一种直流光储充一体化的充电站的制作方法

本发明涉及直流发配电系统技术领域，具体涉及一种直流光储充一体化的充电站。

背景技术：

在一个为电动车提供充电服务的充电站中，往往会对多台电动车辆同时进行直流充电，这时就需要多台充电机同时运行。随着车辆单次充电运行里程的增加，单台车辆上的电池容量相继加大，同时要求缩短充电时间，所以单台电动车充电机的功率容量不断提升。此时为了保证设备的长期稳定可靠运行，以及满足谐波和功率因数的标准，对整个充电站供电系统的电网容量、可靠性、功率因数、谐波及效率都有较高的要求。

然而当前的充电站通常存在效率较低、容错性差、环节多、分布式新能源电源利用率低的缺陷,现有的充电站通常由多个小功率AC/DC单元模块叠加并联构成，系统架构也比较复杂。此外，当前的充电站在遇到雨水天气时，可能会被雨水淹没，从而导致充电站内部出现短路的现象。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种直流光储充一体化的充电站，采用比较精简的系统架构提高新能源电源的利用率，提供大功率的直流快速充电能力并且增加电源系统的容错性。

为实现上述目的，本发明提供一种直流光储充一体化的充电站，包括直流总线、太阳能输入链路、风能输入链路、储能电路、充电枪链路以及至少一条供电链路，其中：所述直流总线呈环形分布；所述至少一条供电链路、太阳能输入链路、风能输入链路、储能电路以及充电枪链路按照顺时针方向依次接入所述直流总线上；所述供电链路包括依次相连的进线保护断路器、输入接口模块以及有源整流模块，所述进线保护断路器输入交流电源，所述有源整流模块与所述直流总线相连；所述输入接口模块和所述有源整流模块的型号分别为6SL3300-7TE32-6AA0和6SL3330-7TE32-1AA3；所述太阳能输入链路中包括相连的太阳能电板和直流双向变换器；其中，所述直流双向变换器与所述直流总线相连；所述风能输入链路中包括相连的风能发电机和直流双向变换器；其中，所述直流双向变换器与所述直流总线相连；所述储能链路中包括相连的储能电池和直流双向变换器；其中，所述直流双向变换器与所述直流总线相连；所述充电枪链路中包括依次相连的充电枪、整流滤波电路和直流双向变换器；其中，所述直流双向变换器与所述直流总线相连；其中，所述充电枪中包括漏水检测模块，所述漏水检测模块包括相连的水位传感器电路和单片机电路；其中，所述单片机电路包括型号为STC89C52RC的单片机芯片，所述水位传感器电路包括型号为HC-SR04的超声波距离传感器，所述超声波距离传感器的引脚1与5V的电源相连，所述超声波距离传感器的引脚4接地，所述超声波距离传感器的引脚2和引脚3分别与所述单片机芯片的引脚1和引脚2对应相连。

进一步地，所述整流滤波电路中包括轴向双分裂多脉波整流变压器和全波整流器，其中，所述全波整流器中包括并联的第一整流组件和第二整流组件，所述轴向双分裂多脉波整流变压器二次侧的一组绕组与所述第一整流组件相连，所述轴向双分裂多脉波整流变压器二次侧的另一组绕组与所述第二整流组件相连；其中，与所述第一整流组件相连的一组绕组为采用星形接法的绕组，与所述第二整流组件相连的另一组绕组为采用三角形接法的绕组。

进一步地，所述第一整流组件和所述第二整流组件中均包括并联的三组二极管支路，其中每组二极管支路中包括串联的两个二极管。

进一步地，所述充电枪中还包括ZigBee通信模块，所述ZigBee通信模块包括型号为CC2530的ZigBee芯片以及与所述ZigBee芯片相连的无线收发电路、晶振电路、组网指示电路以及复位电路。

进一步地，所述无线收发电路中包括与SMA接口相连接的杆状天线；所述晶振电路中包括频率不同的第一晶振和第二晶振，所述第一晶振的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚22和引脚23相连，所述第二晶振的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚32和引脚33相连；所述组网指示电路包括第一LED灯和第八电阻，所述第一LED灯的正极与所述ZigBee芯片的引脚6相连，负极通过所述第八电阻接地；所述复位电路包括依次连接的3.3V的直流电源、降压电阻、按键开关，所述按键开关靠近所述降压电阻的一端与所述ZigBee芯片的引脚20相连，所述按键开关的另一端接地。

进一步地，所述漏水检测模块还包括通信电路，所述通信电路包括型号为MAX485的通信芯片，所述通信芯片的引脚2和引脚3相短接，所述通信芯片的引脚1、引脚2、引脚4分别通过第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第三光耦隔离器与所述单片机芯片的引脚10、引脚3、引脚11对应连接，所述通信芯片的引脚8和引脚6之间、引脚6与引脚7之间以及引脚7与引脚8之间均连接有电阻，所述通信芯片的引脚8与5V的电源相连，引脚5接地。

本发明的有益效果在于：

采用环形分布的直流总线，在其中的任何一个链路出现故障时，都不会影响其它设备正常运行，从而能够提高系统的容错性。此外，所述充电站中包括太阳能电板和风能电机，能够提高新能源的利用率。再者，通过直流双向变换器，一方面可以由交流电源向储能电池和充电枪供电，另一方面还可以由太阳能电板、风能电机以及储能电池向充电枪供电，从而可以通过精简的系统架构，实现多种供电方式，从而能够提高电源系统的供电稳定性。此外，通过设置漏水检测模块，从而可以检测充电站周边的当前水位。检测出水位信息之后，可以将水位信息以无线或者有线的方式传送至充电站管理人员的终端设备处，从而避免充电站被水淹没，进而杜绝了因充电站进水而引起的安全隐患。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定具体实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的具体实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的具体实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种具体实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它具体实施方式中使用，与其它具体实施方式中的特征相组合，或替代其它具体实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1为本发明提供的直流光储充一体化的充电站的框架示意图；

图2为本发明中整流滤波电路的电路图；

图3为本发明中ZigBee通信模块的电路示意图；

图4为发明中水位检测模块的电路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施方式中的附图，对本申请具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本申请一部分具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本申请中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它具体实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施方式提供一种直流光储充一体化的充电站，包括至少一条供电链路、直流总线、太阳能输入链路、风能输入链路、储能电路以及充电枪链路，其中：

所述直流总线DC-BUS呈环形分布。

所述至少一条供电链路、太阳能输入链路、风能输入链路、储能电路以及充电枪链路按照顺时针方向依次接入所述直流总线DC-BUS上。

所述供电链路包括依次相连的进线保护断路器Q1或者Q2、输入接口模块AIM1或者AIM2以及有源整流模块ALM1或者ALM2，所述进线保护断路器输入交流电源，所述有源整流模块与所述直流总线相连；所述输入接口模块和所述有源整流模块的型号分别为6SL3300-7TE32-6AA0和6SL3330-7TE32-1AA3。

所述太阳能输入链路中包括相连的太阳能电板S和直流双向变换器DCP1；其中，所述直流双向变换器DCP1与所述直流总线DC-BUS相连。

所述风能输入链路中包括相连的风能发电机G和直流双向变换器DCP2；其中，所述直流双向变换器DCP2与所述直流总线DC-BUS相连。

所述储能链路中包括相连的储能电池B和直流双向变换器DCP3；其中，所述直流双向变换器DCP3与所述直流总线DC-BUS相连。

所述充电枪链路中包括依次相连的充电枪K、整流滤波电路和直流双向变换器DCP4；其中，所述直流双向变换器DCP4与所述直流总线DC-BUS相连。

在本申请中，所述充电枪中包括水位检测模块。请参阅图4，所述水位检测模块包括相连的水位传感器电路和单片机电路；其中，所述单片机电路包括型号为STC89C52RC的单片机芯片U6，所述水位传感器电路包括型号为HC-SR04的超声波距离传感器U5，所述超声波距离传感器U5的引脚1与5V的电源相连，所述超声波距离传感器U5的引脚4接地，所述超声波距离传感器U5的引脚2和引脚3分别与所述单片机芯片的引脚1和引脚2对应相连。所述超声波距离传感器U5的引脚中，引脚1为电源脚，引脚4为地，引脚2为触发信号输入脚，引脚3为回响信号输出端。

在本发明中，所述水位检测模块中还包括通信电路。请参阅图4，所述通信电路包括型号为MAX485的通信芯片U1，所述通信芯片U1的引脚2和引脚3相短接，所述通信芯片U1的引脚1、引脚2、引脚4分别通过第一光耦隔离器U2、第二光耦隔离器U3、第三光耦隔离器U4与所述单片机芯片U6的引脚10、引脚3、引脚11对应连接，所述通信芯片U1的引脚8和引脚6之间、引脚6与引脚7之间以及引脚7与引脚8之间均连接有电阻，这三个电阻依次为R7、R9、R8。所述通信芯片U1的引脚8与5V的电源相连，引脚5接地。所述通信芯片的引脚2和引脚4分别通过上拉电阻R5、R6与5V的电源相连，所述通信芯片的引脚1通过限流电阻R1与所述第一光耦隔离器U2相连。

在本实施方式中，所述有源整流模块可以作为交流输入端，可以使用各种交流电源输入，电压、频率、功率可以是很宽的范围，满足电压380V、600V±30％；频率50—60Hz±30％；功率：200—400A。

直流双向变换器可以满足输入0—800V直流电压；输出0—800V直流电压，额定功率：120kW。该直流双向变换器可以使用数字DSP控制技术；支持CAN-bus、RTU485、Profibus、TCP/IP通讯。

储能电池可以使用锂/铅酸/铅碳电池，直流双向变换器可以对电池进行充放电控制，从而可以针对不同的电池使用优化充放电曲线进行控制。最大幅度延长电池寿命、保证使用效果。

充电枪可以使用一个直流双向变换器进行充电控制，通过CAN-bus通讯读取电动车的BMS(电池管理系统，BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)信息，针对该车的BMS特性进行快速充电。

在实际应用过程中，通过供电链路可以输入交流电源，该交流电源经过输入接口模块以及有源整流模块之后，可以转换为直流电源，该直流电源通过环形直流总线之后，可以通过直流双向变换器向储能电池和充电枪供电。此外，太阳能电板、风能电机也可以通过直流双向变换器以及环形直流总线向储能电池和充电枪供电。另外，储能电池具备足够电量之后，可以通过直流双向变换器以及环形直流总线向所述充电枪供电。由上可见，所述直流光储充一体化的充电站可以具备多种充电方式，从而能够保证系统的稳定性。

在本实施方式中，为了保证通过充电枪提供的直流电能够更加稳定，可以在充电枪与直流双向变换器之间设置整流滤波电路。请参阅图2，所述整流滤波电路中包括轴向双分裂多脉波整流变压器21和全波整流器22，其中，所述全波整流器22中包括并联的第一整流组件221和第二整流组件222，所述轴向双分裂多脉波整流变压器21二次侧的一组绕组211与所述第一整流组件221相连，所述轴向双分裂多脉波整流变压器21二次侧的另一组绕组212与所述第二整流组件222相连。

在本发明中，所述第一整流组件221和所述第二整流组件222中均包括并联的三组二极管支路，其中每组二极管支路中包括串联的两个二极管。

在本发明中，与所述第一整流组件221相连的一组绕组可以为采用星形接法的绕组，与所述第二整流组件222相连的另一组绕组可以为采用三角形接法的绕组。

本发明中的整流滤波电路可以将直流电经一台轴向双分裂多脉波整流变压器降压后，再经两组整流组件整流后输出直流电供充电枪使用。通过提高整流滤波电路的输出电压，在传输功率一定的情况下，更高的直流输出电压可大大降低传输线缆上电流的大小，进而可减小传输线缆的截面积，由此带来的直接好处是减少了传输线路上铜、铝等金属材料用量。另外直流输电不存在交流电感损耗，可降低传输线路上的电能损耗。

在本发明中，充电枪中还可以包括ZigBee通信模块，这样，所述充电枪可以通过无线通信的方式进行控制。请参阅图3，所述ZigBee通信模块包括型号为CC2530的ZigBee芯片以及与所述ZigBee芯片相连的无线收发电路、晶振电路、组网指示电路以及复位电路，其中，所述无线收发电路中包括与SMA接口相连接的杆状天线A1，当然，此外还可以根据不同需求采用PCB天线、倒F天线、螺旋天线等。所述晶振电路中包括频率不同的第一晶振X1和第二晶振X2，所述第一晶振X1的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚22和引脚23相连，所述第二晶振X2的两端分别与所述ZigBee芯片的引脚32和引脚33相连。其中第一晶振X1的频率为32MHz，当ZigBee芯片进行无线收发时需要该晶振；而第而晶振X2的频率为32.768KHz，该晶振可以为ZigBee芯片提供系统时钟。

所述组网指示电路包括第一LED灯LED1和第八电阻R8，所述第一LED灯LED1的正极与所述ZigBee芯片的引脚6相连，负极通过所述第八电阻R8接地。所述组网指示电路用来显示该ZigBee通信模块是否加入ZigBee网络，由此来判断该ZigBee通信模块是否与其他ZigBee通信模块相连。当ZigBee通信模块加入ZigBee网络后，ZigBee芯片的引脚6输出高电平，使得第一LED灯LED1发光，表明该ZigBee通信模块已加入ZigBee网络。

所述复位电路包括依次连接的3.3V的直流电源、降压电阻R9、按键开关K2，所述按键开关K2靠近所述降压电阻R9的一端与所述ZigBee芯片的引脚20相连，所述按键开关K2的另一端接地。当按键开关K2被按下时，从ZigBee芯片的引脚20输入低电平，使得ZigBee通信模块复位。

本发明的有益效果在于：

采用环形分布的直流总线，在其中的任何一个链路出现故障时，都不会影响其它设备正常运行，从而能够提高系统的容错性。此外，所述充电站中包括太阳能电板和风能电机，能够提高新能源的利用率。再者，通过直流双向变换器，一方面可以由交流电源向储能电池和充电枪供电，另一方面还可以由太阳能电板、风能电机以及储能电池向充电枪供电，从而可以通过精简的系统架构，实现多种充电供电方式，从而能够提高供电系统的稳定性。此外，通过设置漏水检测模块，从而可以检测充电站周边的当前水位。检测出水位信息之后，可以将水位信息以无线或者有线的方式传送至充电站管理人员的终端设备处，从而避免充电站被水淹没，进而杜绝了因充电站进水而引起的安全隐患。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。