CN206135439U - 基于时间特性的充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力通信技术领域，是一种基于时间特性的充电桩，包括充电桩壳体和充电桩壳体底端的底座，充电桩壳体内设有与充电插座相连的充电控制电路，充电控制电路包括电源单元、逻辑控制单元、储能单元、通信单元、电能输出单元、电能输入单元和电能计费单元，电源单元与外接交流电源电连接，电源单元分别与逻辑控制单元、储能单元电连接，电源单元与电能输出单元电连接，电源单元与电能输入单元电连接。本实用新型在电网负荷低谷期间，电源单元向充电桩的储能单元充电；在电网负荷高峰时，由储能单元向需要充电的电动汽车充电，电能输入单元向电网反向输送电能，实现削峰填谷，有效实现电力资源优化配置，有利于电力***的稳定运行。

Description

基于时间特性的充电桩

技术领域

本实用新型涉及电力通信技术领域，是一种基于时间特性的充电桩。

背景技术

为应对全球气候变化，促进能源优化发展，我国正大力推广清洁能源技术。电动汽车推广作为净化空气污染，利用清洁能源的有效手段，已成为未来新能源产业发展的必然趋势。然而电动汽车的发展，严重依赖于现有充电桩设施的建设情况。城市***大规模推进充电桩的建设已成为未来清洁能源电动车技术发展的必要基础。随着国民经济的迅速发展，社会对电力***的依赖程度也越来越高。然而电力***迅速发展的今天，依然存在城市供电***电网高峰电力不够用，电网低谷电力无法消纳的问题，需要一种能实现电力***削峰填谷的设备，便于电力***稳定运行。

发明内容

本实用新型提供了一种基于时间特性的充电桩，克服了上述现有技术之不足，其能解决现有电网中存在的电网高峰电力不够，电网低谷电力无法消纳的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于时间特性的充电桩，包括充电桩壳体和充电桩壳体底端的底座，充电桩壳体内设有控制电路，控制电路包括电源单元、逻辑控制单元、储能单元、通信单元、电能输出单元、电能输入单元和电能计费单元，电源单元的输入接口与外接交流电源电连接，电源单元均与逻辑控制单元和储能单元电连接，电源单元的输出端与电能输出单元的输入端电连接，电源单元的输入端与电能输入单元的输出端电连接，逻辑控制单元与通信单元通信连接，逻辑控制单元与电能计费单元通信连接，逻辑控制单元与储能单元通信连接，逻辑控制单元均与电能输入单元和电能输出单元电连接，电能输入单元的输出端与电能计费单元的第一输入端电连接，电能输出单元的输出端与电能计费单元的第二输入端电连接，电能计费单元与充电桩接口电连接在一起。

下面是对上述技术方案的进一步优化或/和改进：

上述逻辑控制单元可包括状态信息采集模块、逻辑控制PLC、保护模块和人机交互模块，状态信息采集模块的第一输入端与电源监测模块的第三输出端电连接，状态信息采集模块的第二输入端与蓄电池模块电连接，状态信息采集模块的输出端与逻辑控制PLC的第一输入端电连接，逻辑控制PLC与保护模块电连接，保护模块的第一输出端与配网负荷出口断路器的第二输入端电连接，保护模块的第二输出端与蓄电池模块出口断路器的输入端电连接，保护模块的第三输出端与外部电源入口断路器的输入端电连接，人机交互模块与逻辑控制PLC电连接。

上述电能输入单元可包括稳压器、逆变器、充电桩放电输入断路器、放电状态监测器，稳压器的输出端与电源监测模块的输入端电连接，稳压器与逆变器电连接，逆变器与充电桩放电输入断路器电连接，充电桩放电输入断路器的第一输入端与保护模块的第五输出端电连接，充电桩放电输入断路器的第二输入端与电能计费单元的输出端电连接，放电状态监测器的输出端与状态信息采集模块的第四输入端电连接。

上述电能输出单元可包括整流器、稳压器、充电桩充电断路器、充电状态监测器，整流器的输入端与电源监测模块的第二输出端电连接，整流器与稳压器电连接，稳压器与充电桩充电断路器电连接，充电桩充电断路器的输入端与保护模块的第四输出端电连接，充电桩充电断路器的输出端与电能计费单元电连接，充电状态监测器的输出端与状态信息监测模块的第五输入端电连接。

上述电源单元可包括外部电源入口断路器、配网负荷出口断路器和电源监测模块，外部电源入口断路器的输入端与外部电源输出端电连接，外部电源入口断路器的输出端与电源监测模块的输入端电连接，电源监测模块的第一输出端与配网负荷出口断路器的第一输入端电连接，配网负荷出口断路器的输出端与外部电源的输入端电连接；

储能单元可包括蓄电池出口断路器和蓄电池模块，蓄电池模块出口断路器与蓄电池模块电连接；

通信单元可包括信息发送模块和信息接收模块，信息发送模块的输入端与逻辑控制PLC的输出端电连接，信息接收模块的输出端与逻辑控制PLC的第二输入端电连接。

本实用新型在电网负荷低谷期间，通过充电控制策略，电源单元向充电桩的储能单元充电；在电网负荷高峰时，通过放电控制策略，由储能单元向电能输出单元输出电力供需要充电的电动汽车充电，逻辑控制单元控制电能输入单元向电网反向输送电能，实现削峰填谷。本实用新型通过对基于充电桩的充电和放电控制策略，实现电网削峰填谷，有效实现电力资源优化配置，有利于电力***的稳定运行。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

附图2为本实用新型充电流程图。

附图3为本实用新型放电流程图。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1所示，一种基于时间特性的充电桩，包括充电桩壳体和充电桩壳体底端的底座，充电桩壳体内设有控制电路，控制电路包括电源单元、逻辑控制单元、储能单元、通信单元、电能输出单元、电能输入单元和电能计费单元，电源单元与外接交流电源电连接，电源单元分别与逻辑控制单元、储能单元电连接，电源单元的输出端与电能输出单元的输入端电连接，电源单元的输入端与电能输入单元的输出端电连接，逻辑控制单元与通信单元通信连接，逻辑控制单元与电能计费单元通信连接，逻辑控制单元与储能单元通信连接，逻辑控制单元分别与电能输入单元、电能输出单元电连接，电能输入单元的输出端与电能计费单元的第一输入端电连接，电能输出单元的输出端与电能计费单元的第二输入端电连接。这里，根据充电桩的时间属性，将充电桩应用于电力***的调峰过程，即在电网负荷低谷期间，优先向充电桩储能单元充电；在电网负荷高峰时，优先通过充电桩储能单元向需要充电的电动汽车充电，电力充足的电动汽车通过电能输入单元向电网反向供电，实现削峰填谷的目的，达到能源优化配置，提高综合经济效益。

可根据实际需要，对上述基于时间特性的充电桩作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，逻辑控制单元包括状态信息采集模块、逻辑控制PLC、保护模块和人机交互模块，状态信息采集模块的第一输入端与电源监测模块的第三输出端电连接，状态信息采集模块的第二输入端与蓄电池模块电连接，状态信息采集模块的输出端与逻辑控制PLC的第一输入端电连接，逻辑控制PLC与保护模块电连接，保护模块的第一输出端与配网负荷出口断路器的第二输入端电连接，保护模块的第二输出端与蓄电池模块出口断路器的输入端电连接，保护模块的第三输出端与外部电源入口断路器的输入端电连接，人机交互模块与逻辑控制PLC电连接。逻辑控制单元用于接收电能计费单元的收发电量信息，将电量信息通过通信单元发至车联网信息平台；逻辑控制单元还用于采集储能单元电量状态信息，通过充电控制策略，即逻辑控制单元控制电源单元根据电网现有的电力***日负荷曲线，在负荷低谷期间，通过外部电源向储能单元充电；在电网负荷高峰时，通过储能单元向电能输送单元输出电力，实现削峰填谷。通过放电控制策略，即在负荷高峰期间，逻辑控制单元控制电能输入单元向电网反向输送电能。逻辑控制单元同时采集电源单元、电能输出单元、电能输入单元的相关电量信息，通过保护模块对相关单元进行保护。这里的电力***负荷曲线是根据电力负荷和电力生产相关数据共同制定的日负荷曲线，属于电网***的现有公知技术。

如附图1所示，电能输入单元包括稳压器、逆变器、充电桩放电输入断路器、放电状态监测器，稳压器的输出端与电源监测模块的输入端电连接，稳压器与逆变器电连接，逆变器与充电桩放电输入断路器电连接，充电桩放电输入断路器的第一输入端与保护模块的第五输出端电连接，充电桩放电输入断路器的第二输入端与电能计费单元的输出端电连接，放电状态监测器的输出端与状态信息采集模块的第四输入端电连接。在这里，电能输入单元接收逻辑控制单元的控制指令，在特定模式下，将电动汽车蓄电池的电能反向提供至电源单元，为配电网提供电能；同时电能输入单元将电量信息送至电能计费单元，再经由逻辑控制单元与通信单元上传至车联网信息平台，用于为用户结算放电费用。

如附图1所示，电能输出单元包括整流器、稳压器、充电桩充电断路器、充电状态监测器，整流器的输入端与电源监测模块的第二输出端电连接，整流器与稳压器电连接，稳压器与充电桩充电断路器电连接，充电桩充电断路器的输入端与保护模块的第四输出端电连接，充电桩充电断路器的输出端与电能计费单元电连接，充电状态监测器的输出端与状态信息监测模块的第五输入端电连接。电能输出单元用于将电源单元输送来的电能通过整流稳压后直接输出至电动汽车，对电动汽车进行充电；电能输出单元受控于逻辑控制单元，通过逻辑控制单元控制充电桩充电断路器；电能输出单元还为电能计费单元输送电量数据。

如附图1所示，电源单元包括外部电源入口断路器、配网负荷出口断路器和电源监测模块，外部电源入口断路器的输入端与外部电源输出端电连接，外部电源入口断路器的输出端与电源监测模块的输入端电连接，电源监测模块的第一输出端与配网负荷出口断路器的第一输入端电连接，配网负荷出口断路器的输出端与外部电源的输入端电连接；

储能单元包括蓄电池出口断路器和蓄电池模块，蓄电池模块出口断路器与蓄电池模块电连接；

通信单元包括信息发送模块和信息接收模块，信息发送模块的输入端与逻辑控制PLC的输出端电连接，信息接收模块的输出端与逻辑控制PLC的第二输入端电连接。

这里的电源单元与外部交流电源电连接，经整流器转换后为电能输出单元提供直流电源，同时接收电能输入单元输入的电动汽车蓄电池电量，并接入配电网。

储能单元通过电源单元，在电网发电量过剩时，通过电源单元向储能单元提供电能；在白天负荷余量不足时，再通过储能单元向电动汽车输送电能。

通信单元的信息发送模块和信息接收模块主要用于发送、接收相关电力信息，其数据传输基于IEEE802.1X规约的无线网络***，安全性较高。该通信单元受逻辑控制单元的控制，将充电桩相关充电信息通过无线网络上传至车联网信息平台，接收电力***车联网信息平台的负荷需求信息，同时接收车联网信息平台反馈的用户放电许可指令。这里的车联网信息平台为现有的公众平台，电动汽车用户通过访问车联网信息平台进行缴纳充电电费和结清放电电费。

以上技术特征构成了本实用新型的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

如图2所示，基于时间特性的充电桩的充电方法，包括以下步骤：

步骤101，用户连接充电桩接口设备，并判断充电桩设备连接是否正常，如连接正常，则继续步骤102；

步骤102，充电桩通过电能输入单元、逻辑控制单元、电源单元自检设备状态是否正常；若正常，则通过人机交互模块发送正常信号；继续步骤103；若发生问题，则终止充电过程，同时发送相关报警信息；

步骤103，信息发送模块发送的电力***日负荷曲线至逻辑控制单元，逻辑控制PLC判断当前时间电力***运行时间是否为负荷低谷；若是，则进行步骤104；若否，则判定当前为非负荷低谷时期，则进行步骤105；

步骤104，逻辑控制单元控制电源单元、电能输入单元、电能计费单元，直接通过外接电源向电动汽车充电，之后进行步骤107；

步骤105，逻辑控制单元通过储能单元判断当前充电桩储能单元蓄电池电量是否满足向外供电要求；若电动汽车的蓄电池电量正常可以充电，则进行步骤106；否则进行步骤104；

步骤106，通过储能单元向电动汽车充电，并通过电能输入单元判断电动汽车的电池电量，之后进行步骤107；

步骤107，逻辑控制单元通过电能输入单元、电源单元判断电动汽车充电电量已满足要求并通过人机交互模块发送充电结束信息，通过状态信息采集模块获得电能计费单元采集的用电信息，通过信息发送模块将用电信息发送至车联网信息平台，充电结束。

如图3所示，上述基于时间特性的充电桩的的放电方法，包括以下步骤：

步骤201，用户检查充电桩放电线路连接是否正常，如一切正常，则开始步骤202；

步骤202，通过电能输入单元、逻辑控制单元、电源单元自检设备状态，若正常，则通过人机交互模块发送充电桩正常的信号，继续步骤203；若充电桩发生问题，则终止放电过程，同时逻辑控制单元发送相关报警信息；

步骤203，通过逻辑控制单元和信息接收单元判断是否接收到电力***的供电需求指令，如收到该指令则进行步骤204，如未收到，则不需要电动汽车放电；

步骤204,用户通过电能输入单元监测当前车载蓄电池电量是否满足放电要求，若是，则进行步骤205；若否，则终止该汽车放电程序；

步骤205，通过逻辑控制单元的控制，经信息发送模块向用户发送车载蓄电池放电请求，发送完毕进入步骤206；

步骤206，通过逻辑控制单元控制，经通信单元，判断是否收到用户车载蓄电池放电许可，若收到许可，则进行步骤207，其他情况则终止放电；

步骤207，通过逻辑控制单元控制，经电能输入单元、电源单元，通过车载蓄电池向配电网返送电能，同时电能计费单元记录输出电量，进行步骤208；

步骤208,通过逻辑控制单元控制，经电能输入单元，判断车载蓄电池放电后电量是否达到放电阈值，若是，则进行步骤209；若否，则进入步骤207；

步骤209，放电结束后，逻辑控制单元通过采集电能计费单元收集的放电信息，经过自身人机交互模块及信息发送模块，向车联网信息平台及电力***平台发送放电信息，放电电动车用户通过移动终端访问车联网信息平台获得自己电动车放电信息，电力***结算费用。

在上述步骤203中，通过信息接收模块接收电力***的日负荷曲线，工作人员对该电力***的日负荷曲线进行分析，得到电力***当前处在电力负荷高峰期或者电力负荷低谷期，从而确定是否发送供电需求指令至车联网信息平台。

Claims (6)

1.一种基于时间特性的充电桩，包括充电桩壳体和充电桩壳体底端的底座，充电桩壳体内设有控制电路，其特征在于控制电路包括电源单元、逻辑控制单元、储能单元、通信单元、电能输出单元、电能输入单元和电能计费单元，电源单元的输入接口与外接交流电源电连接，电源单元均与逻辑控制单元和储能单元电连接，电源单元的输出端与电能输出单元的输入端电连接，电源单元的输入端与电能输入单元的输出端电连接，逻辑控制单元与通信单元通信连接，逻辑控制单元与电能计费单元通信连接，逻辑控制单元与储能单元通信连接，逻辑控制单元均与电能输入单元和电能输出单元电连接，电能输入单元的输出端与电能计费单元的第一输入端电连接，电能输出单元的输出端与电能计费单元的第二输入端电连接，电能计费单元与充电桩接口电连接在一起。

2.根据权利要求1所述的基于时间特性的充电桩，其特征在于逻辑控制单元包括状态信息采集模块、逻辑控制PLC、保护模块和人机交互模块，状态信息采集模块的第一输入端与电源监测模块的第三输出端电连接，状态信息采集模块的第二输入端与蓄电池模块电连接，状态信息采集模块的输出端与逻辑控制PLC的第一输入端电连接，逻辑控制PLC与保护模块电连接，保护模块的第一输出端与配网负荷出口断路器的第二输入端电连接，保护模块的第二输出端与蓄电池模块出口断路器的输入端电连接，保护模块的第三输出端与外部电源入口断路器的输入端电连接，人机交互模块与逻辑控制PLC电连接。

3.根据权利要求2所述的基于时间特性的充电桩，其特征在于电能输入单元包括稳压器、逆变器、充电桩放电输入断路器、放电状态监测器，稳压器的输出端与电源监测模块的输入端电连接，稳压器与逆变器电连接，逆变器与充电桩放电输入断路器电连接，充电桩放电输入断路器的第一输入端与保护模块的第五输出端电连接，充电桩放电输入断路器的第二输入端与电能计费单元的输出端电连接，放电状态监测器的输出端与状态信息采集模块的第四输入端电连接。

4.根据权利要求2或3所述的基于时间特性的充电桩，其特征在于电能输出单元包括整流器、稳压器、充电桩充电断路器、充电状态监测器，整流器的输入端与电源监测模块的第二输出端电连接，整流器与稳压器电连接，稳压器与充电桩充电断路器电连接，充电桩充电断路器的输入端与保护模块的第四输出端电连接，充电桩充电断路器的输出端与电能计费单元电连接，充电状态监测器的输出端与状态信息监测模块的第五输入端电连接。

5.根据权利要求2或3所述的基于时间特性的充电桩，其特征在于电源单元包括外部电源入口断路器、配网负荷出口断路器和电源监测模块，外部电源入口断路器的输入端与外部电源输出端电连接，外部电源入口断路器的输出端与电源监测模块的输入端电连接，电源监测模块的第一输出端与配网负荷出口断路器的第一输入端电连接，配网负荷出口断路器的输出端与外部电源的输入端电连接；

储能单元包括蓄电池出口断路器和蓄电池模块，蓄电池模块出口断路器与蓄电池模块电连接；

通信单元包括信息发送模块和信息接收模块，信息发送模块的输入端与逻辑控制PLC的输出端电连接，信息接收模块的输出端与逻辑控制PLC的第二输入端电连接。

6.根据权利要求4所述的基于时间特性的充电桩，其特征在于电源单元包括外部电源入口断路器、配网负荷出口断路器和电源监测模块，外部电源入口断路器的输入端与外部电源输出端电连接，外部电源入口断路器的输出端与电源监测模块的输入端电连接，电源监测模块的第一输出端与配网负荷出口断路器的第一输入端电连接；

储能单元包括蓄电池出口断路器和蓄电池模块，蓄电池模块出口断路器与蓄电池模块电连接；

通信单元包括信息发送模块和信息接收模块，信息发送模块的输入端与逻辑控制PLC的输出端电连接，信息接收模块的输出端与逻辑控制PLC的第二输入端电连接。