CN112793450A - 一种可返向控电智能充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可返向控电智能充电桩，包括充电柜和并入市电的电网接口，所述充电柜上设置有并入家用电网接口、交流充电枪、直流充电枪和智能控制屏，所述充电柜内设置有与智能控制屏连接的智能控制电路以及与并入家用电网接口连接的家用电网接口，所述充电柜内位于电网接口和交流充电枪之间设置有交流充电电路，所述充电柜内位于电网接口和直流充电枪之间设置有直流充电电路，所述充电柜内位于直流充电枪和家用电网接口之间设置有直流反返充电电路；本发明通过能够同时满足直流充电以及交流充电的2种方式，具备快充和慢充的充电能够，在充电完成后，电网断电时，通过充电桩能够将电动汽车内蓄电池的电能返回充电装置内，并入家用电网，实现储能式发电。

Description

一种可返向控电智能充电桩

技术领域

本发明属于电动汽车的技术领域，具体是涉及一种可返向控电智能充电桩。

背景技术

随着电动汽车产业化程度的逐步提高和充电基础设施建设的快速推进，充电接口的标准化受到了国内外汽车行业、电力行业、电工行业以及其它相关行业的极大关注，也受到国内外政府机构的重视。

电动汽车充电连接装置是指电动汽车充电时，连接电动汽车和供电设备的组件，除电缆外，还可能包括供电接口、车辆接口、缆上控制盒等部件；其中交流充电装置通过交流充电装置可以为机动车辆的车载电网供应能量，或者向所述机动车辆的牵引蓄电池充电；所述交流充电装置被构造为从供电网接收交流电并且将直流电输出到机动车辆的车载电网，而直流充电装置具有充电快，功率大的优点，随着电动汽车的普及和和规模的扩大，充电桩家用以及农村化，需要使充电桩具有多种充电功能和适用型。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可返向控电智能充电桩，该可返向控电智能充电桩通过能够同时满足直流充电以及交流充电的2种方式，具备快充和慢充的充电能够，在充电完成后，电网断电时，通过充电桩能够将电动汽车内蓄电池的电能返回充电装置内，并入家用电网，实现储能式发电。

为了达到上述目的，本发明一种可返向控电智能充电桩，包括充电柜和并入市电的电网接口，所述充电柜上设置有并入家用电网接口、交流充电枪、直流充电枪和智能控制屏，所述充电柜内设置有与智能控制屏连接的智能控制电路以及与并入家用电网接口连接的家用电网接口，所述充电柜内位于电网接口和交流充电枪之间设置有交流充电电路，所述充电柜内位于电网接口和直流充电枪之间设置有直流充电电路，所述充电柜内位于直流充电枪和家用电网接口之间设置有直流反返充电电路，

所述直流充电电路包括设置在电网接口和直流充电枪之间依次连接的电能表、总开关带漏电保护装置、整流单元、变压器、稳压器和继电器单元；

所述交流充电电路包括设置在总开关带漏电保护装置和交流充电枪之间且与直流充电电路并联连接的电流限制开关和主控继电器；

所述直流返充电电路包括设置在总开关带漏电保护装置和直流充电枪之间且与直流充电电路并联连接的逆变单元和继电器单元继电器单元III；

所述智能控制电路包括连接在变压器和稳压器I之间且与直流充电电路并联连接的二次变压器、稳压器II和电流限制开关I；

所述家用电网电路包括连接在变压器和稳压器I之间且与直流充电电路并联连接的稳压器III和继电器单元II。

优选的实施方式，所述电网接口中设置有中性线，所述整流单元同时与电网接口每一相输出端和中性线连接。

优选的实施方式，所述交流充电电路中还包括设置在主控继电器和交流充电枪之间的3组依次连接的整流器、直流电压转换器和逆变单元I，每组整流器对应连接有电网接口一相输出端和中性线。

优选的实施方式，所述直流电压转换器包括依次连接的IGBT管组和变压升压器，整流器输出端连接有1对所述的IGBT管，其中1个IGBT管的另一端集电极连接在直流正母线，另1个IGBT管的另一端发射极连接在直流负母线上。

优选的实施方式，所述IGBT管的集电极与发射极之间并联设置有二极管Ⅰ。

优选的实施方式，所述交流充电电路、直流充电电路和直流返充电路中任一电路与外部连接装置匹配时，并且该电路中直流充电枪或交流充电枪和外部连接装置匹配成功时，直流充电枪或交流充电枪所在的充电电路上的继电器单元闭合，其他充电电路上的继电器单元断开。

优选的实施方式，所述直流充电枪或交流充电枪设置在充电柜左右两侧，所述充电柜内上部设置有上下隔板，所述上下隔板将充电柜内分隔成控制室和充电室，所述智能控制电路设置在控制室内，所述充电室内设置有竖直隔板，所述隔板将充电室分隔成2个独立仓，所述交流充电电路设置在其中1个独立仓内，所述直流充电电路和直流返充电电路设置在另1个独立仓内。

优选的实施方式，所述充电柜上设置有用于指示直流电路充电工作的直流指示灯和用于指示交流电路充电工作的交流指示灯。

优选的实施方式，所述智能控制模块连接有电能计量模块和数据通讯模块，

所述电能计量模块，用于计量充电电能度数的功能，进行计费功能，

所述数据通讯模块，用于实现充电装置内的数据与互联网交换，达到计费收费及控制充电装置的功能。

本发明的有益效果在于：

1、本发明可返向控电智能充电桩通过能够同时满足直流充电以及交流充电的2种方式，具备快充和慢充的充电能够，在充电完成后，电网断电时，通过充电桩能够将电动汽车内蓄电池的电能返回充电装置内，并入家用电网，实现储能式发电。

2、本发明可返向控电智能充电桩通过交直流充电装置设有两把充电枪，一把是直流充电枪(快充)，一把是交流冲电枪(慢充)；两把枪既可以用于电动汽车充电功能又可以实现返电功能。

3、本发明可返向控电智能充电桩通过安装有直流充电模块及大功率逆变器模块，同时交直流充电装置里面还有电源保护模块、稳压保护模块、电能计量模块、数据通讯模块、系统智能控制模块、电源转换开关。

其中直流充电模块：将市电交流电源整流成直流电源后经过直流枪对电动汽车进行快速充电。

大功率逆变器模块：将电动汽车内蓄电池的电能通过直流充电枪返回后逆变成为交流电源并入电网，当直流充电枪插入电动车插口时，电动汽车内蓄电池电能通过直流充电枪返回充电装置，经自动转换开关切换至大功率逆变器转换成交流电能，最终并入电网，实现储能式发电。

电源保护模块：充电装置内的自动转换开关作用：检测电源情况，将市电电源及返电电源进行切换，使电源更加安全可靠，不会造成电源错乱影响供电安全，保护充电装置及电动汽车。

稳压器模块：当电动汽车返回的电能经转换成交流电能后，通过稳压模块达到跟市电同电压后并入家用电网作用。

电能计量模块：计量充电电能度数的功能，计量返电电能度数的功能，然后通过智能控制模块进行计费功能。

数据通讯模块：实现充电装置内的数据与互联网交换，达到计费收费及控制充电装置的功能。

4、本发明可返向控电智能充电桩设有家用版和商用版，家用版功率在7-14kW左右，商用版功率在15-60KW；亦可将交直流充电装置拆分单独安装使用于不同场所，本发明通过将电动汽车储存的电能转化为交流220V、380V市电并家用电网使用，达到削峰填谷，平衡昼夜电力节能减排的作用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明可返向控电智能充电桩的结构示意图；

图2为本发明可返向控电智能充电桩的电路框架图；

图3为本发明可返向控电智能充电桩另一种实施方式的电路框架图

图4为本发明可返向控电智能充电桩中直流电压转换器的电路图；

图5为本发明可返向控电智能充电桩中逆变单元的电路图；

图6为本发明可返向控电智能充电桩中的电路框架图。

附图标记：1-充电柜；2-电网接口；3-交流充电枪；4-直流充电枪；5-家用电网接口；6-急停按钮；7-直流指示灯；8-交流指示灯；9-智能控制屏；10-并网转换开关；11-临充电转换开关；12-整流单元；13-稳压器；14-逆变单元；15-继电器单元；16-变压降压器；17-稳压器I；18-继电器单元I；19-继电器单元II；20-整流器；21-直流电压转换器；22-逆变单元I；23-主控继电器；24-电流限制开关；25-总开关带漏电保护装置；26-电能表；27-变压升压器；28-IGBT管组；29-二次降压器；30-电流限制开关I；31-智能控制电路；32-继电器单元III；33-变压升压器I。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1-6所示为本发明可返向控电智能充电桩的原理图；本发明一种可返向控电智能充电桩，包括充电柜1和并入市电的电网接口2，所述充电柜1上设置有并入家用电网接口5、交流充电枪3、直流充电枪4和智能控制屏9，所述充电柜1内设置有与智能控制屏9连接的智能控制电路31，所述充电柜1内位于电网接口2和交流充电枪3之间设置有交流充电电路，所述充电柜1内位于电网接口2和直流充电枪4之间设置有直流充电电路，所述充电柜1内位于直流充电枪4和家用电网接口5之间设置有直流反返充电电路，

所述直流充电电路包括设置在电网接口2和直流充电枪4之间依次连接的电能表26、总开关带漏电保护装置25、整流单元12、变压器16、稳压器I17和继电器单元I18；

所述交流充电电路包括设置在总开关带漏电保护装置25和交流充电枪3之间且与直流充电电路并联连接的电流限制开关24和主控继电器23；

所述直流返充电电路包括设置在总开关带漏电保护装置25和直流充电枪4之间且与直流充电电路和交流充电电路并联连接的逆变单元14和继电器单元III32；

所述智能控制电路包括连接在变压器16和稳压器I17之间且与直流充电电路并联连接的二次变压器30、稳压器II和电流限制开关I31；

所述家用电网电路包括连接在变压器16和稳压器I17之间且与直流充电电路并联连接的稳压器III和继电器单元II19。

本实施例在充电柜1上设置有两把充电枪，一把是直流充电枪，一把是交流冲电枪，柜体正面上设置有急停按钮6、直流指示灯7、交流指示灯8、智能控制屏9、并网转换开关10和临充电转换开关11，其中直流充电枪或交流充电枪设置在充电柜左右两侧，充电柜内上部设置有上下隔板，上下隔板将充电柜内分隔成控制室和充电室，智能控制电路设置在控制室内，充电室内设置有竖直隔板，隔板将充电室分隔成2个独立仓，交流充电电路设置在其中1个独立仓内，直流充电电路和直流返充电电路设置在另1个独立仓内。

交流充电状态：在对电动汽车交流充电时，将交流冲电枪3与电动接车充电接口对接，使交流充电电路与外部连接装置进行匹配，交流充电枪所在的充电电路上的主控继电器23闭合，直流充电电路和直流返充电路上的继电器单元I18和继电器单元III32断开，交流指示灯8工作，交流电通过电能表26、总开关带漏电保护装置25、电流限制开关24、主控继电器23和交流冲电枪3进入电动汽车内，然后通过电动电车内的车载充电机给蓄电池充电；

直流充电状态：在对电动汽车直流充电时，将直流冲电枪与电动接车充电接口对接，使直流充电电路与外部连接装置进行匹配，直流充电枪所在的充电电路上的继电器单元I18闭合，交流充电电路和直流返充电路上的主控继电器23和继电器单元III32断开，直流指示灯7工作，交流电通过电能表26、总开关带漏电保护装置25、主控继电器I、整流单元12整流变直流；变压降压器16、稳压器I17、继电器单元I18和直流冲电枪3进入电动汽车内给蓄电池充电；

并网返充电状态：蓄电池进行返充电，将直流冲电枪与电动接车充电接口对接，通过操作并网转换开关10，使直流返充电电路与外部连接装置进行匹配，直流充电枪所在的返充电电路上的继电器单元III32闭合，家用电路上的继电器单元II19闭合，交流充电电路和直流返充电路上的主控继电器23和继电器单元I18断开，蓄电池内的直流电通过直流冲电枪、继电器单元III32、逆变单元14变交流、主控继电器I、整流单元12整流变直流；变压降压器16降压、继电器单元II19进入家用电路上的家用电器使用；

临时直流返充电状态：市网断电，蓄电池进行返充电，将直流冲电枪与电动接车充电接口对接，通过操作临充电转换开关11，使直流返充电电路与外部连接装置进行匹配，此时直流冲电枪通过继电器单元15、变压升压器I33和稳压器13连接在变压降压器16以及稳压器I17之间且与直流充电电路并联连接，变压降压器16与整流单元12断开，直流充电枪所在的返充电电路上的继电器单元15闭合，家用电路上的继电器单元II19闭合，交流充电电路、直流充电电路和直流返充电路上的主控继电器23、继电器单元I18、继电器单元III32均断开，蓄电池内的直流电通过直流冲电枪4、继电器单元15、变压升压器I33和稳压器13、继电器单元II19进入家用电路上的家用电器使用；

临时交流返充电状态：市网断电，蓄电池进行返充电，将交流冲电枪与电动接车充电接口对接，通过操作临充电转换开关11，使交流返充电电路与外部连接装置进行匹配，总开关断开，交流充电枪所在的返充电电路上的主控继电器23闭合，家用电路上的继电器单元II19闭合，直流充电电路、直流返充电路和直流临返充电路上的继电器单元I18、继电器单元III32和继电器单元15均断开，蓄电池内的直流电通过电动汽车上的逆变器变交流、变压升压器II、交流冲电枪3、主控继电器23、电流限制开关24、整流单元12、变压器16和继电器单元II19进入家用电路上的家用电器使用。

本实施例通过能够同时满足直流充电以及交流充电的2种方式，具备快充和慢充的充电能够，在充电完成后，电网断电时，通过充电桩能够将电动汽车内蓄电池的电能返回充电装置内，并入家用电网，实现储能式发电。

优选的实施方式，所述电网接口2中设置有中性线，所述整流单元12同时与电网接口每一相输出端和中性线连接，本实施例中性线也可以采用中性导体设置在电路中。

优选的实施方式，所述交流充电电路中还包括设置在主控继电器和交流充电枪之间的3组依次连接的整流器20、直流电压转换器21和逆变单元I22，每组整流器20对应连接有电网接口一相输出端和中性线，本实施例该结构有利于将交流电进行整流变直流，然后变压升压后，进行逆变成交流电，并通过交流充电枪进入电动汽车内，该结构有利于避免交流充电电路和直流充电电路之间相互干扰，避免整流单元中的二极管在交流充电过程中被反向击穿。

优选的实施方式，所述直流电压转换器21包括依次连接的IGBT管组28和变压升压器27，整流器28输出端连接有1对所述的IGBT管，其中1个IGBT管的另一端集电极连接在直流正母线，另1个IGBT管的另一端发射极连接在直流负母线上，该结构能够交流充电启动或结束以及直流充电启动或结束时的电压冲击，有利于提高电路使用安全性。

优选的实施方式，所述IGBT管的集电极与发射极之间并联设置有二极管Ⅰ，该结构有利于对IGBT管进行保护，提高IGBT管的使用寿命。

优选的实施方式，所述智能控制模块连接有电能计量模块和数据通讯模块，

所述电能计量模块，用于计量充电电能度数的功能，进行计费功能，

所述数据通讯模块，用于实现充电装置内的数据与互联网交换，达到计费收费及控制充电装置的功能。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种可返向控电智能充电桩，包括充电柜和并入市电的电网接口，其特征在于：所述充电柜上设置有并入家用电网接口、交流充电枪、直流充电枪和智能控制屏，所述充电柜内设置有与智能控制屏连接的智能控制电路以及与并入家用电网接口连接的家用电网接口，所述充电柜内位于电网接口和交流充电枪之间设置有交流充电电路，所述充电柜内位于电网接口和直流充电枪之间设置有直流充电电路，所述充电柜内位于直流充电枪和家用电网接口之间设置有直流反返充电电路，

所述直流充电电路包括设置在电网接口和直流充电枪之间依次连接的电能表、总开关带漏电保护装置、整流单元、变压器、稳压器和继电器单元；

所述交流充电电路包括设置在总开关带漏电保护装置和交流充电枪之间且与直流充电电路并联连接的电流限制开关和主控继电器；

所述直流返充电电路包括设置在总开关带漏电保护装置和直流充电枪之间且与直流充电电路和交流充电电路并联连接的逆变单元和继电器单元III；

所述智能控制电路包括连接在变压器和稳压器I之间且与直流充电电路并联连接的二次变压器、稳压器II和电流限制开关I；

所述家用电网电路包括连接在变压器和稳压器I之间且与直流充电电路并联连接的稳压器III和继电器单元II。

2.根据权利要求1所述的一种可返向控电智能充电桩，其特征在于：所述电网接口中设置有中性线，所述整流单元同时与电网接口每一相输出端和中性线连接。

3.根据权利要求2所述的一种可返向控电智能充电桩，其特征在于：所述交流充电电路中还包括设置在主控继电器和交流充电枪之间的3组依次连接的整流器、直流电压转换器和逆变单元I，每组整流器对应连接有电网接口一相输出端和中性线。

4.根据权利要求3所述的一种可返向控电智能充电桩，其特征在于：所述直流电压转换器包括依次连接的IGBT管组和变压升压器，整流器输出端连接有1对所述的IGBT管，其中1个IGBT管的另一端集电极连接在直流正母线，另1个IGBT管的另一端发射极连接在直流负母线上。

5.根据权利要求4所述的一种可返向控电智能充电桩，其特征在于：所述IGBT管的集电极与发射极之间并联设置有二极管Ⅰ。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种可返向控电智能充电桩，其特征在于：所述交流充电电路、直流充电电路和直流返充电路中任一电路与外部连接装置匹配时，并且该电路中直流充电枪或交流充电枪和外部连接装置匹配成功时，直流充电枪或交流充电枪所在的充电电路上的继电器单元闭合，其他充电电路上的继电器单元断开。

7.根据权利要求6所述的一种可逆变电源电动汽车，其特征在于：所述直流充电枪或交流充电枪设置在充电柜左右两侧，所述充电柜内上部设置有上下隔板，所述上下隔板将充电柜内分隔成控制室和充电室，所述智能控制电路设置在控制室内，所述充电室内设置有竖直隔板，所述隔板将充电室分隔成2个独立仓，所述交流充电电路设置在其中1个独立仓内，所述直流充电电路和直流返充电电路设置在另1个独立仓内。

8.根据权利要求1所述的一种可返向控电智能充电桩，其特征在于：所述充电柜上设置有用于指示直流电路充电工作的直流指示灯和用于指示交流电路充电工作的交流指示灯。

9.根据权利要求1所述的一种可返向控电智能充电桩，其特征在于：所述智能控制模块连接有电能计量模块和数据通讯模块，

所述电能计量模块，用于计量充电电能度数的功能，进行计费功能，

所述数据通讯模块，用于实现充电装置内的数据与互联网交换，达到计费收费及控制充电装置的功能。

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