CN108258738A - 一种自动注入原料的充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种自动注入原料的充电桩，包括水氢发电机、充电桩本体、主储存容器；充电桩本体包括桩体、充电接口、充电控制面板、充电控制电路、备用电池；水氢发电机包括甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备；所述甲醇水重整制氢设备包括储存容器、原料输送装置、甲醇水输送管路、重整装置、分离装置。所述主储存容器包括储存容器控制器、第一液位识别单元、储存容器阀门、输送泵体、连接管路；所述储存容器设有第二液位识别机构。本发明提出的自动注入原料的充电桩，可在存储容器内的原料低于设定液位时，自动注入原料，提高设备的智能性，减少人工成本。

Description

一种自动注入原料的充电桩

技术领域

本发明属于充电机技术领域，涉及一种充电桩，尤其涉及一种自动注入原料的充电桩。

背景技术

汽车工业是世界上仅次于石油化工的第二大产业，目前，大部分汽车都以汽油、柴油为燃料，不仅消耗了大量的石油资源，而且汽车尾气中所含的氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳等造成了大气的严重污染。为了保持国民经济的可持续发展，保护人类居住环境和保障能源供给，世界各国政府纷纷投入大量的人力、物力寻求解决这些问题的各种途径。

目前主要有两种节能的途径，一种是以丰田为代表的混合动力汽车，另一种是以特斯拉为代表的纯电动汽车。混合动力汽车的起步慢，燃料依然为汽油或柴油，不能从本质上解决资源、污染的问题。纯电动汽车需要特定的充电桩，较难普及，且续航能力较差。

目前，国内电动汽车(包括插电混合动力汽车、纯电动汽车)充电需要消耗较长时间。纯电动汽车通常无法较长时间行驶；插电混合动力汽车在长时间行驶时，也仅能消耗汽油。

此外，现有充电桩通常需要接通交流电，在没有通电的地方则无法使用，且连接线缆错综复杂，为布设充电桩带来不便。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的充电方式，以便克服现有充电方式存在的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自动注入原料的充电桩，可在存储容器内的原料低于设定液位时，自动注入原料，提高设备的智能性，减少人工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种自动注入原料的充电桩，所述充电桩包括至少一水氢发电机、至少一充电桩本体、主储存容器，水氢发电机连接对应的至少一个充电桩本体；水氢发电机连接对应的储存容器，储存容器用来存储甲醇水原料，各储存容器分别连接主储存容器；

所述充电桩本体包括桩体、充电接口、充电控制电路，所述水氢发电机连接充电控制电路，充电控制电路连接充电接口；

所述主储存容器包括主控制器、输送泵体、连接管路，主控制器连接输送泵体；所述储存容器设有第一液位识别单元，用以识别储存容器的液位，第一液位识别单元连接主控制器；各储存容器与主储存容器之间分别设有阀门，各阀门分别连接所述主控制器。

本发明的有益效果在于：本发明提出的自动注入原料的充电桩，可在存储容器内的原料低于设定液位时，自动注入原料，提高设备的智能性，减少人工成本。

附图说明

图1为本发明自动注入原料的充电桩的组成示意图。

图2为本发明甲醇水重整制氢设备中部分控制部件的组成示意图。

图3为本发明甲醇水重整制氢设备的组成示意图。

图4为甲醇水重整制氢设备的结构示意图。

图5为甲醇水重整制氢设备的组成示意图。

图6为本发明充电桩中语音识别系统的组成示意图。

图7为本发明充电桩中手势识别系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本发明揭示了一种自动注入原料的充电桩，所述充电桩包括至少一水氢发电机、至少一充电桩本体20、主储存容器120，水氢发电机连接对应的至少一个充电桩本体20；水氢发电机连接对应的储存容器130，储存容器130用来存储甲醇水原料，各储存容器130分别连接主储存容器120。

水氢发电机包括甲醇水重整制氢设备1、氢燃料电池2；甲醇水重整制氢设备1能利用甲醇水为原料制氢，氢燃料电池2可以利用甲醇水重整制氢设备1制得的氢气发电。

所述充电桩本体20包括桩体201、充电接口202、充电控制面板203、充电控制电路204、备用电池205，所述水氢发电机分别连接充电控制面板203、充电控制电路204、备用电池205；备用电池205分别连接充电控制面板203、充电控制电路204，充电控制电路204连接充电接口202。水氢发电机及储存容器130可以设置于充电装置本体20的壳体201内，当然也可以设置于壳体201外。

请参阅图2，所述主储存容器120包括主控制器121、主无线通讯单元122、第二液位识别单元123、输送泵体124、连接管路125，主控制器121连接主无线通讯单元122、第二液位识别单元123、输送泵体124。所述第二液位识别单元123用以识别主储存容器120的液位。

所述储存容器130设有子控制器131、子无线通讯单元132、第一液位识别单元133，第一液位识别单元133用以识别储存容器130的液位；子控制器131分别连接子无线通讯单元132、第一液位识别单元133。各储存容器130与主储存容器120之间分别设有阀门134，各阀门134分别连接所述主控制器121(也可以通过子控制器131来控制阀门134的通断)。

甲醇水重整制氢设备、氢燃料电池的基本组成是本领域技术人员可以根据本申请人的相关专利及现有技术能基本实现的(可以参考三件授权的发明专利：中国专利CN201210339912.2，一种利用甲醇水制备氢气的系统及方法；中国专利CN201310578035.9，即时制氢发电系统及方法；中国专利CN 201310520538.0,一种即时制氢发电系统及方法)，但这里为了能体现本发明公开充分，这里也略做介绍，并同时对改进的地方做主要介绍。

请参阅图3，所述制氢单元包括原料输送装置11、甲醇水输送管路12、重整装置13、分离装置14、氢气输送管路15、余气排放管路17、启动装置18、控制电路板19。原料输送装置11连接储存容器2，将储存容器2内的原料通过甲醇水输送管路12输送至重整装置13。

所述控制电路板19分别连接原料输送装置11、重整装置13、分离装置14，控制各个装置工作。所述原料输送装置11通过甲醇水输送管路12分别连接储存容器2及重整装置13，所述原料输送装置11将储存容器2中的甲醇水原料输送至重整装置13。所述重整装置13连接分离装置14，分离装置14分别连接氢气输送管路15、余气排放管路17；所述分离装置14包括膜分离装置。

请参阅图4、图5，所述重整装置13包括换热器、加热气化管路108、重整室107，所述膜分离装置设置于重整室107内的上部。所述换热器包括甲醇水预热管路，所述换热器安装于甲醇水原料的输送管道(这段输送管道可以作为甲醇水预热管路)上，甲醇水原料在换热器中与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇水原料温度升高，氢气温度降低。甲醇水原料在换热器中换热后进入加热气化管路108气化；气化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室内设有催化剂。

甲醇水重整制氢设备的整体大致为一中空柱体101,中空柱体101的上部设有气体出口102；中空柱体101内由外自内依次设有保温层104、不锈钢内壳105，不锈钢内壳105内形成的空间形成燃烧室106。所述重整装置13下部安装有启动装置18，该启动装置18包括杯座103，杯座103上安装有甲醇水预热管路、加热气化管路的一部分、点火装置及温度探测装置。所述原料输入管道输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管路相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管路后，从加热气化管路的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管路的末端相对应，用于对加热气化管路中输出的甲醇和水原料进行点火，甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧，对加热气化管路进行加热，使加热气化管路中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度，进而为重整装置加热；所述温度探测装置用于探测加热气化管路旁的温度；所述重整装置启动制氢后，重整装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整装置运行。

所述杯座103的底侧安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气可经该风道进入至重整装置内；所述原料输入管道上设有电磁阀，以便控制原料输入管道打开或关闭，同时控制原料输入管道的流量。所述制氢设备启动后，制氢设备通过制氢装置制得的氢气提供运行所需的能源；此时，可以关闭启动装置。由于制氢装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行，从而可以减少对外部能源的依靠，自适应能力强。

如图4所示，所述重整室107包括中空圆柱壳体，中空圆柱壳体内设有催化剂109；加热气化管路108的部分或全部设置于中空圆柱壳体内、被催化剂109包裹，有效保护加热气化管路。通过该改进，本发明可以更好地为甲醇水液体预热，且避免加热气化管路出现起皮脱离的情况，有效延长管路的使用寿命。

此外，为了有效利用余气的热量，甲醇水预加热管路可以与余气排放管路换热。所述甲醇水预加热管路的一部分为螺纹状管路，螺纹状管路内用于输送甲醇水原料；螺纹状管路包裹住重整装置的余气排放管路；余气排放管路经过螺纹状管路后温度降低，螺纹状管路经过余气排放管路后温度升高；螺纹状管路的一端设有输入端口，另一端设有两个输出端口，各输出端口设有阀门；一个输出端口连接甲醇水输送管路的其他部分，另外一个输出端口通过循环管路连接至输入端口；在靠近螺纹状管路的输出端口处设置温度传感器，温度传感器连接预加热控制器；预加热控制器根据温度传感器的温度数据及重整设备的原料需求调节两个阀门的开关及阀门的开度。

实施例二

一种自动注入原料的充电桩，所述充电桩包括至少一水氢发电机、至少一充电桩本体、主储存容器，水氢发电机连接对应的至少一个充电桩本体；水氢发电机连接对应的储存容器，储存容器用来存储甲醇水原料，各储存容器分别连接主储存容器；

所述充电桩本体包括桩体、充电接口、充电控制电路，所述水氢发电机连接充电控制电路，充电控制电路连接充电接口；

所述主储存容器包括主控制器、输送泵体、连接管路，主控制器连接输送泵体；所述储存容器设有第一液位识别单元，用以识别储存容器的液位，第一液位识别单元连接主控制器；各储存容器与主储存容器之间分别设有阀门，各阀门分别连接所述主控制器。

实施例三

【语音控制方式】

请参阅图6，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述充电桩或/和监测控制终端或/和控制终端还包括语音数据库、语音获取模块、语音识别模块、语音命令执行模块、语音自学习模块、语音数据库更新模块。语音获取模块可以为麦克风，设置于充电桩本体的充电控制面板处。

所述语音数据库用以存储语音数据，以及各语音数据对应的执行命令。所述语音获取模块用以获取语音数据；所述语音识别模块用以将获取的语音数据与所述语音数据库中的语音数据进行比对，若语音数据库中存在符合的语音数据，将比对结果反馈至语音命令执行模块。所述语音命令执行模块用以根据语音识别模块的识别结果执行对应的命令。所述语音自学习模块用以根据用户的语音发声习惯为其设定特定的语音比对数据；语音比对数据通过语音自学习模块根据用户的发音习惯自学习得到。所述语音数据库更新模块用以将所述语音自学习模块为设定用户设定的特定语音比对数据更新至语音数据库中，使得语音数据库中设定用户具有特定的语音比对数据库。

具体地，所述语音自学习模块用以获取用户的第一语音数据(为提取语音特征后转化成设定格式的语音数据)，判断该第一语音数据是否有记录，若无记录，初始化其语音值序列；若有记录，则获取该第一语音数据的语音值序列；语音值序列中记录至少一个数据，该数据代表某语音数据与另一语音数据的语音值，该语音值达到设定阈值时，表示某语音数据与另一语音数据相近似，认为两者对应同一语音命令；

若语音识别模块未能在语音数据库中找到对应的语音数据，或者被用户反馈语音识别模块识别错误；若用户在设定时间内发出第二语音数据被语音识别模块识别成功，或者用户通过其他途径发送控制命令、该控制命令对应的语音数据为第二语音数据；则将第一语音数据对应第二语音数据的语音值增加设定值，而后，判断该语音值是否达到设定阈值；若达到设定阈值，则该用户对应的语音比对数据库中，将第一语音数据增加至第二语音数据对应的控制命令所对应的语音数据，且第一语音数据的比对优先级大于第二语音数据，在后续比对过程中被优先比对。

如，一位上海用户首次通过语音控制，发出qiēwěi的语音命令，刚开始系统不能识别(与chīfàn的发声不同)；用户马上发出普通话chīfàn进行纠正控制，此时两个发音的语音值加1，如两者在此之前无相关性，相应语音值的初始化值可以为0。如此(用户通过qiēwěi作为吃饭的命令)进行设定次数(如3次)，后续会将qiēwěi作为首先要比对的语音数据。

实施例四

【手势控制方式】

请参阅图7，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述充电装置还包括手势数据库、手势识别模块、手势命令执行模块、手势自学习模块、手势数据库更新模块。

所述手势数据库用以存储手势数据，以及各手势数据对应的执行命令。所述手势识别模块用以将获取的手势数据与所述手势数据库中的手势数据进行比对，若手势数据库中存在符合的手势数据，将比对结果反馈至手势命令执行模块。所述手势命令执行模块用以根据手势识别模块的识别结果执行对应的命令。所述手势自学习模块用以根据用户的手势习惯为其设定特定的手势比对数据；手势比对数据通过手势自学习模块根据用户的手势习惯自学习得到。所述手势数据库更新模块用以将所述手势自学习模块为设定用户设定的特定手势比对数据更新至手势数据库中，使得手势数据库中设定用户具有特定的手势比对数据库。

具体地，所述手势自学习模块用以获取用户的第一手势数据，判断该第一手势数据是否有记录，若无记录，初始化其手势值序列；若有记录，则获取该第一手势数据的手势值序列；手势值序列中记录至少一个数据，该数据代表某手势数据与另一手势数据的手势值，该手势值达到设定阈值时，表示某手势数据与另一手势数据相近似，认为两者对应同一手势命令。

若手势识别模块未能在手势数据库中找到对应的手势数据，或者被用户反馈手势识别模块识别错误；若用户在设定时间内发出第二手势数据被手势识别模块识别成功，或者用户通过其他途径发送控制命令、该控制命令对应的手势数据为第二手势数据；则将第一手势数据对应第二手势数据的手势值增加设定值，而后，判断该手势值是否达到设定阈值；若达到设定阈值，则该用户对应的手势比对数据库中，将第一手势数据增加至第二手势数据对应的控制命令所对应的手势数据，且第一手势数据的比对优先级大于第二手势数据，在后续比对过程中被优先比对。

如，一位用户首次通过手势控制，希望发出某一手势命令(如控制设备启动)，该手势命令初始手势动作为“180°翻转手掌”，而用户只进行了“90°翻转手掌”，系统不能识别该动作(或者识别错误)；用户马上进行纠正控制，此时两个手势的语音值加1，如两者在此之前无相关性，相应语音值的初始化值可以为0。如此(用户通过“90°翻转手掌”作为控制设备启动的命令)进行设定次数(如3次)，后续会将“90°翻转手掌”作为首先要比对的手势数据。

实施例五

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述重整装置还包括快速启动装置；所述快速启动装置为甲醇水重整制氢设备提供启动能源。所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置。所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路，第一气化管路的内径为1～2mm，第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上；所述第一气化管路的一端连接储存容器，通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中；第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧；或者，第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃。所述第二启动装置包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化；所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂；所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热；所述制氢系统启动后，制氢系统通过制氢设备制得的氢气提供运行所需的能源。

所述快速启动装置的初始启动能源可以为若干太阳能启动模块，太阳能启动模块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能电能转换电路、太阳能电池；太阳能启动模块为第一加热机构提供电能；或者，所述快速启动装置的初始启动能源为手动发电机，手动发电机将发出的电能存储于电池中。

实施例六

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述制氢设备包括电磁加热装置(用来为重整室、分离室加热，通过电加热来代替甲醇或氢气的燃烧加热)；所述氢气发电设备连接制氢设备，将发出的部分直流电输送至制氢设备；制氢设备通过自己制得的直流电带动电磁加热装置为重整室、分离室加热；同时，还将发出的直流电输送至系统的各设备，供各设备运行，同时还供氢气发电设备自身运行。

电磁加热装置包括形成重整室的重整缸体、形成分离室的分离缸体，设置于重整缸体外的第一加热线圈，分离缸体外的第二加热线圈，重整缸体、分离缸体内的温度传感器、压力传感器，以及电磁控制器；电磁控制器根据温度传感器、压力传感器感应到的数据控制第一加热线圈、第二加热线圈的电流，能使重整室、分离室瞬间达到设定温度。

实施例七

【用电预测】

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述水氢发电机还包括用电量预测模块、氢气缓冲存储容器。

所述用电量预测模块用以根据历史数据或/和不同用户的用电习惯预测设定时间内的用电量。

所述用电量预测模块包括用电历史数据库、用户生活习惯数据库、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元、用电量预测单元。

所述用电历史数据库用以存储设定时间内各个用电设备的用电情况，记录各个用电设备由哪个用户打开、由哪个或哪些用户使用、由哪个用户关闭；用户打开/关闭用电设备设定时间内的用户生活习惯数据、用户实时位置信息。

所述用户生活习惯数据库用以记录用户随时携带的便携电子终端存储的用户生活习惯数据。所述便携电子终端包括主控制芯片、肌电传感器、无线通讯模块，主控制芯片分别连接肌电传感器、无线通讯模块；肌电传感器记录用户的实时肌电数据。

所述用户位置信息获取单元用以获取用户的实时位置信息。

各个用电设备均设置用户识别单元，所述用户识别单元用以在打开用电设备时、关闭用电设备时识别打开、关闭该用电设备的用户，同时每隔设定时间识别用电设备由哪个或哪些用户使用；所述用户识别单元为人脸识别设备。

所述用户习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用户对各用电设备的用电情况，结合用户生活习惯数据库记录的用户生活习惯数据，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；所述用户习惯分析单元根据用电历史数据库，判断设定用户每次打开第一用电设备后是否都在设定时间内会打开第二用电设备，或者打开第二用电设备的几率超过设定阈值；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在用户识别单元识别到该用户打开第一用电设备时，判断在设定时间内第二用电设备预计会被打开。所述用户习惯分析单元用以判断各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律是否满足设定阈值，若满足，则将各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律关联；若出现相同的用户肌电数据变化规律作为该用电设备使用的提前预测，并发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在识别到肌电传感器感应的用户肌电数据存在对应变化规律时，预测对应用电设备在设定时间的使用情况。

所述用电设备习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用电设备的用电情况，获取其中用电设备开关的关联信息，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；用电设备习惯分析单元根据用电历史数据库，判断某一时间区间，各个用电设备否被打开；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在该时间区间到来前做提前储氢准备。

所述用电量预测单元用以根据用电历史数据库、用户生活习惯数据库、便携电子终端、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元的数据预测设定时间内的用电量情况，若预测设定时间内有超过设定阈值的电能需要消耗时，控制甲醇水重整制氢设备提高制氢量，并将部分氢气存储于氢气缓冲存储容器中作为用电缓冲。

所述用电量预测单元还设有用电设备选择面板，用以供用户选择设定时间内将要打开的用电设备；接收用户反馈的信息后，根据用户的选择做预测判断。

所述氢气缓冲存储容器用以存储甲醇水重整制氢设备生成的部分氢气，为后续氢气发电设备发电做准备。

所述氢气缓冲存储容器内设有氢气压力传感器，用以感应氢气缓冲存储容器内的气压。

所述甲醇水重整制氢设备包括氢气输送泵体、氢气输送控制器，氢气输送控制器根据所述氢气压力传感器感应的实时气压数据控制氢气输送泵体的输送功率；输送功率随着氢气缓冲存储容器内气压的增加而增加，随着氢气缓冲存储容器内气压的降低而降低。

所述氢气缓冲存储容器设有容积调节机构，用以调节氢气缓冲存储容器的容积，根据氢气缓冲存储容器内的压强大小作调节；若氢气缓冲存储容器内的压强超过/低于设定压强，容积调节机构通过调节侧壁的位置增加/减少氢气缓冲存储容器的容积。

综上所述，本发明提出的自动注入原料的充电桩，可在存储容器内的原料低于设定液位时，自动注入原料，提高设备的智能性，减少人工成本。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (4)

1.一种自动注入原料的充电桩，其特征在于，所述充电桩包括至少一水氢发电机、至少一充电桩本体、主储存容器，水氢发电机连接对应的至少一个充电桩本体；水氢发电机连接对应的储存容器，储存容器用来存储甲醇水原料，各储存容器分别连接主储存容器；

所述充电桩本体包括桩体、充电接口、充电控制电路，所述水氢发电机连接充电控制电路，充电控制电路连接充电接口；

所述主储存容器包括主控制器、输送泵体、连接管路，主控制器连接输送泵体；所述储存容器设有第一液位识别单元，用以识别储存容器的液位，第一液位识别单元连接主控制器；各储存容器与主储存容器之间分别设有阀门，各阀门分别连接所述主控制器。

2.根据权利要求1所述的自动注入原料的充电桩，其特征在于：

所述主储存容器还包括第二液位识别单元，用以识别主储存容器的液位；第二液位识别单元连接主控制器。

3.根据权利要求1所述的自动注入原料的充电桩，其特征在于：

所述储存容器设有子控制器、子无线通讯单元，子控制器连接第一液位识别单元、子无线通讯单元；

所述主储存容器设有主无线通讯单元，主控制器通过主无线通讯单元与子控制器通讯，获取各个储存容器的液位数据。

4.根据权利要求1所述的自动注入原料的充电桩，其特征在于：

所述水氢发电机包括：甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备，甲醇水重整制氢设备连接氢气发电设备；

所述甲醇水重整制氢设备包括储存容器、原料输送装置、甲醇水输送管路、重整装置、分离装置、氢气输送管路、控制电路板；所述控制电路板分别连接原料输送装置、重整装置、分离装置，控制各个装置工作；

所述原料输送装置通过甲醇水输送管路分别连接储存容器及重整装置，所述原料输送装置将储存容器中的甲醇水原料输送至重整装置；

所述重整装置连接分离装置，分离装置连接氢气输送管路；所述分离装置包括膜分离装置。