一种用于电动汽车的箱变式充电站的制作方法

本实用新型属于电动汽车充电
技术领域：
，更为具体地讲，涉及一种用于电动汽车的箱变式充电站。
背景技术：
：现有即常规充电站存在以下不足：1、在施工与建设周期方面，采用砖混形式，土建规划报建繁琐，施工图设计受设备采购制约、施工安装受施工图制约，充电站主体建设采用“湿法施工”，设计烦杂，建设周期在约90天，其中现场施工4～8周；2、在占地面积方面，由于采用传统土木建设，电气设备绝大部分分散布置，占地面积需120㎡以上；3、在调试方面，在完成土木建设、部件安装、设备连线，申报电网用电后，还需进行设备调试、通电调试，才进入运营调试；4、在成本与质量，存在很多的建筑工程费用和施工安装费用，以及大量的管理费用；5、在规划适应性方面，一旦建成后，若因市政规划调整，需迁移站场，则整个土木建筑需废弃重建，所有站内的电气设备及电缆均需拆除以便重新安装，且重新建设周期长。此外，常规充电站，在无功补偿与谐波治理方面，采用传统电容器组进行无功补偿，在谐波治理方面采用无源滤波装置，其中大多数常规充电站仅设计传统无功补偿装置，未对谐波进行治理。同时存在以下缺点：(1)、传统的无功补偿装置及无源滤波装置均属于无源设备，由大量的电容和电抗器组成，分组投切，仅能实现有级调节，且响应时间远大于20ms，补偿效率低；(2)、传统的无功补偿装置不具备谐波治理功能；无源滤波装置虽具有谐波治理的功能，但其只能消除特定次数的谐波，对某些次谐波甚至会产生谐波放大作用，使电网供电质量下降；且无源滤波的电抗电容值产生容差后会增加失谐度，降低滤波效果；(3)、无源滤波装置滤波特性受系统参数的影响较大，当系统参数改变，无源滤波装置存在失效甚至会引起谐振的风险；(4)传统无源设备对滤波要求、无功补偿和调压要求难以协调，功能较为单一，其滤波方面无法实现动态补偿，且有效材料消耗多，体积大。技术实现要素：本实用新型的目的在于克服现有充电站的不足，提供一种用于电动汽车的箱变式充电站，以提高建设质量和效率，并节约占地面积，便于电站选址，同时降低成本，提高规划适应性。为实现上述目的，本实用新型用于电动汽车的箱变式充电站，其特征在于，包括：高压室，所述高压室包含有高压进线柜、高压计量柜、高压出线柜三部分，其中，高压进线柜作为高压受电的柜体，用于接受高压交流电压的市电电源，并将电能输送到高压计量柜，高压计量柜用于完成对用电即输入电能的计量，并输出到高压出线柜，高压出现柜内置出线断路器，然后将输入的电能输出到降压变压器；变压器室，所述变压器室包含有降压变压器，用于将高压交流电压的电能变为低压0.4kV交流电能；低压室，所述低压室包含有低压进线柜、电能质量柜、直流充电柜、交流配电柜；其中，低压进线柜与所述降压变压器低压侧相连，将降压变压器输出的低压0.4kV交流电能经过其总开关后输送到电能质量柜中，所述总开关采用框架断路器，作为低压室的总开关柜；电能质量柜，用于完成对负载侧无功的补偿及其谐波的治理，电能经过电能质量柜后送入直流充电柜以及交流配电柜；所述直流充电柜包含有内置直流充电模块，电能经过其处理后，输出可调直流电，为分体式直流充电桩提供直流电源；所述交流配电柜，对电能进行处理后，为一体式直流充电桩、交流充电桩提供0.4kV电源；充电桩，所述充电桩包括分体式直流充电桩、一体式直流充电桩、交流充电桩；其中，所述分体式直流充电桩与直流充电模块相分离，直流冲电模块放置于直流充电柜，分体式直流充电桩放置于户外，为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置，实现快充的要求；所述一体式直流充电桩为集成功率变换、直流输出控制和操作界面为一体的非车载充电机，与交流配电柜连接，为非车载电动汽车动力电池提供直流电源；所述交流充电桩固定安装在电动汽车外，与交流配电柜连接，为电动汽车车载充电机即固定安装在电动汽车上的充电机提供交流电源的供电装置；所述交流充电桩只提供电力输出，需连接车载充电机为电动汽车充电；其中，高压室、变压器室、低压室置于箱体中，充电桩置于箱体外。本实用新型的目的是这样实现的。本实用新型用于电动汽车的箱变式充电站，通过将高压室、变压器室、低压室集成到一个箱体中，将高压进线柜、高压计量柜、高压出线柜置于高压室，将降压变压器置于变压器室，将低压进线柜、电能质量柜、直流充电柜、交流配电柜置于低压室，并与户外的充电桩连接。本发明高度集成、结构紧凑、安装快捷，提高了建设质量和效率，以及规划适应性，并节约占地面积，降低了成本，适用于国内所有锂电池动力、超级电容的电动大巴、物流车、乘用车等电动汽车的交流/直流充电需求。附图说明图1是本实用新型用于电动汽车的箱变式充电站一种具体实施方式原理框图；图2是图1所示箱体一种具体实施方式的外部结构图；图3是图1所示箱体中高压室、变压器室以及低压室位置以及其中设备的位置示意图；图4是传统电容器组无功补偿的电路原理框图；图5是本实用新型进行无功补偿采用的有源设备电路原理框图。具体实施方式下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。一、构成在本实施例中，如图1所示，本实用新型用于电动汽车的箱变式充电站，包括高压室101、变压器室102、低压室103以及充电桩2，高压室101、变压器室102、低压室103三个部分置于箱体1中，充电桩2分为分体式直流充电桩201、一体式直流充电桩202以及交流充电桩203，各个类型的充电桩数量根据具体设计确定。如图2所示高压室101、变压器室102、低压室103三个部分置于箱体1中。如图3所示，高压室、变压器室以及低压室的组成如下：1、高压室高压室包含高压进线柜、高压计量柜、高压出线柜三部分。①高压进线柜：作为高压受电的柜体，接受市电电源；②高压计量柜：完成对用电的计量；③高压出线柜：内置出线断路器，为降压变压器供电，是用来输送电能。2、变压器室变压器室包含降压变压器，其主要完成将高压交流电压变为低压0.4kV交流电源。3、低压室低压室包含低压进行柜、电能质量柜、直流充电柜、交流配电柜。①低压进线柜：与降压变压器低压侧相连，总开关采用框架断路器，作为低压室的总开关柜。②电能质量柜：完成对负载侧无功的补偿及其谐波的治理，在本实施例中，采用有源设备进行。③直流充电柜：内置直流充电模块，输入电压采用三相四线AC380V±15％，频率50Hz，输出为可调直流电，为分体式直流充电桩提供直流电源；④交流配电柜：为一体式直流充电桩、交流充电桩提供0.4kV电源。如图1所示，充电桩包含一体式直流充电桩、分体式直流充电桩、交流充电桩。①一体式直流充电桩：是集成功率变换、直流输出控制和操作界面为一体的非车载充电机，是为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。具备IP54防护等级，适用于户外环境，实现快充的要求；②分体式直流充电桩：该直流充电桩与直流充电模块相分离，其中直流冲电模块放置于直流充电柜，分体式直流充电桩放置于户外，是为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置，实现快充的要求；③交流充电桩：固定安装在电动汽车外、与交流配电柜连接，为电动汽车车载充电机(即固定安装在电动汽车上的充电机)提供交流电源的供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电。相当于只是起了一个控制电源的作用的。此外，在本实施例中，还包括运营管理系统，该运营管理系统完成对箱变式充电站的监控和管理，包含对充电信息、故障信息及运营信息进行统计显示，为运营提供重要的数据分析基础。与此同时，其还具备远程定点操控充电桩启用及停止功能，更能对费率、用户等数据进行管理，支持对资金等运营数据进行查询、查找、导出功能。二、箱体结构在本实施例中，箱体具体设计为：1、箱体骨架为焊接式，箱体采用焊接一体式承重结构，槽钢底座。2、箱体采用外层钢板，中间防火保温材料，内衬铝/钢板。3、外向开门，安全型门锁，绝缘地板。4、金属结构件采用热镀锌碳钢材料，内外面均采用聚氨酯面漆防腐处理，底部沥青漆。5、底部进出线，进出电缆填料函结构板均采用非磁材料。6、门框均加装密封件，满足防护要求，防雨防虫。7、热仿真实验，发热组件采用大功率轴流风机、专用风道强制风冷。8、外观与环境协调性涂装。9、一体吊装结构，专用吊具。三、主要技术参数在本实施例中，本用于电动汽车的箱变式充电站的参数如下：◎标准容量315kVA～1600kVA；◎支持4桩*500A或8桩*250A充电；◎电压DC200～500V、DC200～750V、AC220V、AC380V；◎一体化箱式结构，户外防护等级IP54；◎无人值守，远程监控；箱变式充电站容量、支持充电桩数量、防护等级、尺寸等可根据客户需求进行定制。四、本实用新型用于电动汽车的箱变式充电站与常规充电站的对比常规充电站：设备分散，工序复杂；现场施工、安装量大；建造周期长，人工多；规划适应性较差。本实用新型用于电动汽车的箱变式充电站(以下简称箱变式充电站)：支持大功率大速率充电；高度集成，结构紧凑；施工快捷，安装方便；建造周期短，人工少；可快速搬迁。1、施工与建设周期方面常规充电站：采用砖混形式，土建规划报建繁琐，施工图设计受设备采购制约、施工安装受施工图制约，充电站主体建设采用“湿法施工”，设计烦杂，建设周期在约90天，其中现场施工4～8周。箱变式充电站：采用标准化设计，工厂化预制，装配式建设，无需土建规划报建，大大减少“湿法施工”，可提高建设质量和效率，建设周期约60天，其中现场施工1周。2、占地面积常规充电站采用传统土木建设，电气设备绝大部分分散布置，占地面积需120㎡以上。箱变式充电站为一个全钢全封闭结构，高度集成模块化设计，结构紧凑合理，无需配电房，含基础的占地面积约50m2。与常规充电站相比，可节约60％的占地面积，便于电站选址。3、调试方面常规充电站：在完成土木建设、部件安装、设备连线，申报电网用电后，还需进行设备调试、通电调试，才进入运营调试。箱变式充电站：在工厂内可实现设备调试，且现场安装便捷，在现场连接电网后即可送电调试，更快完成运营联调。4、成本与质量箱变式充电站的方案设计优化、选用新材料、安装施工工艺优化、施工周期短，引领充电站技术创新。其设备高度集成布置，电气距离缩短，节约线缆和附件；采用工厂化制造，部件的采购、安装、验收相对集中、简单。在充电站的建造及运维的综合成本方面，可减少很多的建筑工程费用和施工安装费用，节约大量的管理费用，节省更多的重建成本。成本与质量的对照如表1所示。项目箱变式充电站常规充电站部件采购简单零散部件验收集中分散部件安装简单复杂设备分布集中分散安装辅材少多质量控制简单复杂土木建设少多二次搬迁易难表15、规划适应性常规充电站：一旦建成后，若因市政规划调整，需迁移站场，则整个土木建筑需废弃重建，所有站内的电气设备及电缆均需拆除以便重新安装，且重新建设周期长。箱变式充电站在站场搬迁时，全站建设材料可回收率达90％以上，拆除外部电缆后可整体移动至新规划场地。6、无功补偿与谐波治理方面常规充电站：如图4所示，常规充电站采用传统电容器组进行无功补偿，在谐波治理方面采用无源滤波装置，其中大多数常规充电站仅设计传统无功补偿装置，未对谐波进行治理。缺点：(1)、传统的无功补偿装置及无源滤波装置均属于无源设备，由大量的电容和电抗器组成，分组投切，仅能实现有级调节，且响应时间远大于20ms，补偿效率低；(2)、传统的无功补偿装置不具备谐波治理功能；无源滤波装置虽具有谐波治理的功能，但其只能消除特定次数的谐波，对某些次谐波甚至会产生谐波放大作用，使电网供电质量下降；且无源滤波的电抗电容值产生容差后会增加失谐度，降低滤波效果；(3)、无源滤波装置滤波特性受系统参数的影响较大，当系统参数改变，无源滤波装置存在失效甚至会引起谐振的风险；(4)、传统无源设备对滤波要求、无功补偿和调压要求难以协调，功能较为单一，其滤波方面无法实现动态补偿，且有效材料消耗多，体积大。箱变式充电站：如图5所示，在本实施例中，箱变式充电站的电能质量柜中采用现代电力电子技术和基于高效DSP器件的数字信号处理技术进行无功补偿与谐波治理。优点：(1)、电能质量柜由静止无功发生器(SVG)与有源电力滤波器(APF)经高效集成后组成，能够实现无极调节，属于有源设备，技术先进，响应时间小于5ms，补偿效率大于99％。(2)、电能质量柜同时具备无功补偿、谐波治理的功能，同时还具备稳定电压、解决三相不平衡的作用。(3)、电能质量柜不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险。(4)、电能质量柜具备自适应功能，可自动跟踪补偿，具有高度可控性和快速响应性。(5)、电能质量柜内器件采用模块化，易于扩展容量，且有效材料消耗少，体积小。7、通讯方面常规充电站：管理系统一般采用有线以太网、工业串行总线有线方式，现场数据与后台无法通过无线通信网络进行传输。有线方式的缺点是布网复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差、通信容量低。箱式充电站：运营管理系统包含配电监控系统、安防监控系统、计量计费系统，既能提供以太网、CAN总线等有线通信接口，又能兼容GPRS、3G、Wifi等多种无线通信方式与运营管理系统实时通讯。智能化的运营管理系统，可实现充电桩、车辆的充电信息收集、分析、推送，运营管理更加高效便捷。尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本
技术领域：
的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本
技术领域：
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。当前第1页1 2 3