端口分别采集民用电端、工业电端以及用电输出端间的电压及电流信息经模数转化后送入设置在主控制板上的微处理器；主控制板上的多个控制端口均与微处理器相连，各控制端口分别与智能开关、外部的交流充电桩相连，使主控制板上微处理器可以向智能开关及交流充电桩下发控制指令；一个通讯端口与外部电动汽车相连，可以与外部电动汽车的控制模块实现通讯交互，在需要时使电动汽车经V2L输出端外输出交流电，一个通讯端口与外部的网络相连，外部的控制端经由网络向主控制板发送数据以及控制指令；主控制板上还设有与微处理器相连的存储芯片，存储芯片用于存储控制指令以及采集的数据。

3.如权利要求2中所述的一种电动汽车充电桩用电力管理控制器，其特征在于：数据采集电路包括有用于监测交流电电压信息的电压互感器、监测交踊电流的电流互感器以及分别与电压互感器和电流互感器相连的模数据转换器。