CN108263244A - 一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩 - Google Patents
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Abstract
一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，涉及一种汽车充电桩，充电桩包括CPU主板，LCD液晶显示板，电动汽车充电板，电源板，电能表，读卡器，微型打印机，键盘，太阳能板，逆变器，蓄电池，法拉电容和220V市电输入板。在没有汽车充电时候，太阳能板可为蓄电池充电。为了提高太阳能的使用效率，在开始充电时，本发明中太阳能板所逆变发出的交流电能，直接为电动汽车充电。如果电流小于电动汽车充电所需要的额定电流，系统通过蓄电池存储的电能逆变后与太阳能板并连，增大输出电流，若充电电流还不够，系统控制电源板连接220V市电输入，增大至额定充电电流，为电动汽车充电。系统保证汽车的充电效率和太阳能板的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车充电桩，特别是涉及一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩。
背景技术
电动汽车技术经过几年的迅速发展，已经被越来越多的人所接受，交流充电桩安装在小区或商场停车位，不但使用量大，而且使用频率高，使用时间段具有明显的规律性，住宅小区一般在夜间充电，而商场的停车位则一般只在白天充电。所以对于这种规律性的应用，非常适合使用太阳能充电技术。
住宅小区在白天通过太阳能给蓄电池充电，晚上再用蓄电池给电动汽车充电；商场白天直接通过太阳能发电给电动汽车充电，晚上可以用蓄电池维持充电桩的正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，本发明太阳能经过逆变器转换的电能不并网输入220V市电主网，直接存入蓄电池，对供电主网零污染；配备蓄电池，白天没有电动汽车充电时，则为蓄电池充电；具有电源调配功能，当蓄电池充电后，可以用于电动汽车充电，也可以用于维持系统正常运行，不消耗外部220V供电，真正实现绿色清洁。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，所述充电桩包括CPU主板、LCD液晶显示板、电动汽车充电板、电源板、电能表、读卡器、微型打印机、键盘、太阳能板、逆变器、蓄电池、法拉电容、 220V市电输入板；CPU主板包括CPU、内存、非易失性存储器、时钟、电路；LCD液晶显示板包括LCD液晶显示器、背光、指示灯、LCD驱动电路；CPU主板与LCD液晶显示板通过并行总线连接；充电板包括继电器、继电器保护、继电器驱动电路；CPU主板与电动汽车充电板通过GPIO总线连接；电源板分别设有输入电能表的火线和零线输入端子，电能表的火线和零线输出端子与电动汽车充电板连接，电能表与CPU主板通过RS485总线连接； CPU主板与读卡器通过RS232接口连接； CPU主板与微型打印机通过RS232接口连接； CPU主板与键盘通过GPIO总线连接；太阳能板与逆变器通过电源线连接；逆变器分别与电源板和蓄电池通过电源线连接；蓄电池与电源板通过电源线连接；法拉电容与蓄电池并连。
所述的一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，所述太阳能板连接逆变器，逆变器与CPU主板控制电源板接通。
所述的一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，所述蓄电池与太阳能板并连。
所述的一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，所述法拉电容与蓄电池并连。
本发明的优点与效果是：
本发明使用太阳能为电动汽车充电，节能环保；配备蓄电池，白天没有电动汽车充电时，则为蓄电池充电；具有电源调配功能，优先使用太阳能充电，如果太阳能输出电能不足则优先使用蓄电池充电，如果蓄电池电量不足则使用220V市电充电，最大限度节约电能；太阳能经过逆变器转换的电能不并网输入220V市电主网，直接存入蓄电池，对供电主网零污染；220V市电输入后，由电源板调节相角、幅值、频率，保证输入电动汽车的电流符合要求，安全可靠；除电动汽车充电功能外，系统电路均为直流电路，可以直接使用直流电源供电，所以当蓄电池充电后，即可以用于电动汽车充电，也可以用于维持系统正常运行，理想情况下，不消耗外部220V供电，真正实现绿色清洁。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的充电流程示意图；
图3是本发明的结构示意图（后视图）。
图中，301-太阳能板，302- LCD液晶显示板，303-微型打印机，304-键盘，305-读卡器，306-电源板，307-电能表，308-电动汽车充电板，309-法拉电容，310-逆变器，311-蓄电池，312-壳体，313- CPU主板，314-主板左安装导轨，315-主板右安装导轨。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，通过检测充电电流，控制太阳能板、蓄电池和交流市电的自动切换，高效的为汽车充电。太阳能交流充电桩合理的电源调配，当前无汽车充电时，先给蓄电池和法拉电容充电，充满后不再并网发电影响污染市电。系统内置充电卡务系统，通过读卡器、键盘、显示器等设备选中充电模式和充电多少以适应用户需求。为降低电网消耗，包括CPU主板、LCD液晶显示板、电源板、读卡器、微型打印机、键盘采用直流电源供电，当蓄电池有电时，直接使用蓄电池存储的电能对系统供电。为了使系统在蓄电池电量不足时，输出电压和电流保持稳定，使用法拉电容与蓄电池并连。
一种太阳能交流充电桩包括：CPU主板，LCD液晶显示板，电动汽车充电板，电源板，电能表，读卡器，微型打印机，键盘，太阳能板，逆变器，蓄电池，法拉电容， 220V市电输入板。
本发明中，CPU主板包括CPU、内存、非易失性存储器、时钟等电路，负责数据的处理、外设的控制、数据存储、通信数据解析等工作；LCD液晶显示板包括LCD液晶显示器、背光、指示灯、LCD驱动器等电路，负责显示用户交互界面、显示充电状态等工作，CPU主板与LCD液晶显示板通过并行总线连接；电动汽车充电板主要包括继电器、继电器保护、继电器驱动等电路，CPU主板与电动汽车充电板通过GPIO总线连接；电源板负责为系统供电，并为电动汽车充电板提供交流220V电压，电源板为CPU板提供+12V、+5V、+3.3V供电；电能表负责计量电动汽车充电时所用的电能量，电源板220V分别输入电能表的火线和零线输入端子，电能表的火线和零线输出端子与电动汽车充电板连接，电能表与CPU主板通过RS485总线连接；读卡器负责读写用户卡数据，CPU主板与读卡器通过RS232接口连接；微型打印机负责打印充电票据，CPU主板与微型打印机通过RS232接口连接；键盘负责用户输入，CPU主板与键盘通过GPIO总线连接；太阳能板负责太阳能转化为直流电能，太阳能板与逆变器通过电源线连接；逆变器负责将直流电能转变为交流电能，逆变器分别与电源板和蓄电池通过电源线连接；蓄电池负责存储电能，蓄电池与电源板通过电源线连接；法拉电容负责为系统提供临时性供电，当蓄电池没电时保证系统稳定运行，法拉电容与蓄电池并连；220V市电输入板主要负责220V市电供电，当太阳能供电不足时为系统补充供电，与电源板通过电源线连接。
为了提高太阳能的使用效率，本发明采取以下实施例：
在开始充电时，本发明中太阳能板所转化的直流电能，经过逆变器转变为交流电能，CPU主板控制电源板接通，太阳能板通过电源板为电动汽车充电。
充电过程中，CPU主板检测电动汽车的充电电流，如果电流小于电动汽车充电所需要的额定电流，CPU主板控制蓄电池输出直流电能，蓄电池与太阳能板并连，增大逆变器的输入电流，逆变器输出的交流电流也相应增加，提高电动汽车的充电电流。
充电过程中，CPU主板检测电动汽车的充电电流，如果蓄电池与太阳能板并连后的充电电流依然小于电动汽车充电所需要的额定电流，CPU主板控制电源板，连接220V市电输入，并由电源板调节220V交流市电的相角、幅值、频率，调整至符合充电要求，将调节后的220V交流市电与逆变器输出的220V交流电并连组成充电微网，为电动汽车充电。
充电过程中，CPU主板检测太阳能板输出的电流，如果输出电流小于太阳能板输出电流的最低门限值，断开太阳能板的连接。
充电过程中，CPU主板检测蓄电池板输出的电流，如果输出电流小于蓄电池输出电流的最低门限值，断开蓄电池的连接。
充电过程中，如果蓄电池被断开，CPU检测蓄电池的电压，如果电压大于可以充电的最低门限值，恢复蓄电池的连接。
充电过程中，如果太阳能板被断开，CPU检测太阳能板输出的电流，如果电流大于可以充电的最低门限值，恢复太阳能板的连接。
在不给电动汽车充电时，为了提高太阳能使用效率，降低充电微网对主电网的干扰，并简化电路设计，本发明采取以下实施例：
在不需要给电动汽车充电且太阳能板有电能输出时，为了提高电能使用效率，断开逆变器，太阳能板直接与蓄电池连接，为蓄电池充电。
为了降低220V市电的消耗，本发明采取以下实施例：
CPU主板、LCD液晶显示板、电源板、读卡器、微型打印机、键盘采用直流电源供电，当蓄电池有电时，直接使用蓄电池存储的电能对系统供电，在不需要给电动汽车充电时，为了降低系统功耗，电动汽车充电板、电能表、读卡器、微型打印机、键盘停止工作，进入待机状态。
为了使系统在蓄电池电量不足时，输出电压和电流保持稳定，以保证系统正常运行，本发明采用以下实施例：
使用法拉电容与蓄电池并连，当蓄电池电量不足时，法拉电容补充供电。当CPU主板检测到蓄电池电量不足时，CPU主板断开蓄电池连接，并连接220V市电为系统供电。当断开蓄电池连接时，保持法拉电容的连接，可以保证在电源切换时系统供电依然稳定，系统运行不受影响。
本发明的充电流程如图2所示，下面结合图2详细描述本发明的充电步骤：
步骤201，用户插入充电卡，系统显示用户充电界面，用户通过键盘选择充电模式：包括充满模式、固定金额模式、固定电量模式、固定时间模式4个选项。如果选择充满模式则直接为电动汽车开始充电，如果选择固定金额模式测用户需要同时输入充电金额，如果选择固定电量模式用户需要同时输入充电电量，如果选择固定时间模式用户需要同时输入充电时间。将用户输入数据及用户信息存入非易失性存储器。
步骤202，连接太阳能板，检测太阳能板输出电流是否达到充电所需要的电流值，如果太阳能板输出电流大于或等于充电要求的电流值，则执行步骤203；太阳能板输出电流小于充电要求的电流值，则执行步骤205。
步骤203，连接蓄电池，检测蓄电池的电流输出是否大于充电要求的电流值，如果大于或等于充电要求的电流值，则执行205；如果电流小于充电要求的电流值，则执行204。
步骤204，连接220V市电，为电动汽车充电辅助补充足够的电流。
步骤205， 连接电动汽车，开始为电动汽车充电。
步骤206，按照用户设置的充电模式进行充电，并检测充电是否完成。
步骤207，断开电动汽车、220V供电、蓄电池、太阳能板的连接，停止充电，并读取电能表电量，计算并扣除充电金额，将剩余金额写入用户卡，并将相关数据存储在数据库中，用户界面显示充电完成，提示用户拔卡。
充电完成。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，凡在本发明的范围下进行的等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，其特征在于，所述充电桩包括CPU主板、LCD液晶显示板、电动汽车充电板、电源板、电能表、读卡器、微型打印机、键盘、太阳能板、逆变器、蓄电池、法拉电容、 220V市电输入板；CPU主板包括CPU、内存、非易失性存储器、时钟、电路；LCD液晶显示板包括LCD液晶显示器、背光、指示灯、LCD驱动电路；CPU主板与LCD液晶显示板通过并行总线连接；充电板包括继电器、继电器保护、继电器驱动电路；CPU主板与电动汽车充电板通过GPIO总线连接；电源板分别设有输入电能表的火线和零线输入端子，电能表的火线和零线输出端子与电动汽车充电板连接，电能表与CPU主板通过RS485总线连接； CPU主板与读卡器通过RS232接口连接； CPU主板与微型打印机通过RS232接口连接； CPU主板与键盘通过GPIO总线连接；太阳能板与逆变器通过电源线连接；逆变器分别与电源板和蓄电池通过电源线连接；蓄电池与电源板通过电源线连接；法拉电容与蓄电池并连。
2.根据权利要求1所述的一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，其特征在于，所述太阳能板连接逆变器，逆变器与CPU主板控制电源板接通。
3.根据权利要求2所述的一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，其特征在于，所述蓄电池与太阳能板并连。
4.根据权利要求3所述的一种能够自动切换电源的太阳能交流充电桩，其特征在于，所述法拉电容与蓄电池并连。
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| US20210107379A1 (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-15 | Volvo Car Corporation | Power Battery Heating System and Method Using Solar Sunroof Energy |
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