CN103797677B - 用于电动汽车的充电桩及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动汽车（EV）的充电桩及其检测方法。充电桩（300）包括主开关（302）、主接触器（304）、次接触器（305）、充电耦合器（306）、至少一个传感器（308）和控制单元（310）。传感器用来检测充电桩由于瞬时外力（例如，EV驾驶员的误操作引起的碰撞力）产生的加速度和/或倾斜角度。当加速度和/或倾斜角度超过预设的临界值时，控制单元通知主接触器断开充电耦合器的电力接触，使得充电桩关闭电源。

Description

用于电动汽车的充电桩及其检测方法
技术领域
本发明涉及电动汽车（EV）的充电技术，更特别地，涉及一种用于电动汽车的充电桩及其检测方法。
背景技术
由于汽油价格飞涨，清洁能源（尤其是电动汽车）吸引了越来越多的关注。充电站与用于汽车的加油站相似，为电动汽车提供电能。一般说来，提供两种对电动汽车的充电解决方案，一种方案是建充电桩并供应交流电（AC）或直流电（DC）；另一种方案是建电池更换站，供应充电电池以更换几乎耗尽的电池。
目前，交流电充电模式比直流电模式完成充电需要的时间更长。例如，交流电模式花5-8个小时，顾客可以在家里的、办公室停车场的、或一些公共设施停车场的充电桩上自助充电。以快速充电著称的直流电模式给电动汽车充电仅需不到3小时，根据一些类型的电池，甚至仅需将近18分钟。至于电池更换站，由于用于电动汽车的电池类型不同，事情变得更加复杂。正如我们所知，各种电动汽车制造商根据他们自己的标准提供不同的电池。因此，电池更换站应当能够供应用于相应电动汽车的不同品牌的电池，而且，顾客担心更换电池的质量和使用时间；电池更换站提供商也有这些担心。
图1示出根据现有技术的充电桩的结构。
充电桩可以建在室内停车场或室外停车场旁边，以及可以是专门的电动汽车充电站。把图1作为一个例子，这种充电桩100主要包括主开关（mainswitch）102、接触器（contactor）104和充电耦合器（chargingcoupler）106，电缆将它们串联连接。
对于交流电充电桩，电缆主要包括火线L、零线N、和地线PE。在这个实施例中，本领域技术人员知道电缆还包括一些其它线，例如用于发送和接收信号的通信线。充电桩经由电缆（L、N、PE）连接到电源，当主开关打开且电动汽车的插头通过耦合器与接触器接触时，充电桩向电动汽车提供电能。
通常，充电桩建在街道附近或者停车场旁边，因此，顾客能够容易地接近充电桩并方便地为他们的电动汽车充电。当他们将他们的电动汽车移向充电桩时，他们应当在附近停下他们的电动汽车来获取电力；也许由于一些驾驶员的误操作，可能使得电动汽车与充电桩相撞，甚至将充电桩撞倒并损坏电力电缆。最糟的事情是毁坏电力电缆的保护层并将电力电缆暴露在例如交通事故或建筑事故的环境中。电力部件是暴露的且可接触的，这对顾客或操作员以及孩子来说，充电桩将非常危险。
因此，以下问题变得很迫切：提供一种安全的充电桩及其检测方法、提供一种便利的方法以使充电过程处于掌控中、减少触电事故的发生、以及当他们为电动汽车自助充电时确保安全操作。
发明内容
本发明的一个目的是克服上文提到的现有技术的缺点，并提供一种充电桩及其检测方法。利用传感器，提供一种安全的充电桩及其检测方法。
本发明的一个目的是提供一种锁定装置和具有锁定装置的开关，通过其可以避免锁定开关上的误操作。
根据本发明的一方面，提供一种充电桩。充电桩包括至少一个传感器，传感器被配置成检测充电桩由于瞬时外力产生的加速度；当加速度超过预设的临界值时，充电桩关闭电源。
根据本发明的实施例，充电桩进一步包括主接触器、主开关、充电耦合器以及控制单元；其中，当加速度超过预设的临界值时，控制单元通知主接触器断开电力接触。
根据本发明的实施例，其中，传感器是加速度传感器。
根据本发明的实施例，传感器被配置成检测充电桩的倾斜角度；当所述角度超过预设的临界值时，充电桩关闭电源。
根据本发明的实施例，充电桩进一步包括主接触器、主开关、充电耦合器以及控制单元；当所述角度超过预设的临界值时，控制单元通知主接触器断开电力接触。
根据本发明的实施例，传感器是倾角检测器。
根据本发明的实施例，充电桩进一步包括至少另一个传感器，该传感器被配置成检测充电桩的倾斜角度；当所述角度超过另一个预设的临界值时，充电桩关闭电源。
根据本发明的实施例，充电桩进一步包括主接触器、主开关、充电耦合器和控制单元；其中，当加速度超过预设的临界值或所述角度超过预设的临界值时，控制单元通知主接触器断开电力接触。
根据本发明的实施例，充电桩进一步包括主接触器、主开关、充电耦合器和控制单元；其中，当所述角度没有超过预设的临界值且加速度超过预设的临界值时，控制单元通知主接触器断开电力接触。
根据本发明的实施例，充电桩进一步包括次接触器，所述次接触器同样由控制单元控制，并被配置成当加速度超过预设的临界值或所述角度超过预设的临界值时，提供断电的辅助保护。
根据本发明的实施例，充电桩可以与计算机连接，计算机被配置成监控充电桩的操作状态。
根据本发明的实施例，控制单元连接到计算机。
根据本发明的另一方面，提供一种充电桩的检测方法。所述方法包括：当加速度超过预设的临界值或所述角度超过预设的临界值时，充电桩关闭电源。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：检测充电桩的加速度或倾斜角度；向控制单元提交信息；当加速度或倾斜角度超过相应的临界值时，通知主接触器断开电力接触。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：当所述角度没有超过预设的临界值且加速度超过预设的临界值时，通知主接触器断开电力接触。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：当加速度超过预设的临界值或所述角度超过预设的临界值时，通过次接触器提供断电的辅助保护。
本发明提供了用于电动汽车的充电桩及其检测方法，充电桩包括至少一个传感器，以检测充电桩的加速度或倾斜角度；一旦检测结果超过对应的预设的临界值，充电桩关闭电源，因此，具有传感器的充电桩保护顾客免遭触电。而且，便于充电站远程监控许多充电桩的状态并实时维护这些充电桩。
附图说明
在下文的描述中，将参考附图中示出的优选的典型实施例，对本发明的主题进行更详细的解释，其中：
图1示出根据现有技术的充电桩的结构；
图2示出根据本发明实施例的充电桩的框图；
图3示出根据本发明另一个实施例的充电桩的框图；
图4示出根据本发明另一个实施例的充电桩的框图；
图5示出根据本发明实施例的充电桩检测方法流程图。
具体实施方式
将参考附图对本发明的主题进行更详细的解释，其中，附图示出了优选的典型实施例。
图2示出根据本发明的实施例的充电桩的结构。
为了保护顾客免于危险（例如触电），充电桩包括至少一个传感器，所述传感器用来检测充电桩由于瞬时外力（例如，由电动汽车驾驶员的误操作引起的碰撞）产生的加速度；当加速度超过预设的临界值时，充电桩关闭电源。特别地，传感器是由半导体制作的加速度传感器。
如图2所示，充电桩200包括主开关202、主接触器204、充电耦合器206、传感器208和控制单元210；其中，主开关202、主接触器204和充电耦合器206由电缆或电线串联连接；传感器208和控制单元210电连接到主开关202和充电耦合器206之间的电线；此外，借助于信号线（图2示出的黑体线），传感器208、控制单元210和主接触器204可以彼此通信。当传感器208（例如，加速度传感器）检测出加于充电桩的瞬时外力且加速度超过预设的临界值（例如，加速度大于5m/s2或更大）时，控制单元210通知主接触器204断开充电耦合器206的电力接触。
根据本发明的另一个实施例，传感器被配置成检测充电桩的倾斜角度；当所述角度超过预设的临界值时，充电桩关闭电源。例如，传感器是倾角检测器。当传感器（倾斜检测器）检测出充电桩发生倾斜且倾斜角度超过预设的临界值（例如，根据实际情况，角度临界值大于5度或更大）时，控制单元当所述角度超过预设的临界值时通知主接触器断开电力接触。
根据本发明的另一个例子，充电桩进一步包括至少两个传感器，其中一个传感器被配置成检测充电桩的倾斜角度，另一个传感器被配置成检测充电桩由于瞬时外力产生的加速度。一旦倾斜角度或加速度超过相应的临界值，充电桩关闭电源。
在一些具体的情况中，当所述角度没有超过预设的临界值时且加速度超过预设的临界值时，控制单元通知主接触器断开电力接触。
图3示出根据本发明的实施例的充电桩的结构。
如图3所示，除与图2中相应元件相似的主开关302、主接触器304、充电耦合器306、传感器308和控制单元310之外，充电桩300进一步包括次接触器305。
次接触器305同样由控制单元310控制，并被配置成当传感器308测量的加速度或倾斜角度超过对应的预设的临界值时提供断电的辅助保护。
图4示出根据本发明的实施例的充电桩的框图。
充电桩可以与计算机连接，计算机被配置成监控充电桩的操作状态。本领域技术人员知道，许多充电桩可以连接到中央计算机，管理员借助于远程监控可以方便地监控充电桩的状态。如果一些充电桩出现故障或被撞倒，充电站提供商可以更有效地对充电桩进行维护。
如图4所示，充电桩400与图3中示出的充电桩300相似，充电桩400的控制单元410连接到计算机411。
图5示出根据本发明实施例的充电桩检测方法流程图。
充电桩检测方法包括：当加速度超过预设的临界值或角度超过预设的临界值时，充电桩关闭电源。
如图5所示，方法500主要包括下列步骤：
步骤502，检测充电桩的加速度或倾斜角度。如前文提到的，为了保护顾客免于危险（例如触电），充电桩包括至少一个传感器，传感器用来检测充电桩由于瞬时外力或一些事故产生的加速度或/和倾斜角度；如果加速度或/和倾斜角度超过相应的预设的临界值，充电桩关闭电源。
步骤504，向控制单元提交传感器检测的信息。充电桩的传感器将诸如加速度或/和倾角的信息传送至控制单元。
步骤506，将加速度或/和倾角与对应的预设的临界值进行比较。如果加速度或/和倾角超过预设的临界值，执行步骤508，否则，进入步骤510。
步骤508，当加速度或倾斜角度超过相应的临界值时，通知主接触器断开电力接触。
步骤510，如果加速度或倾斜角度不大于预设的临界值，保持充电桩的正常功能。也就是说，充电桩的功能是正常的且准备为电动汽车提供电能。随后进入循环步骤502，充电桩的传感器继续检测加速度或倾斜角度。
在本发明的另一个实施例中，检测方法进一步包括：当所述角度没有超过预设的临界值且加速度超过预设的临界值时，通知主接触器断开电力接触。在这个实施例中，技术人员更关注充电桩上的瞬时力。本领域技术人员知道，还可以修改检测方法，以当所述角度没有超过预设的临界值且加速度超过预设的临界值时（例如，电动汽车和充电桩之间的碰撞持续非常短的时间，没有产生明显的倾斜且电动部件如往常一样正常），使主接触器保持与电能的接触。这意味着充电桩的倾斜更受重视。
根据本发明的另一个实施例，检测方法进一步包括：当加速度超过预设的临界值或所述角度超过预设的临界值时，由次接触器提供断电的辅助保护。
参考对典型实施例的描述，本领域技术人员理解本发明的优点：
1.根据本发明提供的用于电动汽车的充电桩及其监测方法，充电桩包括至少一个传感器，以检测充电桩的加速度或倾斜角度；一旦检测结果超过对应的预设的临界值，充电桩关闭电源，因此，具有传感器的充电桩保护顾客免遭触电。
2.根据本发明提供的用于电动汽车的充电桩及其检测方法，充电桩包括至少两个传感器，一个传感器用来检测加速度，另一个传感器用来检测充电桩的倾斜角度；每当倾斜角度超过预设的临界值时，即使加速度在预设的临界值以下，充电桩也关闭电源，因此，具有传感器的充电桩在一些具体的事故中保护顾客免遭触电。
3.根据本发明提供的用于电动汽车的充电桩及其检测方法，对充电站提供商来说，很方便远程监控许多充电桩的状态并实时维护这些充电桩。
可以理解，上述实施例不对本发明的范围进行限制，权利要求描述的范围应当有效。本领域技术人员应当理解那些实施例毫不限制本发明的范围。在不背离本发明的精神和理念的情况下，实施例的任何变化和修改应当在具有普通知识的人员和本领域技术人员理解的范围内，因此，本发明的范围包括与权利要求中限定的解决方案相似的所有变化。

Claims (14)

1.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括至少一个传感器，所述传感器被配置成检测所述充电桩的倾斜角度；当所述角度超过预设的临界值时，所述充电桩关闭电源。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩进一步包括主接触器、主开关、充电耦合器和控制单元；其中，当所述角度超过预设的临界值时，所述控制单元通知所述主接触器断开电力接触。
3.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述传感器是倾角检测器。
4.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩进一步包括至少另一个传感器，所述另一个传感器被配置成检测所述充电桩由于瞬时外力产生的加速度；当所述加速度超过另一个预设的临界值时，所述充电桩关闭电源。
5.根据权利要求4所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩进一步包括主接触器、主开关、充电耦合器和控制单元；其中，当所述角度没有超过预设的临界值且所述加速度超过预设的临界值时，所述控制单元通知所述主接触器断开电力接触。
6.根据权利要求4所述的充电桩，其特征在于，所述另一个传感器是加速度传感器。
7.根据权利要求5所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩进一步包括次接触器，所述次接触器也由所述控制单元控制，并被配置成当所述加速度超过预设的临界值或所述角度超过预设的临界值时，提供断电的辅助保护。
8.根据权利要求2、5或7所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩与计算机连接，所述计算机被配置成监控所述充电桩的操作状态。
9.根据权利要求8所述的充电桩，其特征在于，所述控制单元连接到所述计算机。
10.一种根据任一项前述权利要求所述的充电桩的检测方法，其特征在于，所述方法包括当所述角度超过预设的临界值时，所述充电桩关闭电源。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括当所述充电桩由于瞬时外力产生的加速度超过预设的临界值时，所述充电桩关闭电源。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
检测所述充电桩的所述加速度或倾斜角度；
向控制单元提交信息；以及
当所述加速度或倾斜角度超过对应的临界值时，通知主接触器断开电力接触。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括当所述角度没有超过预设的临界值且所述加速度超过预设的临界值时，通知所述主接触器断开电力接触。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括当所述加速度超过预设的临界值或所述角度超过预设的临界值时，由次接触器提供断电的辅助保护。
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