CN107672479A - 一种便携式电动汽车智能充电装置及控制方法 - Google Patents

一种便携式电动汽车智能充电装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电动汽车领域，具体的说是一种便携式电动汽车智能装置及控制方法。该装置包括装置盖和装置体；装置盖与装置体铰接；装置体设置有光线传感器、显示器、充电接口、USB接口、220V交流接口、放电接口、WIFI模块、空气质量传感器支撑杆、折叠太阳能电池组、电池板支撑架、升降器、总控制器、电池管理系统和储能电池；折叠太阳能电池组放置在电池板支撑架上，一端与支撑杆连接；电池板支撑架固定在升降器上；升降器与总控制器相连；总控制器通过电池管理系统和储能电池相连。本发明是一种可以在没有充电设施时，便捷收集充足的太阳能并且将其转化为电能，给电动汽车进行能量补充，还可以存储电网提供的电能的便携式电动汽车智能装置及控制方法。

Description

一种便携式电动汽车智能充电装置及控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车领域，具体的说是一种便携式电动汽车智能装置及控制方法。
背景技术
近年来，随着汽车总量的不断增加，环境污染日益严重。面对环境的严峻挑战，人们更加青睐于使用电动汽车。因此，许多城市都陆续推出共享电动车，电动汽车也成为了未来汽车工业发展的趋势。而电动汽车主要是通过充电桩来获取能量，对电动汽车充电桩的研究符合当前趋势，能够方便电动汽车的使用。
关于电动汽车充电桩，很多人都进行了相关的研究。在专利号为CN106114276A《智能电动汽车充电桩控制系统》中，通过移动网络和后台服务器，使得用户可以远程获取充电桩的充电情况，进行自助充电。在专利号为CN105487421A《一种电动汽车智能充电桩的节能装置及其方法》中，通过对充电桩工作环境进行判断，自主选择智能充电桩的工作状态，从而节省电能。在专利号为CN105591453A《车载太阳能充电桩》中，将太阳能电池的电能通过智能控制器向蓄电池充电，配合充电桩为电力驱动车充电。在专利号为CN106532842A《一种太阳能充电桩》中，通过铰链设计了一种伸缩式的太阳能充电桩，提高了其安全性。以上研究都是针对电动汽车充电桩的控制和结构的改进，对提高充电桩的性能都有一定的作用。
目前正在使用的充电桩基本都是采用电网供电的方式，而电网的电能主要来自火力发电，这样会间接产生很多污染。少数关于太阳能充电桩的研究也只是集中在固定式上面。但是固定式太阳能充电装置具有很大的空间局限性，而且在维护方面存在着很多问题。目前研究人员设计的车载太阳能充电桩的太阳能板固定在电动汽车上，发电面积比较小、产生的能量也比较少，并且只提供给电动汽车，无法满足实际的多元化用电需求。因此，设计一种在没有充电设施的情况下，可以方便利用太阳能产生充足的能量，满足用户多元化用电需求的电动汽车充电装置是电动汽车领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种用户可以在没有充电设施的时候，便捷收集充足的太阳能并且将其转化为电能，给电动汽车进行能量补充，还可以存储电网提供的电能，以备不时之需的便携式电动汽车智能装置及控制方法，解决了现有充电装置的上述不足。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种便携式电动汽车智能充电装置，该充电装置包括装置盖1和装置体4；所述的装置盖1设置在装置体4的顶部，其一侧与装置体4的顶部一侧铰接；所述的装置体4为方型中空结构，其表面设置有光线传感器2、显示器3、充电接口5、USB接口8、220V交流接口9、放电接口10、WIFI模块11和空气质量传感器12；所述的装置体4的内部从上到下依次设置有支撑杆13、折叠太阳能电池组14、电池板支撑架15、升降器16、总控制器17、电池管理系统18和储能电池19；所述的折叠太阳能电池组14放置在电池板支撑架15上，其一端与支撑杆13的一端连接；所述的电池板支撑架15固定在升降器16上；所述的升降器16与总控制器17相连；所述的总控制器17通过电池管理系统18和储能电池19相连。
所述的装置盖1为方型结构，其下部设置有在关闭时能压住折叠太阳能电池组14的圆柱形凸起。
所述的显示器3设置在装置体4的正面中间部分，其上设置有装置启动开关；所述的光线传感器2和空气质量传感器12分别设置在装置体4上部的左、右两侧；所述的充电接口5设置在装置体4下部的一侧；所述的放电接口10、220V交流接口9和WIFI模块11设置在装置体4下部的另一侧；所述的装置体4的下部设置有基座，所述的基座上安装有能折叠的基座支撑架6和滚轮7。
所述的支撑杆13为伸缩结构，上端与折叠太阳能电池组14连接，下端为可伸缩的自由端，并且下端的底部有辅助支架。
所述的折叠太阳能电池组14由若干折叠太阳能电池单元组成；每个所述的折叠太阳能电池单元包括太阳能电池板21和太阳能电池单元套22；所述的太阳能电池板21放置在太阳能电池单元套22里，太阳能电池单元板21与太阳能电池单元套22上的太阳能电池接头20连接；所述的太阳能电池单元套22是塑料软壳结构，折叠太阳能电池组14可以通过刚性折叠的方式沿峰线和谷线折叠与展开，使得装置体14内的折叠太阳能电池组可接受太阳光的面积呈几何级增长。
一种便携式电动汽车智能充电装置的控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、开启启动开关，显示器3开始工作；
步骤二、选择采用充电接口5供电，或者判断光线强度是否满足条件；
步骤三、若采用充电接口5供电，则跳转到步骤八，若不是，则执行步骤四；
步骤四、若光照强度合适，合适则执行步骤六，否则执行步骤五；
步骤五、在显示器3上给出是否适合使用本装置的提示，跳转到步骤十一；
步骤六、总控制器17控制升降器16开始工作；
步骤七、使用者展开折叠太阳能电池组14，太阳能电池工作；
步骤八、电池管理系统18检测储能电池电量及温度，选择适当的充电模式；
步骤九、判断储能电池19电量是否充足，若充足，执行步骤十，若不充足则跳转到步骤十一；
步骤十、总控制器17中的控制功能被使用；
步骤十一、充电过程结束。
步骤二中所述的光线强度的满足条件为20000Lx。
步骤八中所述的电池管理系统18可以根据电池电量情况分别采用恒压充电、恒流充电以及小电流充电三种充电模式对储能电池进行充电，当电池电量低于20％时，采用恒压模式，当电池电量在20％至90％之间时，采用恒流模式，当电池电量高于90％时，采用小电流充电。
步骤九中所述的判断电池电量是否充足的方法是电池管理系统18判断电池电量是否低于15％。
步骤十中所述的主控制器17中的被使用的控制功能包括：放电接口10、220V交流接口9、USB接口8、WIFI模块11、显示器3和升降器16。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用可移动式太阳能电池组的设计，克服固定式充电桩的局限性，可以被携带在电动汽车上，同时充分利用太阳能这一清洁能源，便捷的给电动汽车进行能量补充，方便用户的同时减少不可再生能源的使用；
2、本发明利用刚性折叠的方式，设计了一种太阳能电池单元套将太阳能电池单元板固定，沿着单元套的峰、谷线进行展开和折叠，方便进行收放的同时充分利用有限的装置体内空间，使得电池板可接受太阳光的面积呈几何级扩大，并且可以给户外活动人员提供一定的遮光区域，进行休息和娱乐；
3、本发明采用触屏控制，利用光线传感器和空气质量传感器，智能判断当前环境是否适合太阳能电池组的使用，是否进行户外活动。装置上安装有移动WIFI，可以方便用户进行室外的自驾活动，装置上还设置有一个220V交流插口和三个USB插口，可以方便用户的多元化用电需求；
4、本发明可以充当电动汽车的一个储电池，在具备充电条件时为电动车储存一定量的备用电能，防止意外情况的发生。
附图说明
图1为本发明装置的外部结构示意图；
图2为本发明装置的内部结构示意图；
图3为本发明的工作过程示意图；
图4-a为本发明中单个折叠太阳能电池单元的侧视示意图；
图4-b为本发明中单个折叠太阳能电池单元的俯视示意图；
图5-a为本发明中折叠太阳能电池组展开示意图；
图5-b为本发明中折叠太阳能电池组折叠示意图；
图6为本发明中控制方法的结构示意图；
图7为本发明中控制方法的控制流程图。
图中：1、装置盖；2、光线传感器；3、显示器；4、装置体；5、充电接口；6、基座支撑架；7、滚轮；8、USB接口；9、220V交流接口9；10、放电接口；11、WIFI模块；12、空气质量传感器；13、支撑杆；14、折叠太阳能电池组；15、电池板支撑架；16、升降器；17、总控制器；18、电池管理系统；19、储能电池；20、太阳能电池接头；21、太阳能电池板；22、太阳能电池单元套。
具体实施方式
参阅图1、图3，一种便携式电动汽车智能充电装置，该充电装置包括装置盖1和装置体4；所述的装置盖1设置在装置体4的顶部，其一侧与装置体4的顶部一侧铰接。
参阅图1，所述的装置体4为方型中空结构，其表面设置有光线传感器2、显示器3、充电接口5、基座支撑架6、滚轮7、USB接口8、220V交流接口9、放电接口10、WIFI模块11和空气质量传感器12；所述的基座支撑架6、滚轮7安装在装置体4的底部，所述的光线传感器2和空气质量传感器12分别安装在装置体4上部左右两侧，所述的显示器3安装在装置体4中部，所述的充电接口5安装在装置体4下部一侧，所述的放电接口10、220V交流接口9以及USB接口8安装在装置体4下部另一侧。
所述的装置盖1是方型结构，其下部设置有圆柱型凸起，在装置工作时，盖子可以方便的被打开，在装置停止工作时，关闭盖子，装置盖1上的凸起能够将折叠太阳能电池组14压住，避免晃动。
所述的显示器3上设置有装置启动开关，显示电池电量、光照和空气质量等信息，并且可以通过触屏来接收操作人员传递过来的信息。
所述的装置体4是方形结构，其下部有基座，基座上通过螺栓固定安装有基座支撑架6、滚轮7，基座支撑架6和滚轮7在装置工作时可以分别放下和叠起
基座支撑架6和滚轮7的具体工作原理是，当装置不工作时基座支撑架6和滚轮7都收起，便于装置的携带，当装置工作时先打开滚轮7，然后可以拖动装置到合适的摆放位置，找到确定位置后，打开基座支撑架6，然后收起滚轮7，装置便可以进行相应固定。
参阅图2，所述的装置体4的内部从上到下依次设置有支撑杆13、折叠太阳能电池组14、电池板支撑架15、升降器16、总控制器17、电池管理系统18和储能电池19；所述的折叠太阳能电池组14放置在电池板支撑架15上，其一端与支撑杆13的一端连接，支撑杆13的另一端可以自由活动，并且支撑杆13是伸缩结构，采用限位孔固定，在支撑杆13的底部有三根折叠辅助支架，当支撑杆13展开固定在地面上时，辅助支架也可以打开，帮助支撑杆固定。所述的电池板支撑架15为“T”字型，固定在升降器16上；所述的升降器16与总控制器17相连；所述的总控制器17通过电池管理系统18和储能电池19相连。
所述的折叠太阳能电池组14可以通过刚性折叠的方式沿峰线和谷线折叠与展开，方便太阳能电池组的收放，同时使得可接受太阳光的面积呈几何级增长。
参阅图4-a、图4-b，所述的折叠太阳能电池组14由若干折叠太阳能电池单元组成；每个所述的折叠太阳能电池单元包括太阳能电池板21和太阳能电池单元套22；
太阳能电池单元套22是塑料软壳结构，包含许多的独立单元套，独立的单元套附着在塑料胶皮上，每个太阳能电池单元板21插入到对应的一个太阳能电池单元套22中，它们之间通过太阳能电池接头20连接，形成一个折叠太阳能电池单元，而每个单元之间是由太阳能电池单元套间的塑料胶皮结构连接，塑料胶皮内含有连接导线，能够将太阳能电池板串联起来，同时将产生的电能传递到储能电池19中。
参阅图5-a、图5-b，所述的太阳能电池组14的具体的工作原理是当不使用装置时，太阳能电池组14折叠放在装置体4内，将装置携带在汽车上，当装置工作时，将其装置从车内移出，然后打开装置盖1，升降器16开始工作，电池板支撑架15将太阳能电池组14从装置内移出，然后可以手动将折叠太阳能电池组14沿着图上所示的峰线和谷线进行展开，使得峰线位于较高处，谷线位于较低处，用户可以根据自己的需求选择合理的展开程度；当装置使用完毕时，直接把太阳能电池组14沿着峰线和谷线折叠好，放入装置体4内。
所述的电池管理系统18可以根据电池电量情况分别采用恒压充电、恒流充电以及小电流充电三种充电模式对控制储能电池19进行充电。
所述的储能电池19采用磷酸铁锂电池接口，由电池管理系统18控制，既能够储存折叠太阳能电池组14传递过来的电能，又能够储存充电接口5传递的电能。
本发明中所述的WIFI模块11可以采用基于4G的随身WIFI模块、总控制器17可以采用基于DSP芯片的微程序控制器、电池管理系统18可以采用恩智浦公司提供的锂电池管理系统。
参阅图6、图7，一种便携式电动汽车智能充电装置的控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、开启启动开关，显示器3开始工作；
步骤二、选择采用充电接口5供电，或者判断光线强度是否满足条件；所述的光线强度的满足条件为20000Lx；
步骤三、若采用充电接口5供电，则跳转到步骤八，若不是，则执行步骤四；
步骤四、若光照强度合适，合适则执行步骤六，否则执行步骤五；
步骤五、在显示器3上给出是否适合使用本装置的提示，跳转到步骤十一；
步骤六、总控制器17控制升降器16开始工作；
步骤七、使用者展开折叠太阳能电池组14，太阳能电池工作；
步骤八、电池管理系统18检测储能电池电量及温度，选择适当的充电模式；电池管理系统18可以根据电池电量情况分别采用恒压充电、恒流充电以及小电流充电三种充电模式对储能电池进行充电，当电池电量低于20％时，采用恒压模式，当电池电量在20％至90％之间时，采用恒流模式，当电池电量高于90％时，采用小电流充电。
步骤九、判断储能电池19电量是否充足，若充足，执行步骤十，若不充足则跳转到步骤十一；所述的判断电池电量是否充足的方法是电池管理系统18判断电池电量是否低于15％。
步骤十、总控制器17中的控制功能被使用；主控制器17中的被使用的控制功能包括：放电接口10、220V交流接口9、USB接口8、WIFI模块11、显示器3和升降器16。其中放电接口10给电动汽车电池提供能量，220V交流接口9满足用户一般用电器的需求，USB接口8满足用手机、平板的等用电器需求、WIFI模块11可以给附近的移动设备提供网络，显示器3可以显示主控制器17传递的信息，还可以通过触屏接收用户发送的指令，并将其反馈给主控制器17，升降器16可以调节电池板支撑架的高度。
步骤十一、充电过程结束。
本发明采用刚性折叠的方法，设计了一种太阳能电池单元板的嵌套结构，可以方便的进行太阳能电池板的折叠、展开与更换，同时提供220V交流接口9以及USB接口8，满足用户的多元化用电需求。还可以检测当前室外环境的光线强度和空气质量，判断是否适合装置使用以及用户进行室外活动。

Claims (10)

1.一种便携式电动汽车智能充电装置，其特征在于，该充电装置包括装置盖(1)和装置体(4)；所述的装置盖(1)设置在装置体(4)的顶部，其一侧与装置体(4)的顶部一侧铰接；所述的装置体(4)为方型中空结构，其表面设置有光线传感器(2)、显示器(3)、充电接口(5)、USB接口(8)、220V交流接口(9)、放电接口(10)、WIFI模块(11)和空气质量传感器(12)；所述的装置体(4)的内部从上到下依次设置有支撑杆(13)、折叠太阳能电池组(14)、电池板支撑架(15)、升降器(16)、总控制器(17)、电池管理系统(18)和储能电池(19)；所述的折叠太阳能电池组(14)放置在电池板支撑架(15)上，其一端与支撑杆(13)的一端连接；所述的电池板支撑架(15)固定在升降器(16)上；所述的升降器(16)与总控制器(17)相连；所述的总控制器(17)通过电池管理系统(18)和储能电池(19)相连。
2.根据权利要求1所述的一种便携式电动汽车智能充电装置，其特征在于，所述的装置盖(1)为方型结构，其下部设置有在关闭时能压住折叠太阳能电池组(14)的圆柱形凸起。
3.根据权利要求1所述的一种便携式电动汽车智能充电装置，其特征在于，所述的显示器(3)设置在装置体(4)的正面中间部分，其上设置有装置启动开关；所述的光线传感器(2)和空气质量传感器(12)分别设置在装置体(4)上部的左、右两侧；所述的充电接口(5)设置在装置体(4)下部的一侧；所述的放电接口(10)、220V交流接口(9)和WIFI模块(11)设置在装置体(4)下部的另一侧；所述的装置体(4)的下部设置有基座，所述的基座上安装有能折叠的基座支撑架(6)和滚轮(7)。
4.根据权利要求1所述的一种便携式电动汽车智能充电装置，其特征在于，所述的支撑杆(13)为伸缩结构，上端与折叠太阳能电池组(14)连接，下端为可伸缩的自由端，并且下端的底部有辅助支架。
5.根据权利要求1所述的一种便携式电动汽车智能充电装置，其特征在于，所述的折叠太阳能电池组(14)由若干折叠太阳能电池单元组成；每个所述的折叠太阳能电池单元包括太阳能电池板(21)和太阳能电池单元套(22)；所述的太阳能电池板(21)放置在太阳能电池单元套(22)里，太阳能电池单元板(21)与太阳能电池单元套(22)上的太阳能电池接头(20)连接；所述的太阳能电池单元套(22)是塑料软壳结构，折叠太阳能电池组(14)可以通过刚性折叠的方式沿峰线和谷线折叠与展开，使得装置体(14)内的折叠太阳能电池组可接受太阳光的面积呈几何级增长。
6.根据权利要求1所述的一种便携式电动汽车智能充电装置的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、开启启动开关，显示器(3)开始工作；
步骤二、选择采用充电接口(5)供电，或者判断光线强度是否满足条件；
步骤三、若采用充电接口(5)供电，则跳转到步骤八，若不是，则执行步骤四；
步骤四、若光照强度合适，合适则执行步骤六，否则执行步骤五；
步骤五、在显示器(3)上给出是否适合使用本装置的提示，跳转到步骤十一；
步骤六、总控制器(17)控制升降器(16)开始工作；
步骤七、使用者展开折叠太阳能电池组(14)，太阳能电池工作；
步骤八、电池管理系统(18)检测储能电池电量及温度，选择适当的充电模式；
步骤九、判断储能电池(19)电量是否充足，若充足，执行步骤十，若不充足则跳转到步骤十一；
步骤十、主控制器(17)中的控制功能被使用；
步骤十一、充电过程结束。
7.根据权利要求6所述的一种便携式电动汽车智能充电装置的控制方法，其特征在于，步骤二中所述的光线强度的满足条件为20000Lx。
8.根据权利要求6所述的一种便携式电动汽车智能充电装置的控制方法，其特征在于，步骤八中所述的电池管理系统(18)可以根据电池电量情况分别采用恒压充电、恒流充电以及小电流充电三种充电模式对储能电池进行充电，当电池电量低于20％时，采用恒压模式，当电池电量在20％至90％之间时，采用恒流模式，当电池电量高于90％时，采用小电流充电。
9.根据权利要求6所述的一种便携式电动汽车智能充电装置的控制方法，其特征在于，步骤九中所述的判断电池电量是否充足的方法是电池管理系统(18)判断电池电量是否低于15％。
10.根据权利要求6所述的一种便携式电动汽车智能充电装置的控制方法，其特征在于，步骤十中所述的主控制器(17)中的被使用的控制功能包括：放电接口(10)、220V交流接口(9)、USB接口(8)、WIFI模块(11)、显示器(3)和升降器(16)。
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