充電樁實驗裝置及系統的製作方法
2023-06-22 06:08:31
本發明涉及充電樁測試技術領域，尤其是涉及一種充電樁實驗裝置及系統。
背景技術：
近年來，隨著電動汽車技術的不斷發展，以電動汽車為主的新能源產業也高速發展。為了順應新能源產品發展的趨勢，充電樁產業也呈爆發式的增長，充電樁的數量大幅度增加，以滿足市場需求。
但是，充電樁在實驗室測試時，會出現負載功率不夠而導致無法進行大功率充電樁滿載的性能實驗的情況，或者，即使負載功率的條件允許，也會由於負載過大，使得在進行充電樁滿載性能測試時產生很大的電力能源浪費。
針對充電樁進行滿載性能實驗產生較大電力能源浪費的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種充電樁實驗裝置及系統，以緩解了現有技術中在給充電樁進行滿載性能實驗時產生較大電力能源浪費的技術問題。
第一方面，本發明實施例提供了一種充電樁實驗裝置，用於對充電樁的滿載性能進行測試，該裝置包括：依次連接的直流輸入端、逆變模塊和交流輸出端；直流輸入端通過線纜與充電樁的直流輸出端連接，接收充電樁輸出的直流電，並將直流電傳輸至逆變模塊；逆變模塊包括多個並聯的子逆變模塊，多個子逆變模塊的輸入端分別與直流輸入端連接，多個子逆變模塊的輸出端分別與交流輸出端連接；多個子逆變模塊均用於將直流電轉換為交流電，並將交流電通過交流輸出端傳輸至充電樁的交流輸入端，以對充電樁進行滿載性能測試。
結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，上述裝置還包括直流斷路器，該直流斷路器設置在直流輸入端與逆變模塊連接的通路上，用以控制直流輸入端的通斷。
結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，上述裝置還包括交流斷路器，該交流斷路器設置在交流輸出端與逆變模塊連接的通路上，用以控制交流輸出端的通斷。
結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，上述裝置還包括直流熔斷器，該直流熔斷器設置在直流輸入端與逆變模塊連接的通路上，以對逆變模塊進行過流保護。
結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，上述子逆變模塊的數量為4個。
結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，上述交流輸出端為三相四線制。
結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，上述逆變模塊封裝在一個櫃體內；該裝置還包括與逆變模塊連接的電錶，用以計量逆變模塊的參數；其中，上述電錶包括交流電度表和直流電能表；交流電度表通過電流互感器與交流輸出端連接，其中，電流互感器設置在交流輸出端與逆變模塊連接的通路上；直流電能表通過分流器或者霍爾傳感器與直流輸入端連接，其中，分流器或者霍爾傳感器設置在直流輸入端與逆變模塊連接的通路上；該電錶的讀數裝置設置在櫃體的外部，用於顯示參數，其中，該參數包括以下參數中的一種或多種：電壓參數、電流參數、功率參數和電能參數，該櫃體外部還設置有與直流斷路器和交流斷路器連接的開關，用以控制直流輸入端和交流輸出端的通斷。
結合第一方面的第六種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，上述櫃體內部還設置有多個依次排列的子櫃體，該子櫃體的數量與子逆變模塊的數量匹配；每個子逆變模塊分別設置在每個子櫃體內；櫃體外部與每個子櫃體對應的位置還設置有通風孔。
第二方面，本發明實施例還提供一種充電樁實驗系統，該系統包括上述第一方面所述的充電樁實驗裝置，還包括充電樁；該充電樁實驗裝置的直流輸入端與充電樁的直流輸出端連接；充電樁實驗裝置的交流輸出端與充電樁的交流輸入端連接；上述充電樁用於在啟動後，將交流輸入端輸入的交流電轉換為直流電，並輸送至充電樁實驗裝置；充電樁實驗裝置再將直流電轉換為交流電，並輸送回充電樁，其中，充電樁啟動後，充電樁和充電樁實驗裝置的功率不斷增加，直到功率增加到預先設定的功率值；充電樁實驗裝置用於監控充電樁的功率是否增加到預先設定的功率值，以及充電樁的運行時長是否達到預先設定的時長，均滿足時，發出提示信息，以提示工作人員結束實驗。
結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，上述系統還包括交流配電櫃，該交流配電櫃與充電樁的交流輸入端連接，用於啟動上述充電樁，以及彌補上述系統運行時的能量損耗。
本發明實施例帶來了以下有益效果：
本發明提供的一種充電樁實驗裝置及系統，在對充電樁的滿載性能進行測試時，將充電樁實驗裝置的直流輸入端通過線纜與充電樁的直流輸出端連接，以接收充電樁輸出的直流電，並將直流電傳輸至逆變模塊，使逆變模塊將直流電轉換為交流電後通過交流輸出端再傳輸至充電樁的交流輸入端，以對充電樁進行滿載性能測試，在一定程度上實現了對充電樁的輸出電能進行再利用，有效緩解了充電樁滿載性能測試時產生很大的電力能源浪費。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的一種充電樁實驗裝置的結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的一種充電樁實驗裝置的內部線路連接示意圖；
圖3為本發明實施例提供的一種充電樁實驗裝置的外形結構示意圖；
圖4為本發明實施例提供的一種充電樁實驗系統的結構示意圖；
圖5為本發明實施例提供的一種充電樁滿載性能測試的能力互換示意圖；
圖標：101-直流輸入端；102-逆變模塊；102a～102d-子逆變模塊；103-交流輸出端；104-直流斷路器；105-交流斷路器；106-直流熔斷器；107-交流電度表；108-電流互感器；109-直流電能表；110-分流器；301-櫃體；302-讀數裝置；303a、303b-開關；304-子櫃體；305-通風孔；306-把手。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
目前，充電樁在出廠使用之前都會進行滿載性能測試，以判斷是否達到出廠要求，由於充電樁的功率較大，因此在實驗時通常需要較大的負載，就會導致充電樁在進行滿載性能測試時產生很大的電力能源浪費。基於此，本發明實施例提供了一種充電樁實驗裝置及系統，以緩解電力能源浪費的技術問題。
為便於對本實施例進行理解，首先對本發明實施例所公開的一種充電樁實驗裝置進行詳細介紹。
實施例一：
本發明實施例提供的充電樁實驗裝置，用於對充電樁的滿載性能進行測試，圖1為本發明實施例提供的一種充電樁實驗裝置的結構示意圖，該裝置包括：依次連接的直流輸入端101、逆變模塊102和交流輸出端103；
具體實現時，上述直流輸入端101通過線纜與充電樁的直流輸出端連接，接收充電樁輸出的直流電，並將直流電傳輸至逆變模塊102；逆變模塊102包括多個並聯的子逆變模塊，如圖1所示的子逆變模塊102a～102d，多個子逆變模塊的輸入端分別與直流輸入端101連接，多個子逆變模塊的輸出端分別與交流輸出端103連接。
多個子逆變模塊均用於將直流電轉換為交流電，並將交流電通過交流輸出端103傳輸至充電樁的交流輸入端，以對充電樁進行滿載性能測試。
應當理解，圖1僅僅是本發明實施例提供的一種充電樁實驗裝置的示意圖，為了便於說明，圖1中示出了四個並聯連接的子逆變模塊，在其他實施例中，其子逆變模塊的數量還可以有其他的數量，並聯連接後組成逆變模塊，具體數量可以由實驗人員根據實際情況進行設置，本發明實施例對此不進行限制。
本發明實施例提供的充電樁實驗裝置，在對充電樁的滿載性能進行測試時，將充電樁實驗裝置的直流輸入端通過線纜與充電樁的直流輸出端連接，以接收充電樁輸出的直流電，並將直流電傳輸至逆變模塊，使逆變模塊將直流電轉換為交流電後通過交流輸出端再傳輸至充電樁的交流輸入端，以對充電樁進行滿載性能測試，在一定程度上實現了對充電樁的輸出電能進行再利用，有效緩解了充電樁滿載性能測試時產生很大的電力能源浪費。
實施例二：
為了便於對本發明實施例提供的充電樁實驗裝置進行理解，在上述實施例一的基礎上，如圖2所示，本發明實施例還提供了一種充電樁實驗裝置的內部線路連接示意圖，圖2中包括直流輸入端101、子逆變模塊102a～102d和交流輸出端103。
優選地，如圖2所示，上述裝置還包括直流斷路器104，該直流斷路器104設置在直流輸入端101與逆變模塊連接的通路上，用以控制直流輸入端的通斷。進一步，上述裝置還包括交流斷路器105，該交流斷路器105設置在交流輸出端103與逆變模塊連接的通路上，用以控制交流輸出端的通斷。
優選地，上述裝置還包括直流熔斷器106，該直流熔斷器106設置在直流輸入端與逆變模塊連接的通路上，以對逆變模塊進行過流保護。
在實際使用時，本發明實施例提供的充電樁實驗裝置的子逆變模塊的數量為4個，進一步，在本實施例中，上述交流輸出端為三相四線制。
考慮到充電樁給電動汽車充電時的負載功率較大，因此，本發明以上述充電樁實驗裝置給功率為300kw的直流充電樁進行滿載性能測試為例進行說明。
對應於300kw的直流充電樁，本實施例中的逆變模塊的最大功率也為300kw，以滿足直流充電樁的滿載性能。具體地，圖2中的四個子逆變模塊102a～102d優選為60kw的ac/dc功率模塊(子逆變模塊)，直流斷路器104設置在直流輸入端的「+」進線端和「-」進線端，直流熔斷器106設置在直流輸入端的「+」進線端。在實驗過程中，上述四個60kw的子逆變模塊可以將直流電變為交流電，交流斷路器和直流斷路器實現電流的分斷，直流熔斷器用於對逆變模塊進行過流保護，防止直流電流過大，對逆變模塊造成損壞。
由於本實施例中的交流輸出端為三相四線制，如圖2所示的a、b、c和n，因此，上述交流斷路器105設置在交流輸出端的a相、b相和c相的線路上，同時，子逆變模塊102a～102d的輸出端也為三相四線制，每一個輸出端與對應的交流輸出端的相線連接，其中，每個子逆變模塊的n線接地。這種多個子逆變模塊並聯的方式，在進行實驗時，每個子逆變模塊均用於將直流電轉換為交流電，並將交流電通過交流輸出端傳輸至充電樁的交流輸入端，當其中一個子逆變模塊出現故障無法運行時，其他幾個並聯的子逆變模塊不會受到影響，使整個裝置能夠繼續運行，保障了裝置運行的穩定性。
具體實現時，上述300kw直流充電樁的交流輸入端還需要連接交流配電櫃，通過交流配電櫃來啟動直流充電樁，其中，該交流配電櫃的功率優選為30kw。
在對上述直流充電樁進行滿載性能測試時，直流充電樁啟動後，輸出的能量到充電樁實驗裝置，充電樁實驗裝置將直流電變為交流電，作為直流充電樁的輸入，其中，直流充電樁啟動後，其功率不斷增加，直到功率增加到預先設定的功率值，如300kw，充電樁實驗裝置的運行功率也相應地增加到300kw，以使直流充電樁的輸入功率也達到300kw，在實驗過程中，充電樁實驗裝置在為直流充電樁提供交流輸出的同時，也作為了直流充電樁的負載，由於直流充電樁和充電樁實驗裝置的最大功率均為300kw，因此，在測試過程中，直流充電樁可以滿載運行，在一定程度上實現了大功率充電樁的滿載性能測試。
在實際使用時，上述逆變模塊可以封裝在一個櫃體內，直流輸入端和交流輸出端可以以接線端子的形式設置在櫃體上，以便於安裝線纜。同時，為了便於對實驗過程的觀測，上述充電樁實驗裝置還包括與逆變模塊連接的電錶，用以計量逆變模塊的參數，其中，該電錶包括交流電度表和直流電能表。
具體地，如圖2所示，交流電度表107通過電流互感器108與交流輸出端連接，其中，電流互感器108設置在交流輸出端與逆變模塊連接的通路上；直流電能表109通過分流器或者霍爾傳感器與直流輸入端連接，其中，在本發明實施例中優選為分流器，如圖2所示的分流器110，分流器110設置在直流輸入端與逆變模塊連接的通路上；具體實現時，由於交流輸出端為三相四線制，因此，上述電流互感器108設置在交流輸出端的a相、b相和c相上，進一步，上述分流器110設置在直流輸入端的「-」進線端。
優選地，上述電錶的讀數裝置設置在櫃體的外部，用於顯示參數，其中，上述參數包括以下參數中的一種或多種：電壓參數、電流參數、功率參數和電能參數，相應的讀數裝置可以是錶盤，也可以是數字式顯示面板，以方便操作人員對實驗過程中的各個參數進行觀測。
圖3示出了一種充電樁實驗裝置的外形結構示意圖，包括櫃體301和讀數裝置302，進一步，在上述櫃體301的外部還可以設置有與直流斷路器和交流斷路器連接的開關，如圖3中所示的開關303a和303b，開關303a和303b分別與直流斷路器和交流斷路器連接，上述開關303a和303b可以是撥動開關，用以控制直流輸入端和交流輸出端的通斷。
優選地，上述櫃體301內部還設置有多個依次排列的子櫃體，如圖3所示的子櫃體304，子櫃體304的數量與子逆變模塊的數量匹配；每個子逆變模塊分別設置在每個子櫃體內；進一步，上述櫃體301外部與每個子櫃體304對應的位置還設置有通風孔305，方便散熱。具體實現時，上述子櫃體可以設計成抽屜的形式，可以從櫃體內拉出，方便操作人員對子逆變模塊進行維護和檢修。具體地，可以在每個子櫃體的外部設置把手306，方便操作人員操作。
應當理解，圖3僅僅是本發明實施例提供的一種優選的外形結構示意圖，而不是唯一的結構圖，為了便於說明，其示出了四個子櫃體和對應的通風孔，在實際使用時，其子櫃體和通風孔的數量和形式還可以有其他的形式，同時，開關303a和303b以及讀數裝置302的位置也可以有其他的形式，具體可以根據實際使用情況進行設置，本發明實施例對此不進行限制。
儘管未示出，上述充電樁實驗裝置還可以包括櫃門、指示燈和散熱風機等等，在此不再贅述。
實施例三：
在上述實施例的基礎上，本發明實施例還提供了一種充電樁實驗系統，圖4示出了一種充電樁實驗系統的結構示意圖，如圖4所示，該系統包括上述實施例一和實施例二所述的充電樁實驗裝置，還包括充電樁。充電樁實驗裝置的直流輸入端與充電樁的直流輸出端連接；充電樁實驗裝置的交流輸出端與充電樁的交流輸入端連接。
進一步，上述系統還包括交流配電櫃，該交流配電櫃與充電樁的交流輸入端連接，用於啟動充電樁，以及彌補所述系統運行時的能量損耗。
基於上述系統，本發明實施例還提供了一種充電樁滿載性能測試方法，該方法通過上述充電樁實驗系統實現，將充電樁實驗裝置、充電樁和交流配電櫃按照圖4所示的結構框圖連接，其中，充電樁和充電樁實驗裝置之間，充電樁與交流配電櫃之間均可以通過線纜連接，也可以使用銅排連接，包括以下步驟：
(1)充電樁用於在啟動後，將交流輸入端輸入的交流電轉換為直流電，並輸送至充電樁實驗裝置；
(2)充電樁實驗裝置再將直流電轉換為交流電，並輸送回充電樁，其中，充電樁啟動後，充電樁和充電樁實驗裝置的功率不斷增加，直到功率增加到預先設定的功率值；
(3)充電樁實驗裝置用於監控充電樁的功率是否增加到預先設定的功率值，以及充電樁的運行時長是否達到預先設定的時長，均滿足時，發出提示信息，以提示工作人員結束實驗。
為了便於對上述充電樁滿載性能測試方法進行理解，下面以測試300kw直流充電樁為例進行說明。其中，充電樁實驗裝置的最大功率為300kw，交流配電櫃的輸出功率為30kw。
300kw直流充電樁交流輸入端連接30kw交流配電櫃和充電樁實驗裝置的交流輸出端，300kw直流充電樁的直流輸出端連接充電樁實驗裝置的直流輸入端。
交流配電櫃接通後，輸入的30kw能量用於開啟直流充電樁，直流充電樁開始工作時，功率逐漸增加，伴隨著充電樁實驗裝置的功率也會相應增加，直到直流充電樁功率達到300kw。直流充電樁工作過程中，將交流電轉換為直流電，輸出至充電樁實驗裝置的直流輸入端。充電樁實驗裝置又將直流電轉換為交流電輸出至直流充電樁的交流輸入端，作為充電樁的輸入，以此使充電樁的輸入功率達到300kw。
圖5示出了一種充電樁滿載性能測試的能力互換示意圖，如圖5所示，通過上述系統進行充電樁滿載性能測試的過程中，需要有足夠的能力互換以保證系統的正常運行，在能量互換的過程中，直流充電樁通過交流配電櫃給的30kw能量彌補互換過程中能量的損耗。由於充電樁一般都配置有風機等散熱裝置，因此，在測試過程中的能力損耗，還包括風機等設備的運轉的能力損耗，這些能力損耗，都可以通過交流配電櫃給的30kw能量進行彌補，以保證整個測試系統的正常運行。因此，上述充電樁滿載性能測試時的能量流動可以概括為：
300kw直流充電樁的能量損耗+充電樁實驗裝置的能量損耗＝30kw交流配電櫃的進線能量；
300kw直流充電樁滿載運行時消耗的能量≤充電樁實驗裝置的能量損耗+30kw交流配電櫃的進線能量。
因此，通過上述系統對充電樁進行滿載實驗時，僅僅需要30kw的能力輸入就可以完成，大大節省了電力能源。
本發明實施例提供的充電樁實驗系統，在對充電樁的滿載性能進行測試時，將充電樁實驗裝置的直流輸入端通過線纜與充電樁的直流輸出端連接，以接收充電樁輸出的直流電，並將直流電傳輸至逆變模塊，使逆變模塊將直流電轉換為交流電後通過交流輸出端再傳輸至充電樁的交流輸入端，以對充電樁進行滿載性能測試，在一定程度上實現了對充電樁的輸出電能進行再利用，有效緩解了充電樁滿載性能測試時產生很大的電力能源浪費。
本發明實施例提供的充電樁實驗系統，與上述實施例提供的充電樁實驗裝置具有相同的技術特徵，所以也能解決相同的技術問題，達到相同的技術效果。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統的具體工作過程，可以參考前述實施例中的對應過程，在此不再贅述。
另外，在本發明實施例的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
最後應說明的是：以上實施例，僅為本發明的具體實施方式，用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，本發明的保護範圍並不局限於此，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範圍，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。