CN105270200B - 设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置及方法，包括电源模块，所述电源模块通过充电连接器与移动定位装置相连，车载电能接收装置与地面电能发射装置构成非接触式充电的主体部分；安全防护装置设置在与道路平行的位置上，安全防护装置与移动定位装置相连；本发明一方面，大大的节省了用户的时间、节省了安装充电桩的场地，简化了操作过程，使用方便快捷；另一方面，更好地落实国家节能减排政策，提高电动汽车的快速、安全、便捷的充电方式的合理使用。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充放电装置技术领域，尤其涉及一种设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置及方法。
背景技术
随着国家对节能与新能源汽车产业发展的不断培育与推动，作为新能源汽车发展和汽车工业转型主要战略取向的纯电动汽车得到了快速发展及大量示范应用，电动车的配套服务设施特别是便民充电装置的需求日益凸显。为了更好地落实国家节能减排政策，针对电动汽车的快速、安全、便捷的充电方式如何充分并合理使用，越来越成为现阶段研究方向与研究重点。
但现有的设置在道路上的充电装置还是存在以下问题：
1.充电过程繁琐：现有设置在道路上的充电装置绝大部分是接触式充电，用户在充电过程中需要将充电抢插到电动汽车的充电插接口上，充电完成后还需要拔出充电抢，无法满足快速充电的需求。
2.使用范围狭窄：现有设置在道路上的充电装置都有固定的场所，一般设置在小区、停车场或者固定的停车位置范围内。
3.场地面积大：由于绝大部分道路上的充电设施都是接触式充电，需要留有用户插接充电抢的地方，尤其设置有多个充电桩时，占地面积更为突出。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，该充电装置可安装在红绿灯路口、路边停车位等道路车辆等待区域，实现了电动汽车在行驶过程的快速充电，大大的节省了用户的时间、节省了安装充电桩的场地，简化了操作过程，使用方便快捷。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，包括电源模块，所述电源模块通过充电连接器与移动定位装置相连，车载电能接收装置与地面电能发射装置构成非接触式充电的主体部分；安全防护装置设置在与道路平行的位置上，安全防护装置与移动定位装置相连；
所述移动定位装置、地面电能发射装置及安全防护装置均与充电控制系统相连，充电时，充电控制系统控制安全防护装置的打开并控制移动定位装置对车辆的车载电能接收装置的位 置进行定位，充电控制系统将指令发送到地面电能发射装置启动发射模式，车载电能接收装置接收地面电能发射装置发射的电能进行充电。
所述电源模块包括电源连接线及智能电能表，电源连接线的一端与城市道路的配电网相连，另一端与智能电能表相连，智能电能表与充电控制系统相连。
所述电源模块还包括电源保护装置，所述电源保护装置，包括电源适配模块、漏电保护模块以及急停开关；所述电源保护装置的外部与电源连接线连接，内部电源适配模块、漏电保护模块以及急停开关通过连接线进行串联。所述电源适配用于变换供电电压，所述漏电保护模块用于充电装置的安全防护，所述急停开关位于电源保护装置的最上侧，通过急停开关，可实现紧急情况下的通断电。
所述移动定位装置包括高清摄像头、多方向滑动导轨、移动定位板及基于图像分析的定位模块，所述高清摄像头固定在多方向滑动导轨的支架上，用于采集地面上车辆的车载电能接收装置位置图像信息，所述多方向滑动导轨固定在支架的中间，用于地面电能发射装置定位时往各方向的移动导向，所述移动定位板固定在多方向滑动导轨上，用于固定地面电能发射装置并跟随导轨移动。
所述基于图像分析的定位模块，用于根据高清摄像头采集的图像信息得出车载电能接收装置的具体位置传送至充电控制系统，充电控制系统驱动多方向滑动导轨进行转动。
所述地面电能发射装置包括电能发射线圈、地面无线通讯模块以及非接触式充电发射端控制装置，所述电能发射线圈在有交变电流通过时，初级、次级两线圈之间产生交替变化的磁束，由此在次级线圈产生随磁束变化的感应电动势，通过接收线圈端子对外输出交变电流；
所述地面无线通讯模块，为GPRS无线终端，用于与充电控制系统数据传输时的无线网络通道；
所述非接触式充电发射端控制装置用来接收充电的启停信号，控制地面电能发射装置充电时启停。
所述车载电能接收装置固定在车辆的底部，包括地面接收线圈、非接触式充电接收端控制器及车载处理模块，所述地面接收线圈设有线圈，所述线圈通过与电能发射线圈产生电力磁场，从而产生电压进行充电；所述非接触式充电接收端控制器用于电动汽车用户控制车辆充电的启停；所述车载处理模块负责采集车辆BMS数据。
所述安全防护装置包括耐压复合板及自动伸缩装置，耐压复合板为由左右双开门构成的防护板，防护板设置在与道路平行的位置上，当充电结束时此耐压复合板立即关闭，所述自动伸缩装置与充电控制系统连接，通过充电控制系统控制自动伸缩装置继而控制防护板的打 开或关闭。
所述充电控制系统包括控制指令接收模块、充电启停模块、数据计算模块及存储模块；所述控制指令接收模块用于接收车辆发出的充电指令，所述充电启停模块用于启动充电模式或关闭充电模式，所述数据计算模块用于计算充电时长、充电电量信息，所述存储模块用于存储充电过程中产生的数据信息。
设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，包括以下步骤：
步骤一：电动汽车在等待红绿灯或者停靠在路边时，启动车载充电开关发送充电指令，将车辆信息、道路上的充电信息发送到控制中心；
步骤二：控制中心接收到请求充电的指令后自动判断该车辆是否符合充电的要求，若不符合充电的要求则发送反馈意见至充电用户，若符合充电的要求则发送指令至充电控制系统；
步骤三：充电控制系统接收到充电的指令后启动充电模式并将控制指令传递给安全防护装置；
步骤四：安全防护装置接收到启动指令后启动自动伸缩装置，并通过自动伸缩装置将耐压复合板打开，并将下一步的指令传递给移动定位装置；
步骤五：移动定位装置接收到控制指令后，启动定位模式进行定位，定位后启动发射模式进行充电工作；
步骤六：当用户启动充电结束指令后，车载电能接收装置的非接触式充电接收端控制单元将这一命令发送给地面电能发射装置的非接触式充电发射端控制单元，非接触式充电发射端控制单元将关闭命令发送给充电控制系统；
步骤七：充电控制系统接收到充电结束的指令后立即启动关闭模式并将控制指令传递给安全防护装置，安全防护装置接收到关闭指令后启动自动伸缩装置，并通过自动伸缩装置将耐压复合板关闭。
所述步骤五中，移动定位装置的移动定位板接收到控制指令后，启动定位模式，此时高清摄像头扑捉图像信息并将这部分图像发送到图像分析模块，图像分析模块以此计算得出车载电能接收装置的具体位置。并将指令发送到地面电能发射装置的非接触式充电发射端控制单元，启动发射模式；
此时车载电能接收装置的非接触式充电接收端控制单元接收到电能发射线圈的电能，完成与地面接收线圈的对接工作，这时充电工作正式开始。
本发明的有益效果：
本发明实现了一种设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，一方面，大大的节 省了用户的时间、节省了安装充电桩的场地，简化了操作过程，使用方便快捷；另一方面，更好地落实国家节能减排政策，提高电动汽车的快速、安全、便捷的充电方式的合理使用。
附图说明
图1为设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置结构示意图；
图2为非接触式充电装置结构示意图；
图3为本发明的工作流程图：
图中，2.充电控制系统，3.安全防护装置，4.自动伸缩装置，5.耐压复合板，6.移动定位装置，7.移动定位板，8.高清摄像头，9.多方向滑动导轨，10.图像分析模块，11.车载电能接收装置，12.地面电能发射装置，13.电源保护装置，14.电源适配器，15.漏电保护装置，16.急停开关，17.智能电能表，18.数据上报模块，19.电能发射线圈，20.非接触式充电发射端控制器，21.驱动模块，22.地面接收线圈，23.非接触式充电接收端控制器，24.车载处理模块，25.充电连接器，26.启停模块，27.数据计算模块，28.指令接收模块，29.存储模块，30.车载充电开关，31.电源连接线，32.城市配电网。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1和图2所示，一种设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电系统的结构包括：电源模块、充电连接器25、移动定位装置6、地面电能发射装置12、安全防护装置3、车载电能接收装置11、充电控制系统2。
电动汽车在等待红绿灯或者停靠在路边时，启动车载充电开关30发送充电指令，将车辆信息、道路上的充电信息(编号)发送到控制中心。
电源模块，包括用于给充电装置供电的电源供电装置。具体包括电源连接线31、智能电能表17、电源保护装置13。电源连接线31为三芯平行铜线，用于与城市道路的配电网32连接。配电网为220V城市道路配电网32。
智能电能表17，智能电能表为用于计量快速充电装置的每次充电电量消耗情况的智能电能表17以及数据上报模块18。数据上报模块18与充电控制系统2的连接，实现充电数据的即时结算。
电源保护装置13，包括电源适配模块14、漏电保护模块15以及急停开关16。所述电源保护装置13的外部与电源连接线31连接，内部各模块通过连接线31进行串联。所述电源适配模块14用于变换供电电压，所述漏电保护模块15用于充电装置的安全防护，所述急停开关16位于电源保护装置的最上侧，通过急停开关，可实现紧急情况下的通断电。
充电连接器25，设置在所述电源保护装置13的上面，与所述移动定位装置6连接。
移动定位装置6，包括高清摄像头8、多方向滑动导轨9、移动定位板7、基于图像分析的定位模块10。所述高清摄像头8固定在多方向滑动导轨9的支架上，用于采集地面上车辆的车载电能接收装置11位置图像信息。所述多方向滑动导轨9固定在支架的中间，用于地面电能发射装置12定位时往各方向的移动导向。所述移动定位板6固定在多方向滑动导轨9上，用于固定地面能发射装置12并跟随多方向滑动导轨9移动。
基于图像分析的定位模块10，包括基于高清图像分析的定位系统装置，用于将采集的图像信息进行数据分析，得出车载电能接收装置11的具体位置以此驱动多方向滑动导轨9进行转动。
地面电能发射装置12和车载电能接收装置11是非接触式充电的主体部分，其中地面电能发射装置12包括电能发射线圈19、非接触式充电发射端控制装置20、驱动模块21以及地面无线通讯模块。所述车载电能接收装置11，包括地面接收线圈22、非接触式充电接收端控制装置23、车载处理模块24。
安全防护装置3，为用于防水、防压自动伸缩的防护窗。包括耐压复合板5、自动伸缩装置4。所述耐压复合板5为左右开门并设置与道路平行的位置上，当充电结束时此复合板立即关闭。所述自动伸缩装置4与所述充电控制系统2连接，通过充电控制系统2控制防护窗的打开或关闭。
充电控制系统2，包括控制指令接收模块28、充电启停模块26、数据计算模块27、存储模块29。所述控制指令28接收模块用于接收车辆发出的充电指令。所述充电启停模块26用于启动充电模式或关闭充电模式。所述数据计算模块27用于计算充电时长、充电电量等信息。所述存储模块29用于存储充电过程中产生的数据信息。
本发明的工作原理如下：
电动汽车在等待红绿灯或者停靠在路边时，启动车载充电开关30发送充电指令，将车辆信息、道路上的充电信息(编号)发送到控制中心。
控制中心接收到请求充电的指令后会立即自动判断该车辆是否符合充电的要求，若不符合充电的要求则发送反馈意见至充电用户，若符合充电的要求则发送指令至充电控制系统2。
充电控制系统2接收到充电的指令后立即启动充电模式并将控制指令传递给安全防护装置3。
安全防护装置3接收到启动指令后启动自动伸缩装置4，并通过自动伸缩装置4将耐压复合板5打开，并将下一步的指令传递给移动定位装置6。
移动定位装置6接收到控制指令后，启动定位模式，此时高清摄像头8扑捉图像信息并将这部分图像发送到图像分析模块10，图像分析模块10以此计算得出车载电能接收装置11的具体位置，并根据此位置信息移动移动定位板6，最终将地面电能发射装置12和车载电能接收装置11的位置对齐，并将指令发送到地面电能发射装置12的非接触式充电发射端控制器20，启动发射模式。
此时车载电能接收装置11的非接触式充电接收端控制器23接收到电能发射线圈19的电能，完成与地面接收线圈22的对接工作，这时充电工作正式开始。
当用户启动充电结束指令后，车载电能接收装置11的非接触式充电接收端控制器23将这一命令发送给地面电能发射装置12的非接触式充电发射端控制器20。
非接触式充电发射端控制器20将关闭命令发送给充电控制系统2。
充电控制系统2接收到充电结束的指令后立即启动关闭模式并将控制指令传递给安全防护装置3。安全防护装置3接收到关闭指令后启动自动伸缩装置4，并通过自动伸缩装置4将耐压复合板5关闭。
充电控制系统2在接收到充电结束的指令后通过数据计算模块27计算用于充电时长、充电电量等信息并将数据保存到存储模块29中。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，其特征是，包括电源模块，所述电源模块通过充电连接器与移动定位装置相连，车载电能接收装置与地面电能发射装置构成非接触式充电的主体部分；安全防护装置设置在与道路平行的位置上，安全防护装置与移动定位装置相连；
所述移动定位装置、地面电能发射装置及安全防护装置均与充电控制系统相连，充电时，充电控制系统控制安全防护装置的打开并控制移动定位装置对车辆的车载电能接收装置的位置进行定位，充电控制系统将指令发送到地面电能发射装置启动发射模式，车载电能接收装置接收地面电能发射装置发射的电能进行充电；
电动汽车在等待红绿灯或者停靠在路边时，启动车载充电开关发送充电指令，将车辆信息、道路上的充电信息发送到控制中心；充电前，控制中心接收到请求充电的指令后自动判断该车辆是否符合充电的要求，若不符合充电的要求则发送反馈意见至充电用户，若符合充电的要求则发送指令至充电控制系统；
所述移动定位装置包括高清摄像头、多方向滑动导轨、移动定位板及基于图像分析的定位模块，所述高清摄像头固定在多方向滑动导轨的支架上，用于采集地面上车辆的车载电能接收装置位置图像信息，所述多方向滑动导轨固定在支架的中间，用于地面电能发射装置定位时往各方向的移动导向，所述移动定位板固定在多方向滑动导轨上，用于固定地面电能发射装置并跟随多方向滑动导轨移动；
所述基于图像分析的定位模块，用于根据高清摄像头采集的图像信息得出车载电能接收装置的具体位置传送至充电控制系统，充电控制系统驱动多方向滑动导轨进行转动；
所述安全防护装置包括耐压复合板及自动伸缩装置，耐压复合板为由左右双开门构成的防护板，防护板设置在与道路平行的位置上，当充电结束时此耐压复合板立即关闭，所述自动伸缩装置与充电控制系统连接，通过充电控制系统控制自动伸缩装置继而控制防护板的打开或关闭。
2.如权利要求1所述的设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，其特征是，所述电源模块包括电源连接线及智能电能表，电源连接线的一端与城市道路的配电网相连，另一端与智能电能表相连，智能电能表与充电控制系统相连。
3.如权利要求1所述的设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，其特征是，所述电源模块还包括电源保护装置，所述电源保护装置，包括电源适配模块、漏电保护模块以及急停开关；所述电源保护装置的外部与电源连接线连接，内部电源适配模块、漏电保护模块以及急停开关通过连接线进行串联。
4.如权利要求1所述的设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，其特征是，所述地面电能发射装置包括电能发射线圈、地面无线通讯模块以及非接触式充电发射端控制单元，所述电能发射线圈在有交变电流通过时，初级、次级两线圈之间产生交替变化的磁束，由此在次级线圈产生随磁束变化的感应电动势，通过接收线圈端子对外输出交变电流；
所述地面无线通讯模块，为GPRS无线终端，用于与充电控制系统数据传输时的无线网络通道；
所述非接触式充电发射端控制单元用来接收充电的启停信号，控制地面电能发射装置充电时启停。
5.如权利要求1所述的设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，其特征是，所述车载电能接收装置固定在车辆的底部，包括地面接收线圈、非接触式充电接收端控制单元及车载处理模块，所述地面接收线圈设有线圈，所述线圈通过与电能发射线圈产生电力磁场，从而产生电压进行充电；所述非接触式充电接收端控制单元用于电动汽车用户控制车辆充电的启停；所述车载处理模块负责采集车辆BMS数据。
6.如权利要求1所述的设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置，其特征是，所述充电控制系统包括控制指令接收模块、充电启停模块、数据计算模块及存储模块；所述控制指令接收模块用于接收车辆发出的充电指令，所述充电启停模块用于启动充电模式或关闭充电模式，所述数据计算模块用于计算充电时长、充电电量信息，所述存储模块用于存储充电过程中产生的数据信息。
7.一种如权利要求1所述的设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置的充电方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一：电动汽车在等待红绿灯或者停靠在路边时，启动车载充电开关发送充电指令，将车辆信息、道路上的充电信息发送到控制中心；
步骤二：控制中心接收到请求充电的指令后自动判断该车辆是否符合充电的要求，若不符合充电的要求则发送反馈意见至充电用户，若符合充电的要求则发送指令至充电控制系统；
步骤三：充电控制系统接收到充电的指令后启动充电模式并将控制指令传递给安全防护装置；
步骤四：安全防护装置接收到启动指令后启动自动伸缩装置，并通过自动伸缩装置将耐压复合板打开，并将下一步的指令传递给移动定位装置；
步骤五：移动定位装置接收到控制指令后，启动定位模式进行定位，定位后启动发射模式进行充电工作；
步骤六：当用户启动充电结束指令后，车载电能接收装置的非接触式充电接收端控制单元将这一命令发送给地面电能发射装置的非接触式充电发射端控制单元，非接触式充电发射端控制单元将关闭命令发送给充电控制系统；
步骤七：充电控制系统接收到充电结束的指令后立即启动关闭模式并将控制指令传递给安全防护装置，安全防护装置接收到关闭指令后启动自动伸缩装置，并通过自动伸缩装置将耐压复合板关闭。
8.如权利要求7所述的设置在城市道路上的电动汽车智能快速充电装置的充电方法，其特征是，步骤五中，移动定位装置的移动定位板接收到控制指令后，启动定位模式，此时高清摄像头扑捉图像信息并将这部分图像发送到图像分析模块，图像分析模块以此计算得出车载电能接收装置的具体位置，并将指令发送到地面电能发射装置的非接触式充电发射端控制单元，启动发射模式；此时车载电能接收装置的非接触式充电接收端控制单元接收到电能发射线圈的电能，完成与地面接收线圈的对接工作，这时充电工作正式开始。
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