一种基于海上风电的海上充电桩系统的制作方法

[0001]
本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种基于海上风电的海上充电桩系统。


背景技术：

[0002]
随着海洋经济的发展、海上活动的增加以及绿色低碳战略的大力推进，将会有越来越多的海上电动设施(如小型电动船舶)及其辅助用电设施(如充电式通信、导航系统)投入使用。为满足这些设施的充电要求，在岸边和码头建立了相应的充电设施。然而，由于这些设施常常运行于海上，远离岸边，给充电带来了不便。特别是当其在海上突遇缺电状况时，由于远离海岸，如果不能就近找到充电桩进行充电，会因电源耗尽造成其水中停车，由此将该电动设施置于困境。
[0003]
然而，迄今为止，尚没有远离海岸的海上充电桩。随着海上风力发电技术的成熟和日渐普及，海上风电已经成为重要的电力来源，为构建基于海上风电的海上充电桩奠定了基础。


技术实现要素：

[0004]
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于海上风电的海上充电桩系统，以方便小型海上电动设施(如小型电动游艇)的应急充电。该系统通过在风机塔筒上安装充电桩，直接将风机发出的电进行变压、稳压，并经由充电智能控制模块控制对插入充电桩的用户设施进行充电。
[0005]
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于海上风电的海上充电桩系统，其包括：海上风力发电机组、稳变压模块以及充电桩模块；所述海上风力发电机组用于将安装海域的风能转换为电能，并将转换电能发送到所述稳变压模块，同时通过外送电力输出电缆发送到外接电力用户端或电网；所述稳变压模块用于根据所述充电桩模块所需的电压等级标准将所述海上风力发电机组所发电能转换为稳定的输入电压后，发送到所述充电桩模块；所述充电桩模块用于为海上有充电需求的用户设备补给电能。
[0006]
进一步地，所述稳变压模块包括变压器和稳压器；所述变压器用于将海上风力发电机组的发电电压转变至充电桩模块所需的输入电压等级；所述稳压器用于稳定工作电压，并将其发送到所述充电桩模块。
[0007]
进一步地，所述充电桩模块包括人机交互模块、充电智能控制模块、无线通信模块、辅助电源、智能电表、断路器、交流接触器、直流蓄电池充电机以及充电枪收放模块；所述人机交互模块用于读取用户充电卡或信用卡信息，并根据充电智能控制模块发送的扣费或退卡指令，从用户充电卡或信用卡中扣除充电费用或退卡；
[0008]
所述充电智能控制模块一方面用于通过所述无线通信模块将所述人机交互子模块读取的用户充电卡或信用卡信息发送至远程处理终端对用户身份信息进行验证；另一方面用于根据所述充电枪收放模块接收信息判别是直流充电还是交流充电，并通过控制所述交流接触器和直流蓄电池充电机的通断进行直流或交流充电，同时读取所述智能电表的充
电量信息，在达到用户设定的充电量后，断开充电并完成自动扣费和转账；所述辅助电源用于将交流输入转换为直流输出，为所述充电智能控制模块、人机交互模块和无线通信模块供电；所述智能电表用于充电电量的计量；所述断路器用于在过载、短路和漏电时提供断路保护功能；所述交流接触器用于根据所述充电智能控制模块的控制指令，控制充电电源的通断。
[0009]
进一步地，所述充电枪收放模块包括电机控制器、交流充电枪电缆收放盘电机、直流充电枪电缆收放盘电机、充电枪电缆收放盘、直流充电枪和交流充电枪；所述电机控制器与所述充电智能控制模块相连，所述充电智能控制模块根据接收到的用户通过键盘或手机app发送的电缆收放指令，控制所述电机控制器分别对所述交流充电枪电缆收放电机和直流充电枪电缆收放电机进行电缆收放控制，将所述直流充电枪或交流充电枪下放至用户在海面上能够接入用户充电接入端的高度位置或进行回收；所述交流充电枪用于为自备充电机、需交流充电的用户设备进行充电；所述直流充电枪用于为需直流充电的用户设备进行充电。
[0010]
进一步地，所述人机交互模块的数量为两个，其中一所述人机交互模块安装在所述充电桩模块表面，便于用户在甲板平台上操作；另一所述人机交互模块与所述充电枪收放模块中的直流充电枪或交流充电枪一体连接在直流充电枪电缆或交流充电枪电缆的末端，便于用户在海面上操作。
[0011]
进一步地，所述人机交互模块包括显示器、输入键盘和读卡器；所述读卡器用于在充电开始前读取用户充电卡或信用卡信息，并发送到所述充电智能控制模块，并在充电结束时根据所述充电智能控制模块发送的指令从用户充电卡或信用卡中扣除充电费用，退出用户充电卡或信用卡；所述输入键盘用于输入用户信息；所述显示器用于显示用户卡信息和充电信息。
[0012]
进一步地，所述无线通信模块包括远程无线通信天线和wifi天线。
[0013]
进一步地，所述充电桩模块安装于海上风机的甲板平台上的风机塔筒外侧，或嵌入风机塔筒表面。
[0014]
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用海上风力发电机组产生的海上风电这种绿色可再生能源作为海上充电桩的电力来源，零排放、无污染。2、本发明充电桩模块可规划安装于海上，为海上作业用户提供充电服务，方便用户用电设施的就近应急充电。3、本发明充电桩模块中设置有无线通信模块，具有远程通信和近距离wifi通信两种数据传输功能，海上用户可以通过手机app实现与充电桩的通信，经远程终端身份认证后，可以操控充电枪收放模块启动充电枪电缆收放电机，将充电枪下放至用户在海面上可以接入用户端充电接口的高度位置，以便进行充电。4、本发明可同时作为海上发电装备，为近端或远端用户提供电力。因此，本发明可以广泛应用于新能源技术领域。
附图说明
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图1是本发明基于海上风电的海上充电桩系统构成示意图；
[0016]
图2是本发明基于海上风电的海上充电桩系统安装布置图。
具体实施方式
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下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
[0018]
如图1所示，本发明提供的一种基于海上风电的海上充电桩系统，其包括：海上风力发电机组1、稳变压模块2以及充电桩模块3。其中，海上风力发电机组1用于将安装海域的风能转换为电能，并将转换的电能发送到稳变压模块2，或通过外送电力输出电缆4发送到外接电力用户端或电网；稳变压模块2用于根据充电桩模块3所需的电压等级标准将海上风力发电机组1发送的电能转换为稳定的输入电压后，发送到充电桩模块3；充电桩模块3用于为海上有充电需求的用户设备补给电能。
[0019]
进一步地，稳变压模块2包括变压器21和稳压器22，变压器21用于将海上风力发电机组1的发电电压转变至充电桩模块3所需的输入电压等级，稳压器22用于稳定工作电压，并将其发送到充电桩模块3。
[0020]
进一步地，充电桩模块3包括人机交互模块31、充电智能控制模块32、无线通信模块33、辅助电源34、智能电表35、断路器36、交流接触器37、直流蓄电池充电机38以及充电枪收放模块39。其中，人机交互子模块31用于读取用户充电卡或信用卡信息，并根据充电智能控制模块32发送的扣费或退卡指令，从用户充电卡或信用卡中扣除充电费用或退卡；充电智能控制模块32一方面用于通过无线通信模块33将人机交互子模块31读取的用户充电卡或信用卡信息发送至远程处理终端对用户身份信息进行验证；另一方面用于根据充电枪收放模块39中的用户充电接入端判别是直流充电还是交流充电，并通过控制交流接触器37和直流蓄电池充电机38的通断进行直流或交流充电，同时读取智能电表35的充电量信息，在达到用户设定的充电量后，断开充电并完成自动扣费和转账；辅助电源34用于将交流输入转换为直流输出，为人机交互模块31、充电智能控制模块32和无线通信模块33供电；智能电表35用于充电电量的计量；断路器36用于在过载、短路和漏电时提供断路保护功能；交流接触器37用于根据充电智能控制模块32的控制指令，控制充电电源的通断。
[0021]
进一步地，充电枪收放模块39包括电机控制器391、交流/直流充电枪电缆收放盘电机392、交流/直流充电枪电缆收放盘393、直流充电枪394和交流充电枪395。其中，电机控制器391与充电智能控制模块32相连，由充电智能控制模块32根据接收到的用户通过键盘或手机app发送的电缆下放和回收指令，控制电机控制器391分别通过交流/直流充电枪电缆收放电机392对交流/直流充电枪电缆收放盘393上的充电枪电缆进行收放控制，以便将直流充电枪394或交流充电枪395下放至用户在海面上可以接入用户充电接入端口的高度位置，进行连接充电，充电完毕后，将放出的电缆收回；交流充电枪395用于为自备充电机、需交流充电的用户设备进行充电；直流充电枪394用于为需直流充电的用户设备进行充电。
[0022]
进一步地，人机交互子模块31的数量为两个，其中一个人机交互子模块安装在充电桩表面，便于用户在甲板平台上操作；另一人机交互子模块与充电枪收放模块39中的直流充电枪或交流充电枪一体连接在充电枪电缆的末端，便于用户在海面上操作。
[0023]
进一步地，两人机交互子模块结构相同，均包括显示器、输入键盘和读卡器。其中，读卡器用于在充电开始前读取用户充电卡或信用卡信息，发送到充电智能控制模块32，并在充电结束时根据充电智能控制模块32发送的指令从用户充电卡或信用卡中扣除充电费用，退出用户充电卡或信用卡；输入键盘用于输入用户信息；显示器用于显示用户卡信息和充电信息等。
[0024]
进一步地，无线通信模块33包括远程无线通信天线331和wifi天线332，用于实时将充电信息发送至远程处理终端，以便对用户身份信息进行验证，并实现资金自动转账。同时也用于远程处理终端监控海上充电桩工作状态。海上用户可以通过手机app实现与充电桩模块的通信，经远程处理终端身份认证后，可以操控充电枪收放模块39启动充电枪电缆收放电机392，将直流充电枪或交流充电枪下放至用户在海面上可以接入用户端充电接口的高度位置，以便进行充电。
[0025]
进一步地，如图2所示，充电桩模块3安装于海上风机的甲板平台5上的风机塔筒6外侧，也可嵌入风机塔筒6表面。甲板平台5的基础外侧安装有舷梯7，供用户接近充电桩模块3进行充电操作。交流充电枪和直流充电枪均留有足够长的专用充电枪电缆，盘绕在充电机电缆收放盘393上，可由交流/直流充电枪电缆收放电机392控制充电枪收放，以便将充电枪下放至用户在海面上可以接入用户端充电接口的高度位置，方便海上用户将充电枪与小型海上电动设施(如小型电动游艇)的充电端连接。
[0026]
本发明的工作原理为：海上风力发电机组1将安装海域的风能转换为电能并发送到稳变压模块2、用户端或电网；并通过稳变压模块2将海上风力发电机组1所发电能转换为稳定的输入电压后，发送到充电桩模块3。当用户需要充电时，通过手机app与充电桩模块3进行通信。充电智能控制模块32将充电枪下放后，读取人机交互模块31的输入信息，判别信息的有效性，并通过用户充电接入端，判别是直流充电还是交流充电，然后接通交流接触器37进行充电，同时读取智能电表35的充电量信息，当达到用户设定的充电量后，断开交流接触器37结束充电，并通知人机交互模块31在充电卡或信用卡上扣除相应费用并退出用户充电卡或信用卡。充电信息通过无线通信模块33经无线通信天线331发送至远程处理终端，以便对用户身份信息进行验证，并实现资金自动转账。当用户选择直流充电时，充电智能控制模块32将控制接通交流接触器37，并控制直流蓄电池充电机38经由直流充电枪给用户设备进行充电。当用户选择交流充电时，将控制接通交流接触器37，并经由交流充电枪直接给用户设备端送电，并经由用户端自备的充电机进行充电。充电智能控制模块32可将充电桩工作状态信息通过无线通信模块33发送至远程处理终端，用以监控海上充电桩模块工作状态。
[0027]
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

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