CN107910939A - 一种电动汽车风光储一体化充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车风光储一体化充电桩，包括风光储一体化单元、充电机本体单元和人机交互单元，风光储一体化单元为充电机本体单元供电，人机交互单元通过通讯接口分别与风光储一体化单元、充电机本体单元间进行信息交互；本发明不仅可减少城市电网改造，降低建设成本；还可降低环境污染，充分开发新能源，提高充电系统的智能性、可靠性、安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电桩尤其涉及一种电动汽车风光储一体化充电桩。
背景技术
人类社会不断进步，汽车的使用数量也在日益增长，碳排放逐年升高。面对汽车产业发展和环境之间的矛盾，产业转型势在必行。石油资源的枯竭、环境污染的加剧、世界人口的增长，全世界都面临着严重的能源危机、环境危机，人们己经意识到＂低碳发展＂的必要性和趋势，在治理环境污染的同时，大力开发新能源，推进电动汽车这类的环境友好产业的发展。如此才能有效缓解能源枯竭的严峻考验，促进人与自然和谐发展。
随着电动汽车的普及推广，电动汽车的使用将不再局限于城市，类似高速公路、乡村、野外等区域也将会是电动汽车的驾驶范围。在野外行车时，如若遇到电量不足的情况将非常不便，直接影响电动汽车的行车体验，更会阻碍电动汽车的推广和发展。
发明内容
本发明针对电动汽车户外行车时能源补给问题，设计了一种电动汽车风光储一体化充电桩，该充电粧的能量来源直接利用风能、水能等环保能源，不仅可减少城市电网改造，降低建设成本；还可降低环境污染，充分开发新能源，提高充电系统的智能性、可靠性、安全性。
本发明为了解决上述问题，所采取的技术方案为：一种电动汽车风光储一体化充电桩，包括风光储一体化单元、充电机本体单元和人机交互单元，所述风光储一体化单元为所述充电机本体单元供电，所述人机交互单元通过通讯接口分别与风光储一体化单元、充电机本体单元间进行信息交互；
所述风光储一体化单元包括均衡充电电路、微处理器和储能电池，所述均衡充电电路将自然能源转换为电能并将其存储在储能电池中，所述微处理器通过通讯接口与所述均衡充电电路和储能电池进行信息交互；
所述充电机本体单元包括充电电路、充电接口和微处理器，所述微处理器通过通讯接口与所述充电电路进行信息交互，所述充电机本体单元通过充电接口对电动汽车进行充电。
进一步的，所述风光储一体化单元中的微处理器选用DSP+CPLD为组处理器，DSP使用T1的TMS320C6747，CPLD使用Altera的EPM240。
进一步的，所述均衡充电电路包括第一充电电路和第二充电电路，第一充电电路包括三极管Q1、Q2、电阻R6，三极管Q1和电阻R6串联在电池BT1两级，三极管Q1发射极通过电阻R1连接三极管Q2的集电极，三极管Q1的基极通过电阻R2连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R5和R8并接地，三极管Q2的发射极接地；
第二充电电路包括三极管Q6、Q9和电阻R22，三极管Q6和电阻R22串联在电池BT2两级，三极管Q6发射极通过电阻R10连接三极管Q9的集电极，三极管Q6基极通过电阻R14连接三极管Q9的集电极，三极管Q6集电极通过电阻R22连接电池BT2，三极管Q9基极和发射极接地。三极管Q6发射极连接电阻R6。
进一步的，所述充电机本体单元中的充电电路主要包括输入二极管、输入储能电容、高频变压器、输入电压测量分压电路、输出整流二极管、IGBT全桥电路、输出滤波电感、输出滤波电容及输出霍尔电流检测单元，充电电路接收的电压信号依次经输入二极管、分压电路、储能电容C1、IGBT全桥电路流至高频变压器，输出电压经输出整流二极管进行整流滤波后流入输出霍尔电流检测单元。
进一步的，所述的人机交互单元通过RS485通讯接口分别与风光储一体化单元、充电机单元间相互通讯，充电机本体单元通过CAN通讯接口与电动汽车间进行充电。
进一步的，所述的RS485通信接口是C6747的UART经ADM2483转化扩展得到的。
进一步的，所述的充电接口采用GB/T 20234直流充电接口的标准。
进一步的，所述的人机交互单元以三星的S3C6410应用处理器为核心的核心板外扩256M DDR存储器、1GB Flash存储器，通信模块、触摸屏模块、支付模块组成，所述触摸屏模块为TPC1561HI通态MCGS触摸屏。
本发明所产生的有益效果包括：本发明不仅可减少城市电网改造，降低建设成本；还可降低环境污染，充分开发新能源，提高充电系统的智能性、可靠性、安全性。
附图说明
图1为本发明的逻辑组成示意图；
图2为本发明的风光储一体化单元逻辑组成框图；
图3为本发明的均衡充电电路原理图；
图4为本发明的充电机本体单元逻辑组成框图；
图5为本发明的充电机单元充电主电路；
图6为本发明的CAN通信接口电路；
图7为本发明的人机交互单元逻辑组成框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种电动汽车风光储一体化充电桩，包括风光储一体化单元、充电机本体单元、人机交互单元。风光储一体化单元给充电机本体单元供电，人机交互单元通过RS485通讯接口分别于与风光储一体化单元、充电机单元间相互通讯，充电机本体单元通过CAN通讯接口与电动汽车间进行充电。
参照图2，风光储一体化单元包括均衡充电电路、微处理器和通讯接口，均衡充电电路采用并联电阻均衡方法将自然能源转换的电能存储在储能电池中，微处理器单元对储能电池进行充电参数检测和电池参数检测，微处理器通过通讯接口与均衡充电电路进行交互。微处理器选用DSP+CPLD为组处理器。DSP使用T1的TMS320C6747，CPLD使用Altera的EPM240，通讯接口为RS485通信接口，是C6747的UART经ADM2483转化扩展得到的。
如图3所示，均衡充电电路包括第一充电电路和第二充电电路，第一充电电路包括三极管Q1、Q2、电阻R6，三极管Q1和电阻R6串联在电池BT1两级，三极管Q1发射极通过电阻R1连接三极管Q2的集电极，三极管Q1的基极通过电阻R2连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R5和R8并接地，三极管Q2的发射极接地，三极管Q1为pnp型三极管，三极管Q2为npn型三极管。
第二充电电路包括三极管Q6、Q9和电阻R22，三极管Q6和电阻R22串联在电池BT2两级，三极管Q6发射极通过电阻R10连接三极管Q9的集电极，三极管Q6基极通过电阻R14连接三极管Q9的集电极，三极管Q6集电极通过电阻R22连接电池BT2，三极管Q9基极和发射极接地。三极管Q6发射极连接电阻R6。三极管Q6为pnp型三极管，三极管Q9为npn型三极管。当BT1的电压大于BT2时，设置K1为高电平，K2低电平，使三极管Q1为打开状态，Q6为关闭状态，同理，若BT1电压小于BT2电压，则设置Ｋ１为低电平，Ｋ２为高电平。
如图4所示，充电机本体单元包括充电电路、充电接口、CAN通信接口、微处理器和RS485通信接口，微处理器对充电电路实现电压检测和触发控制，充电电路通过充电接口对电动汽车进行充电，充电接口采用GB/T 20234直流充电接口的标准，充电机本体单元采用CAN通讯与电动汽车间进行交互，CAN通信接口使用隔离CAN总线芯片。微处理器使用TI的数字电源系列MCU，TMS320F28069型芯片， RS485通信接口由C6747的UART经ADM2483转化扩展得到。
如图5所示，充电机单元充电电路主要包括输入二极管、输入储能电容、高频变压器、输入电压测量分压电路、输出整流二极管、IGBT全桥电路、输出滤波电感、输出滤波电容及输出霍尔电流检测单元，充电电路经输入二极管流经分压电阻R1、R2，经输入储能电容C1、IGBT全桥电路至高频变压器，输出电压经输出整流二极管进行整流滤波后流入输出霍尔电流检测单元。
如图6所示， CAN通信接口电路使用隔离CAN总线芯片，结合隔离DCDC电源模块，提升其抗干扰能力，电阻R3连接芯片CANH引脚和CANL引脚。
参照图4，人机交互单元以三星的S3C6410应用处理器为核心的核心板和外围电路组成，包括256M DDR存储器、1GB Flash存储器，通信模块、触摸屏模块和支付模块；人机交互单元通过4G/5G网络，将数据传往云平台，给后台提供数据保障，并通过收费系统进行云端用户扣费。DDR存储器采用Samsung K4X51163PC ２片配置大小为256Ｍ的DDR存储器，Flash存储器采用配置容量为1G Bytes的NAND Flash。通讯模块为RS485内部通信模块，基于MAX3485设计，4G/5G互联网通信模块选择华为ME909T模块。触摸屏模块选择TPC1561HI通态MCGS触摸屏，该触摸屏反应灵敏。支付模块包括现金、银行卡、支付宝、微信多种方式，采用串行通讯接口实现支付设备与核心功能板的连接，实现方便快捷的支付方式。
本具体实施方式的风光储一体化单元利用风力发电机、光伏发电将自然能源转换为电能，并将其存储到大容量蓄电池中。当有汽车充电时，通过电池管理系统读取电动汽车电池状态，实现充电机的智能化，电池的充电状态需在充电机进行显示，使充电机根据电池的荷电状态采取不同的智能充电技术，提高充电系统的智能性、可靠性、安全性。充电机本体单元通过RS485与风光储一体化单元通信，收集能源储存能源，并将储存能源通过CAN接口提供给电动汽车，具备远距离通信功能，在将交易信息以及报警信息上传至主站的基础上，具备远程升级功能，最大限度内满足系统升级的要求。人机交互单元以三星的S3C6410应用处理器为核心, 用户连接好需充电的电池，根据屏幕显示就可实现自助充电，在充满电后，充电站系统计算电动汽车本次充电的电量及费用，在卡中或手机扣除相应的金额，支持现金、银联卡、支付宝、微信四种充值方式。充电界面简洁清晰，方便快捷。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。
Claims (8)
1.一种电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：包括风光储一体化单元、充电机本体单元和人机交互单元，所述风光储一体化单元为所述充电机本体单元供电，所述人机交互单元通过通讯接口分别与风光储一体化单元、充电机本体单元间进行信息交互；
所述风光储一体化单元包括均衡充电电路、微处理器和储能电池，所述均衡充电电路将自然能源转换为电能并将其存储在储能电池中，所述微处理器通过通讯接口与所述均衡充电电路和储能电池进行信息交互；
所述充电机本体单元包括充电电路、充电接口和微处理器，所述微处理器通过通讯接口与所述充电电路进行信息交互，所述充电机本体单元通过充电接口对电动汽车进行充电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：所述风光储一体化单元中的微处理器选用DSP+CPLD为组处理器，DSP使用T1的TMS320C6747，CPLD使用Altera的EPM240。
3.根据权利要求1所述的电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：所述均衡充电电路包括第一充电电路和第二充电电路，第一充电电路包括三极管Q1、Q2、电阻R6，三极管Q1和电阻R6串联在电池BT1两级，三极管Q1发射极通过电阻R1连接三极管Q2的集电极，三极管Q1的基极通过电阻R2连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R5和R8并接地，三极管Q2的发射极接地；
第二充电电路包括三极管Q6、Q9和电阻R22，三极管Q6和电阻R22串联在电池BT2两级，三极管Q6发射极通过电阻R10连接三极管Q9的集电极，三极管Q6基极通过电阻R14连接三极管Q9的集电极，三极管Q6集电极通过电阻R22连接电池BT2，三极管Q9基极和发射极接地，三极管Q6发射极连接电阻R6。
4.根据权利要求1所述的电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：所述充电机本体单元中的充电电路主要包括输入二极管、输入储能电容、高频变压器、输入电压测量分压电路、输出整流二极管、IGBT全桥电路、输出滤波电感、输出滤波电容及输出霍尔电流检测单元，充电电路接收的电压信号依次经输入二极管、分压电路、储能电容C1、IGBT全桥电路流至高频变压器，输出电压经输出整流二极管进行整流滤波后流入输出霍尔电流检测单元。
5.根据权利要求1所述的电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：所述的人机交互单元通过RS485通讯接口分别与风光储一体化单元、充电机单元间相互通讯，充电机本体单元通过CAN通讯接口与电动汽车间进行充电。
6.根据权利要求5所述的电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：所述的RS485通信接口是C6747的UART经ADM2483转化扩展得到的。
7.根据权利要求1所述的电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：所述的充电接口采用GB/T 20234直流充电接口的标准。
8.根据权利要求1所述的电动汽车风光储一体化充电桩，其特征在于：所述的人机交互单元以三星的S3C6410应用处理器为核心的核心板外扩256M DDR存储器、1GB Flash存储器，通信模块、触摸屏模块、支付模块组成，所述触摸屏模块为TPC1561HI通态MCGS触摸屏。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |