斷路器控制電路及電動汽車充電機運行控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了斷路器控制電路及電動汽車充電機運行控制電路,斷路器控制電路包括邏輯與非器件,其輸入端與充電電流判斷模塊和充電機投入時刻判斷模塊分別相連;充電電流判斷模塊包括第一比較器,其第一輸入端和第二輸入端分別與充電電流信號采集電路和電流閾值輸入電路相連,第一比較電路將接收到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件;充電機投入時刻判斷模塊包括第二比較器,其第一輸入端和第二輸入端分別與充電機投入時刻脈沖信號輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸入電路相連,第二比較電路將接收到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件;邏輯與非器件輸出觸發信號來控制斷路器的開閉。
【專利說明】
斷路器控制電路及電動汽車充電機運行控制電路
技術領域
[0001] 本實用新型屬于電動汽車領域,尤其涉及一種斷路器控制電路及電動汽車充電機 運行控制電路。
【背景技術】
[0002] 為了減少溫室氣體排放和降低對石油進口的依賴,大力推動清潔能源發展,國家 電網公司在全國累計建成智能變電站2300座、充換電站1537座、充電粧2.96萬個。隨著電動 汽車大規模接入電網,需要對充電站內的充電粧實現有效管控。
[0003] 電動汽車充電機是一種專為電動汽車的車用電池充電的設備,是對電池充電時用 到的有特定功能的電力轉換裝置。電動汽車充電機作為電池充電的必要手段,其性能的好 壞和工藝復雜度直接影響電池的使用壽命和電動汽車的推廣。現有的電動汽車充電機運行 控制電路較復雜,而且均沒有考慮充電站實際需求,沒有設置控制充電機投運時間,進而不 能實現充電站峰谷智能充電來對整個充電站進行有效管控,最終造成資源浪費而且增加了 充電成本。 【實用新型內容】
[0004] 為了解決現有技術的缺點,本實用新型提供一種斷路器控制電路及電動汽車充電 機運行控制電路。該電動汽車充電機運行控制電路簡單可靠,經濟性高,且可實現多參量輸 入控制,考慮充電站實際需求,增加了智能預設充電時間的功能,通過控制充電機投運時 間,可實現充電站峰谷智能充電,進而對整個充電站進行有效管控,極大節約充電成本。
[0005] 為實現上述目的,本實用新型采用以下技術方案:
[0006] -種斷路器控制電路,包括邏輯與非器件,所述邏輯與非器件的輸入端與充電電 流判斷模塊和充電機投入時刻判斷模塊分別相連;
[0007] 所述充電電流判斷模塊包括第一比較器,所述第一比較器的第一輸入端和第二輸 入端分別與充電電流信號采集電路和電流閾值輸入電路相連,第一比較電路將接收到信號 進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件;
[0008] 所述充電機投入時刻判斷模塊包括第二比較器,所述第二比較器的第一輸入端和 第二輸入端分別與充電機投入時刻脈沖信號輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸入電路 相連,第二比較電路將接收到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器 件;所述邏輯與非器件對接收的信號進行邏輯處理,輸出觸發信號來控制斷路器的開閉;
[0009] 所述邏輯與非器件與斷路器之間還串接有指示燈。
[0010] 所述斷路器控制電路還包括充電機運行允許信號輸入電路;所述充電機運行允許 信號輸入電路輸出充電機運行允許信號,傳送至邏輯與非器件;所述充電機運行允許信號 為高電平信號或低電平信號。
[0011] 所述充電電流信號采集電路包括電流互感器,所述電流互感器的一端連接充電 機,另一端連接第一比較器的第一輸入端。
[0012] 所述充電機運行允許信號輸入電路為脈沖產生電路。
[0013] 所述指示燈為LED燈。
[0014] -種電動汽車充電機運行控制電路,包括斷路器,其輸出端連接充電機,輸入端連 接斷路器控制電路;
[0015] 所述斷路器控制電路包括邏輯與非器件,所述邏輯與非器件的輸入端與充電電流 判斷模塊和充電機投入時刻判斷模塊分別相連;
[0016] 所述充電電流判斷模塊包括第一比較器,所述第一比較器的第一輸入端和第二輸 入端分別與充電電流信號采集電路和電流閾值輸入電路相連,第一比較電路將接收到信號 進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件;
[0017] 所述充電機投入時刻判斷模塊包括第二比較器,所述第二比較器的第一輸入端和 第二輸入端分別與充電機投入時刻脈沖信號輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸入電路 相連,第二比較電路將接收到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器 件;所述邏輯與非器件對接收的信號進行邏輯處理,輸出觸發信號來控制斷路器的開閉;
[0018] 所述邏輯與非器件與斷路器之間還串接有指示燈。
[0019] 所述斷路器控制電路還包括充電機運行允許信號輸入電路;所述充電機運行允許 信號輸入電路輸出充電機運行允許信號,傳送至邏輯與非器件;所述充電機運行允許信號 為高電平信號或低電平信號。
[0020] 所述充電電流信號采集電路包括電流互感器,所述電流互感器的一端連接充電 機,另一端連接第一比較器的第一輸入端。
[0021] 所述充電機運行允許信號輸入電路為脈沖產生電路。
[0022] 所述指示燈為LED燈。
[0023]本實用新型的有益效果為:
[0024] (1)本實用新型采用邏輯控制電路,可有效實現對充電機主要參數的采集和控制, 并通過斷路器的通斷控制充電機投運,該設計可確保系統簡單經濟、可靠運行。
[0025] (2)本實用新型通過檢測充電電流判斷充電電池充電狀態,及時控制充電機的接 通、斷開,避免電池過充,造成永久性損害,同時考慮充電站實際需求,增加了智能預設充電 時間的功能,通過控制充電機投運時間,可實現充電站峰谷智能充電,進而對整個充電站進 行有效管控,極大節約充電成本。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本實用新型的斷路器控制電路結構示意圖;
[0027] 圖2是本實用新型的充電電流判斷模塊結構示意圖;
[0028] 圖3是本實用新型的充電機投入時刻判斷模塊結構示意圖;
[0029] 圖4是本實用新型的電動汽車充電機運行控制電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明:
[0031] 如圖1所示,本實用新型實施例一的斷路器控制電路,包括邏輯與非器件,所述邏 輯與非器件的輸入端與充電電流判斷模塊和充電機投入時刻判斷模塊分別相連,所述邏輯 與非器件對接收的信號進行邏輯處理,輸出觸發信號來控制斷路器的開閉所述邏輯與非器 件與斷路器之間還串接有指示燈。
[0032] 如圖2所示,充電電流判斷模塊包括第一比較器,所述第一比較器的第一輸入端和 第二輸入端分別與充電電流信號采集電路和電流閾值輸入電路相連,第一比較電路將接收 到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件。
[0033] 如圖3所示,充電機投入時刻判斷模塊包括第二比較器,所述第二比較器的第一輸 入端和第二輸入端分別與充電機投入時刻脈沖信號輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸 入電路相連,第二比較電路將接收到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯 與非器件。
[0034] 本實用新型的斷路器控制電路實施例二,該斷路器控制電路還包括充電機運行允 許信號輸入電路;所述充電機運行允許信號輸入電路輸出充電機運行允許信號,傳送至邏 輯與非器件;所述充電機運行允許信號為高電平信號或低電平信號。
[0035] 充電電流信號采集電路包括電流互感器,所述電流互感器的一端連接充電機,另 一端連接第一比較器的第一輸入端。
[0036]充電電流信號采集電路還包括濾波電路,用于濾除采集到的充電電流信號中的干 擾信號。
[0037]其中,充電機運行允許信號輸入電路為脈沖產生電路。該脈沖產生電路可采用DSP 芯片或現有的電路結構予以實現,此處將不再累述。
[0038]電流閾值輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸入電路也可以采用脈沖產生電路 予以實現或是現有的信號產生電路來產生。
[0039]其中,指示燈為LED燈。
[0040] 本實用新型通過充電電流大小監測充電電池狀態,可較為準確地實現對充電電池 的監控。另外,在此僅選取充電電流、充電時間和充電機運行允許信號,這三個關鍵參量來 控制充電機的充電電流大小、充電時間以及充電機運行臺數,極大簡化電路,同時也確保了 對充電機的有效管控,例如實現峰谷電價充電策略和降低充電機諧波電流。
[0041] 本實用新型的斷路器控制電路的工作原理為:
[0042] 充電電流信號采集電路將采集到的充電電流信號傳送至第一比較器中,第一比較 器將接收的充電電流信號與電流閾值輸入電路輸出的電流閾值比較,若前者大于或等于后 者,則輸出高電平信號至邏輯與非器件;否則,輸出低電平信號至邏輯與非器件;
[0043] 充電機投入時刻脈沖信號輸入電路將充電機投入時刻信號傳送至第二比較器中, 第二比較器將接收的充電機投入時刻信號與投入時刻閾值脈沖信號輸入電路輸出的投入 時刻閾值比較,若前者大于或等于后者,則輸出高電平信號至邏輯與非器件;否則,輸出低 電平信號至邏輯與非器件;
[0044]充電機運行允許信號輸入電路將充電機運行允許信號傳送至邏輯與非器件;
[0045] 邏輯與非器件對接收的信號進行邏輯處理,當邏輯與非器件接收的信號均是高電 平信號,則輸出觸發信號來控制斷路器的閉合;否則,輸出觸發信號來控制斷路器的打開。
[0046] 如圖4所示,本實用新型的電動汽車充電機運行控制電路的一種實施例:
[0047] 電動汽車充電機運行控制電路包括斷路器,其輸出端連接充電機,輸入端連接斷 路器控制電路;
[0048] 所述斷路器控制電路包括邏輯與非器件,所述邏輯與非器件的輸入端與充電電流 判斷模塊和充電機投入時刻判斷模塊分別相連;
[0049] 所述充電電流判斷模塊包括第一比較器,所述第一比較器的第一輸入端和第二輸 入端分別與充電電流信號采集電路和電流閾值輸入電路相連,第一比較電路將接收到信號 進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件;
[0050] 所述充電機投入時刻判斷模塊包括第二比較器,所述第二比較器的第一輸入端和 第二輸入端分別與充電機投入時刻脈沖信號輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸入電路 相連,第二比較電路將接收到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器 件;所述邏輯與非器件對接收的信號進行邏輯處理,輸出觸發信號來控制斷路器的開閉;
[0051] 所述邏輯與非器件與斷路器之間還串接有指示燈。
[0052]本實用新型的電動汽車充電機運行控制電路的另一種實施例:
[0053]該電動汽車充電機運行控制電路所包含的斷路器控制電路,還包括充電機運行允 許信號輸入電路;所述充電機運行允許信號輸入電路輸出充電機運行允許信號,傳送至邏 輯與非器件;所述充電機運行允許信號為高電平信號或低電平信號。
[0054]其中,充電電流信號采集電路包括電流互感器,所述電流互感器的一端連接充電 機,另一端連接第一比較器的第一輸入端。
[0055]充電電流信號采集電路還包括濾波電路,用于濾除采集到的充電電流信號中的干 擾信號。
[0056]其中,充電機運行允許信號輸入電路為脈沖產生電路。該脈沖產生電路可采用DSP 芯片或現有的電路結構予以實現,此處將不再累述。
[0057]電流閾值輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸入電路也可以采用脈沖產生電路 予以實現或是現有的信號產生電路來產生。
[0058] 本實用新型通過充電電流大小監測充電電池狀態,可較為準確地實現對充電電池 的監控。另外,在此僅選取充電電流、充電時間和充電機運行允許信號,這三個關鍵參量來 控制充電機的充電電流大小、充電時間以及充電機運行臺數,極大簡化電路,同時也確保了 對充電機的有效管控,例如實現峰谷電價充電策略和降低充電機諧波電流。
[0059]本實用新型的電動汽車充電機運行控制電路的工作原理為:
[0060]充電電流信號采集電路將采集到的充電電流信號傳送至第一比較器中,第一比較 器將接收的充電電流信號與電流閾值輸入電路輸出的電流閾值比較,若前者大于或等于后 者,則輸出高電平信號至邏輯與非器件;否則,輸出低電平信號至邏輯與非器件;
[0061] 充電機投入時刻脈沖信號輸入電路將充電機投入時刻信號傳送至第二比較器中, 第二比較器將接收的充電機投入時刻信號與投入時刻閾值脈沖信號輸入電路輸出的投入 時刻閾值比較,若前者大于或等于后者,則輸出高電平信號至邏輯與非器件;否則,輸出低 電平信號至邏輯與非器件;
[0062] 充電機運行允許信號輸入電路將充電機運行允許信號傳送至邏輯與非器件;
[0063] 邏輯與非器件對接收的信號進行邏輯處理,當邏輯與非器件接收的信號均是高電 平信號,則輸出觸發信號來控制斷路器的閉合,充電機工作;否則,輸出觸發信號來控制斷 路器的打開,充電機不工作。
[0064] 本實用新型依靠斷路器的投切,實現充電機的投入和切出。設定有三路控制輸入 數據,作為源或特定數據信號;第一路輸入數據為充電電流同0.015C相比結果,其中C表示 電池總容量;第二路輸入數據為充電機投入時刻;第三路輸入數據表示投入充電機的臺數。 [0065]下面采用仿真來驗證本實用新型的該技術方案:
[0066] 在PSCAD環境中,通過控制電路圖各種邏輯門反映控制關系,第一路輸入參量充電 機停止運行信號用A表示,實際充電電流72與0.015(:相比,當y 2<0.015C時,A為0,當y2彡 0.015(:時4為1。
[0067] 第二路輸入參量用B表示,T1表示充電站參數設定的投入時刻,該時刻根據峰谷電 價和充電站內用車高峰時間來確定,充電站內通常B為充電機投入信號,當程序運行到充電 站參數設置元件中設置的Tl時,信號B為1,由此控制充電機的投入時刻。
[0068] 第三路輸入參量用控制矩陣C表示,充電站中接入的各充電機,若投入運行則該項 C為1,若停止運行則該充電機對應C為0,綜上,可通過充電站參數矩陣C,設置元件,控制各 充電機投運。
[0069]最后通過與否邏輯門控制斷路器,只有當三路輸入信號A、B、C均為1時,用于控制 斷路器的信號BRK,此時為0,斷路器閉合;否則,三個條件只要有一個不滿足,斷路器將成為 斷開狀態。
[0070] 在Simulation仿真環境中,假設一運行的充電站,站內有64臺充電機。可對充電機 各類參數設置,包括投入時刻、初始容量、電池基本參數、投入臺數等。實際公交車充電站充 電時間具有一定規律,青島薛家島充換儲放一體化示范電站充電數據統計如下。
[0071] 表1電動公交車10天充電負荷實測數據單位:MW
[0074] 在對已建成并投入運營的實際數據分析基礎上,采用最小二乘法,進行曲線擬合 得到充電站的負荷曲線。公交車充電站高峰期有兩次,其一為晚上(20:00~05:00),既是非 運營時間又可利用峰谷電價;另一高峰期為中午(10:00~14:00)。
[0075] 根據以上充電站數據,可應用本實用新型對以上公交充電站進行控制。本實用新 型可實現人機交互的功能,一方面通過用戶界面設置參數,另一方面通過本實用新型控制 電路實現對充電機的控制。
[0076] 上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述,但并非對本實用新 型保護范圍的限制,所屬領域技術人員應該明白,在本實用新型的技術方案的基礎上,本領 域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范 圍以內。
【主權項】
1. 一種斷路器控制電路,其特征在于,包括邏輯與非器件,所述邏輯與非器件的輸入端 與充電電流判斷模塊和充電機投入時刻判斷模塊分別相連; 所述充電電流判斷模塊包括第一比較器,所述第一比較器的第一輸入端和第二輸入端 分別與充電電流信號采集電路和電流閾值輸入電路相連,第一比較電路將接收到信號進行 比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件; 所述充電機投入時刻判斷模塊包括第二比較器,所述第二比較器的第一輸入端和第二 輸入端分別與充電機投入時刻脈沖信號輸入電路和投入時刻閾值脈沖信號輸入電路相連, 第二比較電路將接收到信號進行比較并輸出高電平信號或低電平信號至邏輯與非器件;所 述邏輯與非器件對接收的信號進行邏輯處理,輸出觸發信號來控制斷路器的開閉; 所述邏輯與非器件與斷路器之間還串接有指示燈。2. 如權利要求1所述的一種斷路器控制電路,其特征在于,所述斷路器控制電路還包括 充電機運行允許信號輸入電路;所述充電機運行允許信號輸入電路輸出充電機運行允許信 號,傳送至邏輯與非器件;所述充電機運行允許信號為高電平信號或低電平信號。3. 如權利要求1所述的一種斷路器控制電路,其特征在于,所述充電電流信號采集電路 包括電流互感器,所述電流互感器的一端連接充電機,另一端連接第一比較器的第一輸入 端。4. 如權利要求2所述的一種斷路器控制電路,其特征在于,所述充電機運行允許信號輸 入電路為脈沖產生電路。5. 如權利要求1所述的一種斷路器控制電路,其特征在于,所述指示燈為LED燈。6. -種電動汽車充電機運行控制電路,其特征在于,所述電動汽車充電機運行控制電 路包括如權利要求1-5任一所述的斷路器控制電路。7. 如權利要求6所述的一種電動汽車充電機運行控制電路,其特征在于,所述電動汽車 充電機運行控制電路還包括斷路器,其輸出端連接充電機,輸入端連接斷路器控制電路。
【文檔編號】H02J7/04GK205657475SQ201620436596
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月12日 公開號201620436596.4, CN 201620436596, CN 205657475 U, CN 205657475U, CN-U-205657475, CN201620436596, CN201620436596.4, CN205657475 U, CN205657475U
【發明人】王建, 陳玉峰, 朱文兵, 姚金霞, 辜超, 朱孟兆, 彭飛, 李 杰, 朱慶東, 白德盟, 馬艷, 杜修明, 周加斌, 任敬國, 朱振華, 袁海燕, 張振軍
【申請人】國網山東省電力公司電力科學研究院, 國家電網公司