断路器控制电路及电动汽车充电机运行控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了断路器控制电路及电动汽车充电机运行控制电路，断路器控制电路包括逻辑与非器件，其输入端与充电电流判断模块和充电机投入时刻判断模块分别相连；充电电流判断模块包括第一比较器，其第一输入端和第二输入端分别与充电电流信号采集电路和电流阈值输入电路相连，第一比较电路将接收到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件；充电机投入时刻判断模块包括第二比较器，其第一输入端和第二输入端分别与充电机投入时刻脉冲信号输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输入电路相连，第二比较电路将接收到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件；逻辑与非器件输出触发信号来控制断路器的开闭。
【专利说明】
断路器控制电路及电动汽车充电机运行控制电路
技术领域
[0001] 本实用新型属于电动汽车领域，尤其涉及一种断路器控制电路及电动汽车充电机 运行控制电路。
【背景技术】
[0002] 为了减少温室气体排放和降低对石油进口的依赖，大力推动清洁能源发展，国家 电网公司在全国累计建成智能变电站2300座、充换电站1537座、充电粧2.96万个。随着电动 汽车大规模接入电网，需要对充电站内的充电粧实现有效管控。
[0003] 电动汽车充电机是一种专为电动汽车的车用电池充电的设备，是对电池充电时用 到的有特定功能的电力转换装置。电动汽车充电机作为电池充电的必要手段，其性能的好 坏和工艺复杂度直接影响电池的使用寿命和电动汽车的推广。现有的电动汽车充电机运行 控制电路较复杂，而且均没有考虑充电站实际需求，没有设置控制充电机投运时间，进而不 能实现充电站峰谷智能充电来对整个充电站进行有效管控，最终造成资源浪费而且增加了 充电成本。 【实用新型内容】
[0004] 为了解决现有技术的缺点，本实用新型提供一种断路器控制电路及电动汽车充电 机运行控制电路。该电动汽车充电机运行控制电路简单可靠，经济性高，且可实现多参量输 入控制，考虑充电站实际需求，增加了智能预设充电时间的功能，通过控制充电机投运时 间，可实现充电站峰谷智能充电，进而对整个充电站进行有效管控，极大节约充电成本。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0006] -种断路器控制电路，包括逻辑与非器件，所述逻辑与非器件的输入端与充电电 流判断模块和充电机投入时刻判断模块分别相连；
[0007] 所述充电电流判断模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端和第二输 入端分别与充电电流信号采集电路和电流阈值输入电路相连，第一比较电路将接收到信号 进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件；
[0008] 所述充电机投入时刻判断模块包括第二比较器，所述第二比较器的第一输入端和 第二输入端分别与充电机投入时刻脉冲信号输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输入电路 相连，第二比较电路将接收到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器 件;所述逻辑与非器件对接收的信号进行逻辑处理，输出触发信号来控制断路器的开闭；
[0009] 所述逻辑与非器件与断路器之间还串接有指示灯。
[0010] 所述断路器控制电路还包括充电机运行允许信号输入电路;所述充电机运行允许 信号输入电路输出充电机运行允许信号，传送至逻辑与非器件;所述充电机运行允许信号 为高电平信号或低电平信号。
[0011] 所述充电电流信号采集电路包括电流互感器，所述电流互感器的一端连接充电 机，另一端连接第一比较器的第一输入端。
[0012] 所述充电机运行允许信号输入电路为脉冲产生电路。
[0013] 所述指示灯为LED灯。
[0014] -种电动汽车充电机运行控制电路，包括断路器，其输出端连接充电机，输入端连 接断路器控制电路；
[0015] 所述断路器控制电路包括逻辑与非器件，所述逻辑与非器件的输入端与充电电流 判断模块和充电机投入时刻判断模块分别相连；
[0016] 所述充电电流判断模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端和第二输 入端分别与充电电流信号采集电路和电流阈值输入电路相连，第一比较电路将接收到信号 进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件；
[0017] 所述充电机投入时刻判断模块包括第二比较器，所述第二比较器的第一输入端和 第二输入端分别与充电机投入时刻脉冲信号输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输入电路 相连，第二比较电路将接收到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器 件;所述逻辑与非器件对接收的信号进行逻辑处理，输出触发信号来控制断路器的开闭；
[0018] 所述逻辑与非器件与断路器之间还串接有指示灯。
[0019] 所述断路器控制电路还包括充电机运行允许信号输入电路;所述充电机运行允许 信号输入电路输出充电机运行允许信号，传送至逻辑与非器件;所述充电机运行允许信号 为高电平信号或低电平信号。
[0020] 所述充电电流信号采集电路包括电流互感器，所述电流互感器的一端连接充电 机，另一端连接第一比较器的第一输入端。
[0021] 所述充电机运行允许信号输入电路为脉冲产生电路。
[0022] 所述指示灯为LED灯。
[0023]本实用新型的有益效果为：
[0024] (1)本实用新型采用逻辑控制电路，可有效实现对充电机主要参数的采集和控制， 并通过断路器的通断控制充电机投运，该设计可确保系统简单经济、可靠运行。
[0025] (2)本实用新型通过检测充电电流判断充电电池充电状态，及时控制充电机的接 通、断开，避免电池过充，造成永久性损害，同时考虑充电站实际需求，增加了智能预设充电 时间的功能，通过控制充电机投运时间，可实现充电站峰谷智能充电，进而对整个充电站进 行有效管控，极大节约充电成本。
【附图说明】
[0026] 图1是本实用新型的断路器控制电路结构示意图；
[0027] 图2是本实用新型的充电电流判断模块结构示意图；
[0028] 图3是本实用新型的充电机投入时刻判断模块结构示意图；
[0029] 图4是本实用新型的电动汽车充电机运行控制电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
[0031] 如图1所示，本实用新型实施例一的断路器控制电路，包括逻辑与非器件，所述逻 辑与非器件的输入端与充电电流判断模块和充电机投入时刻判断模块分别相连，所述逻辑 与非器件对接收的信号进行逻辑处理，输出触发信号来控制断路器的开闭所述逻辑与非器 件与断路器之间还串接有指示灯。
[0032] 如图2所示，充电电流判断模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端和 第二输入端分别与充电电流信号采集电路和电流阈值输入电路相连，第一比较电路将接收 到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件。
[0033] 如图3所示，充电机投入时刻判断模块包括第二比较器，所述第二比较器的第一输 入端和第二输入端分别与充电机投入时刻脉冲信号输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输 入电路相连，第二比较电路将接收到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑 与非器件。
[0034] 本实用新型的断路器控制电路实施例二，该断路器控制电路还包括充电机运行允 许信号输入电路;所述充电机运行允许信号输入电路输出充电机运行允许信号，传送至逻 辑与非器件;所述充电机运行允许信号为高电平信号或低电平信号。
[0035] 充电电流信号采集电路包括电流互感器，所述电流互感器的一端连接充电机，另 一端连接第一比较器的第一输入端。
[0036]充电电流信号采集电路还包括滤波电路，用于滤除采集到的充电电流信号中的干 扰信号。
[0037]其中，充电机运行允许信号输入电路为脉冲产生电路。该脉冲产生电路可采用DSP 芯片或现有的电路结构予以实现，此处将不再累述。
[0038]电流阈值输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输入电路也可以采用脉冲产生电路 予以实现或是现有的信号产生电路来产生。
[0039]其中，指示灯为LED灯。
[0040] 本实用新型通过充电电流大小监测充电电池状态，可较为准确地实现对充电电池 的监控。另外，在此仅选取充电电流、充电时间和充电机运行允许信号，这三个关键参量来 控制充电机的充电电流大小、充电时间以及充电机运行台数，极大简化电路，同时也确保了 对充电机的有效管控，例如实现峰谷电价充电策略和降低充电机谐波电流。
[0041] 本实用新型的断路器控制电路的工作原理为：
[0042] 充电电流信号采集电路将采集到的充电电流信号传送至第一比较器中，第一比较 器将接收的充电电流信号与电流阈值输入电路输出的电流阈值比较，若前者大于或等于后 者，则输出高电平信号至逻辑与非器件;否则，输出低电平信号至逻辑与非器件；
[0043] 充电机投入时刻脉冲信号输入电路将充电机投入时刻信号传送至第二比较器中， 第二比较器将接收的充电机投入时刻信号与投入时刻阈值脉冲信号输入电路输出的投入 时刻阈值比较，若前者大于或等于后者，则输出高电平信号至逻辑与非器件；否则，输出低 电平信号至逻辑与非器件；
[0044]充电机运行允许信号输入电路将充电机运行允许信号传送至逻辑与非器件；
[0045] 逻辑与非器件对接收的信号进行逻辑处理，当逻辑与非器件接收的信号均是高电 平信号，则输出触发信号来控制断路器的闭合;否则，输出触发信号来控制断路器的打开。
[0046] 如图4所示，本实用新型的电动汽车充电机运行控制电路的一种实施例：
[0047] 电动汽车充电机运行控制电路包括断路器，其输出端连接充电机，输入端连接断 路器控制电路；
[0048] 所述断路器控制电路包括逻辑与非器件，所述逻辑与非器件的输入端与充电电流 判断模块和充电机投入时刻判断模块分别相连；
[0049] 所述充电电流判断模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端和第二输 入端分别与充电电流信号采集电路和电流阈值输入电路相连，第一比较电路将接收到信号 进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件；
[0050] 所述充电机投入时刻判断模块包括第二比较器，所述第二比较器的第一输入端和 第二输入端分别与充电机投入时刻脉冲信号输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输入电路 相连，第二比较电路将接收到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器 件;所述逻辑与非器件对接收的信号进行逻辑处理，输出触发信号来控制断路器的开闭；
[0051] 所述逻辑与非器件与断路器之间还串接有指示灯。
[0052]本实用新型的电动汽车充电机运行控制电路的另一种实施例：
[0053]该电动汽车充电机运行控制电路所包含的断路器控制电路，还包括充电机运行允 许信号输入电路;所述充电机运行允许信号输入电路输出充电机运行允许信号，传送至逻 辑与非器件;所述充电机运行允许信号为高电平信号或低电平信号。
[0054]其中，充电电流信号采集电路包括电流互感器，所述电流互感器的一端连接充电 机，另一端连接第一比较器的第一输入端。
[0055]充电电流信号采集电路还包括滤波电路，用于滤除采集到的充电电流信号中的干 扰信号。
[0056]其中，充电机运行允许信号输入电路为脉冲产生电路。该脉冲产生电路可采用DSP 芯片或现有的电路结构予以实现，此处将不再累述。
[0057]电流阈值输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输入电路也可以采用脉冲产生电路 予以实现或是现有的信号产生电路来产生。
[0058] 本实用新型通过充电电流大小监测充电电池状态，可较为准确地实现对充电电池 的监控。另外，在此仅选取充电电流、充电时间和充电机运行允许信号，这三个关键参量来 控制充电机的充电电流大小、充电时间以及充电机运行台数，极大简化电路，同时也确保了 对充电机的有效管控，例如实现峰谷电价充电策略和降低充电机谐波电流。
[0059]本实用新型的电动汽车充电机运行控制电路的工作原理为：
[0060]充电电流信号采集电路将采集到的充电电流信号传送至第一比较器中，第一比较 器将接收的充电电流信号与电流阈值输入电路输出的电流阈值比较，若前者大于或等于后 者，则输出高电平信号至逻辑与非器件;否则，输出低电平信号至逻辑与非器件；
[0061] 充电机投入时刻脉冲信号输入电路将充电机投入时刻信号传送至第二比较器中， 第二比较器将接收的充电机投入时刻信号与投入时刻阈值脉冲信号输入电路输出的投入 时刻阈值比较，若前者大于或等于后者，则输出高电平信号至逻辑与非器件；否则，输出低 电平信号至逻辑与非器件；
[0062] 充电机运行允许信号输入电路将充电机运行允许信号传送至逻辑与非器件；
[0063] 逻辑与非器件对接收的信号进行逻辑处理，当逻辑与非器件接收的信号均是高电 平信号，则输出触发信号来控制断路器的闭合，充电机工作；否则，输出触发信号来控制断 路器的打开，充电机不工作。
[0064] 本实用新型依靠断路器的投切，实现充电机的投入和切出。设定有三路控制输入 数据，作为源或特定数据信号；第一路输入数据为充电电流同0.015C相比结果，其中C表示 电池总容量;第二路输入数据为充电机投入时刻;第三路输入数据表示投入充电机的台数。 [0065]下面采用仿真来验证本实用新型的该技术方案：
[0066] 在PSCAD环境中，通过控制电路图各种逻辑门反映控制关系，第一路输入参量充电 机停止运行信号用A表示，实际充电电流72与0.015(：相比，当y 2<0.015C时，A为0,当y2彡 0.015(：时4为1。
[0067] 第二路输入参量用B表示，T1表示充电站参数设定的投入时刻，该时刻根据峰谷电 价和充电站内用车高峰时间来确定，充电站内通常B为充电机投入信号，当程序运行到充电 站参数设置元件中设置的Tl时，信号B为1，由此控制充电机的投入时刻。
[0068] 第三路输入参量用控制矩阵C表示，充电站中接入的各充电机，若投入运行则该项 C为1，若停止运行则该充电机对应C为0，综上，可通过充电站参数矩阵C，设置元件，控制各 充电机投运。
[0069]最后通过与否逻辑门控制断路器，只有当三路输入信号A、B、C均为1时，用于控制 断路器的信号BRK，此时为0,断路器闭合;否则，三个条件只要有一个不满足，断路器将成为 断开状态。
[0070] 在Simulation仿真环境中，假设一运行的充电站，站内有64台充电机。可对充电机 各类参数设置，包括投入时刻、初始容量、电池基本参数、投入台数等。实际公交车充电站充 电时间具有一定规律，青岛薛家岛充换储放一体化示范电站充电数据统计如下。
[0071] 表1电动公交车10天充电负荷实测数据单位:MW
[0074] 在对已建成并投入运营的实际数据分析基础上，采用最小二乘法，进行曲线拟合 得到充电站的负荷曲线。公交车充电站高峰期有两次，其一为晚上(20:00~05:00)，既是非 运营时间又可利用峰谷电价;另一高峰期为中午(10:00~14:00)。
[0075] 根据以上充电站数据，可应用本实用新型对以上公交充电站进行控制。本实用新 型可实现人机交互的功能，一方面通过用户界面设置参数，另一方面通过本实用新型控制 电路实现对充电机的控制。
[0076] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【主权项】
1. 一种断路器控制电路，其特征在于，包括逻辑与非器件，所述逻辑与非器件的输入端 与充电电流判断模块和充电机投入时刻判断模块分别相连； 所述充电电流判断模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端和第二输入端 分别与充电电流信号采集电路和电流阈值输入电路相连，第一比较电路将接收到信号进行 比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件； 所述充电机投入时刻判断模块包括第二比较器，所述第二比较器的第一输入端和第二 输入端分别与充电机投入时刻脉冲信号输入电路和投入时刻阈值脉冲信号输入电路相连， 第二比较电路将接收到信号进行比较并输出高电平信号或低电平信号至逻辑与非器件;所 述逻辑与非器件对接收的信号进行逻辑处理，输出触发信号来控制断路器的开闭； 所述逻辑与非器件与断路器之间还串接有指示灯。2. 如权利要求1所述的一种断路器控制电路，其特征在于，所述断路器控制电路还包括 充电机运行允许信号输入电路;所述充电机运行允许信号输入电路输出充电机运行允许信 号，传送至逻辑与非器件;所述充电机运行允许信号为高电平信号或低电平信号。3. 如权利要求1所述的一种断路器控制电路，其特征在于，所述充电电流信号采集电路 包括电流互感器，所述电流互感器的一端连接充电机，另一端连接第一比较器的第一输入 端。4. 如权利要求2所述的一种断路器控制电路，其特征在于，所述充电机运行允许信号输 入电路为脉冲产生电路。5. 如权利要求1所述的一种断路器控制电路，其特征在于，所述指示灯为LED灯。6. -种电动汽车充电机运行控制电路，其特征在于，所述电动汽车充电机运行控制电 路包括如权利要求1-5任一所述的断路器控制电路。7. 如权利要求6所述的一种电动汽车充电机运行控制电路，其特征在于，所述电动汽车 充电机运行控制电路还包括断路器，其输出端连接充电机，输入端连接断路器控制电路。
【文档编号】H02J7/04GK205657475SQ201620436596
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年5月12日 公开号201620436596.4, CN 201620436596, CN 205657475 U, CN 205657475U, CN-U-205657475, CN201620436596, CN201620436596.4, CN205657475 U, CN205657475U
【发明人】王建, 陈玉峰, 朱文兵, 姚金霞, 辜超, 朱孟兆, 彭飞, 李 杰, 朱庆东, 白德盟, 马艳, 杜修明, 周加斌, 任敬国, 朱振华, 袁海燕, 张振军
【申请人】国网山东省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司