CN216545761U - 大功率直流充电桩 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种大功率直流充电桩，该大功率直流充电桩包括动力电源输入单元、功率变换单元、输出开关单元、充电控制单元、人机交互单元；所述动力电源输入单元的交流电源输出端与功率变换单元的交流电源输入端连接，所述功率变换单元的直流电源输出端与输出开关单元的直流电源输入端连接，所述输出开关单元的直流电源输出端与充电电源车辆的直流电源输入端连接；所述充电控制单元的信号传输端分别与动力电源输入单元、功率变换单元、输出开关单元以及人机交互单元的信号传输端连接。本实用新型大功率直流充电桩可以实现重型新能源货运物流装备快速充电，以及运输途中的电力补充。

Description

大功率直流充电桩
技术领域
本实用新型涉及充电桩的技术领域，具体涉及一种大功率直流充电桩。
背景技术
目前的直流充电桩大多应用于市区，高速公路服务区给乘用车、网约车等交通设施充电，由于上述车辆功率较小，电池容量一般不会太大，充电桩功率一般也较小，单枪功率多为60kw；另一方面，这些区域应用环境比较好。
由于重型新能源货运物流装备锂电池容量比较大，传统充电桩功率较小，无法实现快充，而且这些重型货运物流装备大多集中在主要公路干线、港口和货运终端，面临多尘、高湿等恶劣工况。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种大功率直流充电桩，该大功率直流充电桩可以实现重型新能源货运物流装备快速充电，以及运输途中的电力补充。
为实现上述目的，本实用新型所设计的一种大功率直流充电桩，包括动力电源输入单元、功率变换单元、输出开关单元、充电控制单元、人机交互单元；
所述动力电源输入单元的交流电源输出端与功率变换单元的交流电源输入端连接，所述功率变换单元的直流电源输出端与输出开关单元的直流电源输入端连接，所述输出开关单元的直流电源输出端与充电电源车辆的直流电源输入端连接；
所述充电控制单元的信号传输端分别与动力电源输入单元、功率变换单元、输出开关单元以及人机交互单元的信号传输端连接。
进一步地，所述的大功率直流充电桩还包括消防灭火单元，所述消防灭火单元的信号传输端与充电控制单元的信号传输端连接。
进一步地，所述动力电源输入单元包括塑壳断路器、交流接触器和交流铜排，所述塑壳断路器、交流接触器和交流铜排均设置在充电桩柜体后下方的安装板上；
所述塑壳断路器的进线口与外部交流电源连接，所述塑壳断路器的出线口与交流接触器的进线口连接，所述交流接触器的出线口与交流铜排的进线口连接，所述交流铜排的出线口分别与功率变换单元、充电控制单元的进线口连接。
进一步地，所述功率变换单元包括充电模块组和散热风扇，所述充电模块组由若干个充电模块并联而成；所述充电模块组和散热风扇设置在充电桩柜体的后上方；
所述充电模块组、散热风扇的进线口分别与动力电源输入单元的出线口连接，所述充电模块组的出线口与输出开关单元连接。
进一步地，所述输出开关单元包括无极性直流接触器、第一熔断器、第二熔断器、第一直流接触器、第二直流接触器以及若干个铜排，所述无极性直流接触器、第一熔断器、第二熔断器、第一直流接触器、第二直流接触器以及若干个铜排设置在充电桩柜体前下方的安装板上；
所述无极性直流接触器的第一出线口通过铜排与第一熔断器的进线口连接，所述无极性直流接触器的第二出线口通过铜排与第二熔断器的进线口连接；
所述第一熔断器的出线口通过铜排与第一直流接触器的进线口连接，所述第二熔断器通过铜排与第二直流接触器的进线口连接；
所述第一直流接触器、第二直流接触器的出线口分别与人机交互单元的进线口连接。
进一步地，所述充电控制单元包括第一断路器、第二断路器、防雷器、开关电源、充电控制器、中间继电器、漏电监测装置、绝缘监测装置、电表、4G通讯模块；
所述第一断路器、第二断路器、防雷器、开关电源、充电控制器、中间继电器、漏电监测装置、绝缘监测装置、电表、4G通讯模块设置在充电桩柜体的前上方；
所述第一断路器、第二断路器的进线口分别与塑壳断路器的出线口连接，所述第一断路器的出线口与防雷器的进线口连接，所述防雷器的PE口与地线连接；
所述第二断路器的出线口与开关电源的交流进线口连接，所述开关电源的出线口与充电控制器、中间继电器、漏电监测装置、绝缘监测装置、电表、4G通讯模块的进线口分别连接；
所述充电控制器通过4G通讯模块与外部远程维运平台通讯。
进一步地，所述充电控制器的控制信号传输端分别与交流接触器、充电模块组、无极性直流接触器、第一直流接触器、第二直流接触器的控制信号传输端连接。
进一步地，所述人机交互单元包括急停开关、指示灯、触摸屏、读卡器、充电枪，所述急停开关、指示灯、触摸屏、读卡器设置在充电桩柜体的表面壳体上，所述充电枪设置在充电桩柜体的两侧；
所述急停开关、指示灯、触摸屏、读卡器、充电枪的信号传输端分别与充电控制器的信号传输端连接，所述充电枪的电源端与输出开关单元的供电端连接。
再进一步地，所述消防灭火单元包括气溶胶灭火***，所述气溶胶灭火***设置在充电桩柜体的顶部；
所述气溶胶灭火***的信号传输端与充电控制器的信号传输端连接。
更进一步地，所述消防灭火单元还包括温度传感器，所述温度传感器的数据传输端与气溶胶灭火***的数据传输端连接。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
其一，本实用新型大功率直流充电桩可以实现重型新能源货运物流装备快速充电，以及运输途中的电力补充。
其二，本实用新型大功率直流充电桩的输出开关单元将充电模块转换好的直流电能传递给动力电池，对直流充电回路的电气安全进行保护与控制，还可以实现功率分配电路，根据充电需求可将所有的充电模块集中到一把充电枪中，单枪功率可提升1倍。
其三，本实用新型大功率直流充电桩的人机交互单元可以实现充电***的人机界面交互操作，完成操作人员与充电***的信息交互功能，而且设计有触摸屏，触摸屏采用倾斜式的布置方式，防止强光反射；
其四，本实用新型大功率直流充电桩的功率变换单元选配全封闭外壳的充电模块，延长恶劣环境中的使用寿命；
其五，本实用新型大功率直流充电桩的塑壳断路器、交流接触器等大型电气元件，侧向布局，节省安装空间；
其六，本实用新型大功率直流充电桩的电气柜顶部设计安装气溶胶灭火装置和温度传感器，通过温度传感器检测柜内温度，同时与充电控制器进行通讯，当检测温度高于设定温度时启动气溶胶灭火装置，达到保护电气元件及扑灭明火的目的。
附图说明
图1为一种大功率直流充电桩的电路结构示意图；
图2为动力电源输入单元的电路结构示意图；
图3为功率变换单元的电路结构示意图；
图4为输出开关单元的电路结构示意图
图5为充电控制单元的电路结构示意图；
图6为人机交互单元的电路结构示意图；
图7为消防灭火单元的电路结构示意图；
图8为人机交互单元的结构布置示意图；
图9为动力电源输入单元与功率变换单元的结构布置示意图；
图10为输出开关单元与充电控制单元的结构布置示意图；
图中：动力电源输入单元1(塑壳断路器1.1、交流接触器1.2、交流铜排1.3)、功率变换单元2(充电模块组2.1、散热风扇2.2)、输出开关单元3(无极性直流接触器3.1、第一熔断器3.2、第二熔断器3.3、第一直流接触器3.4、第二直流接触器3.5、铜排3.6)、充电控制单元4(第一断路器4.1、第二断路器4.2、防雷器4.3、开关电源4.4、充电控制器4.5、中间继电器4.6、漏电监测装置4.7、绝缘监测装置4.8、电表4.9、4G通讯模块4.10)、人机交互单元5(急停开关5.1、指示灯5.2、触摸屏5.3、读卡器5.4、充电枪5.5)、消防灭火单元6(气溶胶灭火***6.1、温度传感器6.2)、充电电源车辆7。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。
如图1所示的一种大功率直流充电桩，包括动力电源输入单元1、功率变换单元2、输出开关单元3、充电控制单元4、人机交互单元5、消防灭火单元6；动力电源输入单元1的交流电源输出端与功率变换单元2的交流电源输入端连接，功率变换单元2的直流电源输出端与输出开关单元3的直流电源输入端连接，输出开关单元3的直流电源输出端与充电电源车辆7的直流电源输入端连接；充电控制单元4的信号传输端分别与动力电源输入单元1、功率变换单元2、输出开关单元3以及人机交互单元5的信号传输端连接。消防灭火单元6的信号传输端与充电控制单元4的信号传输端连接。
如图2和图9所示，动力电源输入单元1包括塑壳断路器1.1、交流接触器1.2和交流铜排1.3，塑壳断路器1.1、交流接触器1.2和交流铜排1.3均设置在充电桩柜体后下方的安装板上；塑壳断路器1.1的进线口与外部交流电源连接，外部交流电源采用380V外部交流电源。塑壳断路器1.1的出线口与交流接触器1.2的进线口连接，交流接触器1.2的出线口与交流铜排1.3的进线口连接，交流铜排1.3的出线口分别与功率变换单元2、充电控制单元4的进线口连接。整体侧向布局，节省安装空间；动力电源输入单元主要用于对***的交流输入部分进行电气安全的保护和给功率变换单元提供动力电源控制。
如图3和图9所示，功率变换单元2包括充电模块组2.1和散热风扇2.2，充电模块组2.1由若干个充电模块并联而成；充电模块组2.1和散热风扇2.2设置在充电桩柜体的后上方；充电模块组2.1、散热风扇2.2的进线口分别与动力电源输入单元1的出线口连接，充电模块组2.1的出线口与输出开关单元3连接。散热风扇当充电模块组运行时工作；功率变换单元主要用于将电网提供的交流电能转化为可控的直流电能，按照电池管理***BMS的需求电压电流将直流电能提供给动力电池。***由多个充电模块并联输出，数量可自行配置，充电模块为全封闭外壳，延长恶劣环境中的使用寿命。
如图4和图10所示，输出开关单元3包括无极性直流接触器3.1、第一熔断器3.2、第二熔断器3.3、第一直流接触器3.4、第二直流接触器3.5以及若干个铜排3.6，无极性直流接触器3.1、第一熔断器3.2、第二熔断器3.3、第一直流接触器3.4、第二直流接触器3.5以及若干个铜排3.6设置在充电桩柜体前下方的安装板上。
无极性直流接触器3.1的第一出线口通过铜排3.6与第一熔断器3.2的进线口连接，无极性直流接触器3.1的第二出线口通过铜排3.6与第二熔断器3.3的进线口连接；第一熔断器3.2的出线口通过铜排3.6与第一直流接触器3.4的进线口连接，第二熔断器3.3通过铜排3.6与第二直流接触器3.5的进线口连接；第一直流接触器3.4、第二直流接触器3.5的出线口分别与人机交互单元5的进线口连接。输出开关单元主要用于将充电模块转换好的直流电能传递给动力电池，对直流充电回路的电气安全进行保护与控制；设置功率分配电路，根据充电需求可将所有的充电模块集中到一把充电枪中。
如图5和图10所示，充电控制单元4包括第一断路器4.1、第二断路器4.2、防雷器4.3、开关电源4.4、充电控制器4.5、中间继电器4.6、漏电监测装置4.7、绝缘监测装置4.8、电表4.9、4G通讯模块4.10；第一断路器4.1、第二断路器4.2、防雷器4.3、开关电源4.4、充电控制器4.5、中间继电器4.6、漏电监测装置4.7、绝缘监测装置4.8、电表4.9、4G通讯模块4.10设置在充电桩柜体的前上方；
第一断路器4.1、第二断路器4.2的进线口分别与塑壳断路器1.1的出线口连接，第一断路器4.1的出线口与防雷器4.3的进线口连接，防雷器4.3的PE口与地线连接；第二断路器4.2的出线口与开关电源4.4的交流进线口连接，开关电源4.4的出线口与充电控制器4.5、中间继电器4.6、漏电监测装置4.7、绝缘监测装置4.8、电表4.9、4G通讯模块4.10的进线口分别连接；充电控制器4.5通过4G通讯模块4.10与外部远程维运平台通讯。
充电控制器4.5的控制信号传输端分别与交流接触器1.2、充电模块组2.1、无极性直流接触器3.1、第一直流接触器3.4、第二直流接触器3.5的控制信号传输端连接。充电控制器与绝缘监测装置、漏电监测装置、电表进行通讯，通过中间继电器进行电气逻辑控制，并通过4G通讯模块将监控数据传输至远程运维平台。充电控制单元主要作用对***各单元的统一管理，实现充电***的人机界面交互操作、各功能单元的设置和协调运行、***运行状态的监测、运行数据的上传下达等功能，具备远程管理功能，可选择通过标准规约和上级设备连接，实现远程监控。
如图6和图8所示，人机交互单元5包括急停开关5.1、指示灯5.2、触摸屏5.3、读卡器5.4、充电枪5.5，急停开关5.1、指示灯5.2、触摸屏5.3、读卡器5.4设置在充电桩柜体的表面壳体上，充电枪5.5设置在充电桩柜体的两侧；急停开关5.1、指示灯5.2、触摸屏5.3、读卡器5.4、充电枪5.5的信号传输端分别与充电控制器4.5的信号传输端连接，充电枪5.5的电源端与输出开关单元3的供电端连接。人机交互单元主要用于实现充电***的人机界面交互操作，完成操作人员与充电***的信息交互功能；触摸屏采用向内倾斜式安装，防止强光反射导致显示不清。
如图7所示，消防灭火单元6包括气溶胶灭火***6.1、温度传感器6.2，气溶胶灭火***6.1设置在充电桩柜体的顶部；气溶胶灭火***6.1的信号传输端与充电控制器4.5的信号传输端连接。温度传感器6.2的数据传输端与气溶胶灭火***6.1的数据传输端连接。通过温度传感器检测柜内温度，同时与充电控制器进行通讯，当检测温度高于设定温度时启动气溶胶灭火装置，达到保护电气元件及扑灭明火的目的。
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。

Claims (10)

1.一种大功率直流充电桩，其特征在于：包括动力电源输入单元(1)、功率变换单元(2)、输出开关单元(3)、充电控制单元(4)、人机交互单元(5)；
所述动力电源输入单元(1)的交流电源输出端与功率变换单元(2)的交流电源输入端连接，所述功率变换单元(2)的直流电源输出端与输出开关单元(3)的直流电源输入端连接，所述输出开关单元(3)的直流电源输出端与充电电源车辆(7)的直流电源输入端连接；
所述充电控制单元(4)的信号传输端分别与动力电源输入单元(1)、功率变换单元(2)、输出开关单元(3)以及人机交互单元(5)的信号传输端连接。
2.根据权利要求1所述的大功率直流充电桩，其特征在于：还包括消防灭火单元(6)，所述消防灭火单元(6)的信号传输端与充电控制单元(4)的信号传输端连接。
3.根据权利要求2所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述动力电源输入单元(1)包括塑壳断路器(1.1)、交流接触器(1.2)和交流铜排(1.3)，所述塑壳断路器(1.1)、交流接触器(1.2)和交流铜排(1.3)均设置在充电桩柜体后下方的安装板上；
所述塑壳断路器(1.1)的进线口与外部交流电源连接，所述塑壳断路器(1.1)的出线口与交流接触器(1.2)的进线口连接，所述交流接触器(1.2)的出线口与交流铜排(1.3)的进线口连接，所述交流铜排(1.3)的出线口分别与功率变换单元(2)、充电控制单元(4)的进线口连接。
4.根据权利要求3所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述功率变换单元(2)包括充电模块组(2.1)和散热风扇(2.2)，所述充电模块组(2.1)由若干个充电模块并联而成；所述充电模块组(2.1)和散热风扇(2.2)设置在充电桩柜体的后上方；
所述充电模块组(2.1)、散热风扇(2.2)的进线口分别与动力电源输入单元(1)的出线口连接，所述充电模块组(2.1)的出线口与输出开关单元(3)连接。
5.根据权利要求4所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述输出开关单元(3)包括无极性直流接触器(3.1)、第一熔断器(3.2)、第二熔断器(3.3)、第一直流接触器(3.4)、第二直流接触器(3.5)以及若干个铜排(3.6)，所述无极性直流接触器(3.1)、第一熔断器(3.2)、第二熔断器(3.3)、第一直流接触器(3.4)、第二直流接触器(3.5)以及若干个铜排(3.6)设置在充电桩柜体前下方的安装板上；
所述无极性直流接触器(3.1)的第一出线口通过铜排(3.6)与第一熔断器(3.2)的进线口连接，所述无极性直流接触器(3.1)的第二出线口通过铜排(3.6)与第二熔断器(3.3)的进线口连接；
所述第一熔断器(3.2)的出线口通过铜排(3.6)与第一直流接触器(3.4)的进线口连接，所述第二熔断器(3.3)通过铜排(3.6)与第二直流接触器(3.5)的进线口连接；
所述第一直流接触器(3.4)、第二直流接触器(3.5)的出线口分别与人机交互单元(5)的进线口连接。
6.根据权利要求5所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述充电控制单元(4)包括第一断路器(4.1)、第二断路器(4.2)、防雷器(4.3)、开关电源(4.4)、充电控制器(4.5)、中间继电器(4.6)、漏电监测装置(4.7)、绝缘监测装置(4.8)、电表(4.9)、4G通讯模块(4.10)；
所述第一断路器(4.1)、第二断路器(4.2)、防雷器(4.3)、开关电源(4.4)、充电控制器(4.5)、中间继电器(4.6)、漏电监测装置(4.7)、绝缘监测装置(4.8)、电表(4.9)、4G通讯模块(4.10)设置在充电桩柜体的前上方；
所述第一断路器(4.1)、第二断路器(4.2)的进线口分别与塑壳断路器(1.1)的出线口连接，所述第一断路器(4.1)的出线口与防雷器(4.3)的进线口连接，所述防雷器(4.3)的PE口与地线连接；
所述第二断路器(4.2)的出线口与开关电源(4.4)的交流进线口连接，所述开关电源(4.4)的出线口与充电控制器(4.5)、中间继电器(4.6)、漏电监测装置(4.7)、绝缘监测装置(4.8)、电表(4.9)、4G通讯模块(4.10)的进线口分别连接；
所述充电控制器(4.5)通过4G通讯模块(4.10)与外部远程维运平台通讯。
7.根据权利要求6所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述充电控制器(4.5)的控制信号传输端分别与交流接触器(1.2)、充电模块组(2.1)、无极性直流接触器(3.1)、第一直流接触器(3.4)、第二直流接触器(3.5)的控制信号传输端连接。
8.根据权利要求1～7任一项所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述人机交互单元(5)包括急停开关(5.1)、指示灯(5.2)、触摸屏(5.3)、读卡器(5.4)、充电枪(5.5)，所述急停开关(5.1)、指示灯(5.2)、触摸屏(5.3)、读卡器(5.4)设置在充电桩柜体的表面壳体上，所述充电枪(5.5)设置在充电桩柜体的两侧；
所述急停开关(5.1)、指示灯(5.2)、触摸屏(5.3)、读卡器(5.4)、充电枪(5.5)的信号传输端分别与充电控制器(4.5)的信号传输端连接，所述充电枪(5.5)的电源端与输出开关单元(3)的供电端连接。
9.根据权利要求2～7任一项所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述消防灭火单元(6)包括气溶胶灭火***(6.1)，所述气溶胶灭火***(6.1)设置在充电桩柜体的顶部；
所述气溶胶灭火***(6.1)的信号传输端与充电控制器(4.5)的信号传输端连接。
10.根据权利要求9所述的大功率直流充电桩，其特征在于：所述消防灭火单元(6)还包括温度传感器(6.2)，所述温度传感器(6.2)的数据传输端与气溶胶灭火***(6.1)的数据传输端连接。
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