CN110901435A - 一种新能源汽车用光伏充电装置及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用光伏充电装置及其充电方法，其中一种新能源汽车用光伏充电装置包括，通过在光伏车棚的上面设置太阳能充电单元，利用太阳能转为电能为电动汽车充电，太阳能不污染环境，减少环境污染，通过设置光伏储能单元作为备用电能，为阴天下雨等没有太阳的情况下，提高备用电能，能够正常的充电工作，通过车辆移动装置自动化将电动汽车运输到光伏车棚的内部，提高了光伏充电装置的自动化水平，进一步减少了司机停车带来了不稳定的影响，减少了危险的发生。

Description

一种新能源汽车用光伏充电装置及其充电方法

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车用光伏充电装置，具体是一种新能源汽车用光伏充电装置及其充电方法。

背景技术

环境污染，可利用资源短缺等现实问题，使得开始聚焦到新能源相关的行业，导致环境污染主要的原因便是工业燃料的粉尘排放和机动车尾气排放，因此汽车制造商开始进行新能源汽车行业，因此随着新能源汽车的增加，公共充电桩也开始增加，并且相关的配套充电基础设施也开始配数增加，但新能源汽车与其充电桩的比例失调严重。

现有的充电设备基本采用单独的市电作为充电的充电来源，本质上市电还是利用化石燃料燃烧转化为电能，实际上对环境的保护和资源消耗只能起到减缓的作用，现有技术的充电设备需要司机将电动汽车开设到指定的区域，才能进行充电，一般而已充电区域预留的道路相对而已较窄，对于车技不好，或者新手而已，有一定的难度，有可能在刮碰到其他的车辆，有一定危险性。

发明内容

发明目的：一种新能源汽车用光伏充电装置及其充电方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案： 一种新能源汽车用光伏充电装置，包括光伏车棚，设置在所述光伏车棚前端的车辆移动装置，设置在所述车辆移动装置端部的无线充电单元，固定安装在所述光伏车棚内部的充电桩和光伏储能单元；所述光伏车棚的顶部设置成双排弧形。

在进一步实例中，所述光伏车棚包括混凝土基座，固定安装在所述混凝士基座上的立柱，固定安装在所述立柱顶部的、并且位于所述立柱径向的第一连接管和第二连接管，分别固定安装在所述立柱、第一连接管和第二连接管一端的弧形支撑板，固定安装所述形支撑板上的太阳能充电单元；建设周期短，并且结构稳定，同时利用太阳能发电，不污染环境，使用寿命长。

在进一步实例中，所述车辆移动装置，包括固定安装路面上的行走装置，设置在所述行走装置端部的转向装置；

所述行走装置，包括固定安装在路面上的行走轨道，滑动配合安装在所述行走轨道上的停车架，固定安装在所述行走轨道侧面的电刷，固定安装在所述停车架上的、并且与所述电刷电性连接在一起的行走电机，能够带动电动汽车进行水平方向的工作。

在进一步实例中，所述转向装置包括设置在所述行走轨道上的呈矩形布置的四个支撑柱，固定安装在所述支撑柱上面的连接架，固定安装在所述连接架底部的转向电机，设置在所述转向电机的转速轴上的第一齿轮，与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，螺栓配合安装在所述第二齿轮上面的转向架，能够将电动汽车转向到指定的角度，进而带动汽车进入带指定的充电位置进行充电。

在进一步实例中，所述太阳能充电单元，包括蓄电池模块，设置在所述蓄电池模块一端的、并且与所述蓄电池模块电连接在一起的降压模块，设置在所述蓄电池模块另一端的、并且与所述蓄电池模块电连接的数据采集模块，电连接在所述降压模块一端的光伏组件，电连接在所述降压模块另一端的充电单元，以及电连接在所述数据采集模块另一端的控制单元，能够对整个系统进行管理，同时具有备用电能的作用。

在进一步实例中，所述控制单元采用STM32F103X8的单片机作为处理器，集电压、电流、温度和烟感以及电池饱和度采集的核心处理芯片，工作频率为72MHz，并且价格便宜。

在进一步实例中，所述数据采集模块包括电感L1、电感L2、电容C1、运算放大器U1,运算器U2、电容C2、电容C3、二级管D1、电阻R2、运算器U3、运算器U4、传感器U5、二极管D2、电容C4、电阻R3、传感器U6、电阻R4、电阻R5、电阻R6；所述运算放大器U1的第四引脚接5V电压，所述运算放大器U1的第三引脚和运算放大器U1的第一引脚连接，所述运算放大器U1的第一引脚接单片机的输出端，所述运算放大器U1的第二引脚与所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与所述电阻R1的一端连接，所述电容C1的一端与所述电感L1的一端和电阻R1的一端连接在一起，所述电容C1的另一端与所述电阻R1的另一端连接，所述电阻R1的另一端接地；所述运算器U2的第一引脚、第二引脚与单片机的P1端口的第二引脚连接，所述运算器U2的第三引脚、第四引脚与单片机的P1端口的第一引脚连接，所述运算器U2的第八引脚与单片机的P2端口的第一引脚连接，所述二极管D1的负极与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述二极管D1正极分别与所述运算器U2的第八引脚连接，所述运算器U2的第七引脚与单片机的P2端口的第二引脚连接，所述运算器U2的第六引脚与所述电容C3的一端连接，所述运算器U2的第五引脚与所述电容C3的另一端以及单片机的P2端口的第三引脚接地连接，所述运算器U3的第三引脚接3V电压，所述运算器U3的第二引脚接PB0，所述运算器U3的第一引脚接地，所述运算器U4的第一引脚接5V电压，所述运算器U4的第二引脚与所述二级管D2负极、所述电容C4的一端以及所述运算器U5的第一引脚连接，所述电容C4的另一端接地，所述二极管D2的正极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述运算器U5的第二引脚接VCC，所述运算器U5的第四引脚接地，所述运算器U5的第三引脚与所述电阻R4的一端接地连接，所述运算器U5的第二引脚与所述电阻R5的一端、运算器U4的第三引脚连接，所述电阻R5的另一端接地，所所述电阻R4的另一端接VCC，所述传感器U6的第四、五引脚与所述电阻R5的一端连接，所述传感器U6的第五引脚与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端接地，所述传感器U6的第一引脚、第三引脚和第二引脚并联接VCC。

在进一步实例中，所述停车架包括矩形框架，固定配合安装在所述矩形框架长度方向的若干个支撑柱，固定安装在所述支撑柱端部的止挡块。

所述支撑柱在所述矩形框架的侧面呈波浪形状，通过波浪形状布置的支撑柱，增加了电动汽车车辆与支撑杆之间的摩擦，同时止挡块能够防止电动汽车在转向过程中由转向的振动防止汽车滑落。

在进一步实例中， 一种新能源汽车用光伏充电装置的工作方法，包括如下步骤：

步骤1、电动汽车需要充电时，把需要充电新能源汽车开到光伏车棚前端的车辆移动装置上面；

步骤2、当电动汽车停止到车辆移动装置上面时，行走装置启动，行走电机工作带动着行走轨道侧面的电刷工作，进而带动着电动汽车沿着行走轨道运动到转向装置处；

步骤3、当运动到转向装置处时，转动电机转动，进而带着第一齿轮转动，进而带动着第二齿轮转动，进而带着转向架运转预设的角度，然后转向架带动着电动汽车运转到光伏车棚内部的无线充电单元处，由无线充电单元或者对进而电动汽车充电直至充电完毕；

步骤4、当充电完成时，循环步骤2到步骤3，将充电完成的电动汽车运输到启点处，充电完成。

有益效果：本发明公开了一种新能源汽车用光伏充电装置，通过在光伏车棚的上面设置太阳能充电单元，利用太阳能转为电能为电动汽车充电，太阳能不污染环境，减少环境污染，通过设置光伏储能单元作为备用电能，为阴天下雨等没有太阳的情况下，提高备用电能，能够正常的充电工作，通过车辆移动装置自动化将电动汽车运输到光伏车棚的内部，提高了光伏充电装置的自动化水平，进一步减少了司机停车带来了不稳定的影响。减少了危险的发生。

附图说明

图1为本发明的截面图。

图2为本发明中的车辆移动装置的俯视图。

图3为本发明中的数据采集的原理图。

附图标记为：光伏车棚1、混凝土基座101、立柱102、第一连接管103、第二连接管104、弧形支撑板105、太阳能充电单元106、车辆移动装置2、行走装置201、行走轨道202、停车架203、电刷204、行走电机205、转向装置206、支撑柱207、连接架208、转向架209、第一齿轮210、第二齿轮211、转向电机212、支撑杆213、止挡块214、无线充电单元3、充电桩4。

具体实施方式

经过申请人的研究分析，现有技术的充电设备基本采用单独的市电作为充电的充电来源，本质上市电还是利用化石燃料燃烧转化为电能，实际上对环境的保护和资源消耗只能起到减缓的作用，现有技术的充电设备需要司机将电动汽车开设到指定的区域，才能进行充电，一般而已充电区域预留的道路相对而已较窄，对于车技不好，或者新手而已，有一定的难度，有可能在刮碰到其他的车辆，有一定危险性。根据这些问题，申请人提出了一种新能源汽车用光伏充电装置，具体方案如下。

一种新能源汽车用光伏充电装置包括光伏车棚1、车辆移动装置2、无线充电单元3和充电桩4几部分组成；所述车辆移动装置2设置在所述光伏车棚1的前端，所述无线充电单元3设置在所述车辆移动装置2的端部，所述充电桩4固定安装在所述光伏车棚1的内部，所述光伏储能单元固定安装在所述光伏车棚1的内部；通过车辆移动装置2带动需要电动汽车进入光伏车棚1的无线充电单元3处，然后选择无线供电或者充电桩4供电。

所述光伏车棚1，包括混凝土基座101、立柱102、第一连接管103、第二连接管104、弧形支撑板105、太阳能充电单元106；所述混凝土基座101固定埋设在地面下，所述立柱102的一端固定埋设安装在所述混凝士基座的上并且位于所述混凝士基座内部，所述第一连接管103的一端固定安装在所述立柱102的另一端、并且位于所述立柱102的顶部径向位置，所述第二连接管104一端固定安装在所述立柱102的另一端、位于所述立柱102的顶部与所述第一连接管103对称安装，所述弧形支撑板105分别固定安装与所述立柱102、第一连接管103和第二连接管104的另一端连接在一起，所述太阳能充电单元106固定安装所述弧形支撑板105，通过将所述弧形支撑板105设计成双排弧形状，能够双排同时进行充电，合理的利用双排结构，减少了充电排队的时间，通过将所述混凝土基座101埋设在地面下并且立柱102埋设在所述混凝土内部，进而增加了立柱102的稳定性，同时通过立柱102径向第一连接管103、第二连接管104和弧形支撑板105连接，弧形设计在大风情况下，减少弧形支撑板105的阻力，进而提高了光伏车棚1的稳定性，同时充电装置全部设置在所述光伏车棚1的内部，阻止了太阳的暴晒和雨水淋电动汽车和充电桩4，进而提高了充电桩4的安全性。

所述车辆移动装置2包括行走装置201、行走轨道202、停车架203、电刷204、行走电机205、转向装置206、立柱207、支撑柱207、连接架208、转向架209、第一齿轮210、第二齿轮211、转向架212、支撑杆213、止挡块214；所述行走装置201固定安装路面上面，用过带动车辆进行运动，所述转向装置206设置在所述行走装置201的一端、用于为行走中的行走装置201进行转向功能的工作，所述行走轨道202固定安装在路面上，所述停车架203滑动配合安装在所述行走轨道202的上面，所述电刷204与所述行走轨道202固定安装连接在一起、并且位于所述行走轨道202的侧面，所述行走电机205与所述停车架203固定安装连接在一起；所述转向装置206设置在所述行走轨道202上面，所述支撑柱207与所述行走轨道202连接，并且所述支撑柱207设有四根呈矩形布置，所述连接架208与所述支撑柱207固定安装在一起，所述转向电机与所述连接架208固定安装连接在一起、并且位于所述连接架208的底部，所述第一齿轮210与所述转向电机的转速轴连接在一起，所述第二齿轮211与所述第一齿轮210啮合，所述转向架209与所述第二齿轮211螺栓配合安装在一起，所述停车架203包括矩形框架，固定配合安装在所述矩形框架长度方向的若干个支撑柱207，固定安装在所述支撑柱207端部的止挡块214。所述支撑杆213在所述矩形框架的侧面呈波浪形状，通过波浪形状布置的支撑柱207，增加了电动汽车车辆与支撑杆213之间的摩擦，同时止挡块214能够防止电动汽车在转向过程中由转向的振动防止汽车滑落。

原理是：电动汽车需要充电时，把需要充电新能源汽车开到光伏车棚1前端的车辆移动装置2上面；当电动汽车停止到车辆移动装置2上面时，行走装置201启动，行走电机205工作带动着行走轨道202侧面的电刷204工作，进而带动着电动汽车沿着行走轨道202运动到转向装置206处；当运动到转向装置206处时，转动电机转动，进而带着第一齿轮210转动，进而带动着第二齿轮211转动，进而带着转向架209运转预设的角度，然后转向架209带动着电动汽车运转到光伏车棚1内部的无线充电单元3处，由无线充电单元3或者对进而电动汽车充电直至充电完毕；当充电完成时，将充电完成的电动汽车运输到启点处，充电完成。

进一步，所述太阳能充电单元106，包括蓄电池模块，所述降压模块设置在所述蓄电池模块一端的、并且与所述蓄电池模块电连接在一起，数据采集模块与所述蓄电池模块另一端的、并且与所述蓄电池模块电连接在一起，光伏组件电连接在所述降压模块的一端，充电单元电连接在所述降压模块的另一端，控制单元电连接在所述数据采集模块的另一，通过太阳能为光伏组件提供电能，然后通过数据采集模块将光伏输入的直流电源转换到合适电压范围，为蓄电池模块以及控制单元提供电能，在充电过程中通过实时数据采集和监控将数据通过4G技术上传至服务器，然后通过服务器对比数据然后将信息通过无线传输告知维修人员，当维修人员完成维修时，通过数据服务器，进行设备历史信息的改查。

进一步，所述控制单元采用STM32F103X8的单片机作为处理器，集电压、电流、温度和烟感以及电池饱和度采集集于一体的芯片，工作频率为72MHz，并且价格便宜。

进一步，所述数据采集模块包括电感L1、电感L2、电容C1、运算放大器U1, 运算器U2、电容C2、电容C3、二级管D1、电阻R2、运算器U3、运算器U4、传感器U5、二极管D2、电容C4、电阻R3、传感器U6、电阻R4、电阻R5、电阻R6；所述运算放大器U1的第四引脚接5V电压，所述运算放大器U1的第三引脚和运算放大器U1的第一引脚连接，所述运算放大器U1的第一引脚接单片机的输出端，所述运算放大器U1的第二引脚与所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与所述电阻R1的一端连接，所述电容C1的一端与所述电感L1的一端和电阻R1的一端连接在一起，所述电容C1的另一端与所述电阻R1的另一端连接，所述电阻R1的另一端接地；所述运算器U2的第一引脚、第二引脚与单片机的P1端口的第二引脚连接，所述运算器U2的第三引脚、第四引脚与单片机的P1端口的第一引脚连接，所述运算器U2的第八引脚与单片机的P2端口的第一引脚连接，所述二极管D1的负极与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述二极管D1正极分别与所述运算器U2的第八引脚连接，所述运算器U2的第七引脚与单片机的P2端口的第二引脚连接，所述运算器U2的第六引脚与所述电容C3的一端连接，所述运算器U2的第五引脚与所述电容C3的另一端以及单片机的P2端口的第三引脚接地连接，所述运算器U3的第三引脚接3V电压，所述运算器U3的第二引脚接PB0，所述运算器U3的第一引脚接地，所述运算器U4的第一引脚接5V电压，所述运算器U4的第二引脚与所述二级管D2负极、所述电容C4的一端以及所述运算器U5的第一引脚连接，所述电容C4的另一端接地，所述二极管D2的正极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述运算器U5的第二引脚接VCC，所述运算器U5的第四引脚接地，所述运算器U5的第三引脚与所述电阻R4的一端接地连接，所述运算器U5的第二引脚与所述电阻R5的一端、运算器U4的第三引脚连接，所述电阻R5的另一端接地，所所述电阻R4的另一端接VCC，所述传感器U6的第四、五引脚与所述电阻R5的一端连接，所述传感器U6的第五引脚与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端接地，所述传感器U6的第一引脚、第三引脚和第二引脚并联接VCC；通过将电压采样与分压电路和采用LM324型号的运算放大器U1，通过电压跟随控制输出端电压，使得输入端电压升高后输出端的电压范围控制在3.3V以内，满足端口的输入电压的要求，然后单片机计算测量的电压值，通过运算器U2、并且运算器U2采用ACS712电流传感器，完成充电内电流数据的采集工作，将传感器测得电流直接转换成所对应的比例输出，同运算器U1一样接入单片机的输入端口中，进行电流值的输出，充电装置中环境温度的采集利用DS18B20温度传感器的来完成，该传感器具有抗干扰能力强、精度准诸多优点，并且与单片机通过一根线连接完成数据的读写工作，通过传感器U6完成光伏车棚1内的的烟雾检测功能。

烟雾传感器检测的原理，若发生火灾烟雾会导致气体浓度上升，气体浓度上升则会使传感器输出电阻R6下降，最终导致传感器U6的第4引脚和第6的引脚的输出电压增大。采用数据采集是无人值守太阳能充电监控、检测的基础，通过各类传感器以及与之对应的控制算法，可以精确反应充电的运行状态，甚至对充电某一个组成部件进行故障定位乃至故障原因分析。提高了太阳能光伏充电的安全性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于，包括光伏车棚，设置在所述光伏车棚前端的车辆移动装置，设置在所述车辆移动装置端部的无线充电单元，固定安装在所述光伏车棚内部的充电桩和光伏储能单元；所述光伏车棚的顶部设置成双排弧形。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于：所述光伏车棚包括混凝土基座，固定安装在所述混凝士基座上的立柱，固定安装在所述立柱顶部的、并且位于所述立柱径向的第一连接管和第二连接管，分别固定安装在所述立柱、第一连接管和第二连接管一端的弧形支撑板，固定安装所述弧形支撑板上的太阳能充电单元。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于，所述车辆移动装置，包括固定安装路面上的行走装置，设置在所述行走装置端部的转向装置；

所述行走装置，包括固定安装在路面上的行走轨道，滑动配合安装在所述行走轨道上的停车架，固定安装在所述行走轨道侧面的电刷，固定安装在所述停车架上的、并且与所述电刷电性连接在一起的行走电机。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于：所述转向装置包括设置在所述行走轨道上的呈矩形布置的四个支撑柱，固定安装在所述支撑柱上面的连接架，固定安装在所述连接架底部的转向电机，设置在所述转向电机的转速轴上的第一齿轮，与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，螺栓配合安装在所述第二齿轮上面的转向架。

5.根据权利要求2所述的一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于：所述太阳能充电单元，包括蓄电池模块，设置在所述蓄电池模块一端的、并且与所述蓄电池模块电连接在一起的降压模块，设置在所述蓄电池模块另一端的、并且与所述蓄电池模块电连接的数据采集模块，电连接在所述降压模块一端的光伏组件，电连接在所述降压模块另一端的充电单元，以及电连接在所述数据采集模块另一端的控制单元。

6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于：所述控制单元采用STM32F103X8的单片机作为处理器。

7.根据权利要求5所述的一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于：所述数据采集模块包括电感L1、电感L2、电容C1、运算放大器U1, 运算器U2、电容C2、电容C3、二级管D1、电阻R2、运算器U3、运算器U4、传感器U5、二极管D2、电容C4、电阻R3、传感器U6、电阻R4、电阻R5、电阻R6；所述运算放大器U1的第四引脚接5V电压，所述运算放大器U1的第三引脚和运算放大器U1的第一引脚连接，所述运算放大器U1的第一引脚接单片机的输出端，所述运算放大器U1的第二引脚与所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与所述电阻R1的一端连接，所述电容C1的一端与所述电感L1的一端和电阻R1的一端连接在一起，所述电容C1的另一端与所述电阻R1的另一端连接，所述电阻R1的另一端接地；所述运算器U2的第一引脚、第二引脚与单片机的P1端口的第二引脚连接，所述运算器U2的第三引脚、第四引脚与单片机的P1端口的第一引脚连接，所述运算器U2的第八引脚与单片机的P2端口的第一引脚连接，所述二极管D1的负极与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述二极管D1正极分别与所述运算器U2的第八引脚连接，所述运算器U2的第七引脚与单片机的P2端口的第二引脚连接，所述运算器U2的第六引脚与所述电容C3的一端连接，所述运算器U2的第五引脚与所述电容C3的另一端以及单片机的P2端口的第三引脚连接、并且接地，所述运算器U3的第三引脚接3V电压，所述运算器U3的第二引脚接PB0，所述运算器U3的第一引脚接地，所述运算器U4的第一引脚接5V电压，所述运算器U4的第二引脚与所述二级管D2负极、所述电容C4的一端以及所述运算器U5的第一引脚连接，所述电容C4的另一端接地，所述二极管D2的正极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述运算器U5的第二引脚接VCC，所述运算器U5的第四引脚接地，所述运算器U5的第三引脚与所述电阻R4的一端接地连接，所述运算器U5的第二引脚与所述电阻R5的一端、运算器U4的第三引脚连接，所述电阻R5的另一端接地，所所述电阻R4的另一端接VCC，所述传感器U6的第四、五引脚与所述电阻R5的一端连接，所述传感器U6的第五引脚与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端接地，所述传感器U6的第一引脚、第三引脚和第二引脚并联接VCC。

8.根据权利要求3所述的一种新能源汽车用光伏充电装置，其特征在于：所述停车架包括矩形框架，固定配合安装在所述矩形框架长度方向的若干个支撑杆，固定安装在所述支撑杆端部的止挡块；

所述支撑柱在所述矩形框架的侧面呈波浪形状。

9.一种新能源汽车用光伏充电装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、电动汽车需要充电时，把需要充电新能源汽车开到光伏车棚前端的车辆移动装置上面；

步骤2、当电动汽车停止到车辆移动装置上面时，行走装置启动，行走电机工作带动着行走轨道侧面的电刷工作，进而带动着电动汽车沿着行走轨道运动到转向装置处；

步骤3、当运动到转向装置处时，转动电机转动，进而带着第一齿轮转动，进而带动着第二齿轮转动，进而带着转向架运转预设的角度，然后转向架带动着电动汽车运转到光伏车棚内部的无线充电单元处，由无线充电单元或者对进而电动汽车充电直至充电完毕；

步骤4、当充电完成时，循环步骤2到步骤3，将充电完成的电动汽车运输到启点处，充电完成。

Images