CN105480110B - 智能充电桩及智能充电方法 - Google Patents

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Abstract

一种智能充电桩，其特征在于：该充电桩包括充电桩、触摸显示屏、刷卡窗口和多个充电枪，触摸显示屏和刷卡窗口设置在充电桩上，多个充电枪挂在充电桩上。由于采用上述技术方案,可实现在充电过程中一个充电器可供应多个充电枪同时工作，向多个电动车同时充电，且互不干扰，提高充电效率，操作自如，节省成本。

Description

智能充电桩及智能充电方法
技术领域
一种智能充电桩及智能充电方法，本发明属于电动汽车智能充电桩装置。
背景技术
近年来，汽车在给人类的生活带来快捷舒适的同时，也消耗了大量的石油资源、排放尾气、制造噪音，对自然生态环境和人类健康带来无法回避的负面影响。为了减少这些危害绿色能源电车相继推出，具有主要靠电力运行的功能的车辆,比如电动汽车，电动摩托车以及插电式混合电动车辆已经普及。响应与电动车辆的这种普及,用于给电动车辆中的蓄电池组充电的充电站已经开始供应,由于充电装置要求比较严格，充电时间比较长，体积较大。
现阶段随着用户普及率的升高、用户使用电动汽车习惯的养成、电动汽车活动半径的增大，电动汽车充电站也会向城区次繁华区域、大型居住小区、高速公路服务区、集中度假旅游区等区域大范围建设。鉴于上述情况，急需一种效率高，占地面小的电动汽车充电站。
发明内容
发明目的：
本发明提供一种智能充电桩及智能充电方法，其目的是解决以往所存在的问题。
技术方案：
一种智能充电桩，该智能充电桩包括充电桩、触摸显示屏、刷卡窗口和多个充电枪，触摸显示屏和刷卡窗口设置在充电桩上，多个充电枪挂在充电桩上。
在充电桩内设置有控制模块、功率分配模块、人机交互系统、电流检测单元和DC/DC模块；人机交互系统连接触摸显示屏和控制模块，控制模块通过IGBT驱动系统连接功率分配模块，功率分配模块通过功率输出单元连接充电枪，DC/DC模块连接功率分配模块，电流检测单元设置在充电枪上并通过数据传输单元连接控制模块。
所述多个充电枪各自连接一个功率输出单元之后并共同连接至功率分配模块。
每个充电枪均串联三个接触器线圈形成一股充电电路，多个充电电路并联设置，多个充电电路并联设置，每股电路均与其相邻和与其隔一个的充电电路通过开关连接；第一股充电电路与第二股电路之间通过并联的两个开关连接。
利用上述的智能充电桩所实施的智能充电方法，其特征在于：该方法如下：首先根据充电站站内电动汽车的充电需求信息以及电池信息计算电动汽车充电需求量并发送给控制装置，再由控制装置和电路驱动功率输出模块，功率分配到各充电枪；并且保证充电电流均衡的流过各充电枪；当电动车充电时，充电桩内部控制器会根据传送来的数据，分析出待充电动车的剩余电量，进而计算出电动汽车充电需求量。
功率分配方法：通过功率分配模块将充电桩中全部输出功率分配到任一一个充电枪中或者同时分配至多个充电枪中；并且，分配到多个充电枪中的功率是充电站可用总功率的一部分。
多个充电桩智能分配组合，通过多个接触器不同的组合方式使充电枪实现如下充电方式：每个充电枪单独给一个电动汽车充电，多个充电枪同时给一个电动汽车充电，多个充电枪同时给多个电动汽车充电，任意一个充电枪接通，与其对应的接触器都会工作，充电枪导通的个数不同，接触器组合的方式也不一样；并且，多个充电枪充电过程互不影响。
功率分配方法包括：按照每个电动汽车接入充电桩的时间先后顺序设置功率分配方法；或比较各个电动汽车的剩余电量，以剩余电量从小到大的顺序设置功率分配方法；
时间顺序设置的功率分配方法：该方法是基于电动汽车到达充电桩的时间设定，控制系统由其任一充电端口耦合至每部车辆的到达时间，并且基于到达时间提供最大量的可用功率，仅限于车辆电池的需求；
比较各个电动汽车的剩余电量的功率分配方法：该功率分配方法是基于电动汽车剩余电量进行分配，控制系统由其任一充电端口耦合至每部车辆的剩余电量，并且基于剩余电量多的车辆提供最大量的可用功率，仅限于车辆电池的需求。
功率分配方法原则响应于当前充电站中车辆状态，选择功率分配方法分配之后的其中一部分功率分配至多个充电枪的一个充电枪，并且依次选择功率分配方法的其它部分功率依次分配至其他多个充电枪，并且功率分配方法的部分功率均满足用户的正常充电状态。
在任意充电枪与电动汽车相连接时，电动汽车的电流信号会通过电流检测单元传送其数据信息，致使充电功率分配模块导通，给电动汽车充电；多个充电枪同时工作时互不影响，均可达到电动汽车所需最低输入功率；多个充电枪连接的充电电缆只与一个充电桩相连。
优点及效果
本发明是一种智能充电桩及智能充电方法，包括：充电桩装置和充电枪，所述充电桩装置两侧均设置有多个挂枪座，所述充电枪上具有与挂枪座相匹配的挂钩；所述多个充电枪中的第一个充电枪可向所述其中任意一辆车充电，所述多个充电枪依次可以向其他待充电车辆充电；
由于采用上述技术方案, 可实现在充电过程中一个充电器可供应多个充电枪同时工作，向多个电动车同时充电，且互不干扰，提高充电效率，操作自如，节省成本。
附图说明
图1是电动车充电站平面示意图。
图2是充电桩正面结构示意图。
图3是充电桩侧面结构示意图。
图4是充电枪结构示意图。
图5是充电枪枪头结构示意图。
图6是充电桩控制系统流程图。
图7是功率分配方法框图。
图8是功率分配模块原理图。
图9是充电桩智能充电原理图。
图例：1、充电桩，2、电动汽车，3、停车区线，4、触摸显示屏，5、刷卡窗口，6、充电桩侧面，7、充电桩底座，8、挂枪座，9、充电枪，10、充电枪头，11、充电插座，12、充电电缆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明提出了一种智能充电桩，该智能充电桩包括充电桩1、触摸显示屏4、刷卡窗口5和多个充电枪9，触摸显示屏4和刷卡窗口5设置在充电桩1上，多个充电枪9挂在充电桩1上。
在充电桩1内设置有控制模块16、功率分配模块21、人机交互系统15、电流检测单元18和DC/DC模块13；人机交互系统15连接触摸显示屏4和控制模块16，控制模块16通过IGBT驱动系统14连接功率分配模块21，功率分配模块21通过功率输出单元连接充电枪9，DC/DC模块13连接功率分配模块21，电流检测单元18设置在充电枪9上并通过数据传输单元17连接控制模块16。
所述多个充电枪9各自连接一个功率输出单元之后并共同连接至功率分配模块。
每个充电枪9均串联三个接触器线圈形成一股充电电路，多个充电电路并联设置，每股电路均与其相邻和与其隔一个的充电电路通过开关连接；第一股充电电路与第二股电路之间通过并联的两个开关连接。
利用上述的智能充电桩所实施的智能充电方法，该方法如下：首先根据充电站站内电动汽车的充电需求信息以及电池信息计算电动汽车充电需求量并发送给控制装置，再由控制装置和电路驱动功率输出模块，功率分配到各充电枪；并且保证充电电流均衡的流过各充电枪；当电动车充电时，充电桩内部控制器会根据传送来的数据，分析出待充电动车的剩余电量，进而计算出电动汽车充电需求量。同时，本发明能使多个智能充电桩向一个或多个电动汽车同时充电。解决了多个充电枪向电动汽车快速充电时大电流均衡传导的问题，提高了充电效率。
所述功率分配方法通过功率分配模块将充电器中全部输出功率分配到所述多个充电枪中的任一充电枪中或所述多个充电枪；并且所述功率分配方法到所述多个充电枪中的功率提供充电站可用总功率的一部分。
所述多个充电桩智能分配组合通过多个接触器不同的组合方式使所述多个充电枪可以单独或者同时给所述一个或多个电动汽车充电，任意一个充电枪接通，与其对应的接触器都会工作，充电枪导通的个数不同，接触器组合的方式也不一样。如：当充电枪91导通时，接触器线圈M1、M2、M5通电，其对应的主电路 充当电压源，其对应的常开开关K1、K2、K5就会闭合,其余电路、、则充当电流源向充电枪91供电；当充电枪91、93导通时，接触器线圈M1、M2、M3、M5、M6通电，其对应的主电路、充当电压源，其对应的常开开关K1、K2、K3、K5、K6就会闭合,其余电路、则充当电流源向充电枪91、93供电。）；并且，所述多个充电枪充电过程互不影响。
所述功率分配方法包括，用于按照每个所述电动汽车接入所述充电桩的时间先后顺序设置的所述功率分配方法；或用于比较各个所述电动汽车的剩余电量，以从小到大的顺序设置所述功率分配方法；时间顺序：在功率分配方法基于到达时间的充电桩中，控制系统由其任一充电端口耦合至每部车辆的到达时间，并且基于到达时间提供以最大量的可用功率，仅限于车辆电池的需求。例如，在依据本发明的该实施例所设计并进行操作的智能充电桩中，第一充电车辆被给予最大可用功率。假设第一车辆要求最大可用功率，则在第一车辆之后接入充电器的车辆将不会接收到充电功率。然后，随着第一车辆的需求逐渐减小并且功率变为可用，接入充电器的第二车辆被提供以剩余功率。当第一车辆的电池完全充电或者被充电至饱和时，在假设第二车辆能够使用最大可用功率的情况下，向第二待充电车辆提供最大可用功率。
剩余电量：在功率分配方法基于电动车剩余电量的充电桩中，控制系统由其任一充电端口耦合至每部车辆的剩余电量，并且基于剩余电量多的车辆提供以最大量的可用功率，仅限于车辆电池的需求。例如，在依据本发明的该实施例所设计并进行操作的智能充电桩中，第一充电车辆被给予最大可用功率。当第二待充电车辆接通后，控制系统根据传送的数据比较充电车辆剩余电量的多少，相应的分配可用功率。
所述功率分配方法原则响应于所述当前充电站中车辆状态，而选择功率分配方法的一部分功率分配至所述多个充电枪的一个充电枪，并且依次选择功率分配方法的其它部分依次分配至所述其他多个充电枪，并且所述功率分配方法的部分功率均满足用户的正常充电状态。
所述功率分配方法需在所述任意充电枪与所述电动汽车相连接时，电动汽车的电流信号会通过电流检测传送其数据信息，致使所述充电功率分配模块导通，给所述电动汽车充电；所述多个充电枪同时工作时互不影响，均可达到所述电动汽车所需最低输入功率；多个充电枪连接的充电电缆只与一个充电器相连。并且多个充电枪连接的充电电缆连接刷卡器和触摸显示屏。
实施例：如图1—9所示，所述充电桩1两侧均有多个充电枪9挂枪座8，多个充电枪9均通过充电电缆12与充电桩1相连，适应于同时向多个电动汽车2进行充电，提高了充电效率，降低了设备成本。所述功率分配方法，用于设置接入所述充电站的各个未充电的电动汽车2；按照每个电动汽车2接入充电桩1的时间先后顺序向所述电动汽车2分配相应的功率；或用于比较各个所述电动汽车2的剩余电量，以从小到大的顺序设置所述功率分配方法。
通过将充电器全部输出功率分配模块21到所述多个充电枪9中的任一充或多个充电枪9；并且所述功率分配到多个充电枪9中的功率提供充电站可用总功率的一部分；多个充电枪中的第一个充电枪9可向任意一辆电动汽车2充电，所述多个充电枪9依次可以向其他待充电电动汽车2充电；
功率分配方法原则响应于所述当前充电站中车辆状态，而选择功率分配方法的一部分功率分配至所述多个充电枪9的第一个充电枪，并且依次选择功率分配模块21的其它部分相应分配至所述其他多个充电枪9，并且所述功率分配的部分功率均满足用户的正常充电状态。功率分配方法需在所述任意充电枪9与所述电动汽车2相连接时，所述电动汽车2的电流信号会通过电流检测单元18传送其数据信息，致使所述充电功率分配模块21模块导通，给所述电动汽车2充电。
多个充电枪9同时工作时互不影响，均可达到所述电动汽车2所需最低输入功率，充电时用户可以选择任意一个充电枪9进行充电。在充电前通过刷卡或者手动触摸显示屏4即可使充电枪9导通，同时，显示屏4上显示剩余电量、充电时间、价格等基本信息。
参见图7和图8，所述一个充电装置对应多个所述充电枪9，通过线圈之间互相感应输出相应电压，保证多个充电枪9能同时工作。
参见图9，所述多个充电桩1对应一个或多个充电枪9；所示图9为四个充电桩1同时向一个或四个充电枪9供电。其具体方法是：
当充电枪91导通时，接触器线圈M1、M2、M5通电，其对应的主电路充当电压源，其对应的常开开关K1、K2、K5就会闭合,其余电路、、则充当电流源向充电枪91供电。同理，当充电枪92、93、94分别单独工作的时候，其相应电路中接触器线圈M1、M2、M3、M4、M5、M6对应的接触器常开开关K1、K2、K3、K4、K5、K6均会闭合，则能实现所述多个充电桩1对一个充电枪9供电，提高了对电动汽车2的充电效率；
当同时向至少一个充电枪9供电的时候，其相应电路中接触器线圈M1、M2、M3、M4、M5、M6对应的接触器常开开关K1、K2、K3、K4、K5、K6也会正常闭合，且不会影响电动汽车2正常的充电过程，都能达到其所需最低电流，从而实现了所述多个充电桩1对多个充电枪9供电。

Claims (4)

1.一种智能充电桩，其特征在于：该智能充电桩包括充电桩（1）、触摸显示屏（4）、刷卡窗口（5）和多个充电枪（9），触摸显示屏（4）和刷卡窗口（5）设置在充电桩（1）上，多个充电枪（9）挂在充电桩（1）上；
在充电桩（1）内设置有控制模块（16）、功率分配模块（21）、人机交互系统（15）、电流检测单元（18）和DC/DC模块（13）；人机交互系统（15）连接触摸显示屏（4）和控制模块（16），控制模块（16）通过IGBT驱动系统（14）连接功率分配模块（21），功率分配模块（21）通过功率输出单元连接充电枪（9），DC/DC模块（13）连接功率分配模块（21），电流检测单元（18）设置在充电枪（9）上并通过数据传输单元（17）连接控制模块（16）；
每个充电枪（9）均串联三个接触器线圈形成一股充电电路，多股充电电路并联设置，每股充电电路均与其相邻的充电电路和与其隔一个充电电路的充电电路通过开关连接；第一股充电电路与第二股充电电路之间通过并联的两个开关连接。
2.根据权利要求1所述的智能充电桩，其特征在于：多个充电枪（9）各自连接一个功率输出单元之后并共同连接至功率分配模块。
3.利用权利要求1所述的智能充电桩所实施的智能充电方法，其特征在于：该方法如下：首先根据充电站站内电动汽车的充电需求信息以及电池信息计算电动汽车充电需求量并发送给控制模块，再由控制模块和充电电路驱动功率输出单元，功率分配到各充电枪；并且保证充电电流均衡的流过各充电枪；当电动汽车充电时，充电桩内部控制模块会根据传送来的数据，分析出待充电动汽车的剩余电量，进而计算出电动汽车充电需求量；
通过功率分配模块将充电桩中全部输出功率分配到任一一个充电枪中或者同时分配至多个充电枪中；并且，分配到多个充电枪中的功率是充电站可用总功率的一部分；
通过多个接触器不同的组合方式使充电枪实现如下充电方式：每个充电枪单独给一个电动汽车充电或多个充电枪同时给一个电动汽车充电或多个充电枪同时给多个电动汽车充电，任意一个充电枪接通，与其对应的接触器都会工作，充电枪导通的个数不同，接触器组合的方式也不一样；并且，多个充电枪充电过程互不影响。
4.根据权利要求3所述的智能充电方法，其特征在于：在任意充电枪与电动汽车相连接时，电动汽车的电流信号会通过电流检测单元传送其数据信息，致使充电功率分配模块导通，给电动汽车充电；多个充电枪同时工作时互不影响，均可达到电动汽车所需最低输入功率；多个充电枪连接的充电电缆只与一个充电桩相连。
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