CN103311999B - 一种电动车辆的智能充电桩及其充电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车辆的智能充电桩及其充电控制方法，包括充电主控单元、人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器和充电插座；其中，该智能充电桩还包括电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元；所述的人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器、电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元分别与充电主控单元相连接；所述的电网实时载荷检测单元、计量单元、充电负荷调节单元和交流接触器依次串联在电网和充电插座之间的线路上。该充电桩安全可靠、功能全面、更适合广大群众使用。

Description

一种电动车辆的智能充电桩及其充电控制方法

技术领域

本发明涉及一种充电桩，具体涉及一种电动车辆使用的智能充电桩及其充电控制方法。

背景技术

随着经济发展与能源供给、环境污染之间的矛盾日益激化，节能降耗和减少对化石燃料的依赖已成为世界各国经济持续发展迫切需要解决的问题。电动汽车具有节油、环保、高效率的优点，世界各国科学家和工业界普遍认为电动汽车是二十一世纪重要的清洁交通工具。电动汽车充电站和充电网络是电动汽车规模化和产业化发展的重要基础设施。

目前电动汽车充电设施可以分为充电桩、充电站、换电站三种类型。而充电桩对具有车载充电机的电动乘用车辆可以提供交流充电电源，且具有占地面积小，布点灵活等特点，在我国起着越来越重要的作用。人们对充电桩也进行多方面研究，如中国专利号为2011204830713就公开了一种智能化电动汽车交流充电桩，其包括电能计量表、交流接触器、主控制模块、外设控制模块等。又如中国专利号为2010201486921公开了一种刷卡计费的电动汽车充电桩控制器，包括控制模块、与控制模块相连接的电源模块，所述控制模块还连接射频模块、隔离模块、监控模块、人机交互模块、实时时钟模块和存储模块，所述隔离模块与通信模块相连接。上述的充电桩可以让人们方便快捷的对电动汽车进行充电，但是目前这种交流充电桩的充电控制模式均为一样的，不能根据当地当时电网的载荷来选择充电，而且只支持刷卡充电模式，即预付费后再消费模式，对于没有办卡或是没有及时充值的用户来说只能“望桩兴叹”了。因此，市场上急需一种功能更加全面、更能适用于广大电动车车友进行方便快捷充电的智能充电桩。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种功能更为全面，不仅可以刷卡消费也能现金消费的，且能根据当地当时的电网载荷进行调节充电电压的电动车辆的智能充电桩及其充电控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种电动车辆的智能充电桩，包括充电主控单元、人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器和充电插座；其中，该智能充电桩还包括电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元；所述的人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器、电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元分别与充电主控单元相连接；所述的电网实时载荷检测单元、计量单元、充电负荷调节单元和交流接触器依次串联在电网和充电插座之间的线路上；所述的充电主控单元采用CPLD控制器，接收信息读取单元、钱币识别单元、电网实时载荷检测单元、计量单元、人机交互界面传输过来的信息并进行分析处理后，向充电负荷调节单元发出调节充电负荷的指令，再向交流接触器发出控制指令，实现充电插座通/断电。

作为本发明的进一步说明，以上所述的电网实时载荷检测单元采用以CS5463芯片为核心的电网负荷检测装置。

充电负荷调节单元为一个可调节输出电压大小的电路模块；主要是根据充电主控单元发送过来的指令，输出一个适合电动车辆电池的充电电压。

作为本发明的进一步说明，以上所述的钱币识别单元为纸币识别器，接收识别纸币并将纸币面额输送给充电主控单元。

作为本发明的进一步说明，以上所述的人机交互界面为触摸屏显示器，显示充电主控单元传输过来的信息并将用户的请求信息传输给充电主控单元进行处理。

作为本发明的进一步说明，以上所述的充电主控单元还连接有一输入单元，输入单元采用不锈钢防水键盘，安装在人机交互界面的下方。

作为本发明的进一步说明，以上所述的通信单元包括光纤以太网通信接口和无线通信接口，充电主控单元实时从通信单元获取通信网络信号强弱状态信息。

作为本发明的进一步说明，以上所述的信息存储单元与通信单元相连接，当通信网络信号弱的时候，信息存储单元将暂存充电主控单元传输过来的充电信息；当通信网络信号强的时候，充电主控单元将向信息存储单元发出指令，将暂存于信息存储单元的充电信息传输给通信单元，经过通信单元发送给充电设备管理中心的上位机。

作为本发明的进一步说明，以上所述的信息读取单元采用IC卡读写器，读取IC卡上的信息并传输给充电主控单元。

一种上述电动车辆的智能充电桩的充电控制方法，包括以下步骤：

（1）用户将电动车辆的电池的插头插接到充电桩的充电插座上；

（2）充电主控单元初始化程序，并在人机交互界面上显示“刷卡消费充电”和“现金消费充电”选项信息；

a.当用户选择“刷卡消费充电”选项时，用户将IC卡放在信息读取单元上，信息读取单元读取IC卡的用户信息，并将用户信息传输给充电主控单元；

b.当用户选择“现金消费充电”选项时，用户将纸币放入钱币识别单元中，钱币识别单元识别纸币面额后，将识别信息传输给充电主控单元；

（3）充电主控单元接收到信息读取单元传输过来的用户信息或钱币识别单元传输过来的识别信息后，开始分析处理电网实时载荷检测单元实时传输过来的电网载荷信息，然后根据电网载荷信息分析处理的结果，向充电负荷调节单元输出调节充电电压的指令，使充电负荷调节单元的输出电压达到最佳值；

（4）充电主控单元向交流接触器发出通电指令，开始充电；同时，串联在电网和充电插座之间的线路上的计量单元开始计量电量，并将计量信息传输给充电主控单元；

（5）当电池的电量充满后，充电主控单元向交流接触器发出断电指令，停止充电；

（6）充电主控单元分析当前通信网络信号强弱状态，当通信网络信号强时，充电主控单元通过通信单元将此次充电信息发送给充电设备管理中心的上位机；当通信网络信号弱时，充电主控单元将此次充电信息传输给信息存储单元进行暂存，等通信网络信号强时再发送给充电设备管理中心的上位机；至此，使用该充电桩进行一次充电结束。

本发明的优点：

1.安全可靠，更能保护电动车辆的电池。增设了电网实时载荷检测单元和充电负荷调节单元，可以实时检测当地当时的电网载荷，充电主控单元分析该实时载荷信息后，对充电负荷调节单元发出调节充电电压的指令，使充电电压更加适合电动车辆的电池，避免了充电电压过高或过低的现象，不损害电池性能，延长了电池的使用寿命。

2.更加人性化，功能齐全。增设了钱币识别单元，让没有办卡的车友也能够充电；人机交互界面和输入单元同时应用，需充电的车友即可通过触摸屏输入请求信息，也可通过防水键盘输入请求信息，适合不同群体使用。

3.结构简单，生产成本相较于现有的充电桩增幅不大。

4.充电信息安全。当通信网络信号差的时候，充电信息先暂存在信息存储单元中，信号好时再传输给上位机，保证了充电信息在传输过程不流失，而且在充电桩终端也不需要太大容量的存储单元。

附图说明

图1是本发明的结构框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例：

如图1所示，一种电动车辆的智能充电桩，包括充电主控单元、人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器和充电插座；其中，该智能充电桩还包括电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元；所述的人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器、电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元分别与充电主控单元相连接；所述的电网实时载荷检测单元、计量单元、充电负荷调节单元和交流接触器依次串联在电网和充电插座之间的线路上；所述的充电主控单元采用CPLD控制器，接收信息读取单元、钱币识别单元、电网实时载荷检测单元、计量单元、人机交互界面传输过来的信息并进行分析处理后，向充电负荷调节单元发出调节充电负荷的指令，再向交流接触器发出控制指令，实现充电插座通/断电。

所述的电网实时载荷检测单元采用以CS5463芯片为核心的电网负荷检测装置，所述的充电负荷调节单元为调节输出电压大小的电路模块。

所述的钱币识别单元为纸币识别器，接收识别纸币并将纸币面额输送给充电主控单元。

所述的人机交互界面为触摸屏显示器，显示充电主控单元传输过来的信息并将用户的请求信息传输给充电主控单元进行处理。

所述的充电主控单元还连接有一输入单元，输入单元采用不锈钢防水键盘，安装在人机交互界面的下方。

所述的通信单元包括光纤以太网通信接口和无线通信接口，充电主控单元实时从通信单元获取通信网络信号强弱状态信息。

所述的信息存储单元与通信单元相连接，当通信网络信号弱的时候，信息存储单元将暂存充电主控单元传输过来的充电信息；当通信网络信号强的时候，充电主控单元将向信息存储单元发出指令，将暂存于信息存储单元的充电信息传输给通信单元，经过通信单元发送给充电设备管理中心的上位机。

所述的信息读取单元采用IC卡读写器，读取IC卡上的信息并传输给充电主控单元。

应用上述实施例的智能充电桩的充电控制方法，包括以下步骤：

（1）用户将电动车辆的电池的插头插接到充电桩的充电插座上；

（2）充电主控单元初始化程序，并在人机交互界面上显示“刷卡消费充电”和“现金消费充电”选项信息；

a.当用户选择“刷卡消费充电”选项时，用户将IC卡放在信息读取单元上，信息读取单元读取IC卡的用户信息，并将用户信息传输给充电主控单元；

b.当用户选择“现金消费充电”选项时，用户将纸币放入钱币识别单元中，钱币识别单元识别纸币面额后，将识别信息传输给充电主控单元；

（3）充电主控单元接收到信息读取单元传输过来的用户信息或钱币识别单元传输过来的识别信息后，开始分析处理电网实时载荷检测单元实时传输过来的电网载荷信息，然后根据电网载荷信息分析处理的结果，向充电负荷调节单元输出调节充电电压的指令，使充电负荷调节单元的输出电压达到最佳值；

（4）充电主控单元向交流接触器发出通电指令，开始充电；同时，串联在电网和充电插座之间的线路上的计量单元开始计量电量，并将计量信息传输给充电主控单元；

（5）当电池的电量充满后，充电主控单元向交流接触器发出断电指令，停止充电；

（6）充电主控单元分析当前通信网络信号强弱状态，当通信网络信号强时，充电主控单元通过通信单元将此次充电信息发送给充电设备管理中心的上位机；当通信网络信号弱时，充电主控单元将此次充电信息传输给信息存储单元进行暂存，等通信网络信号强时再发送给充电设备管理中心的上位机；至此，使用该充电桩进行一次充电结束。

Claims (2)

1. 一种电动车辆的智能充电桩，包括充电主控单元、人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器和充电插座；其特征在于，该智能充电桩还包括电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元；所述的人机交互界面、通信单元、信息读取单元、计量单元、交流接触器、电网实时载荷检测单元、充电负荷调节单元、钱币识别单元和信息存储单元分别与充电主控单元相连接；所述的电网实时载荷检测单元、计量单元、充电负荷调节单元和交流接触器依次串联在电网和充电插座之间的线路上；所述的充电主控单元还连接有一输入单元，安装在人机交互界面的下方；所述的充电主控单元采用CPLD控制器，接收信息读取单元、钱币识别单元、电网实时载荷检测单元、计量单元、人机交互界面、输入单元传输过来的信息并进行分析处理后，向充电负荷调节单元发出调节充电负荷的指令，再向交流接触器发出控制指令，实现充电插座通/断电；

所述的电网实时载荷检测单元采用以CS5463芯片为核心的电网负荷检测装置，所述的充电负荷调节单元为调节输出电压大小的电路模块；

所述的钱币识别单元为纸币识别器，接收识别纸币并将纸币面额输送给充电主控单元；

所述的人机交互界面为触摸屏显示器，显示充电主控单元传输过来的信息并将用户的请求信息传输给充电主控单元进行处理；

所述的输入单元采用不锈钢防水键盘；

所述的通信单元包括光纤以太网通信接口和无线通信接口，充电主控单元实时从通信单元获取通信网络信号强弱状态信息；

所述的信息存储单元与通信单元相连接，当通信网络信号弱的时候，信息存储单元将暂存充电主控单元传输过来的充电信息；当通信网络信号强的时候，充电主控单元将向信息存储单元发出指令，将暂存于信息存储单元的充电信息传输给通信单元，经过通信单元发送给充电设备管理中心的上位机；

所述的信息读取单元采用IC卡读写器，读取IC卡上的信息并传输给充电主控单元。

2. 一种如权利要求1所述的电动车辆的智能充电桩的充电控制方法，其特征在于：该充电控制方法包括以下步骤：

（1）用户将电动车辆的电池的插头插接到充电桩的充电插座上；

（2）充电主控单元初始化程序，并在人机交互界面上显示“刷卡消费充电”和“现金消费充电”选项信息；

a.当用户选择“刷卡消费充电”选项时，用户将IC卡放在信息读取单元上，信息读取单元读取IC卡的用户信息，并将用户信息传输给充电主控单元；

b.当用户选择“现金消费充电”选项时，用户将纸币放入钱币识别单元中，钱币识别单元识别纸币面额后，将识别信息传输给充电主控单元；

（3）充电主控单元接收到信息读取单元传输过来的用户信息或钱币识别单元传输过来的识别信息后，开始分析处理电网实时载荷检测单元实时传输过来的电网载荷信息，然后根据电网载荷信息分析处理的结果，向充电负荷调节单元输出调节充电电压的指令，使充电负荷调节单元的输出电压达到最佳值；

（4）充电主控单元向交流接触器发出通电指令，开始充电；同时，串联在电网和充电插座之间的线路上的计量单元开始计量电量，并将计量信息传输给充电主控单元；

（5）当电池的电量充满后，充电主控单元向交流接触器发出断电指令，停止充电；

（6）充电主控单元分析当前通信网络信号强弱状态，当通信网络信号强时，充电主控单元通过通信单元将此次充电信息发送给充电设备管理中心的上位机；当通信网络信号弱时，充电主控单元将此次充电信息传输给信息存储单元进行暂存，等通信网络信号强时再发送给充电设备管理中心的上位机；至此，使用该充电桩进行一次充电结束。