CN109910657A - 一种新能源汽车充电桩及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车充电桩及其使用方法，包括输出计算机、电流分配器、多个充电桩和监控计算机，输出计算机连接电流分配器，电流分配器连接多个充电桩，监控计算机连接多个充电桩和输出计算机；充电桩上安装有感应器；充电桩提供一个或多个充电服务，每个充电桩可以分别用于提供不同的充电服务，以满足用户访问多种充电服务的需求；电流分配器为现有的电流分配系统；电流分配器用以接受市电电流，并将电流分配给各个充电桩；本发明取得了能够在某一充电桩出现故障的情况下，快速替换故障充电桩，新能源汽车充电系统依然可以向用户提供完整的充电服务功能的有益效果。

Description

一种新能源汽车充电桩及其使用方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，具体是一种新能源汽车充电桩及其使用方法。

背景技术

新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、 氢发动机汽车、其他新能源汽车等。

纯电动汽车：纯电动汽车(Blade Electric Vehicles，BEV)是一种采用单一蓄电池作 为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动 电动机运转，从而推动汽车行驶。

混合动力汽车：混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)是指驱动系统由两个 或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状 态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不 同，混合动力汽车有多种形式。

燃料电池电动汽车：燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV)是利用 氢气和空气中的氧在催化剂的作用下.在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动 力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池 的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反 应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多 是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

氢发动机汽车：氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料 是柴油或汽油，氢发动机使用的燃料是气体氢。氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交 通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染、零排放、储量丰富等优势。

其他新能源汽车：其他新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车。 目前在我国，新能源汽车主要是指纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混合动力汽车和 燃料电池电动汽车，常规混合动力汽车被划分为节能汽车。

随着新能源汽车的大力发展，与其配套的基础设施也需要不断改进以适应新能源汽车 的推广，充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公 共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，为电动汽车充电的设备。

然而，现有技术充电桩并不具有一个集成规模的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源汽车充电桩及其使用方法，以解决上述背景技术中 提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新能源汽车充电桩，包括输出计算机、电流分配器、多个充电桩和监控计算机， 输出计算机连接电流分配器，电流分配器连接多个充电桩，监控计算机连接多个充电桩和 输出计算机；充电桩上安装有感应器；充电桩提供一个或多个充电服务，每个充电桩可以 分别用于提供不同的充电服务，以满足用户访问多种充电服务的需求；电流分配器为现有 的电流分配系统；电流分配器用以接受市电电流，并将电流分配给各个充电桩；输出计算 机内部设置的缓存器以第二预定时间间隔对各充电桩提供的充电服务进行缓存；充电桩包 括支架结构和附着于支架结构上的充电桩主体，支架结构包括水皮上设置的纵梁以及用于 支撑纵梁的立柱，两根纵梁机构之间设有多根横梁，横梁的底部设有充电桩主体，充电桩 主体通过横向移动机构连接横梁，横向移动机构包括吊架，吊架的顶部内部设有第一轨道 轮，横梁上安装有与第一轨道轮配合的轨道，第一轨道轮的中心固连轮轴，该轮轴通过轴 承连接吊架且连接驱动机构；横梁与纵梁之间则是通过纵向移动机构连接，纵向移动机构 包括车架，车架的底部通过轮轴安装第二轨道轮，横梁顶部设有与第二轨道轮配合的轨道， 第二轨道轮的轮轴通过轴承连接车架，且连接驱动机构；

进一步的，还包括安装放线机构，该放线机构包括通过电机座安装于充电桩主体上的 第三电机，第三电机的输出轴上设有绕绳盘，充电桩主体引出的连接到充电枪的连接线缆 绕过该绕绳盘，通过绕绳盘实现放线以及收线，使充电桩主体运动到位后能够通过放线将 充电枪下降使使用者手持充电枪，拔掉充电枪后能够通过收线带动充电枪复位。

进一步的，所述第一轨道轮所连接的驱动机构包含通过电机座安装于吊架上的第一电 机，第一电机的输出轴上和第一轨道轮的轮轴上安装相互啮合的伞齿轮，第一电机通过伞 齿轮传动带动第一轨道轮转动。

进一步的，所述第二轨道轮所连接的驱动机构包括通过电机座安装于车架上的第二电 机，第二电机的输出轴上和第二轨道轮的轮轴上安装相互啮合的齿轮，第二电机通过齿轮 传动带动第二轨道轮转动；必要的车架上需要安装两个或两个以上的轮轴来安装第二轨道 轮，仅是其中一根轮轴上安装齿轮用于传动；每根轮轴上可设计两个第二轨道轮来提高稳 定性；

进一步的，所述横梁的两端安装定滑轮，定滑轮外周设有与拖线配合的滑槽，拖线由 地面绕过定滑轮后再连接到充电桩主体，必要的该拖线集成供电以及控制线，是充电桩连 接市电以及上位机的导体。

进一步的，所述横梁上设置两个或两个以上的充电桩主体，另外还可适当增加横梁数 量。

一种新能源汽车充电系统的故障自动切换方法，

监控计算机检测充电桩时，由于充电桩提供的每一充电服务都具有一个与之相对应的 感应器，通过访问该感应器，即可访问该充电服务。因此，在检测某一充电桩中提供的充 电服务是否正常时，通过访问与该充电桩所提供的充电服务相对应的感应器来进行检测；

如果当访问该充电桩提供的该充电服务对应的感应器时，该充电桩对该感应器请求没 有响应或者产生错误，则确定充电桩故障，反之，则确定充电桩正常；

当该充电桩故障时，监控计算机将信息反馈给输出计算机，输出计算机控制电流分配 器将该充电桩的电流提供给预备充电桩，预备充电桩代替故障充电桩运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：建立了多计算节点的并行处理系统，实现集 群计算的高便携性、高集成度、高性能；同时解决了只要有一个充电桩中出现故障就会影 响整个网络充电服务集成系统运行，从而导致无法为用户提供完整充电服务功能的问题， 取得了能够在某一充电桩出现故障的情况下，快速替换故障充电桩，新能源汽车充电系统 依然可以向用户提供完整的充电服务功能的有益效果。

附图说明

图1为实施例一新能源汽车充电桩的结构示意图。

图2为实施例一新能源汽车充电桩中充电桩的结构示意图。

图3为实施例一新能源汽车充电桩中横向移动机构的结构示意图。

图4为实施例一新能源汽车充电桩中第一轨道轮的结构示意图。

图5为实施例一新能源汽车充电桩中什么的的结构示意图。

图6为实施例二新能源汽车充电桩中什么的的结构示意图。

图7为实施例三新能源汽车充电桩使用方法的流程图示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-7，实施例一，一种新能源汽车充电桩，包括输出计算机、电流分配器、多个充电桩和监控计算机，输出计算机连接电流分配器，电流分配器连接多个充电桩，监控计算机连接多个充电桩和输出计算机；充电桩上安装有感应器；充电桩提供一个或多个充电服务，每个充电桩可以分别用于提供不同的充电服务，以满足用户访问多种充电服务的需求；电流分配器为现有的电流分配系统；电流分配器用以接受市电电流，并将电流分配给各个充电桩；输出计算机内部设置的缓存器以第二预定时间间隔对各充电桩提供的充电服务进行缓存；

充电桩包括支架结构和附着于支架结构上的充电桩主体4，支架结构包括水皮上设置 的纵梁1以及用于支撑纵梁1的立柱2，两根纵梁1机构之间设有多根横梁3，横梁3的底部设有充电桩主体4，充电桩主体4通过横向移动机构连接横梁3，横向移动机构包括 吊架5，吊架5的顶部内部设有第一轨道轮6，横梁3上安装有与第一轨道轮6配合的轨 道，第一轨道轮6的中心固连轮轴，该轮轴通过轴承连接吊架5，且连接驱动机构；

横梁3与纵梁1之间则是通过纵向移动机构连接，纵向移动机构包括车架7，车架7的底部通过轮轴安装第二轨道轮8，横梁3顶部设有与第二轨道轮8配合的轨道，第二轨 道轮8的轮轴通过轴承连接车架7，且连接驱动机构；

考虑到充电桩主体4高度问题，在其上安装放线机构，该放线机构包括通过电机座安 装于充电桩主体4上的第三电机11，第三电机11的输出轴上设有绕绳盘12，充电桩主体4引出的连接到充电枪的连接线缆绕过该绕绳盘12，通过绕绳盘12实现放线以及收线， 使充电桩主体4运动到位后能够通过放线将充电枪下降使使用者手持充电枪，拔掉充电枪 后能够通过收线带动充电枪复位。

第一轨道轮6所连接的驱动机构包含通过电机座安装于吊架5上的第一电机9，第一 电机9的输出轴上和第一轨道轮6的轮轴上安装相互啮合的伞齿轮，第一电机9通过伞齿轮传动带动第一轨道轮6转动。

第二轨道轮8所连接的驱动机构包括通过电机座安装于车架7上的第二电机10，第二 电机10的输出轴上和第二轨道轮8的轮轴上安装相互啮合的齿轮，第二电机10通过齿轮传动带动第二轨道轮8转动；必要的车架7上需要安装两个或两个以上的轮轴来安装第二轨道轮8，仅是其中一根轮轴上安装齿轮用于传动；每根轮轴上可设计两个第二轨道轮8 来提高稳定性；

关于各个机构的控制来说可以是无线或有线控制，对于充电桩主体4本身控制供电来 说与现有技术相同，对于纵向和横向的移动机构的控制驱动来说可以采用以下方式，其中 第一电机9和第三电机11跟随吊架5和充电桩主体4进行移动，因此可以通过充电桩主体4进行供电，而对于第二电机10来说由于跟随横梁3移动，因此也可通过充电桩主体4 供电，最为简单的方式是充电桩主体4的市电供电分路给予三个电机，需要对应的配置为 交流电机，也可采用其他外部供电方式，而关于控制方面可以在充电桩主体4内外设计独 立或集成的控制装置，具体的应包含控制器，控制器连接第一电机9、第二电机10和第三 电机11上的开关，控制器借用充电桩主体4内的无线或有线收发模块与上位机进行通讯 或独立设置无线或有线收发模块，与充电桩主体4统一接受上位机的控制。

上述控制器包含必要的电路板以及电路板上的控制芯片、电源模块和存储器，控制芯 片可采用Atmel处理器。

本发明的原理及方法：整个系统位于停车场内，诸多车位均位于支架结构下方，横向 移动机构通过吊架5带动充电桩主体4平面内的横向位移，同理纵向移动机构通过横梁3带动充电桩主体4平面内的横向位移，一根横梁3上的充电桩主体4能够完成一个长方形 区域内的车位的全覆盖，多跟横梁3实现更大区域内的车位的覆盖，新能源汽车停车完毕 后向服务器发出请求和车位信息，服务器通过上位机控制最近的充电桩主体4移位到新能 源汽车上方，然后下方充电枪，插入充电口后开始充电，充电完毕后拔出充电枪上升充电 枪。

具体地，电流分配器和缓存器对充电服务进行缓存是指缓存充电服务提供的结果，例 如如果充电服务提供数据信息，则电流分配器和缓存器缓存的是充电服务提供的数据信息 所对应的数据内容。

缓存器的缓存主要考虑的是电流的可靠性，而相对而言，缓存效率并不着重进行考虑， 因此，可选地，缓存器采用文本文件格式存储这些数据内容，以提高缓存的可靠性；监控 计算机对每个充电桩进行检测，并将检测结果发送给输出计算机。

具体检测时，可以每隔预设的时间间隔，检测一次各个充电桩中提供的充电服务是否 正常，以及充电桩的工作状态是否正常，为了及时发现故障，可以将预设的时间间隔设置 得尽可能小，以达到近似实时检测的效果。

实施例二

请参阅图5，与实施例一不同的是，考虑拖线可能缠绕的情况，在横梁3的两端安装定滑轮21，定滑轮21外周设有与拖线配合的滑槽，拖线由地面绕过定滑轮21后再连接到 充电桩主体4，必要的该拖线集成供电以及控制线，是充电桩连接市电以及上位机的导体。

实施例三

请参阅图6，随着新能源汽车的市场占有率的逐步提高，需要在停车厂内增大充电桩 的密度，此时可以在横梁3上设置两个或两个以上的充电桩主体4，另外还可适当增加横梁3数量。

一种新能源汽车充电桩使用方法，

监控计算机检测充电桩时，由于充电桩提供的每一充电服务都具有一个与之相对应的 感应器，通过访问该感应器，即可访问该充电服务。因此，在检测某一充电桩中提供的充 电服务是否正常时，通过访问与该充电桩所提供的充电服务相对应的感应器来进行检测；

如果当访问该充电桩提供的该充电服务对应的感应器时，该充电桩对该感应器请求没 有响应或者产生错误，则确定充电桩故障，反之，则确定充电桩正常；

当该充电桩故障时，监控计算机将信息反馈给输出计算机，输出计算机控制电流分配 器将该充电桩的电流提供给预备充电桩，预备充电桩代替故障充电桩运行。

例如，可以通过脚本来访问某一充电桩所提供的一个充电服务对应的感应器，如果该 充电桩在预定时间内对该感应器请求没有响应，或者产生了错误信息，则确定与该感应器 对应的充电服务不正常。根据产生的错误信息可以初步确定充电桩中的充电服务存在故障 的原因。通过定期访问每个充电桩中的每个充电服务对应的感应器，即可确定各个充电桩 中的各充电服务的状态是否正常。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在 本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各 种变化。

Claims (7)

1.一种新能源汽车充电桩及其使用方法，包括输出计算机、电流分配器、多个充电桩和监控计算机，其特征在于，输出计算机连接电流分配器，电流分配器连接多个充电桩，监控计算机连接多个充电桩和输出计算机；充电桩上安装有感应器；充电桩提供一个或多个充电服务，每个充电桩可以分别用于提供不同的充电服务，以满足用户访问多种充电服务的需求；电流分配器为现有的电流分配系统；电流分配器用以接受市电电流，并将电流分配给各个充电桩；输出计算机内部设置的缓存器以第二预定时间间隔对各充电桩提供的充电服务进行缓存；充电桩包括支架结构和附着于支架结构上的充电桩主体，支架结构包括水皮上设置的纵梁以及用于支撑纵梁的立柱，两根纵梁机构之间设有多根横梁，横梁的底部设有充电桩主体，充电桩主体通过横向移动机构连接横梁，横向移动机构包括吊架，吊架的顶部内部设有第一轨道轮，横梁上安装有与第一轨道轮配合的轨道，第一轨道轮的中心固连轮轴，该轮轴通过轴承连接吊架且连接驱动机构；横梁与纵梁之间则是通过纵向移动机构连接，纵向移动机构包括车架，车架的底部通过轮轴安装第二轨道轮，横梁顶部设有与第二轨道轮配合的轨道，第二轨道轮的轮轴通过轴承连接车架，且连接驱动机构。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车充电桩，其特征在于，还包括安装放线机构，该放线机构包括通过电机座安装于充电桩主体上的第三电机，第三电机的输出轴上设有绕绳盘，充电桩主体引出的连接到充电枪的连接线缆绕过该绕绳盘，通过绕绳盘实现放线以及收线，使充电桩主体运动到位后能够通过放线将充电枪下降使使用者手持充电枪，拔掉充电枪后能够通过收线带动充电枪复位。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车充电桩，其特征在于，所述第一轨道轮所连接的驱动机构包含通过电机座安装于吊架上的第一电机，第一电机的输出轴上和第一轨道轮的轮轴上安装相互啮合的伞齿轮，第一电机通过伞齿轮传动带动第一轨道轮转动。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车充电桩，其特征在于，所述第二轨道轮所连接的驱动机构包括通过电机座安装于车架上的第二电机，第二电机的输出轴上和第二轨道轮的轮轴上安装相互啮合的齿轮，第二电机通过齿轮传动带动第二轨道轮转动；必要的车架上需要安装两个或两个以上的轮轴来安装第二轨道轮，仅是其中一根轮轴上安装齿轮用于传动；每根轮轴上可设计两个第二轨道轮来提高稳定性。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车充电桩，其特征在于，所述横梁的两端安装定滑轮，定滑轮外周设有与拖线配合的滑槽，拖线由地面绕过定滑轮后再连接到充电桩主体，必要的该拖线集成供电以及控制线，是充电桩连接市电以及上位机的导体。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车充电桩，其特征在于，所述横梁上设置两个或两个以上的充电桩主体，另外还可适当增加横梁数量。

7.一种新能源汽车充电系统的故障自动切换方法，其特征在于，监控计算机检测充电桩时，由于充电桩提供的每一充电服务都具有一个与之相对应的感应器，通过访问该感应器，即可访问该充电服务。因此，在检测某一充电桩中提供的充电服务是否正常时，通过访问与该充电桩所提供的充电服务相对应的感应器来进行检测；

如果当访问该充电桩提供的该充电服务对应的感应器时，该充电桩对该感应器请求没有响应或者产生错误，则确定充电桩故障，反之，则确定充电桩正常；

当该充电桩故障时，监控计算机将信息反馈给输出计算机，输出计算机控制电流分配器将该充电桩的电流提供给预备充电桩，预备充电桩代替故障充电桩运行。