CN110001450A - 一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩，包括充电桩桩体、电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块，所述电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块安装于所述充电桩桩体内部，所述电气控制模块包括一路电动汽车充电接口及多路电动单车充电接口，或多路电动单车充电接口。本发明集电动汽车和电动单车充电功能于一体，既能满足电动汽车充电使用，也能满足电动单车充电使用，可灵活配置电动单车充电接口的数量，也可选择是否配置一个电动汽车充电接口，整个设备可做到一桩多用，且整个充电桩相比于单纯满足电动汽车充电的交流充电桩的成本不会增加，既能满足市场的应用需求，又能做到充电设施资源的最大化利用。

Description

一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩

技术领域

本发明属于基础充电设施技术领域，具体涉及一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩。

背景技术

电动单车，以其使用方便、快捷，价格低廉，绿色环保等特点，深受大众欢迎，已经成为广大市民出行的主要交通工具。然而，在电动单车充电问题上，却始终没有很好的解决办法。小区、商场等公共场所，居民的电动车只能停放在路边、或者是其他的公共通道中。这样一来不方便居民对电动车进行充电，二来也不利于进行管理。电动单车电池特别是摩托式电动车电池不易拆卸，在公共场所(如小区、停车场)充电时，存在随意私拉乱接电线的现象，容易造成人身安全事故和引起火灾，即便是统一安装插座来集中供电，也存在短路、过负荷、收费方式复杂等诸多问题。此外，目前电动汽车交流充电桩的推广应用初具规模，在公共场所已广泛的布局，而且市场前景广阔，但是其充电接口单一、只能满足电动汽车充电使用，但是在很多电动汽车充电的场所(如小区、商场等公共场所)，电动单车充电的需求也很大，有鉴于此，需要一种既能用于电动汽车又能用于电动单车充电的交流充电设备，既满足市场需求，又能做到一桩多用，具有良好的市场价值和经济效益的混合充电桩。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩，既满足电动汽车充电使用，也能满足电动单车充电使用，可灵活配置多个电动单车充电接口，也可选择是否配置一个电动汽车充电接口，可实现一桩多用。

本发明提供了一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩，包括充电桩桩体、电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块，所述电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块安装于所述充电桩桩体内部，所述电气控制模块包括一路电动汽车充电接口及多路电动单车充电接口，或多路电动单车充电接口。

进一步地，所述电气控制模块还包括急停装置、空气开关、交流接触器、防雷模块及保险管；

所述交流接触器安装于电动汽车充电接口输出端，其辅助遥信常开触点与所述计费管理模块的交流接触器遥信输入端子连接，用于实时采集交流接触器遥信输入状态判断是否发生交流接触器故障，并在发生交流接触器故障时，发出停止指令；所述交流接触器还用于在接收到所述计费管理模块发出的停止指令时，切断电动汽车充电接口的电源输出；

所述急停装置的常开触点与所述计费管理模块的急停遥信输入端子连接，用于供所述计费管理模块实时采集急停遥信输入状态判断是否发生急停故障，并在发生急停故障时，发出停止指令；

所述空气开关安装于充电桩桩体电源输入端的外部配电计量箱内，用于在充电过程中发生电气故障时，切断充电桩桩体的电源输入；

所述防雷模块安装于所述充电桩桩体电源输入端，其辅助遥信常开触点与所述计费管理模块的防雷遥信输入端子连接，用于供所述计费管理模块实时采集防雷遥信输入状态判断是否发生防雷模块故障，并在发生防雷模块故障时，发出停止指令；

所述保险管安装于所述交流接触器和计费管理模块电源输入前端，用于在充电过程中发生电气故障时，切断所述交流接触器的电源输入。

进一步地，所述计量控制模块包括电动单车用计量模块及电动汽车用计量模块，用于在充电过程中采集交流模拟量和计量电能量；所述交流模拟量包括相电压、相电流、零线电流；所述电能量包括当前正向有功电能、当前反向有功电能，当前组合有功总电能，所述当前组合有功总电能为当前正向有功电能和当前反向有功电能的累加。

进一步地，所述计费管理模块与所述计量控制模块连接，用于在充电过程中获取所述计量控制模块采集的交流模拟量和电能量数据进行计费，生成充电记录，并存储至本地后推送充电记录至手机APP客户端或小程序。

进一步地，所述计费管理模块还用于生成交流接触器故障、急停故障、电气故障及防雷模块故障记录，并存储至本地后推送充电记录至手机APP客户端或小程序。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

充电桩充电过程中无需人工干预可对电动汽车或电动单车充电进行控制、计量、计费、安全防护等，集电动汽车和电动单车充电功能于一体，既能满足电动汽车充电使用，也能满足电动单车充电使用，可灵活配置电动单车充电接口的数量，也可选择是否配置一个电动汽车充电接口，整个设备可做到一桩多用，且整个充电桩相比于单纯满足电动汽车充电的交流充电桩的成本不会增加，既能满足市场的应用需求，又能做到充电设施资源的最大化利用。

附图说明

图1是本发明电动汽车和电动单车混合交流充电桩的结构示意图；

图2是应用本发明进行电动汽车充电的流程图；

图3是应用本发明进行电动单车充电的流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参图1所示，本实施例提供了一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩，该充电桩由充电桩桩体、电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块四部分组成。可以选择配置1路电动汽车充电接口，4路电动单车充电接口。

充电桩桩体采用立式安装，桩体内部安装电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块等，桩体左右两侧引出充电插座或充电枪，充电插座或充电枪下方设有充电指示灯，充电过程中充电指示灯红灯常亮，空闲时充电指示灯熄灭，桩体底部安装有万向轮，方便安装维护时进行移动。

充电桩电气控制模块在充电过程中提供电力供应和安全防护，主要包括充电接口、急停装置、空气开关、交流接触器、防雷模块、保险管等。

更具体的，充电接口分为两种方式，方式一是1个汽车充电接口(充电枪)和3个电单车充电接口(充电插座)，方式二是只包含4个电单车充电接口(充电插座)。

急停装置为红色急停旋钮，其常开触点连接计费管理模块的急停遥信输入端子，计费管理模块实时采集急停遥信输入状态，当检测到急停遥信闭合时，停止当前所有接口的充电并算费，控制交流接触器断开，切断汽车充电接口的电源输出。

空气开关(带漏电保护功能)，安装在充电桩电源输入端的外部配电计量箱内，在充电过程中发生漏电短路等紧急故障情况切断充电桩电源输入，保护设备和人身安全。

防雷模块(带辅助遥信输出触点)，安装在充电桩电源输入端，其辅助遥信常开触点连接计费管理模块的防雷遥信输入端子，计费管理模块实时采集防雷遥信输入状态，当检测到防雷遥信闭合时，停止当前所有接口的充电并算费，控制交流接触器断开，切断汽车充电接口的电源输出。

交流接触器(带辅助遥信输出)，安装在汽车充电接口输出端，其辅助遥信常开触点连接计费管理模块的交流接触器遥信输入端子，计费管理模块实时采集交流接触器遥信输入状态，当检测到交流接触器遥信状态与实际输出状态不一致时，停止汽车充电接口的充电并算费，控制交流接触器断开，切断汽车充电接口的电源输出。

保险管安装在交流接触器和计费管理模块电源输入前端，在充电过程中发生短路过流等紧急故障情况保险管熔断，切断交流接触器电源输入，保护设备和人身安全。

充电桩计量控制模块包括电动单车用计量模块(计量控制板)和电动汽车用计量模块(计量板)，用于充电过程中的交流模拟量采样和电能量计量，计量精度为有功1级，无功2级。采样的交流模拟量包括相电压、相电流、零线电流等。电能计量包括当前正向有功电能、当前反向有功电能，当前组合有功总电能等，当前组合有功总电能为当前正向有功电能和当前反向有功电能的累加。

电动单车用计量模块(计量控制板)具备采样计量、控制输出、RS485通讯等功能，通过RS485与计费管理模块连接。电动单车充电时，计费管理模块实时接收手机APP客户端或小程序的操作指令，控制计量控制板继电器闭合或者断开，实现充电开始和停止。充电过程中计费管理模块根据设置的费率时段参数和统计的充电电量，实时计算本次充电费用。充电停止后生成充电记录并存储至本地，之后推送本次充电记录至手机APP客户端或小程序供用户查询。

电动汽车用计量模块(计量板)具备采样计量、UART通讯功能，通过UART通讯接口与计费管理模块连接。电动汽车充电时，计费管理模块实时接收手机APP客户端或小程序的操作指令，控制交流接触器闭合或者断开，实现充电开始和停止。充电过程中计费管理模块根据设置的费率时段参数和统计的充电电量，实时计算本次充电费用。充电停止后生成充电记录并存储至本地，之后推送本次充电记录至手机APP客户端或小程序供用户查询。

充电桩计费管理模块由主板、底板、通讯板等组成，通过RS485接口或URAT接口采集计量控制模块的充电电流、电压、电量等数据，通过2G/4G方式接入互联网，实现数据上传。实时接收手机APP客户端或小程序的操作指令，控制交流接触器和计量控制板继电器的闭合或者断开，实现充电开始和停止。

充电桩计费管理模块充电过程中实时采集电气控制模块(急停按钮、防雷模块、交流接触器等)的遥信状态，计费管理模块根据电气控制模块遥信状态，实时检测和判断急停故障、交流接触器故障、防雷模块故障等。计费管理模块检测到上述故障，立即结束本次充电，生成充电记录并存储至本地，之后推送充电记录至手机APP客户端或小程序供用户查询。

充电桩计费管理模块充电过程中实时采集计量控制模块交流模拟量和电量等数据。当充电电压高于过压门限并且持续时间超过判断阈值时，判定产生过压故障；当充电电压低于欠压门限并且持续时间超过判断阈值时，判定产生欠压故障；当相电流高于过流门限并且持续时间超过判断阈值时，判定产生过流故障；当零线电流超过漏电流门限并且持续时间超过判断阈值时，判定产生漏电流故障；当计费管理模块与计量模块RS485或UART通讯失败次数大于判断阈值时，判定产生通讯故障；当计量控制板检测到充电过程中电流突然变小或变为0，且持续时间大于判断阈值时，判定产生充电插头异常断开故障。计费管理模块主CPU实时检测电源输入状态，当检测到掉电中断时，且持续时间大于防干扰阈值时，判定产生掉电故障。计费管理模块根据充电电量和费率时段参数每分钟计算充电费用，当用户余额不足时，判定产生余额不足，并发出告警提示。计费管理模块检测到上述故障，立即结束本次充电，生成充电记录并存储至本地，之后推送充电记录至手机APP客户端或小程序供用户查询。

该充电桩充电过程中无需人工干预可对电动汽车和电动单车充电进行控制、计量、计费、安全防护等，可实时更新充电电压、充电电流、充电电量、充电时间、充电费用、账户余额等充电信息。

充电桩充电过程中实时采集电气控制模块的开关量状态、计量控制模块交流模拟量、计量控制模块电量数据、计量控制模块状态数据等。充电桩根据开关状态和交流模拟量数据等，实时检测急停故障、交流接触器故障、防雷模块故障、过压故障、过流故障、欠压故障、漏电流异常断开故障、充电插头异常断开故障等。充电桩检测到上述故障，立即结束本次充电，生成充电记录并存储至本地，之后推送充电记录至手机APP客户端或小程序供用户查询。

参图2所示，图2为电动汽车充电流程，用户可在手机APP或小程序查看附近充电桩电动汽车充电接口的使用状态，“扫码”或“输入桩号”后进行充电操作，当充电由于充满或故障停止后，会推送充电停止原因，用户也可以主动停止充电。具体充电流程如下：

步骤1：充电桩检测到充电枪连接上电动汽车后，向主站发送枪被占用信息。(枪状态：0：空闲1：占用)，主站收到消息后应答。

步骤2：智能手机用户安装手机APP客户端或小程序后，连接充电枪后，打开APP或小程序扫描二维码，向主站发送桩体号、用户号信息；主站收到消息后向APP或小程序回应本桩的枪状态。

步骤3：APP或小程序选择充电枪后，向主站发送桩体号、枪号(可区分电动汽车还是电动单车充电)、用户号、连接状态及充电指令；主站向充电桩发送交易开始指令(枪号、剩余金额、交易流水号)，充电桩收到消息后应答。

步骤4：开始充电后，充电桩向主站发送充电开始事项(交易流水号及成功失败标志)，主站收到消息后应答。

步骤5：用户选择结束充电后，APP或小程序通知主站结束充电；主站向充电桩下发交易结束命令(枪号、剩余金额、交易流水号)，充电桩收到消息后应答。

步骤6：自动充满结束充电后，充电桩向主站发送结束充电指令(结束原因、结算信息)，主站收到消息后应答。

步骤7：用户放回充电枪后，充电桩向主站发送枪空闲信息，主站收到消息后应答。

参图3所示，图3为电动单车充电流程，用户可在手机APP或小程序查看附近充电桩电动单车充电接口的使用状态，“扫码”或“输入桩号”后进行充电操作，当充电由于充满、插头异常断开或故障停止后，APP或小程序会通知用户充电已停止，用户也可以主动停止充电。具体充电流程如下：

步骤1：智能手机用户安装手机APP客户端或小程序后，插上充电插头后，打开APP或小程序扫描二维码，向主站发送桩体号、用户号信息；主站收到消息后向APP或小程序回应当前各个电动单车充电接口的使用状态。

步骤2：APP或小程序选择充电接口后，向主站发送桩体号、枪号(可区分电动汽车还是电动单车充电)、用户号、充电指令；主站向充电桩发送交易开始指令(枪号、剩余金额、交易流水号)，充电桩收到消息后应答。

步骤4：开始充电后，充电桩向主站发送充电开始事项(交易流水号及成功失败标志)，主站收到消息后应答。

步骤5：用户选择结束充电后，APP或小程序通知主站结束充电；主站向充电桩下发交易结束命令(枪号、剩余金额、交易流水号)，充电桩收到消息后应答。

步骤6：自动充满结束充电后，充电桩向主站发送结束充电指令(结束原因、结算信息)，主站收到消息后应答。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (5)

1.一种电动汽车和电动单车混合交流充电桩，其特征在于，包括充电桩桩体、电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块，所述电气控制模块、计量控制模块和计费管理模块安装于所述充电桩桩体内部，所述电气控制模块包括一路电动汽车充电接口及多路电动单车充电接口，或多路电动单车充电接口。

2.根据权利要求1所述的电动汽车和电动单车混合交流充电桩，其特征在于，所述电气控制模块还包括急停装置、空气开关、交流接触器、防雷模块及保险管；

所述交流接触器安装于电动汽车充电接口输出端，其辅助遥信常开触点与所述计费管理模块的交流接触器遥信输入端子连接，用于实时采集交流接触器遥信输入状态判断是否发生交流接触器故障，并在发生交流接触器故障时，发出停止指令；所述交流接触器还用于在接收到所述计费管理模块发出的停止指令时，切断电动汽车充电接口的电源输出；

所述急停装置的常开触点与所述计费管理模块的急停遥信输入端子连接，用于供所述计费管理模块实时采集急停遥信输入状态判断是否发生急停故障，并在发生急停故障时，发出停止指令；

所述空气开关安装于充电桩桩体电源输入端的外部配电计量箱内，用于在充电过程中发生电气故障时，切断充电桩桩体的电源输入；

所述防雷模块安装于所述充电桩桩体电源输入端，其辅助遥信常开触点与所述计费管理模块的防雷遥信输入端子连接，用于供所述计费管理模块实时采集防雷遥信输入状态判断是否发生防雷模块故障，并在发生防雷模块故障时，发出停止指令；

所述保险管安装于所述交流接触器和计费管理模块电源输入前端，用于在充电过程中发生电气故障时，切断所述交流接触器的电源输入。

3.根据权利要求2所述的电动汽车和电动单车混合交流充电桩，其特征在于，所述计量控制模块包括电动单车用计量模块及电动汽车用计量模块，用于在充电过程中采集交流模拟量和计量电能量；所述交流模拟量包括相电压、相电流、零线电流；所述电能量包括当前正向有功电能、当前反向有功电能，当前组合有功总电能，所述当前组合有功总电能为当前正向有功电能和当前反向有功电能的累加。

4.根据权利要求3所述的电动汽车和电动单车混合交流充电桩，其特征在于，所述计费管理模块与所述计量控制模块连接，用于在充电过程中获取所述计量控制模块采集的交流模拟量和电能量数据进行计费，生成充电记录，并存储至本地后推送充电记录至手机APP客户端或小程序。

5.根据权利要求4所述的电动汽车和电动单车混合交流充电桩，其特征在于，所述计费管理模块还用于生成交流接触器故障、急停故障、电气故障及防雷模块故障记录，并存储至本地后推送充电记录至手机APP客户端或小程序。