TWI748841B - 一種電路系統及換電站 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及使用和維護二次電池或二次半電池的方法及裝置技術領域,具體涉及一種電路系統及換電站。電路系統與多個供電件連接,用於輸電並對供電件充電,電路系統包括負載線路、供電線路、供電控制組件和控制系統,負載線路與用電負載連接;供電線路一端與負載線路連接,另一端與至少一個供電件連接;供電控制組件連接在供電線路中,控制供電線路的接通,並使供電件能夠向用電負載輸電;控制系統與供電控制組件電氣連接,在負載線路掉電時,控制系統控制供電控制組件的啟動,使得供電件向負載線路輸電。換電站包括電路系統,換電站的換電工作不會因為停電而失去換電工作能力,可避免因換電站停電對換電工作的影響,用戶體驗效果更好。

Description

一種電路系統及換電站
本發明涉及使用和維護二次電池或二次半電池的方法及裝置技術領域,具體涉及一種電路系統及換電站。
電動汽車換電模式是指,通過集中型充電站對大量電池集中存儲、集中充電、統一配送,並在電池配送站內對電動汽車進行電池更換服務。和電池的“插充”相比,換電模式可以解決充電時間過長等痛點,緩解用戶里程焦慮,是最快速解決補充電量的方式。電動汽車換電模式中一般使用換電站,隨著電動汽車產業的迅速發展,換電站也越來越多。
現有的換電站,當電網掉電後,換電站將停止換電工作。此時,如果電動汽車停在舉升平台上面,或者正在進行加解鎖動作等,用戶需要等到電網送電或故障解除來電後,才能繼續進行換電工作,使得用戶體驗感差。
本發明提供一種電路系統,當電網掉電後,換電站可以繼續進行換電工作,以解決現有技術中的換電站因電網掉電造成的不能進行換電工作,使得用戶體驗感差的缺陷。
本發明還提供一種換電站,包括上述的電路系統,具有用戶體驗感好的優點。
本發明提供一種電路系統,所述電路系統與多個供電件連接,用於輸電並對所述供電件充電,所述電路系統包括負載線路、供電線路、供電控制組件和控制系統,負載線路與用電負載連接;供電線路一端與所述負載線路連接,另一端與至少一個所述供電件連接;供電控制組件連接在所述供電線路中,控制所述供電線路的接通,並使所述供電件能夠向所述用電負載輸電;所述控制系統與所述供電控制組件電氣連接,在所述負載線路掉電時,所述控制系統控制所述供電控制組件的啟動,使得所述供電件向所述負載線路輸電。
其中,至少兩個所述供電件串聯連接;或,至少兩個所述供電件並聯連接,並聯連接的所述供電件之間設有通斷開關。
其中,所述控制系統連接於所述負載線路中。
其中,所述電路系統還包括不斷電供應系統,所述不斷電供應系統和所述控制系統串聯連接在同一所述負載線路上。
其中,所述供電控制組件包括串聯連接在所供電線路上的第一開關和逆變器,所述第一開關與所述控制系統連接。
其中,所述第一開關具有兩個,兩個所述第一開關之間連接有所述逆變器。
其中,所述電路系統還包括充電控制組件和至少一個充電線路,至少一個充電線路並聯設置,所述充電線路上連接有所述充電控制組件和至少一個供電件,所述充電控制組件與所述控制系統電氣連接,所述充電控制組件控制所述充電線路的接通充電。
其中,所述充電控制組件包括整流器和第二開關,所述整流器和所述第二開關串聯連接在所述充電線路上。
其中,所述電路系統還包括至少一個總線路,至少一個所述總線路並聯設置,所述充電線路、所述負載線路、所述供電線路均連接在對應的所述總線路上。
其中,所述用電負載包括氣動系統,和/或有軌制導車輛供電系統。
本發明提供還一種換電站,所述換電站安裝有上述的電路系統。
本發明提供的電路系統,所述電路系統與多個供電件連接,為所述供電件充電,當需要的情況,如電網掉電,或是其他情況導致換電站停電,或是換電站不方便為用電負載供電等時,所述控制系統控制所述供電控制組件工作,所述供電線路上的至少一個所述供電件能夠通過所述供電線路和所述負載線路向所述用電負載供電,從而有效保證用電負載的正常工作。當換電站安裝有該電路系統時,換電站的換電工作不會因為停電而失去換電工作能力,仍然可以為電動汽車進行換電工作,能夠避免因換電站停電對換電工作的影響,用戶體驗效果更好。
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬本發明保護的範圍。
在本發明的描述中,需要說明的是,術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係,僅是為了便於描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。此外,術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。
本實施例提供一種電路系統,安裝在換電站中,參閱圖1所示,所述電路系統包括總線路8、充電線路7、供電線路4、負載線路5、供電控制組件、充電控制組件和控制系統3。
所述總線路8具有至少一個,當所述總線路8的數量大於等於2時,各所述總線路8並聯設置,所述總線路8的一端連接電網,所述總線路8的另一端連接有母排6。如圖1所示,具有兩個所述總線路8,兩個所述總線路8並聯設置,且在左側的所述總線路8上連接有第一斷路器QF1,在右側的所述總線路8上連接有第二斷路器QF2。所述第一斷路器QF1和所述第二斷路器QF2分別用於控制兩個所述總線路8的接通或斷開。所述第一斷路器QF1和所述第二斷路器QF2的設置還使得所述電路系統能夠根據使用需求選擇接通總線路8的數量,如接通所述第一斷路器QF1,或接通所述第二斷路器QF2,或接通所述第一斷路器QF1和所述第二斷路器QF2;並且在一所述總線路8或該所述總線路8連接的線路出現故障時,及時斷開該所述總線路8,不會影響其他所述總線路8的工作。
所述充電線路7具有至少一個,所述負載線路5具有至少一個,所述供電線路4也具有至少一個,各所述充電線路7、各所述負載線路5、及各所述供電線路4均連接在對應的所述母排6上,也即連接在該所述母排6連接的所述總線路8上。任一所述母排6上都會連接有所述供電線路4,所述母排6上是否連接有所述充電線路7和所述負載線路5可以根據使用需求設置,但為了使得各線路連接的更加簡單,一般連接有所述負載線路5的所述母排6上會連接有所述充電線路7。
當一所述母排6上連接有多個所述充電線路7時,多個所述充電線路7並聯設置,任一所述充電線路7上均設有充電控制組件和至少一個供電件。當所述電路系統用於換電站時,通常是一個所述充電線路7上連接有一個所述供電件,以方便對單個供電件的充電控制。所述充電控制組件與所述控制系統3電氣連接,所述充電控制組件控制所述充電線路7的通斷,和使得供電件能夠被充電。
本實施例中,所述充電控制組件包括整流器和第二開關,所述整流器和所述第二開關串聯連接在所述充電線路7上。參與圖1和圖2所示,所述整流器相對所述充電件連接在更靠近所述母排6的位置,所述整流器和所述母排6之間設置有第二開關,在所述整流器和所述供電件之間還設置有第三開關。所述第二開關和所述第三開關也與所述控制系統3連接,受所述控制系統3的控制協同工作,在一所述充電線路7上安裝有供電件,且該供電件需要充電時,所述控制系統3控制所述第二開關和所述第三開關閉合,所述充電線路7接通。如圖1所示,所示第二開關也為斷路器。
所述供電線路4上連接有所述供電控制組件和至少一個所述供電件,所述負載線路5上連接有用電負載1,所述負載線路5與對應的所述供電線路4串聯連接,控制系統3與所述供電控制組件電氣連接,控制所述供電控制組件的啟停,供電控制組件連接在所述供電線路中,控制所述供電線路的接通,並使所述供電件能夠向所述用電負載1輸電,至少一個所述供電件通過所述供電線路4、所述負載線路5與所述用電負載1連接。
本實施例中,所述控制系統3也屬用電負載1中的結構,因此,將所述控制系統3連接在所述負載線路5上,這樣的設置,可以不需要使用其他線路為所述控制系統3提供電能。
所述電路系統還包括不斷電供應系統UPS,所述不斷電供應系統UPS和所述控制系統3串聯連接在同一所述負載線路5上。不斷電供應系統 (Uninterruptible Power System)中含有儲能裝置,用於給所述控制系統3提供不間斷的電源。當電網輸入正常時,不斷電供應系統UPS將電網穩壓後供應給所述控制系統3使用,此時的不斷電供應系統UPS就是一台交流式電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當電網掉電時,不斷電供應系統UPS立即將電池的直流電能轉換成交流電向所述控制系統3繼續供應220V交流電,使所述控制系統3維持正常工作並保護電網軟、硬件不受損壞。在使用時,當所述控制系統3使用220V交流電時,所述不斷電供應系統UPS直接與所述控制系統3連接;當所述控制系統3使用直流電時,如所述控制系統3使用12V直流電,還需要在所述不斷電供應系統UPS和所述控制系統3之間安裝第十整流器P10。
所述供電控制組件包括串聯連接在所供電線路4上的第一開關和逆變器P9,所述第一開關與所述控制系統3連接,所述逆變器P9靠近所述供電線路4設置。本實施例中,所述第一開關為接觸器,參閱圖1和圖2所示,所述接觸器設有兩個,分別為第一接觸器KM1和第二接觸器KM2,在所述第一接觸器KM1和所述第二接觸器KM2之間連接有所述逆變器P9。
本實施例中,所述用電負載1包括所述控制系統3、氣動系統,和有軌制導車輛供電系統,當然,也可以是根據換電站的換電工作情況設置其他的用電負載1,或是僅使用氣動系統或是有軌制導車輛供電系統。其中,所述有軌制導車輛(Rail Guided Vehicle),又叫有軌穿梭小車,有軌制導車輛可用于各類高密度儲存方式的倉庫,小車通道可設計任意長,所述有軌制導車輛使用在換電站中,可以可提高整個換電站的同時換電工作量。
本實施例中的供電件為電池,但不限於電池,還可以是充電櫃等能夠充電和向用電結構供電的部件。
本實施例中電路系統可以根據使用需求有多種連接方式,其中第一種連接方式,參閱圖1和圖2所示:
具有兩個並聯的所述總線路8,每個所述總線路8上並聯連接有四個所述充電線路7,任一所述充電線路7上具有一個供電件,所述供電件由圖左到圖右側依次為第一供電件21、第二供電件22、第三供電件23、第四供電件24、第五供電件25、第六供電件26、第七供電件27和第八供電件28,在右側的所述母排6上還並聯連接有一個供電線路4和兩個所述負載線路5。在所述供電線路4上依次串聯有第八供電件28、第一接觸器KM1、逆變器P9、第二接觸器KM2、第三斷路器QF3,在左側的所述負載線路5上依次串聯有不斷電供應系統UPS、第十整流器P10和控制系統3。在右側的所述負載線路5上連接有氣動系統,和有軌制導車輛供電系統。
在電網正常時,參閱圖1所示,所述電網的電能通過所述總線路8進入到母排6上,並經過八條充電線路7分別為對應的第一供電件21、第二供電件22、第三供電件23、第四供電件24、第五供電件25、第六供電件26、第七供電件27、第八供電件28供電,八個充電件進行充電;同時,通過左側負載線路5為所述不斷電供應系統UPS和所述控制系統3供電,通過右側負載線路5為用電負載1供電。
在電網掉電時,第一斷路器QF1和第二斷路器QF2斷開,所述控制系統3檢測到電網掉電後,所述控制系統3控制所述第一接觸器KM1和所述第二接觸器KM2閉合,所述第八供電件28的直流電經所述逆變器P9轉化為交流電,為不斷電供應系統UPS、用電負載1供電。
電路系統的第二種連接方式,參閱圖3所示:與第一種連接方式的區別在於,所述充電電路上連接有兩個所述第八充電件。在電網掉電時,所述控制系統3控制所述第一接觸器KM1和所述第二接觸器KM2閉合,兩個所述第八供電件28的直流電經所述逆變器P9轉化為交流電,為不斷電供應系統UPS、用電負載1供電。
電路系統的第三種連接方式,參閱圖4所示:與第一種連接方式的區別在於,所述供電線路4與所述第七供電件27和所述第八供電件28連接。在電網掉電時,所述控制系統3控制所述第一接觸器KM1和所述第二接觸器KM2閉合,所述第七供電件27和所述第八供電件28的直流電經所述逆變器P9轉化為交流電,為不斷電供應系統UPS、用電負載1供電。
當然為了防止對所述第七供電件27和所述第八供電件28充電時短路等,所述第七供電件27和所述第八供電件28之間設置有通斷開關,即第四開關9,在所述第七供電件27和所述第八供電件28充電時,第四開關9斷開。在電網掉電時,所述第四開關9接通。所述第四開關9可以與所述控制系統3連接。
在電網掉電時,第一斷路器QF1和第二斷路器QF2斷開,所述控制系統3檢測到電網掉電後,所述控制系統3控制所述第一接觸器KM1和所述第二接觸器KM2閉合,所述第八供電件28的直流電經所述逆變器P9轉化為交流電,為不斷電供應系統UPS、用電負載1供電。
本實施例的電路系統,所述供電件作為電源為用電負載1供電時,並不限制於電網掉電的情況,還可以是,其他情況導致換電站停電,或是換電站不方便為用電負載供電等時。所述供電件作為電源,述控制系統控制所述供電控制組件工作,所述供電線路上的至少一個所述供電件能夠通過所述供電線路和所述負載線路向所述用電負載供電,從而有效保證用電負載的正常工作。當換電站安裝有該電路系統時,換電站的換電工作不會因為停電而失去換電工作能力,仍然可以為電動汽車進行換電工作,能夠避免因換電站停電對換電工作的影響,如不會因電網掉電而使用戶充電汽車長時間停留在舉升平臺上,用戶體驗效果更好。
顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例,而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。
1:用電負載 21:第一供電件 22:第二供電件 23:第三供電件 24:第四供電件 25:第五供電件 26:第六供電件 27:第七供電件 28:第八供電件 3:控制系統 4:供電線路 5:負載線路 6:母排 7:充電線路 8:總線路 9:第四開關 UPS:不斷電供應系統 P1-P8:第一整流器-第八整流器 P9:逆變器 P10:第十整流器 KM1:第一接觸器 KM2:第二接觸器 QF1-QF3:第一斷路器-第三斷路器
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案,下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式,對於本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明的第一種實施方式中電網正常時,電路系統電能走向示意圖;
圖2為本發明的第一種實施方式中電網掉電時,電路系統電能走向示意圖;
圖3為本發明的第二種實施方式中電網掉電時,電路系統電能走向示意圖;
圖4為本發明的第三種實施方式中電網掉電時,電路系統電能走向示意圖。
1:用電負載
21:第一供電件
22:第二供電件
23:第三供電件
24:第四供電件
25:第五供電件
26:第六供電件
27:第七供電件
28:第八供電件
3:控制系統
4:供電線路
5:負載線路
6:母排
7:充電線路
8:總線路
9:第四開關
UPS:不斷電供應系統
P1-P8:第一整流器-第八整流器
P9:逆變器
P10:第十整流器
KM1:第一接觸器
KM2:第二接觸器
QF1-QF3:第一斷路器-第三斷路器

Claims (9)

  1. 一種電路系統,該電路系統與多個供電件連接,用於輸電並對該供電件充電,該電路系統包括,負載線路,與用電負載連接;供電線路,一端與該負載線路連接,另一端與至少一個該供電件連接;供電控制元件,連接在該供電線路中,控制該供電線路的接通,並使該供電件能夠向該用電負載輸電;控制系統,與該供電控制元件電氣連接,在該負載線路掉電時,該控制系統控制該供電控制元件啟動,使得該供電件向該負載線路輸電;該電路系統還包括不斷電供應系統,該不斷電供應系統和該控制系統串聯連接在同一該負載線路上。
  2. 如請求項1所述的電路系統,其中至少兩個供電件串聯連接;或,至少兩個供電件並聯連接,並聯連接的該供電件之間設有通斷開關。
  3. 如請求項1所述的電路系統,其中該控制系統連接於該負載線路中。
  4. 如請求項1所述的電路系統,其中該供電控制元件包括串聯連接在所供電線路上的第一開關和逆變器,該第一開關與該控制系統連接。
  5. 請求項1所述的電路系統,其中該電路系統還包括充電控制元件和至少一個充電線路,至少一個充電線路並聯設置,該充電線路上連接有該充電控制元件和至少一個供電件,該充電控制元件與該控制系統電氣連接,該充電控制元件控制該充電線路的接通充電。
  6. 如請求項5所述的電路系統,其中該充電控制元件包括整流器和第二開關,該整流器和該第二開關串聯連接在該充電線路上。
  7. 如請求項6所述的電路系統,其中該電路系統還包括至少一個總線路,至少一個總線路並聯設置,該充電線路、該負載線路、該供電線路均連接在對應的該總線路上。
  8. 如請求項7所述的電路系統,其中該用電負載包括氣動系統,和/或有軌制導車輛供電系統。
  9. 一種換電站,其中安裝有請求項1-8中任一項所述的電路系統。
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