CN102437617B - 一种电动汽车充电计量系统的智能锁闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电计量系统的智能锁闭装置，包括主控制器，所述主控制器上连接有电磁锁闭装置、红外收发装置以及主继电器；所述电磁锁闭装置包括与主控制器连接的主控电路，所述主控电路上连接有射频电路、驱动电路与霍尔感应控制电路，所述射频电路连接有充电插座模块，霍尔感应控制电路连接充电防护门，驱动电路上连接有第一电磁锁与第二电磁锁，第二电磁锁与充电插座模块连接。

Description

一种电动汽车充电计量系统的智能锁闭装置

技术领域

本发明涉及一种为电动车辆提供充电服务的充电站，尤其涉及充电站充电计量系统的智能锁闭装置。

背景技术

随着全球能源危机的日趋加重，世界各国都在努力寻求节能降耗、能源可再利用的途径以及清洁无污染能源，汽车作为人们日常生活的必备交通工具，其能耗污染巨大，电力作为一种清洁能源已越来越受到青睐，而世界各大汽车制造企业也都在努力研发电动汽车来逐步替代燃油动力汽车。

电动汽车是指利用存储于车辆的可再充电电池/电池组内的电能来提供动力驱动的汽车。通常情况下，电动汽车的电池通过连接至充电设施的充电装置，进行一段有效时间充电后实现再充电。在现有环境下，已经出现了一定规模的电动汽车充电设施，但是电动汽车的大型普及受到了充电设施功能和数量缺少的限制，需要分布更为广泛、功能更为齐全的充电设施，且普通电动汽车充电时间较长，通常选择在夜间或电动汽车停车时间足够长的情况下进行充电，则进一步需要允许车辆长时间停车的充电设施。尽管现今有一些充电站采用大电流充电的方式来缩短充电时间，以缓解充电需求，然而在一般情况下，电动汽车充电设施皆利用220V市电作为电力源，充电时间能控制在4至6小时，而150至600A的大电流即使能够缩减充电时间，却造成电网不稳定，且大电流的集中充电很可能造成台区瞬时负荷过大而引发断电，同时会缩短电动汽车电池寿命，因此这种方式并不可取。

其次，现今技术中充电设施的充电计量系统仍存在着若干缺陷。例如，ZL201010508258.4专利中公开了一种具有防误插拔功能的电动汽车充电桩系统及其防误插拔方法，其是由充电监控系统和充电输出回路组成，所述充电输出回路包括主控开关、保护电路、交电触发器和充电插座；所述充电监控系统包括主控制器、人机交互装置、读卡器、电能计量设备和通信装置。主控制器还分别于主控开关和充电插座连接，充电监控系统还与一个锁紧装置连接。该锁紧装置包括电动模块、锁体和锁紧机构，主控制器控制该锁紧装置来实现电缆组件的误插拔。其主要描述用于防止用户随意插拔充电电缆(即充电插头)的锁紧装置，这个装置是通过电动方式操作，至于其结构组成和如何实现插头与插座间的安全锁闭，均未作出具体描述，仅以简单的流程图来描述如何锁紧，但是流程图的基础，结构组成却并不清晰。

再者，作为一种消费类的服务装置，用户的体验也是一个重要因素，在现有情况下，一般是电动汽车用户根据电池的电量来选择最短距离的充电设施进行充电，而正如上文所述，可能存在某些充电站需求量过大的情形发生。而特别是在偏远地区，尤其是人口稀少的地区，加之气候、温度等环境因素较为恶劣，架设充电设施成本更高，所以充电站数量较少，而充电设施若不能进行智能化、人性化的改进创造，则势必会对用户造成损失。另外，即使在城市中，如何避免充电设施存在拥堵的情况，合理安排和调度电池充电，必须寻求一种可使用户实时寻找充电设施，以及无误差、迅捷的充电设施通信网络。

再次，充电设施属于高压用电区域，与加油站类似，需要对动力源进行合理监管，尤其是在偏远地区，不能完全依靠人工来实现监管。例如用户在购电过程中与充电设施发生接触，则存在高压触电的隐患，因此对充电设施的设计亦必须考虑完善。

最为重要地，充电设施的主要功能之一是对电动汽车用户的购电量实现即时精确计量，并将信息通过通讯网络发送至服务器终端进行数据汇总。在燃油汽车逐渐被替代的趋势下，对电网的要求也逐渐增多，而如何实现有效无误通信则是现今电网的一个难题，并且需要按照政府规定或电力部门的合理调度来实施电力分配。从上述描述可以看出，通信网络是电动汽车再充电系统的一个必不可少的部分，其必须满足电动汽车用户、充电设施管理者、电力公司以及政府部门的需求。当前普遍技术是通过电力线通信技术来实现载波通信，对于大量数据的告诉传输而言，该项技术的限制为传输距离的劣势。另外可以使用有线局域网络来连接终端服务器，有线局域网与PLC网络的区别在于使用专用线路来承载通信信号，以太网就是最为普遍的技术，但此项技术需要专属线路铺设，成本较高。而广域网络是覆盖范围最广的计算机网络，当前已经开始利用WAN，例如Internet网络实现数据通信，但是这项技术村在的问题较为普遍：数据是以加密数据封包的形式传送至主站电脑，这样通常会存在网络延迟、断线或数据损坏的问题，而这些问题通常出现在用户终端——充电设施的集成系统，亦正如前文所述的问题，充电系统的系统集成度不完善，设计不够人性化，才会导致此类问题的发生。

随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，以及国务院确定的战略性新兴产业之一，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。然而，电动汽车产业是一项系统工程，电动汽车充电站则是主要环节之一，必须与电动汽车其他领域实现共同协调发展。因此，需要一种高集成度、合理设计的电动汽车充电设施，以解决上述的技术难题，在有效利用电网资源的同时，实现用户的便捷使用。

发明内容

本发明所要解决的问题就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种电动汽车充电计量系统的智能锁闭装置。

一种电动汽车充电计量系统的智能锁闭装置，其特征在于：包括主控制器，所述主控制器上连接有电磁锁闭装置、红外收发装置以及主继电器；所述电磁锁闭装置包括与主控制器连接的主控电路，所述主控电路上连接有射频电路、驱动电路与霍尔感应控制电路，所述射频电路连接有充电插座模块，霍尔感应控制电路连接充电防护门，驱动电路上连接有第一电磁锁与第二电磁锁，第二电磁锁与充电插座模块连接。

进一步的，还包括控制第一电磁锁与第二电磁锁动作的电磁锁配合装置，所述电磁锁配合装置与主控制器连接。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明电动汽车充电桩的立体视图；

图2为本发明电动汽车充电计量系统的系统原理框图；

图3为本发明电动汽车充电计量系统智能锁闭装置的组成原理结构图；

图4为本发明智能锁闭装置中电磁锁闭装置的原理框图；

图5为本发明电动汽车充电计量系统的充电门保护程序流程图；

图6为本发明电动汽车充电计量系统的充电插座保护程序流程图。

具体实施方式

参照图1、2，充电站充电计量系统，包括：主处理器100，与主处理器100电气连接的电源模块200、显示模块300、通讯模块400、电能计量模块500、数据读写模块600、数据存储模块700、输出模块800、输出端口1300、门锁与充电控制模块1000，以及由门锁与充电控制模块1000控制开闭的充电防护门1100；所述门锁与充电控制模块1000上依次连接有系统开关模块以及供车辆充电插头连接的充电插座模块900，所述系统开关模块通过防雷器1200连接电网，主处理器100中设有充电防护门保护单元101与充电插座保护单元102。

参照图3、4，本发明充电站充电计量系统的智能锁闭装置，包括主控制器1010，所述主控制器1010上连接有电磁锁闭装置1020、红外收发装置1030以及主继电器1040；所述电磁锁闭装置1020包括与主控制器1010连接的主控电路1021，所述主控电路1021上连接有射频电路1027、驱动电路1026与霍尔感应控制电路1024，所述射频电路1027连接有充电插座模块900，霍尔感应控制电路1024连接充电防护门1100，驱动电路1026上连接有第一电磁锁1023与第二电磁锁1022，第二电磁锁1022与充电插座模块900连接。

第一电磁锁1023与第二电磁锁1022的动作通过电磁锁配合装置1025来协调完成，电磁锁配合装置1025与主控制器1010连接。电磁锁配合装置1025是两个电磁锁之间的承接装置，其原理：电磁锁配合装置1025用来协调两个电磁锁的工作，若分别对第一电磁锁1023与第二电磁锁1022进行控制提高生产成本，而且耗费系统处理速度，因为通过硬件上的一个机械装置来实现第一电磁锁1023与第二电磁锁1022之间的配合协作，仅利用主系统对这个电磁锁配合装置1025单独进行控制即可，实现的效果是一样的。

在初始状态下，所述第一电磁锁1023处于关闭状态，所述第二电磁锁1022处于打开状态；在用户刷卡时，所述射频电路1027将信号传给主控电路1021，主控电路1021控制所述驱动电路1026打开第一电磁锁1023，当充电防护门1100打开时，所述充电防护门1100触发霍尔感应，所述主控电路1021控制驱动电路1026关闭第一电磁锁1023；插入充电插头，当红外收发装置1030检测到充电插头正确插入时，主控电路1021控制驱动电路1026关闭所述第二电磁锁1022，所述充电计量系统开始充电；当充电完毕时，用户刷卡，射频电路1027将信号传输给所述主控电路1021，主控电路1021控制所述驱动电路1026打开第二电磁锁1022，此时所述充电防护门1100打开，拔出充电插头，所述红外收发装置1030检测到充电插头完全拔出，所述主控电路1021控制驱动电路1026打开第一电磁锁1023，充电防护门1100自动关闭并触发霍尔感应，所述主控电路1021控制驱动电路1026关闭第一电磁锁1023，锁死充电防护门1100，所述充电计量系统返回至初始状态。

值得说明的是：充电插头可能会因为插座模具和型号的问题出现插头送到或者短路的情况，那么需要在插头插好后对充电桩的主系统进行一个提示，这样才能让主系统控制第二电磁锁1022锁死插头，所以第二电磁锁1022就用来锁定电动汽车的充电插头，并且是电磁吸合，再加上第二电磁锁1022的锁死，就能防止插头脱落或者短路，也能防止用户在不知情的情况下随意拔出插头；因为是强电作业，所以短路或者是直接拔插头会比较危险；第一电磁锁1023就用来控制充电防护门1100。

参照图5，充电防护门保护单元101用于处理1)充电防护门打开，在所述充电防护门保护单元101接收到来自主处理器的打开充电防护门信号时，判断所述电磁锁是否可用，若电磁锁不可用则进行语音提示，若电磁锁可用则收回电磁锁，在超出一预设等待时间后仍未插入插头，弹出电磁锁；2)充电防护门关闭，在所述充电防护门保护单元101接收到来自主处理器的充电防护门关闭信号时，判断所述电磁锁是否可用，若所述电磁锁不可用则进行语音提示，若电磁锁可用则弹出电磁锁并锁定充电防护门；3)充电防护门意外打开，在充电过程中若充电防护门未经授权而打开，则所述充电防护门保护单元101断开主继电器1040，并进行语音提示及事件记录，随后进行费用结算并进行界面提示，其后等待写卡。

参照图6，充电插座保护单元102用于处理：1)插头插入保护，在所述充电插座保护单元102接收到主继电器1040的插入充电插头信号时进行红外检测插头位置操作，若位置不正确则进行语音提示及界面提示；2)插头拔出保护，在所述充电插座保护单元102接收到主继电器1040的拔出充电插头信号时进行红外检测插头位置操作，若位置不正确则进行语音提示及界面提示；3)插头脱落保护，红外检测插头位置，若位置不正确则断开主继电器1040并进行事件记录，随后进行费用结算及界面提示，其后等待写卡。

以上已通过本发明的优选实施例进行了详尽描述，应当理解，这些优选实施方式并非是对本发明的限制。所有基于本发明的权利要求所做的更改、修饰及变化均应涵盖于本发明所要求保护的精神和技术范畴内。

Claims (4)

1.一种电动汽车充电计量系统的智能锁闭装置，包括主控制器，所述主控制器上连接有电磁锁闭装置、红外收发装置以及主继电器；所述电磁锁闭装置包括与主控制器连接的主控电路，所述主控电路上连接有射频电路、驱动电路与霍尔感应控制电路，所述射频电路连接有充电插座模块，霍尔感应控制电路连接充电防护门，驱动电路上连接有第一电磁锁与第二电磁锁，第二电磁锁与充电插座模块连接，其特征在于，还包括控制第一电磁锁与第二电磁锁动作的电磁锁配合装置，所述电磁锁配合装置与主控制器连接，其中：

所述第一电磁锁与第二电磁锁的动作通过电磁锁配合装置来协调完成，电磁锁配合装置与主控制器连接，所述电磁锁配合装置作为两个电磁锁之间的承接装置，用来协调这两个电磁锁的工作，其中：

在初始状态下，所述第一电磁锁处于关闭状态，所述第二电磁锁处于打开状态；

在用户刷卡时，所述射频电路将信号传给主控电路，主控电路控制所述驱动电路打开第一电磁锁，当充电防护门打开时，所述充电防护门触发霍尔感应，所述主控电路控制驱动电路关闭第一电磁锁；

插入充电插头，当红外收发装置检测到充电插头正确插入时，主控电路控制驱动电路关闭所述第二电磁锁，所述充电计量系统开始充电；

当充电完毕时，用户刷卡，射频电路将信号传输给所述主控电路，主控电路控制所述驱动电路打开第二电磁锁，此时所述充电防护门打开，拔出充电插头，所述红外收发装置检测到充电插头完全拔出，所述主控电路控制驱动电路打开第一电磁锁，充电防护门自动关闭并触发霍尔感应，所述主控电路控制驱动电路关闭第一电磁锁，锁死充电防护门，所述充电计量系统返回至初始状态。

2.一种设有权利要求1所述的智能锁闭装置的充电站充电计量系统，其特征在于包括，主处理器，与主处理器电气连接的电源模块、显示模块、通讯模块、电能计量模块、数据读写模块、数据存储模块、输出模块、输出端口、门锁与充电控制模块，以及由门锁与充电控制模块控制开闭的充电防护门；所述门锁与充电控制模块上依次连接有系统开关模块以及供车辆充电插头连接的充电插座模块，所述系统开关模块通过防雷器连接电网，主处理器中设有充电防护门保护单元与充电插座保护单元。

3.根据权利要求2所述的充电站充电计量系统，其特征在于，所述充电防护门保护单元用于处理：

1)充电防护门打开,在所述充电防护门保护单元接收到来自主处理器的打开充电防护门信号时,判断所述电磁锁是否可用,若电磁锁不可用则进行语音提示,若电磁锁可用则收回电磁锁,在超出一预设等待时间后仍未插入插头，弹出电磁锁；

2)充电防护门关闭,在所述充电防护门保护单元接收到来自主处理器的充电防护门关闭信号时,判断所述电磁锁是否可用,若所述电磁锁不可用则进行语音提示,若电磁锁可用则弹出电磁锁并锁定充电防护门；

3)充电防护门意外打开,在充电过程中若充电防护门未经授权而打开,则所述充电防护门保护单元断开主继电器,并进行语音提示及事件记录,随后进行费用结算并进行界面提示,其后等待写卡。

4.根据权利要求2所述的充电站充电计量系统，其特征在于，所述充电插座保护单元用于处理:

1)插头插入保护,在所述充电插座保护单元接收到主继电器的插入充电插头信号时进行红外检测插头位置操作,若位置不正确则进行语音提示及界面提示；

2)插头拔出保护,在所述充电插座保护单元接收到主继电器的拔出充电插头信号时进行红外检测插头位置操作,若位置不正确则进行语音提示及界面提示；

3)插头脱落保护，红外检测插头位置，若位置不正确则断开主继电器并进行事件记录，随后进行费用结算及界面提示，其后等待写卡。