本实用新型公开了一种预装式柔性充电系统，属于智能变配电技术及充电技术领域，包括集成布设于箱体内部的柔性充电模块和数据采集控制模块；柔性充电模块包括顺次连接的高压配电单元、变压单元、低压配电单元、充电分配单元和充电终端；数据采集控制模块包括数据采集控制单元、数据采集单元和电路保护装置；本实用新型系统包括集成于箱体内部的柔性充电模块和数据采集控制模块，在保证系统性能的同时为后续建设工作提供了便利；数据采集数据采集控制单元能够根据数据采集单元采集的数据信息控制电路保护装置中电子型断路器的启停，能够在电

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 213167758 U (45)授权公告日 2021.05.11 (21)申请号 1.8 H02J 3/18 (2006.01) H02H 3/00 (2006.01) (22)申请日 2020.09.09 H02J 13/00 (2006.01) (73)专利权人 四川大尔电气有限责任公司 地址 641000 四川省内江市城西工业园8号 路 (72)发明人 伍经伟钟胜安戚怀国陈显波 (74)专利代理机构 成都华风专利事务所(普通 合伙) 51223 代理人 张巨箭 (51)Int.Cl. B60L 53/30 (2019.01) B60L 53/60 (2019.01) B60L 53/66 (2019.01) H02J 3/00 (2006.01) H02J 7/02 (2016.01) 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 (54)实用新型名称 一种预装式柔性充电系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种预装式柔性充电系 统，属于智能变配电技术及充电技术领域，包括 集成布设于箱体内部的柔性充电模块和数据采 集控制模块；柔性充电模块包括顺次连接的高压 配电单元、变压单元、低压配电单元、充电分配单 元和充电终端；数据采集控制模块包括数据采集 控制单元、数据采集单元和电路保护装置；本实 用新型系统包括集成于箱体内部的柔性充电模 块和数据采集控制模块，在保证系统性能的同时 为后续建设工作提供了便利；数据采集数据采集 控制单元能够根据数据采集单元采集的数据信 息控制电路保护装置中电子型断路器的启停，能 U 够在电路异常时出现故障前，及时断开电路，避 8 免了事故的发生，安全性高。 5 7 7 6 1 3 1 2 N C CN 213167758 U 权利要求书 1/1页 1.一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述系统包括集成布设于箱体内部的柔性 充电模块和数据采集控制模块； 所述柔性充电模块包括顺次连接的高压配电单元、变压单元、低压配电单元、充电分配 单元和充电终端； 所述数据采集控制模块包括数据采集控制单元、数据采集单元和电路保护装置，所述 数据采集单元采集柔性充电模块的各单元线路中的电路参数数据、无功功率补偿数据、温 湿度数据并传输至数据采集控制单元，数据采集控制单元根据数据采集单元采集的数据控 制电路保护装置中电子型断路器的启停。 2.根据权利要求1所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述高压配电单元包 括设于高压配电单元线路上的计量子单元、电路参数转换装置。 3.据权利要求2所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述高压配电单元还包 括PT保护器件；所述电路参数转换装置包括电压互感器；所述计量子单元包括计量用电流 互感器、计量用电压互感器；所述PT保护器件与电压互感器、计量用电压互感器连接。 4.根据权利要求1所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述变压单元具体为 油浸式变压器或干式变压器。 5.根据权利要求1所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述低压配电单元包 括设于低压配电单元线路上的无功补偿器、滤波器件和电路参数转换装置。 6.根据权利要求1所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述数据采集单元包 括进线单元数据采集仪表、出线单元数据采集仪表、补偿仪电测仪表、设备温湿度数据采集 仪表。 7.根据权利要求1所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述电路保护装置还 包括微机保护装置、避雷器、隔离开关和谐波保护器件，设于高压配单元、低压配电单元线所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述充电分配单元具 体包括顺次连接的功率控制子单元和动态分配子单元。 9.根据权利要求1所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述系统还包括双向 连接的通信控制模块、远程主机，所述通信控制模块与数据采集控制模块连接。 10.根据权利要求9所述的一种预装式柔性充电系统，其特征在于：所述系统还包括双 向连接的充电控制模块和人机交互模块，所述充电控制模块与充电分配单元、充电终端双 向、通信控制模块连接。 2 2 CN 213167758 U 说明书 1/6页 一种预装式柔性充电系统 技术领域 [0001] 本实用新型涉及智能变配电技术及充电技术领域，尤其涉及一种预装式柔性充电 系统。 背景技术 [0002] 低碳出行是当下极力推崇的出行方式，电动汽车以其效率高、污染小等特点，受到 越来越多人的青睐。随着电动汽车的普及，电动汽车充电基础设施的建设是目前较为关心 的话题。目前电动汽车的充电站建设过程中，高压配电、低压配电等各电路模块分别采用不 同厂家的产品，导致充电站的布设较为分散且复杂，且各电路模块性能不一定能够适配，在 整个安装过程中，可能涉及二次系统设计，大大减低了工作效率。再者，现有充电站并不能 预测充电过程中即将出现的充电异常情况，都是在事故出现后进行逐步排查，使得充电站 的维修维护工作困难，另一方面也严重影响了用户的充电体验。 实用新型内容 [0003] 本实用新型的目的在于克服现有技术的问题，提供一种预装式柔性充电系统。 [0004] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种预装式柔性充电系统，系 统具体包括集成布设于箱体内部的柔性充电模块和数据采集控制模块；所述柔性充电模块 包括顺次连接的高压配电单元、变压单元、低压配电单元、充电分配单元和充电终端；所述 数据采集控制模块包括数据采集控制单元、数据采集单元和电路保护装置，所述数据采集 单元采集柔性充电模块的各单元线路中的电路参数数据、无功功率补偿数据、温湿度数据 并传输至数据采集控制单元，数据采集控制单元根据数据采集单元采集的数据控制电路保 护装置中电子型断路器的启停。 [0005] 作为一选项，所述高压配电单元包括设于高压配电单元线路上的计量子单元、电 路参数转换装置。 [0006] 作为一选项，所述高压配电单元还包括PT保护器件；所述电路参数转换装置包括 电压互感器；所述计量子单元包括计量用电流互感器、计量用电压互感器；所述PT保护器件 与电压互感器、计量用电压互感器连接。 [0007] 作为一选项，所述变压单元具体为油浸式变压器或干式变压器。 [0008] 作为一选项，所述低压配电单元包括设于低压配电单元线路上的无功补偿器、滤 波器件和电路参数转换装置。 [0009] 作为一选项，所述数据采集单元包括进线单元数据采集仪表、出线单元数据采集 仪表、补偿仪电测仪表、设备温湿度数据采集仪表。 [0010] 作为一选项，所述电路保护装置还包括微机保护装置、避雷器、隔离开关和谐波保 护器件，设于高压配单元、低压配电单元线] 作为一选项，所述充电分配单元具体包括顺次连接的功率控制子单元和动态分配 子单元。 3 3 CN 213167758 U 说明书 2/6页 [0012] 作为一选项，所述系统还包括双向连接的通信控制模块、远程主机，所述通信控制 模块与数据采集控制模块。 [0013] 作为一选项，所述系统还包括双向连接的充电控制模块和人机交互模块，所述充 电控制模块与充电分配单元、充电终端双向、通信控制模块连接。 [0014] 需要说明的是，上述选项可以进一步组合或替换形成新的技术方案。 [0015] 与现有技术相比，本实用新型有益效果是： [0016] (1)本实用新型系统包括集成于箱体内部的柔性充电模块和数据采集控制模块， 在保证系统性能的同时为后续建设工作提供了便利；数据采集数据采集控制单元能够根据 数据采集单元采集的数据信息控制电路保护装置中电子型断路器的启停，能够在电路异常 时出现故障前，及时断开电路，避免了事故的发生，安全性高。 [0017] (2)本实用新型的高压配电单元包括高压配电单元线路上的计量子单元、电路参 数转换装置，计量子单元用于检测高压配电单元某一段时间内的累积电流、电压值，电路参 数转换装置用于对高压配电单元中的电压、电流值进行转换。 [0018] (3)本实用新型高压配电单元还包括PT保护器件，用于控制保护电压互感器、计量 用电压互感器。 [0019] (4)本实用新型变压单元具体为油浸式变压器或干式变压器，用于实现电压转换。 [0020] (5)本实用新型低压配电单元包括设于低压配电单元线路上的无功补偿器、滤波 器件和电路参数转换装置；无功补偿器用于提高系统的功率因数，降低电压器以及送线路 的损耗，提高供电效率；滤波器件用于改善低压配电单元的电路性能；电路参数转换装置用 于对低压配电单元中的电流值进行转换，进而为电动汽车提供一定功率的充电服务。 [0021] (6)本实用新型数据采集单元包括进线单元数据采集仪表、出线单元数据采集仪 表、补偿仪电测仪表、设备温湿度数据采集仪表，用于采集柔性充电模块的各单元线路中的 电路参数数据、无功功率补偿数据、温湿度数据并传输至数据采集控制单元，进而对系统工 作状态进行全方位监测，以在电路异常时及时通过电子型断路器将电路断开，进而实现对 系统的保护。 [0022] (7)本实用新型电路保护装置还包括微机保护装置、避雷器、隔离开关和谐波保护 器件，进一步用于对系统进行保护。 [0023] (8)本实用新型充电分配单元包括功率控制子单元和动态分配子单元，用于动态 分配输出至充电终端的功率。 [0024] (9)本实用新型还包括通信控制模块、远程主机，用于实现远程的数据分享及监 控。 [0025] (10)本实用新型还包括充电控制模块和人机交互模块，用于根据人机交互模块输 入的充电要求，控制充电终端的充电状态；且远程主机经通信控制模块与充电控制模块连 接，通过充电控制模块控制充电分配单元进行功率分配、充电终端进行预约等待，进而实现 电动汽车的预约充电。 附图说明 [0026] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的 附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参 4 4 CN 213167758 U 说明书 3/6页 考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不 构成对本申请的不当限定。 [0027] 图1为本实用新型实施例1的系统框图； [0028] 图2为本实用新型实施例1的系统电气原理图； [0029] 图3为本实用新型实施例1的高压配电单元示意图； [0030] 图4为本实用新型实施例1的低压配电单元示意图； [0031] 图5为本实用新型实施例1的充电分配单元电路原理图。 具体实施方式 [0032] 下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新 型保护的范围。 [0033] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、pg电子平台“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是 为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第 一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0034] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地 连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术 语在本实用新型中的具体含义。 [0035] 此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间 未构成冲突就可以相互结合。 [0036] 本实用新型专利提供一种预装式柔性充电系统，系统结合智能化箱式变电站和柔 性充电站产品特点，将智能化变配电数据采集控制系统和柔性充电系统相融合，实现智能 变配电技术与柔性充电技术合二为一，以适应当下充电站的建设与使用。 [0037] 实施例1 [0038] 如图1‑图2所示，在实施例1中，一种预装式柔性充电系统，具体包括集成布设于箱 体内部的柔性充电模块和数据采集控制模块，柔性充电模块包括顺次连接的高压配电单 元、变压单元、低压配电单元、充电分配单元和充电终端；数据采集控制模块包括数据采集 控制单元、数据采集单元和电路保护装置，数据采集单元采集柔性充电模块的各单元线路 中的电路参数数据、无功功率补偿数据、温湿度数据并传输至数据采集控制单元，数据采集 控制单元根据数据采集单元采集的数据控制电路保护装置中电子型断路器的启停。本实用 新型系统包括集成于箱体内部的柔性充电模块和数据采集控制模块，在保证系统性能的同 时为后续建设工作提供了便利；输入的高压交流电源经高压配电单元、变压单元、低压配电 单元进行转换调理输出至充电分配单元，充电终端具体为若干充电枪，充电分配单元用于 对各充电枪的输出功率进行调节，以适应不通品牌、不通型号的汽车的充电需求；数据采集 5 5 CN 213167758 U 说明书 4/6页 控制单元能够根据数据采集单元采集的数据信息控制电路保护装置中电子型断路器的启 停，能够在电路异常时出现故障前，及时断开电路，避免了事故的发生，安全性高。作为一实 施例，数据采集控制单元可以采用ARM系列嵌入式控制电路实现，数据处理能力强；电路参 数数据具体为进线回路、出现回路中的电压、电流、功率转换等数据；充电状态数据具体是 用于充电过程的指示数据，例如正在充电、充电完成等。 [0039] 进一步地，高压配电单元包括设于高压配电单元线路上的计量子单元、电路参数 转换装置，计量子单元用于检测高压配电单元某一段时间内的累积电流、电压值，电路参数 转换装置用于对高压配电单元中的电压、电流值进行转换。具体地，如图3所示，高压配电单 元的输入电压为10k，经高压配电单元进线引入，通过电流互感器、电压互感器对高压配电 单元中的电压、电流值进行转换后输出至数据采集仪表，本实用新型高压配电单元各器件 型号如表1所示。 [0040] [0041] 进一步地，高压配电单元还包括PT保护器件；电路参数转换装置包括电压互感器 等；计量子单元包括计量用电流互感器、计量用电压互感器；PT保护器件与电压互感器、计 量用电压互感器连接。如图3所示，PT保护器件具体为熔断器，与电压互感器连接，用于保护 电压互感器、计量用电压互感器。 [0042] 进一步地，变压单元具体为油浸式变压器或干式变压器，用于实现高压配电单元 与低压配电单元之间的说电压转换，本实用新型具体采用的是变压器 S11‑M‑630。 [0043] 进一步地，如图4所示，低压配电单元包括设于低压配电单元线路上的无功补偿 器、滤波器件和电路参数转换装置；无功补偿器JKF用于提高系统的功率因数，降低电压器 以及送线路的损耗，提高供电效率；滤波器件由低压配电单元中补偿装置内的电抗器和电 容器组成，用于减小充电过程中系统产生的谐波对电网和设备的影响，进而改善低压配电 单元的电路性能；电路参数转换装置用于对高压配电单元中的电流值进行转换调理后输出 6 6 CN 213167758 U 说明书 5/6页 至充电分配单元，本实用新型低压配电单元各器件型号如表2所示。 [0044] [0045] 进一步地，数据采集单元包括进线单元数据采集仪表、出线单元数据采集仪表、补 偿仪电测仪表、设备温湿度数据采集仪表，用于采集柔性充电模块的各单元线路中的电路 参数数据、无功功率补偿数据、温湿度数据并传输至数据采集控制单元，进而对系统工作状 态进行全方位监测，以在电路异常时及时通过电子型断路器将电路断开，进而实现对系统 的保护。作为一选项，数据采集单元还包括充电终端数据采集仪表，用于采集充电终端的充 电状态数据。进一步地，数据采集单元还包括电压表和电流表，用于测量高压配电单元、低 压配电单元中的线路中的实时电压、电流值；该数据采集单元还包括设于高压配电单元、低 压配电单元线路上的带电显示器，用于直观显示设备是否带有运行电压，防止误操作。作为 一具体实施例，如图4所示，图中多功能表1具体为进线单元数据采集仪表，多功能表2具体 为补偿仪电测仪表，多功能表3‑5具体为出线单元数据采集仪表，设备温湿度数据采集仪表 具体为采用的是温湿度计 WST‑11。需要进一步说明的是，充电终端数据采集仪表设于充电 终端上，如充电枪输出端上，用于采集充电枪输出功率以获取当前电动汽车的充电状态。 [0046] 进一步地，电路保护装置还包括微机保护装置、避雷器、隔离开关和谐波保护器件 等，设于高压配单元、低压配电单元线路中，进一步用于对系统进行保护。作为一实施按例， 本实用新型高压配电单元设有微机保护装置RCX‑951，低压配电单元设有谐波补偿装置，用 于进一步对高压配电单元、低压配电的异常运行情况进行保护，如高压三段式保护，低压过 载保护、短路保护以及谐波防止等。 [0047] 进一步地，如图5所示，充电分配单元具体包括顺次连接的功率控制子单元和动态 分配子单元，用于动态分配输出至充电终端的功率。具体地，功率控制子单元用于根据用户 7 7 CN 213167758 U 说明书 6/6页 的充电需求调整输出功率，包括依次连接的若干充电模块以及切换接触器，功率控制单元 通过对接触器的控制实现对功率模块接入数量的调节，从而实现调节输出功率。如图5所 示，动态分配子单元包括若干开关，通过控制开关的闭合控制充电枪的工作状态，进而实现 了电动汽车充电的动态分配。 [0048] 进一步地，系统还包括双向连接的通信控制模块、远程主机，通信控制模块与数据 采集控制模块，用于实现远程的数据分享及实时在线监控，包括遥测、遥信、遥测、遥调及遥 视功能等。需要进一步说明的是，通信控制模块包括通信子模块与控制子单元，通信模块是 基于RS485的全双工通信模块，控制子单元可以具体为STM32系列单片机，远程主机可以具 体为工控机、移动终端等设备。 [0049] 进一步地，系统还包括双向连接的充电控制模块和人机交互模块，充电控制模块 与充电分配单元、充电终端双向连接，用于根据人机交互模块输入的充电要求，控制充电终 端的充电状态；远程主机经通信控制模块与充电控制模块连接，通过充电控制模块控制充 电分配单元进行功率分配、充电终端进行预约等待，进而实现电动汽车的预约充电。作为一 具体实施例，充电控制模块具体包括控制器和接触器，接触器设于动态分配单元输出端总 线与充电枪供电总线上，进而统一控制充电枪的工作启停状态；人机交互模块即HMI人机界 面，作为用户将充电需求输入充电分配单元的媒质，充电分配单元中的功率控制子单元进 而调整其输出功率，进而实现不同的充电需求。更为具体地，用户采用移动终端作为远程主 机，通过与充电站内的通信控制模块通信连接，将其充电预约信息经通电控制模块、充电控 制模块发送至充电分配单元，充电分配单元根据用户的预约信息调整其输出功率并通过某 充电桩输出，例如在1h后通过充电桩1输出15kW为其电动汽车进行充电。 [0050] 以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施 方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本 实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的 保护范围。 8 8 CN 213167758 U 说明书附图 1/5页 图1 9 9 CN 213167758 U 说明书附图 2/5页 图2 10 10 CN 213167758 U 说明书附图 3/5页 图3 11 11 CN 213167758 U 说明书附图 4/5页 图4 12 12 CN 213167758 U 说明书附图 5/5页 图5 13 13

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