换电站控制电源的切换电路、***、方法及控制器和介质
技术领域
本发明涉及电动汽车换电站技术领域,尤其涉及一种换电站控制电源的切换电路、***、方法及控制器和介质。
背景技术
随着电动汽车产业的迅速发展,越来越多的电动汽车换电站在城市落户。换电站在建设过程中,为尽量减少投入,避免变压器和线路的重复建设,会优先取自已建设的变压器为换电站提供电能,因为已建设的变压器通常会有余量。但是,已建设的变压器余量一般不会很大,一个变压器的余量一般不足以满足换电站的负荷要求,因此,换电站电能通常会取自两个不同的已建设的变压器。两变压器回路进线到充配电柜后,分别给对应的充电模块充电。为保证换电站的正常运行,当一个变压器掉电,另外一个变压器应该能使整个换电站继续工作。且整个换电站***控制电源取自其中的一个变压器,如果正是这台变压器掉电,需将控制电源切换到另外一个变压器。
现有的换电站控制电源切换方法主要包括双微型断路器双电磁接触器切换方法,如图1所示,和ATS自动转换开关方法,如图2所示,ATS(自动转换开关电器Automatictransfer switching equipment)主要用在紧急供电***,将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器,以确保重要负荷连续、可靠运行。但是,上述现有的切换方法分别存在以下缺点:
(1)双微型断路器双电磁接触器切换方法的电磁接触器的主触点一直处在闭合状态,而负载大多数是电动机感性负载,长时间运行时,电磁接触器的主触点很容易粘连,进而烧坏电磁接触器,容易引起故障。
(2)ATS自动转换开关方法的ATS自动转换开关体积大,不易安装排布,并且价格高。
综上可知,如何实现安全可靠、低成本的换电站控制电源的自动切换成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种换电站控制电源的切换电路、***、方法及控制器和介质,实现了安全可靠、低成本的换电站控制电源的自动切换。
为了解决上述技术问题,根据本发明一方面,提供了一种换电站控制电源的切换电路,包括:
第一供电电路和第二供电电路,其中,
所述第一供电电路包括第一断路器、第二断路器和控制电源输出端,所述第一供电电路的输入端与第一变压器相连,然后依次连接第一断路器、第二断路器和控制电源输出端,所述控制电源输出端用于输出为换电站各设备供电的电能;
所述第二供电电路包括电磁接触器和切换输出端,所述第二供电电路的输入端与第二变压器相连,然后依次连接电磁接触器和切换输出端,所述切换输出端连接所述控制电源输出端;
所述第一断路器的常开触点串接在所述第二断路器的失压脱扣器线圈回路,所述第一断路器的常闭触点串接在所述电磁接触器线圈回路。
进一步的,所述第一供电电路还包括第一充电模块输出端,与所述第一断路器输出端相连接,用于连接第一充电模块,所述第一充电模块用于将交流电转换为直流电,为电动汽车动力电池充电。
进一步的,所述第一断路器为塑壳断路器,所述第二断路器为微型断路器。
进一步的,所述第二供电电路还包括第三断路器,所述第二供电电路的输入端连接第二变压器后,依次连接所述第三断路器、电磁接触器和切换输出端。
进一步的,所述第二供电电路还包括第四断路器,所述第二供电电路的输入端连接第二变压器后,依次连接所述第三断路器、第四断路器、电磁接触器和切换输出端。
进一步的,所述第二供电电路还包括第二充电模块输出端,与所述第三断路器输出端相连接,用于连接第二充电模块,所述第二充电模块用于将交流电转换为直流电,为电动汽车动力电池充电。
进一步的,所述第三断路器为塑壳断路器,所述第三断路器为微型断路器。
根据本发明另一方面,提供一种换电站控制电源的自动切换***,包括上述的切换电路,所述切换电路包括第一供电电路和第二供电电路;
在所述第一供电电路故障时,将所述换电站各设备供电的电能由第一供电电路输出切换为由所述第二供电电路输出,通过所述切换输出端为换电站各设备供电的电能。
根据本发明又一方面,提供一种换电站控制电源的自动切换方法,通过上述切换电路实现,具体步骤如下:
接通第一供电电路和第二供电电路,由所述第一供电电路为控制电源供电;
在所述第一供电电路故障时,切换为由所述第二供电电路为控制电源供电,所述切换过程为:
第一断路器自动断开,第一断路器的常开触点由闭合状态转为断开状态,第二断路器的失压脱扣器线圈失电,第二断路器断开;
第一断路器的常闭触点由断开状态转为闭合状态,电磁接触器的线圈得电,电磁接触器的主触点由断状态转为闭合状态,从而接通切换输出端,由所述第二供电电路为控制电源供电,所述控制电源电能取自第二变压器。
进一步的,所述接通第一供电电路和第二供电电路,由所述第一供电电路为控制电源供电,包括以下步骤:
闭合第一断路器,第一断路器的常开触点由常开状态转为闭合状态,第二断路器的失压脱扣器线圈得电,闭合第二断路器;
第一断路器的的常闭触点由常闭状态转为断开状态,电磁接触器的主触点处于断开状态,电磁接触器的线圈回路断开,所述控制电源的电能取自第一变压器。
进一步的,当所述第二供电电路中设有第三断路器和第四断路器时,所述接通第二供电电路包括,
闭合所述第三断路器和第四断路器,接通所述第二供电电路。
进一步的,所述方法还包括:所述第一供电电路故障消除后,切换为由所述第一供电电路为控制电源供电,具体为:
第一变压器重新得电,第一断路器的失压脱扣器线圈得电,闭合第一断路器,第一断路器的常开触点由断开状态转为闭合状态,第二断路器的失压脱扣器线圈得电;第一断路器的常闭触点由闭合状态转为断开状态,电磁接触器的线圈回路失电,电磁接触器的主触点由闭合状态转为断开状态,闭合第二断路器,所述控制电源的电能取自第一变压器。
根据本发明又一方面,提供一种控制器,其包括存储器与处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
根据本发明又一方面,提供一种计算机可读存储介质,用于存储计算机指令,所述指令在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明一种换电站控制电源的切换电路、***、方法及控制器和介质可达到相当的技术进步性及实用性,并具有产业上的广泛利用价值,其至少具有下列优点:
(1)相对于现有的双微型断路器双电磁接触器方案,本发明实施例长期处于控制回路的为微型断路器,微型断路器有很好的过载和短路保护功能,不易引起故障。因此有效避免了电磁接触器主触点长期处于回路中时,主触点粘连的技术问题,有效减少了自动切换的故障率,保证控制电源的连续性,提高了自动切换的安全性和可靠性。此外,本方案比双微型断路器双电磁接触器方案少一个电磁接触器,降低了成本。
(2)本发明实施例控制电源的自动切换电路由三个分立器件组成,总的体积比ATS自动转换开关小,结构上易安装排布,且成本低。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为现有的双微型断路器双电磁接触器切换方法电路示意图;
图2为现有的ATS自动转换开关方法示意图;
图3为本发明一实施例提供换电站控制电源的切换电路示意图;
图4为本发明一实施例提供的换电站控制电源的切换***示意图;
图5为本发明一实施例提供的换电站控制电源的切换方法流程;
图6为本发明一实施例提供换电站控制电源的切换电路正常工作状态示意图;
图7为本发明一实施例提供换电站控制电源的切换电路异常工作时,电路切换示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种换电站控制电源的切换电路、***、方法及控制器和介质的具体实施方式及其功效,详细说明如后。
本发明实施例提供了一种换电站控制电源的切换电路,包括:第一供电电路和第二供电电路,其中,第一供电电路包括第一断路器、第二断路器和控制电源输出端,第一供电电路的输入端与第一变压器相连,然后依次连接第一断路器、第二断路器和控制电源输出端,所述控制电源输出端用于输出为换电站各设备供电的电能;第二供电电路包括电磁接触器和切换输出端,所述第二供电电路的输入端与第二变压器相连,然后依次连接电磁接触器和切换输出端,所述切换输出端连接所述控制电源输出端;第一断路器的常开触点串接在所述第二断路器的失压脱扣器线圈回路,所述第一断路器的常闭触点串接在所述电磁接触器线圈回路。
本发明实施例所示的切换电路充分利用第一供电电路中第一断路器的辅助触点、失压脱扣器以及第二断路器的失压脱扣器、第二供电电路的电磁接触器构成一种控制电源自动切换的电路,保证充换电站控制电源的连续性。其中,控制电源指的是为换电站各设备提供电能的电源。换电站设备包括电池仓、RGV(换电小车)、停车平台、举升平台、各伺服电机等等。此外,变压器所取的电能可靠性高,变压器异常情况较少,因此控制电源的电能一般取自第一变压器,只是第一变压器检修和其他故障情况时,控制电源的电能才会取自第二变压器。因此,电磁接触器使用频率低,有效地降低主触点粘连的可能性。
正常情况下,由第一供电电路为控制电源提供电能,即控制电源的电能取自第一变压器,当第一供电电路故障时,切换为由第二供电电路为控制电源提供电能,即控制电源的电能取自第二变压器,从而保证整个换电站正常工作。其中,第一供电电路故障泛指第一供电电路不能正常工作的情况,例如,第一变压器故障、其他组成元器件故障造成的第一供电电路无法接通、第一变压器检修或其他特殊情况等。
需要说明的是,本发明的电动汽车换电站指的是可为电动车更换动力电池的换电站,通常也可为动力电池充电,因此也可称为充换电站。电动汽车泛指具有可以车载电源为动力的车辆,并不仅限定为纯电动汽车,也可以为混动汽车。第一变压器和第二变压器为已建设的变压器。
第一供电电路还包括第一充电模块输出端,与第一断路器输出端相连接,用于连接第一充电模块,所述第一充电模块用于将交流电转换为直流电,为电动汽车动力电池充电。需要说明的是,第一充电模块可以设置多个,具体个数根据充电需求以及充电参数等具体设定。
作为示例,第一断路器为塑壳断路器,成本低。第二断路器为微型断路器,微型断路器体积很小,且具有很好的过载和短路保护功能,不易引起故障,安全可靠。
为提高第二供电电路的安全性和可控性,第二供电电路还可包括第三断路器,第二供电电路的输入端连接第二变压器后,依次连接所述第三断路器、电磁接触器和切换输出端。
为进一步提高第二供电电路的安全性和可控性,第二供电电路还可包括第四断路器,第二供电电路的输入端连接第二变压器后,依次连接所述第三断路器、第四断路器、电磁接触器和切换输出端。图3示出了一换电站控制电源切换电路的实施例,图3中,QF1表示第一断路器,QFI辅助触点1表示第一断路器的常开触点,MCB1表示第二断路器,QF2表示第三断路器,MBC2表示第四断路器,KM表示电磁接触器,该示例中,QF1和QF2采用塑壳断路器,MCB1和MBC2采用微型断路器,塑壳断路器QF1的辅助触点1(常开触点)串接到微型断路器MCB1失压脱扣器线圈回路,塑壳断路器QF1的辅助触点2(常闭触点)串接到电磁接触器KM的线圈回路。
需要说明的是,后续图4、图6、图7中上述标号表达意思一致。
第二供电电路还包括第二充电模块输出端,与所述第三断路器输出端相连接,用于连接第二充电模块,所述第二充电模块用于将交流电转换为直流电,为电动汽车动力电池充电,通过设置第二充电模块,可以为更多的动力电池充电,提高换电站的换点效率和服务能力。需要说明的是,第二充电模块也可以设置多个,具体个数根据充电需求以及充电参数等具体设定。当第一充电输出端不能正常输出时,可将第一充电输出端对应的动力电池移至第二充电输出端充电,同理,第二充电输出端不能正常输出时,可将第二充电输出端对应的动力电池移至第一充电输出端充电,保证换电站的正常运行。
作为示例,第三断路器为塑壳断路器,成本低。第四断路器为微型断路器,微型断路器体积很小,且具有很好的过载和短路保护功能,不易引起故障,安全可靠。
根据本发明实施例还提供一种换电站控制电源的自动切换***,本发明实施例所述的切换电路,其中,所述切换电路包括第一供电电路和第二供电电路;在第一供电电路故障时,将所述换电站各设备供电的电能由第一供电电路输出切换为由所述第二供电电路输出,通过所述切换输出端为换电站各设备供电的电能。作为一种示例,换电站控制电源的自动切换***包括本发明实施例所述切换电路、第一变压器、第二变压器、第一充电模块和第二充电模块,其中,切换电路的第一供电电路连接第一变压器和第一充电模块,并通过控制电源输出端为换电站各设备供电的电能;切换电路的第二供电电路连接第二变压器和第二充电模块,并在第一供电电路故障时,将换电站各设备供电的电能由第一供电电路输出切换为由第二供电电路输出,通过切换输出端为换电站各设备供电的电能,保证换电站的正常运行。图4示出了换电站控制电源的自动切换***实施例。
本发明实施例还提供一种换电站控制电源的自动切换方法,通过本发明的切换电路实现,如图5所示,具体步骤如下:
步骤S1、接通第一供电电路和第二供电电路,由所述第一供电电路为控制电源供电;
步骤S1具体包括包括以下步骤:
步骤S11、闭合第一断路器,第一断路器的常开触点由常开状态转为闭合状态,第二断路器的失压脱扣器线圈得电,闭合第二断路器;
步骤S12、第一断路器的的常闭触点由常闭状态转为断开状态,电磁接触器的主触点处于断开状态,电磁接触器的线圈回路断开,所述控制电源的电能取自第一变压器。
作为一种示例,当所述第二供电电路中设有第三断路器和第四断路器时,所述接通第二供电电路包括,
步骤S13、闭合所述第三断路器和第四断路器,接通所述第二供电电路。
当所述第二供电电路中设有第三断路器和第四断路器时,可提高第二供电电路接通的安全性和可靠性,从而提高换电站的安全性和可靠性。
步骤S2、所述第一供电电路故障时,切换为由所述第二供电电路为控制电源供电,所述切换过程为:
步骤S21、第一断路器自动断开,第一断路器的常开触点由闭合状态转为断开状态,第二断路器的失压脱扣器线圈失电,第二断路器断开;
步骤S22、第一断路器的常闭触点由断开状态转为闭合状态,电磁接触器的线圈得电,电磁接触器的主触点由断状态转为闭合状态,从而接通切换输出端,由所述第二供电电路为控制电源供电,所述控制电源电能取自第二变压器。
在第一供电电路故障消除后,还可将供电电路切换回由第一供电电路为控制电源供电,因此,所述方法还包括:步骤S3、所述第一供电电路故障消除后,切换为由所述第一供电电路为控制电源供电,具体包括以下步骤:
第一变压器重新得电,第一断路器的失压脱扣器线圈得电,闭合第一断路器,第一断路器的常开触点由断开状态转为闭合状态,第二断路器的失压脱扣器线圈得电;第一断路器的常闭触点由闭合状态转为断开状态,电磁接触器的线圈回路失电,电磁接触器的主触点由闭合状态转为断开状态,闭合第二断路器,所述控制电源的电能取自第一变压器。
以下基于图4具体示例,来具体说明换电站控制电源的自动切换电路正常工作及故障切换的过程:
示例一、正常情况
第一变压器和第二变压器都有电,处于正常状态,分别闭合塑壳断路器QF1、塑壳断路器QF2、微型断路器MCB1、微型断路器MCB2;当闭合塑壳断路器QF1时,QF1辅助触点1由常开状态闭合,微型断路器MCB1的失压脱扣器线圈得电,微型断路器MCB1的失压脱扣器线圈得电后,才能手动成功闭合微型断路器MCB1;当闭合塑壳断路器QF1时,QF1辅助触点2由常闭转为断开,电磁接触器KM的线圈回路存在断开点,电磁接触器KM的主触点会处于断开状态。此情况下,第一供电电路和第二供电电路正常工作,由第一供电电路为控制电源供电,控制电源的电能取自第一变压器,如图6所示。
示例二、第一供电电路异常情况
假设第一变压器掉电,塑壳断路器QF1由于配置失压脱扣器,会自动地断开,同时,QF1辅助触点1由闭合状态转为断开状态,微型断路器MCB1的失压脱扣器线圈失电,微型断路器MCB1断开;QF1辅助触点2由断开状态转为闭合状态,电磁接触器KM的线圈得电,KM的主触点由断开转为闭合状态。第一供电电路电路断开,由第二供电电路为控制电源供电,控制电源的电能取自第二变压器,如图7所示。
示例三、第一供电电路异常消除情况
当第一供电电路异常情况消除,第一变压器重新得电,塑壳断路器QF1失压脱扣器线圈得电,闭合塑壳断路器QF1,QF1辅助触点1由断开状态转为闭合状态,微型断路器MCB1失压脱扣器线圈得电;QF1的辅助触点2由闭合状态转为断开状态,电磁接触器KM的线圈回路失电,电磁接触器KM的主触点由闭合状态转为断开状态,然后闭合微型断路器MCB1,又切换回第一供电电路和第二供电电路正常工作的状态,控制电源的电能取自第一变压器,重新恢复图6所示状态。
需要说明的是,本发明所涉及的方法的步骤可以手动闭合电路来实现,也可由计算机软件控制来实现,因此,本发明实施例还提供一种控制器,其包括存储器与处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,用于存储计算机指令,所述指令在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
综上所述,相对于现有的双微型断路器双电磁接触器方案,本发明实施例中长期处于控制回路的为微型断路器,微型断路器有很好的过载和短路保护功能,不易引起故障。因此有效避免了电磁接触器主触点长期处于回路中时,主触点粘连的技术问题,有效减少了自动切换的故障率,保证控制电源的连续性,提高了自动切换的安全性和可靠性。此外,本方案比双微型断路器双电磁接触器方案少一个电磁接触器,降低了成本。本发明控制电源的自动切换电路由三个分立器件组成,总的体积比ATS自动转换开关小,结构上易安装排布,且成本低。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。