一種多標準大功率充電智能分控配電箱的製作方法
2024-04-15 21:19:05
1.本發明涉及一種配電箱，尤其是涉及一種多標準大功率充電智能分控配電箱。
背景技術：
2.近年來我國電動汽車日漸普及，市場佔有率快速上升，並成為汽車出口的主力。電動汽車設計開發過程中，需要進行各種模擬實驗、測試和評價整車及零部件性能，包括電池充放電過程本身。為滿足長時間不間斷的實驗要求。實驗過程需對汽車反覆充電，因此實驗室必須裝備滿足各種標準要求的大功率充電樁，包括國標(gb)、歐標(ec)和美標(sae)要求。
3.當前運行的絕大多數汽車實驗室設計建設的時間早於電動汽車市場化之前，沒有大功率充電樁。而現在實驗室內快充設施已成為必須條件。在既有實驗室安裝大功率充電樁並非易事，首先需要申請供配電，其次必須滿足建築消防安全標準。現如今電動汽車直流快充額定功率已達到180kw，並仍有增大趨勢，未來可達240kw，供配電要求200～300kw；然而已建成的汽車實驗室，原始設計未必預留如此大的供電迴路,電力擴容申請增加充電樁安裝成本；其次，近年來不同國家和地區的電動車選擇了不同的充電樁標準，常見的有國標、歐標、美標等，要求實驗室配備多套標準的大功率充電樁，如採用標準供配電方式，勢必成倍增加的電力擴容要求，如3套180kw的標準充電樁總共需要超過600kw配電；最後，汽車實驗室內通常要求環境模擬，溫度範圍寬至零下40℃～60℃或需模擬雨雪；加上電動汽車嚴苛的電池安全要求，充電設施及配電的安全防護要求必須遵循最高標準，防護等級ip65以上，電路保護須靈敏可靠。普通的建築室內供配電設計，難以滿足汽車實驗室內多標準大功率充電樁的技術要求，影響試驗過程快充需求，尤其是面向歐美市場出口車型的實驗標準要求。
4.因此，亟需研究一種配電箱，以滿足多標準大功率直流充電樁的供配電需求。
技術實現要素：
5.本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種多標準大功率充電智能分控配電箱。
6.本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
7.一種多標準大功率充電智能分控配電箱，所述的配電箱包括櫃體和設置在櫃體內的母排接入端、主斷路器、第一分支斷路器、第二分支斷路器和第三分支斷路器；所述的母排接入端與主斷路器電性連接；所述的主斷路器分別與第一分支斷路器、第二分支斷路器、第三分支斷路器電性連接；所述的第一分支斷路器、第二分支斷路器、第三分支斷路器上均安裝有電能測量裝置，用於測量進入每臺快充樁之前的電能消耗；所述的櫃體外部設置操作顯示面板；所述的操作顯示面板內部設置多協議控制器，用於對配電箱進行實時通訊和控制，從而實現多標準的直流快充樁同時接入。
8.進一步地，所述的操作顯示面板上設置急停操作按鈕，用於出現異常時切斷相應
的第一分支斷路器、第二分支斷路器或第三分支斷路器，實現急停。
9.進一步地，所述的急停還通過多協議控制器設定的觸發條件實現。
10.進一步地，所述的多協議控制器為三個，分別與第一分支斷路器、第二分支斷路器和第三分支斷路器建立連接，並通過相應的分配程序管理第一分支斷路器、第二分支斷路器和第三分支斷路器。
11.進一步地，所述的多協議控制器具備can、rs485和tcp/ip功能，且具備交互控制和可編程功能。
12.進一步地，所述的主斷路器、第一分支斷路器、第二分支斷路器和第三分支斷路器均具備過載保護功能。
13.進一步地，所述的櫃體設置散熱通風孔，用於工作時散熱降溫。
14.進一步地，所述的櫃體與地面進行接地連接。
15.進一步地，所述的電能測量裝置包括進線電能計量裝置和出線電能計量裝置。
16.進一步地，所述的進線電能計量裝置包括國標進線電能計量裝置、歐標進線電能計量裝置和美標進線電能計量裝置，分別與第一分支斷路器、第二分支斷路器和第三分支斷路器對應；所述的出線電能計量裝置包括國標出線電能計量裝置、歐標出線電能計量裝置和美標出線電能計量裝置，分別與第一分支斷路器、第二分支斷路器和第三分支斷路器對應。
17.與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
18.一、本發明通過多協議控制器與各個不同國家標準的充電樁進行實時通訊及控制，可以在單標準充電樁配電容量的情況下，實現汽車實驗室並行安裝三種標準(國標，美標，歐標)的大功率充電樁要求，實現自動供配電和電動汽車的直流快充，且如果需要增加充電樁，只需要在櫃體內再增加一組相應的分支線路即可，並與多協議控制器做好數據的通訊交互等功能即可，具有良好的擴展性；本發明可以使不同標準(國標，美標，歐標)的直流快充樁同時接入，並且安裝在已經建好的cwt試驗室，而無需提供所有充電樁的總需求功率，具有很強的兼容性。
19.二、本發明通過對櫃體內的每個分支增加高精度交流電能測量裝置，同時利用充電樁自有的直流輸出電能測量裝置的數據，可以實時快速測量出每臺直流快充樁的不同環境條件下的實際工作效率，幫助開發人員實現從電網至車輪的能量流分析。實現能源效率的高精度測量。
20.三、本發明不需要對現有的成熟充電樁做任何改動，在有200kw左右的電力容量時，不需要建設單位向供電部門額外申請更大的電力容量即可實現對於不同標準的大功率直流快充樁的建設，可以更快速的服務於新能源相關企業的開發測試需求，建設周期大大縮短，降低成本。
附圖說明
21.圖1為本發明的結構示意圖；
22.圖2為本發明的原理示意圖。
23.圖中標號所示為：
24.1、櫃體，2、母排接入端，3、主斷路器，4、第一分支斷路器，5、第二分支斷路器，6、第
三分支斷路器，7、多協議控制器，8、電能測量裝置，9、操作顯示，10、急停操作按鈕，11、進線電能計量裝置，12、歐標進線電能計量裝置，13、美標進線電能計量裝置，14、國標出線電能計量裝置，15、歐標出線電能計量裝置，16、美標出線電能計量裝置。
具體實施方式
25.下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
26.實施例
27.一種多標準大功率充電智能分控配電箱，具備智能保護與切換、電能計量、快充樁效率測試、高低溫及雨雪環境防護、過載保護、急停和自動復位等功能，配備可接入風洞實驗數據採集系統的標準通訊協議數據接口，為整車充放電過程監測提供供電側電流、電壓和電功的時變數據。本發明可以在只需配置一套快充樁的電力容量的條件下來安裝三臺甚至更多的直流快速充電樁，只需要在本切換控制櫃內部做好測量及切換控制邏輯即可。
28.如圖1所示，所述的配電箱包括櫃體1和設置在櫃體1內的母排接入端2、主斷路器3、第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6；所述的母排接入端2與主斷路器3電性連接；所述的主斷路器3分別與第一分支斷路器4、第二分支斷路器5、第三分支斷路器6電性連接；所述的第一分支斷路器4、第二分支斷路器5、第三分支斷路器6上均安裝有電能測量裝置8，用於測量進入每臺快充樁之前的電能消耗，通過總線通訊的方式進行讀取及控制，對於不具備該功能的充電樁，需要在櫃體1內單獨安裝；所述的櫃體1外部設置操作顯示面板9；所述的操作顯示面板9內部設置多協議控制器7，所述的多協議控制器7為三個，分別與第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6建立連接，並通過相應的分配程序管理第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6，用於對配電箱進行實時通訊和控制；所述的操作顯示面板9上設置急停操作按鈕10，通過急停操作按鈕10以及多協議控制器7設定的觸發條件實現安全防護與急停，當判斷系統絕緣不足時或者充電樁通訊接入的急停訊息後，進行快速切斷第一分支斷路器4、第二分支斷路器5或第三分支斷路器6，以保證人身及設備安全；該配電箱的第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6具有主動切換保護功能，其受控於多協議控制器7，多協議控制器7選用具有擴展功能的市場上的成熟產品，具備can、rs485、tcp/ip等功能，並能夠根據需求進行協議的擴展，能夠將不同品牌的快充樁進行集聯，並進行一定的交互控制功能，且具備可編程功能；所述的主斷路器3、第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6均具備過載保護功能所述的櫃體1設置散熱通風孔，用於工作時散熱降溫；所述的櫃體1與地面進行接地連接，防止櫃體1表面帶電造成人員觸電事故。
29.該配電箱的功能主要是通過多協議控制器7與各個直流快充樁控制器建立通訊連接，並通過專用的分配程序管理第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6，從而減少對於供電功率的需求，將需求降至直接安裝多個充電樁的1/3甚至更低。同時能夠測量得到各個分支快速充電樁的工作效率，為試驗分析提供數據支撐。
30.如圖2所示，該配電箱的工作原理為：通過將三相五線制的電源通過母排接入端2接入主斷路器3，然後分配給第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6，接著
連接至各個獨立的充電樁，通電後保持所有充電樁上的電機為待工狀態，通過多協議控制器7與各個充電樁控制器之間的通訊，進行充電樁充電功能的啟停，充電功率的調整，及安全保護等功能的實現。所述的電能測量裝置8包括進線電能計量裝置和出線電能計量裝置，分別在第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6與充電樁的電纜之間安裝不同標準充電樁的進線電能計量裝置，負責測量各個支路的實際電能消耗，並將信號傳入多協議控制器7；同時在不同標準充電樁的出線側增加出線電能計量裝置，並將信號一併接入多協議控制器7，本發明主要通過各個充電樁對於其輸出功率的自身限制來實現對於各個充電樁功率的限制及分配。比如，a充電樁輸出限制為100kw，通過切換櫃內控制器發送功率限制參數給a充電樁，a充電樁通過自己的控制器實現最大功率的調整，保證不會超過100kw。其他快速充電樁調節類似，保證多個快速充電樁的輸出功率不超過最大交流電路輸入功率即可。其中，所述的進線電能計量裝置包括國標進線電能計量裝置11、歐標進線電能計量裝置12和美標進線電能計量裝置13，分別與第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6對應；所述的出線電能計量裝置包括國標出線電能計量裝置14、歐標出線電能計量裝置15和美標出線電能計量裝置16，分別與第一分支斷路器4、第二分支斷路器5和第三分支斷路器6對應。
31.以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。