CN110843590A - 一种新型电动汽车交流充电桩控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，该新型电动汽车交流充电桩控制装置，包括充电桩主体和控制系统，所述充电桩主体连接控制系统，控制系统包括控制器和电源模块，控制器连接电源模块，通过电源模块供电，控制器包括MCU、存储模块、通信模块、模数转换器、电流测量模块和电压测量模块，其中MCU与存储模块和通信模块双向连接，通信模块通过网络连接外部远程服务器；电流测量模块和电压测量模块均连接充电桩主体，检测充电桩主体充电电流和充电电压；本发明的控制系统通过太阳能充电的电源模块进行供电，节约能源。

Description

一种新型电动汽车交流充电桩控制装置
技术领域
本发明属于充电桩技术领域，具体涉及一种新型电动汽车交流充电桩控制装置。
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。
电力是新能源汽车主要的供能方式，充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，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，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。
现有技术中的充电桩的控制器采用充电桩连接的市电进行供电，一方面需要配备专门的变压器，另一方面控制器需要常开，浪费电能。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种控制系统通过太阳能供电的新型电动汽车交流充电桩控制装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，包括充电桩主体和控制系统，所述充电桩主体连接控制系统，控制系统包括控制器和电源模块，控制器连接电源模块，通过电源模块供电，控制器包括MCU、存储模块、通信模块、模数转换器、电流测量模块和电压测量模块，其中MCU与存储模块和通信模块双向连接，通信模块通过网络连接外部远程服务器；
电流测量模块和电压测量模块均连接充电桩主体，检测充电桩主体充电电流和充电电压，电流测量模块和电压测量模块的信号输出端均连接模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端输入到MCU；电流测量模块和电压测量模块的电流模拟信号和电压模拟信号经过模数转换器转换为电流数字信号和电压数字信号，电流数字信号和电压数字信号送入MCU，进行功率的计算，将数据上传到远程服务器。
作为本发明的进一步优化方案，所述电源模块包括多电池充电管理单元、多电池放电管理单元、电压检测模块、微控制单元和若干个并联的电池单元，电池充电管理单元分别连接若干个电池单元，电池放电管理单元分别连接若干个电池单元；若干个电池单元分别连接电压检测模块，电压检测模块连接微控制单元，微控制单元连接多电池充电管理单元、多电池放电管理单元，多电池充电管理单元通过充电单元连接太阳能电池。太阳能电池将太阳能转化为电能，充电单元对太阳能电池的电源进行转化和整流为可充电电流，并输送给多电池充电管理单元，电压检测模块检测电池单元电压，通过检测电压判断电池单元的电量，多电池充电管理单元用于管理电池单元的充电，多电池放电管理单元用于管理电池单元的放电。
作为本发明的进一步优化方案，所述充电单元的能量输出正负极分别连接多电池充电管理单元的能量输出正负极，多电池充电管理单元的能量输出正极与多个电池单元的正极相连，多个电池单元的负极分为两个端口，一个端口连接多电池充电管理单元的能量输出负极，另一个连接多电池放电管理单元的电源输入负极，多电池放电管理单元的电源输入正极与电池单元的正极连接；
多电池充电管理单元的能量输出负极分为多个端口分别连接多个电池单元的负极，多电池放电管理单元的电源输入负极分为多个端口，分别连接多个电池单元的负极。
作为本发明的进一步优化方案，所述充电桩主体连接充电枪，充电枪的前端通过自锁装置与汽车充电口连接，该自锁装置包括设于汽车充电口中心的自锁插柱和设于充电枪上的锁止机构，自锁插柱插入锁止机构内，锁止机构对自锁插柱进行锁止，避免充电枪被拔出。
锁止机构包括若干个均匀环形阵列分布的锁止单元，若干个锁止单元拼接构成一个圆台形结构，圆台形结构的中心设有由锁止单元构成的通孔；
锁止单元的外部设有侧导向机构，侧导向机构包括滑块，锁止单元的外表面设有沿母线方向上设置的滑槽，滑槽与滑块间隙配合，滑槽呈T字形，滑块的截面形状与滑槽的截面形状相同；
锁止机构后端设有推板，锁止单元通过后导向机构与推板连接，后导向机构包括导向槽，锁止单元的后端设有与导向槽配合的导柱，导向槽的截面呈倒T字形，导柱与导向槽间隙配合，且导柱的后端设有与导向槽后部较宽的部分配合的圆形帽，圆形帽位于导向槽后部较宽的部分内，受到前半部分导向槽的限制，使其不会脱离导向槽；
推板连接直线驱动机构，被直线驱动机构推动沿其轴心移动。
作为本发明的进一步优化方案，所述直线驱动机构包括电动推杆，电动推杆的推杆固定连接推板。通过电动推杆推动推板直线移动。
作为本发明的进一步优化方案，所述锁止单元与自锁插柱上设有相互配合的卡槽和卡块。
作为本发明的进一步优化方案，所述滑块固定设于套环的内壁，通过套环连接充电枪壳体。
作为本发明的进一步优化方案，所述滑块的内面为斜面。与锁止单元倾斜的表面配合。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的控制系统通过太阳能充电的电源模块进行供电，节约能源，而且不需要配备变压器；
2)本发明的电源模块采用多电池单元和充放电管理，能够实现以较低电压进行充电，并且合理放电，降低损耗；
3)本发明的充电枪设置自锁，能够避免被不法分子拔出给其他车辆充电。
附图说明
图1是实施例一中本发明的充电桩的结构示意图；
图2是实施例一中本发明的控制器的模块结构示意图；
图3是实施例一中本发明的自锁装置的结构示意图；
图4是实施例一中本发明的圆台形结构的结构示意图；
图5是实施例一中本发明的圆台形结构的底部结构示意图；
图6是实施例一中本发明的推板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
如图1-6所示，一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，包括充电桩主体100和控制系统，所述充电桩主体100连接控制系统，控制系统包括控制器和电源模块，控制器连接电源模块，通过电源模块供电，控制器包括MCU、存储模块、通信模块、模数转换器、电流测量模块和电压测量模块，其中MCU与存储模块和通信模块双向连接，通信模块通过网络连接外部远程服务器；
电流测量模块和电压测量模块均连接充电桩主体，检测充电桩主体充电电流和充电电压，电流测量模块和电压测量模块的信号输出端均连接模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端输入到MCU；电流测量模块和电压测量模块的电流模拟信号和电压模拟信号经过模数转换器转换为电流数字信号和电压数字信号，电流数字信号和电压数字信号送入MCU，进行功率的计算，将数据上传到远程服务器，服务器采集数据建立用户模型。
上述，MCU还连接外部的压力检测装置，压力检测装置设置于充电桩外围的地面上。检测汽车移动到充电位产生的压力，增加一重避免空载运行的措施。
上述，MCU还连接外部的显示模块和按键模块。用于显示和按键输入。
电源模块包括多电池充电管理单元、多电池放电管理单元、电压检测模块、微控制单元和若干个并联的电池单元，电池充电管理单元分别连接若干个电池单元，电池放电管理单元分别连接若干个电池单元；若干个电池单元分别连接电压检测模块，电压检测模块连接微控制单元，微控制单元连接多电池充电管理单元、多电池放电管理单元，多电池充电管理单元通过充电单元连接太阳能电池。太阳能电池将太阳能转化为电能，充电单元对太阳能电池的电源进行转化和整流为可充电电流，并输送给多电池充电管理单元，电压检测模块检测电池单元电压，通过检测电压判断电池单元的电量，多电池充电管理单元用于管理电池单元的充电，多电池放电管理单元用于管理电池单元的放电。
优选的，多电池充电管理单元、多电池放电管理单元可以是若干个与电池单元连接的开关电路，开关电路连接微控制单元，受微控制单元控制。
优选的，电池单元为小型锂电池。
优选的，微控制单元可以采用MCU。
本发明的电源模块的低能耗充放电方法，包括以下步骤：
太阳能电池将太阳能能量收集和转换为电能，充电单元将太阳能电池输出的功率转换为可以给小型锂电池充电的能量源，并将电能输出给多电池充电管理单元；
充电时，微控制单元从多个电池单元中的第一个电池单元开始遍历，查看其电量情况，决定是否对其进行充电，一个时刻只对一个电池单元进行充电，当前电池单元充电满后，微控制单元继续遍历是否需要充电的电池单元，重复上述充电步骤；
放电时，微控制单元从多个电池单元中的第一个电池单元开始遍历，查看其电量情况，决定是否使用其进行供电，一个时刻只用一个电池单元进行供电，当前电池单元电量过低时，微控制单元继续遍历能够供电的电池单元，重复上述供电步骤。
优选的，充电单元的能量输出正负极分别连接多电池充电管理单元的能量输出正负极，多电池充电管理单元的能量输出正极与多个电池单元的正极相连，多个电池单元的负极分为两个端口，一个端口连接多电池充电管理单元的能量输出负极，另一个连接多电池放电管理单元的电源输入负极，多电池放电管理单元的电源输入正极与电池单元的正极连接；
多电池充电管理单元的能量输出负极分为多个端口分别连接多个电池单元的负极，多电池放电管理单元的电源输入负极分为多个端口，分别连接多个电池单元的负极。
上述多电池充电管理单元通过内部比较电路决定是否与多个电池单元的负极中的一个进行相连通，来决定是否对其充电。
电源模块通过太阳能进行供电，并且采用微功率启动的充电电路，能够降低对于光照强度的要求，保持长效供电，配合有效的多电池充放电管理降低电能损耗，优化电能供应，保持控制系统的长时间工作。
本发明的工作原理：本发明采用太阳能电池供电的方式，并通过微功率充电和多电池充放电管理对控制系统进行长效供电，能够为控制系统提供长效的供电。
所述充电桩主体100连接充电枪101，充电枪101的前端通过自锁装置与汽车充电口连接，该自锁装置包括设于汽车充电口中心的自锁插柱和设于充电枪101上的锁止机构，自锁插柱插入锁止机构内，锁止机构对自锁插柱进行锁止，避免充电枪101被拔出。
锁止机构包括若干个均匀环形阵列分布的锁止单元1，若干个锁止单元1拼接构成一个圆台形结构2，圆台形结构2的中心设有由锁止单元1构成的通孔3。
锁止单元1的外部设有侧导向机构，侧导向机构包括滑块4，锁止单元1的外表面设有沿母线方向上设置的滑槽5，滑槽5与滑块4间隙配合，滑槽5呈T字形，滑块4的截面形状与滑槽5的截面形状相同。
优选的，滑块4固定设于套环6的内壁，通过套环6连接充电枪101壳体。
优选的，滑块4的数量与滑槽5的数量相同。
优选的，滑块4的内面为斜面。与锁止单元1倾斜的表面配合。
锁止机构后端设有推板7，锁止单元1通过后导向机构与推板7连接，后导向机构包括导向槽8，锁止单元1的后端设有与导向槽8配合的导柱9，导向槽8的截面呈倒T字形，导柱9与导向槽8间隙配合，且导柱9的后端设有与导向槽8后部较宽的部分配合的圆形帽，圆形帽位于导向槽8后部较宽的部分内，受到前半部分导向槽8的限制，使其不会脱离导向槽8。
推板7连接直线驱动机构，被直线驱动机构推动沿其轴心移动。
优选的，导向槽8的数量与锁止单元1的数量相同。
优选的，直线驱动机构包括电动推杆，电动推杆的推杆固定连接推板7。通过电动推杆推动推板7直线移动。
优选的，锁止单元1与自锁插柱上设有相互配合的卡槽和卡块。
需要说明的是，自锁插柱比汽车充电口的插针的长度大。使得插针能够接触充电枪的端子，而不会受到自锁装置的影响。
本发明的原理：直线驱动机构推动推板7移动，推板7推动锁止单元1向前移动时由于受到侧导向机构的限制，锁止单元1会同时向中间靠拢，逐渐合拢夹紧中间的自锁插柱，合拢的过程中由于后导向机构的导向使其能够沿放射形的轨迹向内移动；
当直线驱动机构带动推板7复位时，此时推板7通过后导向机构拉动锁止单元1向后移动，由于侧导向机构的限制，锁止单元1分开，解锁对于自锁插柱的锁止，分离的过程中于后导向机构的导向使其能够沿放射形的轨迹向外移动；
对于侧导向机构，锁止单元1前移时由于从前端较小的直径向后端较大的直径过度，而滑块4的位置又是固定不变的，因此锁止单元1只能向锁止机构中心移动，反之由于经过滑块4部分的锁止单元1直径逐渐变小，此时锁止单元1向远离锁止机构中心的方向移动。
如果发生强拔充电枪101的现象，此时通过自锁插柱和锁止单元1的摩擦力抵抗外部施力，能够抵抗一般的手动拔出操作，如果不法分子使用工具等拔出，施力较大，充电枪101允许被拔出，避免损坏汽车充电口和充电枪101。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：包括充电桩主体和控制系统，所述充电桩主体连接控制系统，控制系统包括控制器和电源模块，控制器连接电源模块，通过电源模块供电，控制器包括MCU、存储模块、通信模块、模数转换器、电流测量模块和电压测量模块，其中MCU与存储模块和通信模块双向连接，通信模块通过网络连接外部远程服务器；
电流测量模块和电压测量模块均连接充电桩主体，检测充电桩主体充电电流和充电电压，电流测量模块和电压测量模块的信号输出端均连接模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端输入到MCU；电流测量模块和电压测量模块的电流模拟信号和电压模拟信号经过模数转换器转换为电流数字信号和电压数字信号，电流数字信号和电压数字信号送入MCU，进行功率的计算，将数据上传到远程服务器。
2.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：所述电源模块包括多电池充电管理单元、多电池放电管理单元、电压检测模块、微控制单元和若干个并联的电池单元，电池充电管理单元分别连接若干个电池单元，电池放电管理单元分别连接若干个电池单元；若干个电池单元分别连接电压检测模块，电压检测模块连接微控制单元，微控制单元连接多电池充电管理单元、多电池放电管理单元，多电池充电管理单元通过充电单元连接太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：所述充电单元的能量输出正负极分别连接多电池充电管理单元的能量输出正负极，多电池充电管理单元的能量输出正极与多个电池单元的正极相连，多个电池单元的负极分为两个端口，一个端口连接多电池充电管理单元的能量输出负极，另一个连接多电池放电管理单元的电源输入负极，多电池放电管理单元的电源输入正极与电池单元的正极连接；
多电池充电管理单元的能量输出负极分为多个端口分别连接多个电池单元的负极，多电池放电管理单元的电源输入负极分为多个端口，分别连接多个电池单元的负极。
4.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：所述充电桩主体连接充电枪，充电枪的前端通过自锁装置与汽车充电口连接，该自锁装置包括设于汽车充电口中心的自锁插柱和设于充电枪上的锁止机构，自锁插柱插入锁止机构内，锁止机构对自锁插柱进行锁止，避免充电枪被拔出；
锁止机构包括若干个均匀环形阵列分布的锁止单元，若干个锁止单元拼接构成一个圆台形结构，圆台形结构的中心设有由锁止单元构成的通孔；
锁止单元的外部设有侧导向机构，侧导向机构包括滑块，锁止单元的外表面设有沿母线方向上设置的滑槽，滑槽与滑块间隙配合，滑槽呈T字形，滑块的截面形状与滑槽的截面形状相同；
锁止机构后端设有推板，锁止单元通过后导向机构与推板连接，后导向机构包括导向槽，锁止单元的后端设有与导向槽配合的导柱，导向槽的截面呈倒T字形，导柱与导向槽间隙配合，且导柱的后端设有与导向槽后部较宽的部分配合的圆形帽，圆形帽位于导向槽后部较宽的部分内，受到前半部分导向槽的限制，使其不会脱离导向槽；
推板连接直线驱动机构，被直线驱动机构推动沿其轴心移动。
5.根据权利要求4所述的一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：所述直线驱动机构包括电动推杆，电动推杆的推杆固定连接推板。
6.根据权利要求4所述的一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：所述锁止单元与自锁插柱上设有相互配合的卡槽和卡块。
7.根据权利要求4所述的一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：所述滑块固定设于套环的内壁，通过套环连接充电枪壳体。
8.根据权利要求4所述的一种新型电动汽车交流充电桩控制装置，其特征在于：所述滑块的内面为斜面。
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