CN110505975B - 利用地面变压器的电动汽车充电装置与充电方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置可包括：第一端口，用于向电动汽车供电；第二端口，与第一端口电连接，用于从地面变压器接收电源；以及切断部，用于切换第一端口与第二端口之间的开闭状态。

Description

利用地面变压器的电动汽车充电装置与充电方法
技术领域
本发明涉及利用地面变压器的电动汽车充电装置与充电方法。
背景技术
近来，随着化石燃料的逐渐枯竭和过度使用化石燃料引起的大气环境污染问题越发严重，全世界正在积极研究和开发使用可再生新能源和环保的运输工具。电动汽车(Electric Vehicle，EV)作为一种环保运输工具，正受到广泛关注。
扩大电动汽车充电基础设施是广泛普及电动汽车的必要条件。但是，现有的电动汽车充电基础设施所需要的电动汽车充电专用空间相当大，这无疑是扩大电动汽车充电基础设施的一个制约因素。
发明内容
本发明的目的在于，提供下文所述的电动汽车充电装置与充电方法，营造能够从地面变压器接收电源来为电动汽车进行充电的环境，推动电动汽车充电基础设施建设。
根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置可包括：第一端口，用于向电动汽车供电；第二端口，与第一端口电连接，用于从地面变压器接收电源；以及切断部，用于切换第一端口与第二端口之间的开闭状态。
例如，上述利用地面变压器的电动汽车充电装置还可包括：测量部，测量第一端口与第二端口之间流动的电源的电流、电压或电功率；处理部，基于测量部的测量结果，生成地面变压器异常信息；以及控制部，根据地面变压器异常信息，控制切断部的切换动作。
例如，上述利用地面变压器的电动汽车充电装置还可包括：通信部，用于传送上述地面变压器异常信息，上述处理部生成的地面变压器异常信息可包括过电流信息、过电压信息、通地信息、短路信息、结霜信息、漏电信息中的至少一种。
例如，上述利用地面变压器的电动汽车充电装置还可包括：输入部，用于接收充电模式信息或充电容量信息的输入，上述控制部可在充电模式信息或充电容量信息的基础上，控制切断部执行切换动作的时间点。
例如，上述处理部可基于充电模式信息或充电容量信息来生成充电费用信息，上述通信部可传送该充电费用信息。
例如，上述输入部可用于接收输入的结算信息，上述通信部可用于发送上述结算信息并接收验证信息，上述控制部则可根据该验证信息来控制切断部的切换动作。
例如，上述利用地面变压器的电动汽车充电装置还可包括：外箱，用于容纳上述切断部，可安装在地面变压器上，或以能够从上述地面变压器拆装的方式构成。
例如，上述第二端口可配置于上述外箱中的与上述地面变压器相接触的位置。
根据本发明一实施例的电动汽车充电方法可包括以下步骤：接收充电使用者的信息输入；基于上述充电使用者的信息执行使用者验证并生成验证信息；根据上述验证信息解锁地面变压器的一体化充电器；以及解锁充电器之后由地面变压器向电动汽车供电。
例如，上述电动汽车充电方法还可包括以下步骤：测量供电期间由地面变压器向电动汽车提供的电源的电流、电压或电功率；基于上述电源的电流、电压或电功率的测量结果生成地面变压器异常信息；以及根据该地面变压器异常信息来控制充电器是否中断充电。
根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置与充电方法可通过从地面变压器接收电源来为电动汽车进行充电的环境，有助于扩大电动汽车充电基础设施建设。
并且，根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置与充电方法，几乎不需要额外的占地许可或挖掘申请就可以提供电动汽车充电基础设施，并且耐用性强，能够抵御外部冲击，即便是在地面变压器的负荷量或状态可变的情况下，也能够相对稳定地向电动汽车供电，可构建稳定的电动汽车充电交易系统。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置的示意图。
图2为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置中所使用的地面变压器的示意图。
图3为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置的配置示意图。
图4为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置的框图。
图5为根据本发明一实施例的电动汽车充电方法的流程图。
图6为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置的具体例示框图。
具体实施方式
下述本发明的详细说明将参照以可实施本发明的特定实施例作为示例的附图。首先需要说明的是，即本发明的多种实施例虽然各不相同，但也无需互相排斥。例如，本说明书中记载的特定形状、结构及特性可在不脱离与一实施例相关的本发明的思想与范围的情况下，由其他实施例实现。另外，还应理解的是，所公开的各个实施例中的个别结构要素的位置或配置在不脱离本发明的思想及范围的情况下可以进行修改。因此，下述的详细说明并不限定本发明，只要说明恰当，本发明的范围仅由所附权利要求，以及与该权利要求的等同物的所有范围限定。附图中相似的附图标记在多个层面表示相同或相似的功能。
为使本发明所属技术领域的普通技术人员能够轻松实现本发明，接下来将参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。
图1为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置的示意图。
参照图1，根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置300可从地面变压器200接收电源并向电动汽车100供电。
地面变压器200可与配置于地下的配电线路电连接，可将高压电功率转换为低压电功率。
通常，上述地面变压器200可设置在便于电动汽车100靠近的道路或人行道上。
因此，根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置300，即使不占用很大的电动汽车充电专用空间，也可确保电动汽车100的充电空间，同时，可缩短电动汽车充电所需的电源电缆220的长度，能够抵御外部冲击，耐用性增强。
图2为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置中所使用的地面变压器的示意图。
参照图2，地面变压器200a可包括第一电源端子210及第二电源端子230。
根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置300a通过电源电缆220a来与第一电源端子210电连接，也可通过附加的电源电缆向电动汽车100a供电。
上述第一电源端子210可形成分别与A相、B相、C相、N相相对应的4个低电压端子，为了便于实现与电源电缆220a的连接，可加工成螺栓孔，与电源电缆220a的压接端子相连接。
例如，从绝缘性或加工性方面考虑，电源电缆220a可由CV电缆或同等材质的电缆构成。
并且，上述利用地面变压器的电动汽车充电装置300a可包括外箱，该外箱可配置于地面变压器200a上，既可附着于地面变压器200a，也可从地面变压器200a拆除。
另外，上述利用地面变压器的电动汽车充电装置300a可通过外箱中与地面变压器200a相接触的位置来与地面变压器200a电连接。即，即使没有外部电源电缆，利用地面变压器的电动汽车充电装置300a也可从地面变压器200a接收电源。因此，利用地面变压器的电动汽车充电装置300a耐用性很强，可抵御外部冲击。
图3为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置的配置的示意图。
参照图3，根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置300b还可与地面变压器200b隔开，通过电源电缆220b与地面变压器200b和电动汽车100b电连接。
为了缩短电源电缆220b的长度并确保电动汽车100b的停车空间，上述利用地面变压器的电动汽车充电装置300b可与地面变压器200b相邻配置。
图4为根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置的框图。
参照图4，根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置300可包括第一端口301、第二端口302、充电部310、测量部320、切断部330、处理部340、控制部350、通信部360、输入部370、输出部380、第二切断部390，并且可收容于外箱。
第一端口301可用于向电动汽车100供电。
第二端口302可与第一端口301电连接，用于从地面变压器200接收电源。
例如，上述第一端口301及第二端口302可与电源电缆连接，以有线方式完成供电，还可借助线圈，实现近距离无线供电。
充电部310可对通过第二端口302接收到的电源进行转换。例如，上述充电部310通过与电动汽车100之间的电力线通信来接收电动汽车100的充电方式信息，并在该充电方式信息的基础上，决定电源电压、频率、采用直流还是交流、有线方式还是无线方式以及充电速度等。
测量部320可测量在第一端口301与第二端口302之间流动的电源的电流、电压或电功率。例如，上述测量部320可以是电表。其测量结果可用于生成充电费用信息，还可生成地面变压器异常信息。
其中，地面变压器异常信息可包括过电流信息、过电压信息、通地信息、短路信息、结霜信息和/或漏电信息。
切断部330可对第一端口301与第二端口302之间的开闭状态进行切换。例如，上述切断部330可由漏电保护器或电功率用半导体充当。
例如，上述切断部330可通过电方式断开第一端口301与第二端口302，以便根据地面变压器异常信息来中断电动汽车100充电。
通常，由于地面变压器200的负荷量或状态可变，上述切断部330可根据地面变压器异常信息来改变第一端口301与第二端口302之间的开闭状态，以便根据地面变压器200的负荷量或状态来执行动作。
由此，即使在地面变压器200的负荷量或状态可变的情况下，根据本发明一实施例的利用地面变压器的电动汽车充电装置300也可比较稳定、安全地使用地面变压器200的电源。
处理部340可根据测量部320的测量结果来生成地面变压器异常信息。
例如，在由测量部320测量的平均电流或平均电压大于基准电流的情况下，上述处理部340可生成过电流信息或过电压信息作为地面变压器异常信息，在由测量部320测量的平均电功率大于基准电功率的情况下，生成结霜信息或漏电信息作为地面变压器异常信息，在由测量部320测量的峰值大于基准值的情况下，生成通地信息或短路信息作为地面变压器异常信息。
并且，上述处理部340还可根据通过输入部370输入的充电模式信息或充电容量信息生成充电费用信息。即，上述处理部340可执行与电动汽车充电交易相关的一系列步骤。
控制部350既可以根据地面变压器异常信息来控制切断部330的切换动作，也可以根据通信部360接收到的验证信息来控制切断部330的切换动作。即，上述控制部350可综合执行利用地面变压器的电动汽车充电装置300的整体控制动作。
通信部360可向服务器传送地面变压器异常信息，还可从服务器或验证机构接收验证信息。由此，多个电动汽车充电装置可由服务器综合管理。例如，上述通信部360可包括天线以及通信调制解调器。
另外，上述通信部360可向电动汽车100的驾驶人员终端传送与所产生的充电费用的相关信息，以便根据该充电费用信息进行费用结算，同时还可向上述终端实时传送电动汽车充电情况信息(例如：充电率、预计充满时间、充电是否结束、是否产生异常等)。其中，通信部360与终端之间的通信可由通信公司负责。
输入部370可接收由电动汽车100的驾驶人员输入的充电模式信息或充电容量信息。这里所述的充电模式信息为快速充电、中速充电或慢速充电。
此外，上述输入部370还可接收由电动汽车100的驾驶人员输入的结算信息。例如，该结算信息可与信用卡、借记卡、移动支付等多种结算方式中的至少一种相对应，也可由通信部360发送到服务器、验证机构或结算金融机构。上述服务器、验证机构或结算金融机构通过比较上述结算信息和已存储的信息来确认电动汽车100的驾驶人员是否是加入到电动汽车充电交易系统的驾驶人员，并根据确认结果生成验证信息，传送至通信部360。利用地面变压器的电动汽车充电装置300可根据上述验证信息来拒绝(例如：卡被盗或被损坏)或同意对电动汽车100进行充电。
输出部380可根据上述验证信息输出充电与否的相关信息，还可输出由处理部340生成的充电费用信息。例如，上述输出部380可以由显示装置构成，也可连同输入部370，由触摸屏、键盘等人机界面(HMI，Human-MachineInterface)来实现。
第二切断部390可通过与切断部330串联连接来切换第一端口301与第二端口302之间的开闭状态。
例如，上述第二切断部390可在对电动汽车100充电开始时实现第一端口301与第二端口302的电连接，也可在充电结束时，对电动汽车100执行第一端口301与第二端口302之间的电断开。例如，上述第二切断部390可根据由输入部370输入的充电模式信息或充电容量信息，在由控制部350确定的充电开始时间点和充电结束时间点改变第一端口301与第二端口302之间的开闭状态。
图5为根据本发明一实施例的电动汽车充电方法的流程图。
参照图5，根据本发明一实施例的电动汽车充电方法包括，电动汽车充电装置在电动汽车停车(步骤S110)之后通过通信部验证使用者(步骤S120)，可确认是否验证成功(步骤S130)。
如果验证不成功，上述电动汽车充电装置将通过控制切断部来拒绝充电(步骤S140)，如果验证成功则对充电器解除锁定(步骤S150)。
接下来，上述电动汽车充电装置将通过测量部确认充电是否结束(步骤S170)，在充电结束之后，通过第二切断部切断供电(步骤S180)，由处理部对该测量信息所对应的充电费用进行结算(步骤S190)，再由通信部将该充电费用信息告知使用者(步骤S200)，最后实现充电器与电动汽车的电分离(步骤S210)。
若测量部在充电结束之前确认到停电等情况，则上述电动汽车充电装置将通过切断部紧急停止充电(步骤S220)，并通过处理部识别测量信息(步骤S230)，实现充电器与电动汽车的电分离(步骤S240)。
接下来，如果供电恢复正常(步骤S250)，上述电动汽车充电装置也将通过处理部结算充电费用(步骤S260)，并由通信部向使用者告知该充电费用信息(步骤S270)。
综上，根据本发明一实施例的电动汽车充电方法可至少包括如下步骤中的部分步骤：接收充电使用者信息的输入；基于上述充电使用者信息执行使用者验证步骤并生成验证信息；根据上述验证信息来解锁地面变压器的一体化充电器；在充电器解锁后从地面变压器向电动汽车供电；在供电期间测量从上述地面变压器向电动汽车供应的电源的电流、电压或电功率；基于该电源的电流、电压或电功率的测量结果生成地面变压器异常信息；以及根据该地面变压器异常信息来控制充电器是否中断充电，但并不限定于步骤S110至步骤S270。
图6为根据本发明一实施例的电动汽车充电装置的具体例示框图。
参照图6，电动汽车充电装置至少可包括充电器交流电(AC)端子1001、漏电切断部1002、第一电表1003、第二电表1004、第一电表通信端子箱1005、第二电表通信端子箱1006、第一电流传感器1007、第二电流传感器1008、第一磁连接器1009、第二磁连接器1010、充电连接器1011、充电插孔1012、噪音过滤器1013、供电装置1014、控制器1015、读卡器1016、显示部1017、扬声器1018、照明装置1019、紧急开关1020、门螺线管1021、插头传感器1022、牵引器1023中的一部分。
充电器交流电端子1001可实现电动汽车充电装置和智能型分电箱的电连接，可对应图4中的第二端口。
漏电切断部1002可在电动汽车充电装置发生漏电的情况下中断充电，可对应图4中的切断部。
第一电表1003可测量按第一模式充电时的充电电源的电功率量。例如，上述第一模式可以为慢速模式。
第二电表1004可测量按第二模式充电时的充电电源的电功率量。例如，上述第二模式可以为快速模式。
第一电表1003及第二电表1004的测量结果可用于生成费用信息。
第一电表通信端子箱1005可向控制部1015或外部发送第一电表1003的测量结果。
第二电表通信端子箱1006可向控制器1015或外部发送第二电表1004的测量结果。
第一电流传感器1007可测定根据第一模式向电动汽车供给的电源的电流。
第二电流传感器1008可测定根据第二模式向电动汽车供给的电源的电流。
第一电流传感器1007或第二电流传感器1008测定的电流值可用于通过控制器1015执行的漏电保护器1002的阻断控制。
第一磁连接器1009可通过开/关切换来控制第一模式下的充电量。
第二磁连接器1010可通过开/关切换来控制第二模式下的充电量。
充电连接器1011在结构上可与电动汽车电连接，以便按第一模式进行充电，可对应图4中的第一端口。
充电插孔1012在结构上可与电动汽车电连接，以便按第二模式进行充电，可对应图4中的第一端口。
噪音过滤器1013可对充电电源产生的噪音进行过滤。
供电装置1014可为控制器1015提供工作电源，也可将交流电电源转换为直流电(DC)电源。例如，上述供电装置1014可由交换式电源(SMPS)充当。
控制器1015可与图4所示的控制部及处理部动作一致。
读卡器1016可接收电动汽车或驾驶人员对输入的结算信息。例如，该结算信息可与信用卡、借记卡、移动支付等多种结算方式中的至少一种相对应。
显示部1017可通过视觉方式显示图4中输出部输出的信息。
扬声器1018可通过听觉方式生成图4中输出部输出的信息。
照明装置1019可发光，照亮充电连接器1011及充电插孔1012，以方便使用者。
紧急开关1020可根据电动汽车或驾驶人员输入的信息中断充电。
门螺线管1021能够封锁充电连接器1011的保管箱。
插头传感器1022能够监察充电连接器1011是否配置于规定的位置。
牵引器1023可将充电连接器1011上连接的充电电缆卷绕在卷盘上，防止充电电缆在地面被拖拽受损。
参照图6，智能型分电箱可包括分电盘交流电端子1024、第三电表1025、交流电输入阻断器1026、电涌保护器1027、分电盘供电装置1028、分电盘控制板1029、影像处理装置1030、标志牌控制器1031、无线调制解调器1032、对地接地1033中的至少一部分。该智能型分电箱可与上述电动汽车充电装置实现一体化，故智能型分电箱中包含的结构也可视为电动汽车充电装置中包含的结构。
分电盘交流电端子1024可实现智能型分电箱和配电线路的电连接。
第三电表1025能够测量智能型分电箱中流动的电源的电功率量。
交流电输入阻断器1026能够阻断智能型分电箱向电动汽车充电装置提供电源。
电涌保护器1027可保护电源免受电涌(surge)影响。
分电盘供电装置1028可为分电盘控制板1029提供工作电源，并将交流电电源转换为直流电源。例如，上述分电盘供电装置1028可由交换式电源充当。
分电盘控制板1029可控制智能分电盘的整体动作。
影像处理装置1030可控制安装在地面变压器上的影像装置。
标志牌控制器1031可控制安装在地面变压器上的充电站标志牌。
无线调制解调器1032可与图4中的通信部动作一致。
对地接地1033可为智能型分电盘提供接地电压。
另一方面，根据本发明一实施例的电动汽车充电方法可在包括处理器、内存、存储器、输入设备、输出设备及通信接点等的计算环境中实现。例如，上述处理器可对应之前所述的处理部及控制部，上述内存可对应之前所述的处理部，上述输入设备可对应之前所述的输入部，上述输出设备可对应之前所述的输出部，上述通信接点可对应之前所述的通信部。
另外，在本实施例中使用的术语“～部”意指软件或现场可编程门阵列(FPGA，field-programmable gate array)或ASIC等的硬件结构要素，且“～部”起到某种作用。但是，“～部”并不限定于软件或硬件的范围。“～部”还可存在于可编址的存储介质中，也可激活一个或一个以上的处理器。因此，作为一例，“～部”包括软件结构要素、对象指向软件结构要素、类结构要素及任务结构要素等结构要素和程序、函数、属性、过程、子程序、程序代码的段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列及变数。结构要素和“～部”提供的功能可由数量更少的结构要素及“～部”结合而成，或者可再分离到追加的结构要素和“～部”。不仅如此，结构要素及“～部”能够以激活设备或系统内的一个或一个以上的CPU的方式体现。
综上，虽然通过上述实施例描述了本发明，但本发明却并不限定于如上所述的实施例，只要不脱离权利要求书中的发明主旨，本发明所属技术领域中的普通技术人员均可实施各种变形。

Claims (5)

1.一种利用地面变压器的电动汽车充电装置，包括：
第一端口，电连接到电动汽车并用于向所述电动汽车供电；
第二端口，与所述第一端口电连接，用于从地面变压器接收电源；
切断部，用于切换所述第一端口与第二端口之间的开闭状态；
测量部，测量在所述第一端口与所述第二端口之间流动的电源的电流、电压或电功率；
处理部，根据所述测量部的测量结果，生成地面变压器异常信息；以及
控制部，根据所述地面变压器异常信息，控制所述切断部的切换动作；
其中所述处理部生成的地面变压器异常信息包括过电流信息、过电压信息、通地信息、短路信息、结霜信息、漏电信息中的至少一种；
所述电动汽车充电装置还包括外箱，用于容纳所述切断部，可以安装在所述地面变压器上，也可从所述地面变压器拆除；
其中，所述第二端口安装在所述外箱中与所述地面变压器相接触的位置。
2.根据权利要求1所述的利用地面变压器的电动汽车充电装置，其特征在于，还包括通信部，用于传送所述地面变压器异常信息。
3.根据权利要求1所述的利用地面变压器的电动汽车充电装置，其特征在于，还包括：
输入部，用于接收充电模式信息或充电容量信息的输入；以及
控制部，根据所述充电模式信息或充电容量信息，控制切断部执行切换动作的时间点。
4.根据权利要求3所述的利用地面变压器的电动汽车充电装置，其特征在于，还包括：
处理部，根据所述充电模式信息或充电容量信息，生成充电费用信息；以及
通信部，用于传送上述充电费用信息。
5.根据权利要求1所述的利用地面变压器的电动汽车充电装置，其特征在于，还包括：
输入部，用于接收结算信息的输入；
通信部，用于发送上述结算信息及接收验证信息；以及
控制部，根据所述验证信息，控制所述切断部的切换动作。
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