CN108045256B - 一种电动汽车充电系统及充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车充电技术领域，提供了一种电动汽车充电系统及充电桩，所述系统包括主控制器；电能质量检测单元，检测供电电网的电能质量，并将电能质量数据传送给主控制器；电磁锁，所述电磁锁设于充电枪上，用于锁定所述充电枪；所述充电枪与电动汽车的充电接口匹配，对电动汽车的电池包进行充电；充电状态监测单元，检测所述充电枪与所述充电接口的连接状态，并将状态信号传送给主控制器；电磁锁控制单元，所述主控制器根据接收到的所述电能质量数据和所述状态信号，向所述电磁锁控制单元发送控制指令，所述电磁锁控制单元接收所述控制指令，控制所述电磁锁的断开和闭合。合理分配供电电网对充电桩的电能供应，保证了供电电网的电能质量。

Description

一种电动汽车充电系统及充电桩

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电系统及充电桩。

背景技术

随着电动汽车的逐渐发展和普及，与电动汽车配套的充电设备如充电桩也在各个城市的主要线路上开始广泛布局。

现有的充电桩的电量来源一般由附近的供电电网提供，而充电桩的充电机大多为直流充电机，给电动汽车充电属于快充，充电时间短，要求输出高电压、大电流，例如充电设备的输出电压为500V，电流为120A，最大输出功率达到60kW，这样导致充电桩容易对供电电网的电能质量的产生干扰，尤其是多台充电桩同时工作的时候，电能的分配不均很容易影响到供电电网的电能质量，另一方面，若某一充电桩出现异常状态时也会容易影响到供电电网的电能质量。

因此，传统的技术方案中存在电能分配不均或充电桩出现异常影响供电电网的电能质量的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车充电系统，旨在解决传统的技术方案中存在的电能分配不均或充电桩出现异常影响供电电网的电能质量的问题。

一种电动汽车充电系统，所述系统包括：

主控制器；

电能质量检测单元，检测供电电网的电能质量，并将电能质量数据传送给主控制器；

电磁锁，所述电磁锁设于充电枪上，用于锁定所述充电枪；其中，所述充电枪与电动汽车的充电接口匹配，用于对电动汽车的电池包进行充电；

充电状态监测单元，与所述主控制器连接，所述电能质量检测单元检测所述充电枪与所述充电接口的连接状态，并将状态信号传送给主控制器；

电磁锁控制单元，与所述主控制器连接，所述主控制器根据接收到的所述电能质量数据和所述状态信号，向所述电磁锁控制单元发送控制指令，所述电磁锁控制单元接收所述控制指令，控制所述电磁锁的断开和闭合。

此外，还提供了一种充电桩，所述充电桩包括：上述的电动汽车充电系统及与所述的电动汽车充电系统连接的充电枪。

上述的电动汽车充电系统，通过电能质量检测单元检测功能供电电网的电能质量，通过充电状态监测单元检测充电枪的充电状态，主控制器主动控制充电枪上电磁锁闭合与断开，锁定或解锁充电枪，合理分配供电电网对充电桩的电能供应，防止电能分配不均或充电桩出现异常影响供电电网的电能质量，在提供正常充电的电能供应的同时，保证了供电电网的电能质量。

附图说明

图1为本发明较佳实施例提供的电动汽车充电系统的结构示意图；

图2为图1所示的电动汽车充电系统中充电状态监测单元的示例电路原理图；

图3为图1所示的电动汽车充电系统中隔离电路的示例电路原理图；

图4为图1所示的电动汽车充电系统中电磁锁控制单元的示例电路原理图；

图5为图1所示的电动汽车充电系统中电能质量检测单元的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至4所示，本发明提供了一种电动汽车充电系统，该系统包括：主控制器10、电能质量检测单元20、电磁锁40、充电状态监测单元30和电磁锁控制单元50。

电能质量检测单元20是为了检测充电桩对供电电网的电能质量的影响，并将检测到的电能质量数据传送给主控制器10，以供主控制器10上传给主站，主站可以通过电能质量检测单元20实现远程监控。主控制器10根据该电能质量数据判断充电桩充电线路对电能质量的影响，并通过电磁锁控制单元50控制充电枪上的电磁锁40，锁定充电枪，合理分配充电线路，减少充电线路对供电电网的电能质量的影响。电能质量检测单元20采用检测芯片U3对供电电网的电能波动进行检测，利用高压互感器将充电线路的大电压信号转换为0V-4.96V低压电平信号。具体的，如图5所示。高压互感器TA1将充电线路的大电流信号i+1转换为小电流信号I1，在经过RC电路滤波后传送给检测芯片U3，同样，高压互感器TA2将充电线路的大电流信号u+1转换为小电流信号U1，在经过RC电路滤波后传送给检测芯片U3，从而完成对充电线路的电能质量检测。在本实施例中，检测芯片采用AD7616芯片，为了保证检测芯片U3的检测精度，检测芯片连接有外部基准源ADR421芯片(未图示)。其中每一个充电线路对应设置一路电能质量检测线路，通过检测芯片U3对多个充电桩的充电线路的电能质量检测，检测芯片接收低压电平信号并进行模数转换后，通过GPRS无线通信传送给主站，并通过CAN总线与主控制器10实时通信，主控制器10根据电能质量数据合理配置充电桩的使用情况，当某些设备会对电网质量造成影响时，控制充电枪上的电磁锁40闭合，锁定充电枪。

电磁锁40设于充电枪上，其中，充电枪与电动汽车的充电接口匹配，用于对电动汽车的电池包进行充电，电磁锁40用于锁定充电枪。具体的，充电枪与充电接口未连接，电磁锁40闭合时，此时充电枪处于锁定状态，充电枪无法与电动汽车的充电接口匹配，对应的充电桩则无法使用；充电枪与充电接口已连接状态，电磁锁40闭合，此时充电枪处于锁定状态，充电枪无法拔出，保证充电的安全性，只有电磁锁40断开时，充电枪才可以拔出。故需要先对充电状态进行识别，以便主控制器10对电磁锁40的准确控制。

如图2所示，充电状态监测单元30用来检测充电枪与充电接口的连接状态，并将检测信号传送给主控制器10，主控制器10根据检测信号确定主控制的充电状态。具体的，充电状态监测单元30包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和隔离电路31；电阻R1连接于检测电源和隔离电路31的输入端之间，电阻R2和电阻R3并联与隔离电路31的输入端和设备地之间，电磁锁40和电阻R2串联。举例来说，充电桩内部有在CC1信号线和12V直流电源之间串连的电阻R1为1KΩ，充电枪内部CC1信号线和设备地之间分别连接的电阻R2和电阻R3都为1KΩ，当充电枪与车辆插座完全连接后，电磁锁40S闭合，此时充电状态监测单元30在CC1信号线上检测的电压为4V，当充电枪与车辆插座完全连接后，电磁锁40S断开，CC1检测为6V，当充电枪与车辆完全断开，CC1检测为12V。

如图3所示，其中，隔离电路31包括放大器U1、第一光耦U2、第二光耦U3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电容C1；电阻R4连接于检测电源和隔离电路31的输入端之间，电阻R5连接于隔离电路31的输入端和放大器U1的同相输入端之间，电阻R6连接于放大器U1的反相输入端和第二光耦U3的受光器的第二端之间，电阻R7连接于第一接地端和第二光耦U3的受光器的第二端之间，电阻R8连接于放大器U1的输出端和第一光耦U2的发光器的第一端，电容C1连接于放大器U1的输出端和第二光耦U3的受光器的第二端之间，第一光耦U2的受光器的第一端接直流电源，第一光耦U2的受光器的第二端连接主控制器10，第一光耦U2的发光器的第二端连接第二光耦U3的发光器的第一端，第二光耦U3的发光器的第二端连接第一接地端，第二光耦U3的受光器的第一端连接直流电源，电阻R9连接于第一光耦U2的受光器的第二端和第二接地端之间。其中，第一接地端为设备地，第二接地端为系统的接地端，通过隔离电路31隔离第一接地端和第二接地端，减少干扰，保证检测结果的准确性。

如图4所示，电磁锁控制单元50与主控制器10连接，电磁锁控制单元50接收主控制器10的控制指令，控制电磁锁40的断开和闭合。具体的，电磁控制单元包括三极管Q1、三极管Q2、继电器K1、继电器K2、二极管D1、二极管D2、电阻R10和第电阻R11；

三极管Q1的基极通过第十电阻连接主控制器10的第一控制端，三极管Q1的集电极连接二极管D1的阳极和继电器K1的线圈的第二端，三极管Q1的发射极接地，继电器K1的线圈的第一端连接二极管D1的阴极和直流电源，继电器K1的第一静触点接直流电源，继电器K1的第二静触点接地，继电器K1的第一动触点和继电器K1的第二动触点连接电磁锁40，当继电器K1闭合时，继电器K1的第一动触点连接继电器K1的第一静触点，继电器K1的第二动触点连接继电器K1的第二静触点。三极管Q2的基极通过第十一电阻连接主控制器10的第二控制端，三极管Q2的集电极连接二极管D2的阳极和继电器K2的线圈的第二端，三极管Q2的发射极接地，继电器K2的线圈的第一端连连接二极管D2的阴极和直流电源，继电器K2的第一静触点接地，继电器K2的第二静触点接直流电源，继电器K2的第一动触点和继电器K2的第二动触点连接电磁锁40，当继电器K2闭合时，继电器K2的第一动触点连接继电器K2的第一静触点，继电器K2的第二动触点连接继电器K2的第二静触点。电磁锁控制单元50接收主控制器10的控制命令，通过控制继电器K1和继电器K2闭合与断开来控制对电磁锁40的通电与断电，从而控制电磁锁40的开关状态，在紧急情况下实现对电磁锁40的锁定，合理配置充电桩的使用情况，减少充电线路对供电电网电能质量的影响。

在上述电动汽车充电系统的基础上，本发明还提供了一种充电桩，该充电桩包括上述的电动汽车充电系统以及与上述电动汽车充电系统连接的充电枪。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车充电系统，其特征在于，所述系统包括：

主控制器；

电能质量检测单元，与所述主控制器连接，所述电能质量检测单元检测充电桩对供电电网的电能质量的影响，并将电能质量数据传送给主控制器；

电磁锁，所述电磁锁设于充电枪上，用于锁定所述充电枪；其中，所述充电枪与电动汽车的充电接口匹配，用于对电动汽车的电池包进行充电；

充电状态监测单元，检测所述充电枪与所述充电接口的连接状态，并将状态信号传送给主控制器；

电磁锁控制单元，与所述主控制器连接，所述主控制器根据接收到的所述电能质量数据和所述状态信号，向所述电磁锁控制单元发送控制指令，所述电磁锁控制单元接收所述控制指令，控制所述电磁锁的断开和闭合，其中，当某些设备会对电网质量造成影响时，控制所述充电枪上的所述电磁锁闭合，锁定所述充电枪，若所述充电枪与所述充电接口未连接，所述电磁锁闭合时，此时所述充电枪处于锁定状态，充电枪无法与电动汽车的充电接口匹配，对应的充电桩则无法使用。

2.如权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述电能质量检测单元包括与所述主控制器连接检测芯片和与所述检测芯片连接的高压互感器，且所述高压互感器与充电线路耦合。

3.如权利要求2所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述检测芯片通过CAN总线与所述主控制器通信连接。

4.如权利要求2所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述检测芯片为AD7616芯片。

5.如权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述充电状态监测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和隔离电路；所述第一电阻连接于检测电源和隔离电路的输入端之间，所述第二电阻和所述第三电阻并联与所述隔离电路的输入端和设备地之间，所述电磁锁和所述第二电阻串联。

6.如权利要求5所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述隔离电路包括放大器、第一光耦、第二光耦、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第一电容；所述第四电阻连接于所述检测电源和所述隔离电路的输入端之间，所述第五电阻连接于所述隔离电路的输入端和所述放大器的同相输入端之间，所述第六电阻连接于所述放大器的反相输入端和所述第二光耦的受光器的第二端之间，所述第七电阻连接于第一接地端和所述第二光耦的受光器的第二端之间，所述第八电阻连接于所述放大器的输出端和所述第一光耦的发光器的第一端，所述第一电容连接于所述放大器的输出端和所述第二光耦的受光器的第二端之间，所述第一光耦的受光器的第一端接直流电源，所述第一光耦的受光器的第二端连接所述主控制器，所述第一光耦的发光器的第二端连接所述第二光耦的发光器的第一端，所述第二光耦的发光器的第二端连接所述第一接地端，所述第二光耦的受光器的第一端连接直流电源，第九电阻连接于所述第一光耦的受光器的第二端和第二接地端之间。

7.如权利要求1所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述电磁锁控制单元包括第一三极管、第二三极管、第一继电器、第二继电器、第一二极管、第二二极管、第十电阻和第十一电阻；

所述第一三极管的基极通过所述第十电阻连接所述主控制器的第一控制端，所述第一三极管的集电极连接所述第一二极管的阳极和所述第一继电器的线圈的第二端，所述第一三极管的发射极接地，所述第一继电器的线圈的第一端连接所述第一二极管的阴极和直流电源，所述第一继电器的第一静触点接直流电源，所述第一继电器的第二静触点接地，所述第一继电器的第一动触点和所述第一继电器的第二动触点连接所述电磁锁，当所述第一继电器闭合时，所述第一继电器的第一动触点连接所述第一继电器的第一静触点，所述第一继电器的第二动触点连接所述第一继电器的第二静触点；

所述第二三极管的基极通过所述第十一电阻连接所述主控制器的第二控制端，所述第二三极管的集电极连接所述第二二极管的阳极和所述第二继电器的线圈的第二端，所述第二三极管的发射极接地，所述第二继电器的线圈的第一端连接所述第二二极管的阴极和直流电源，所述第二继电器的第一静触点接地，所述第二继电器的第二静触点接直流电源，所述第二继电器的第一动触点和所述第二继电器的第二动触点连接所述电磁锁，当所述第二继电器闭合时，所述第二继电器的第一动触点连接所述第二继电器的第一静触点，所述第二继电器的第二动触点连接所述第二继电器的第二静触点。

8.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括：如权利要求1至7中任意一项所述的电动汽车充电系统及与所述的电动汽车充电系统连接的充电枪。