CN112895939B - 一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，包括机械供电动静触头单元、功率驱动与状态检测单元、电源适配与后备电池单元、系统主控单元、位置向量确认判断及对外通讯单元、智能化控制运算单元、充电监测与控制单元、后备电源充放电控制单元、机械位置校正对齐与控制单元，本发明的有益效果是：本发明既降低了立体车库配套充电桩设备的建设成本，也降低了后期运维成本、减少了增加专用设备而带来的运行安全隐患，减少充电桩本体的改动，与市面上常见的交流充电桩和直流充电桩的直接供配电需求配套，可以自主选择配套的充电桩生产厂家，无论是维修目的还是新建目的均可轻易实现。

Description

一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统
技术领域
本发明专利涉及电动汽车充电桩技术领域，特别涉及一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统。
背景技术
随着近年来立体车库技术的自动化和人性化设计完善成熟，在解决停车难的同时电动汽车方便快捷充电变成为立体车库需要面对的新问题。中国专利（公告号：CN201921169279.0 公告日：20200512）提供了一种立体车库的充电系统及立体车库，所述立体车库的充电系统包括操作模块，用于供用户进行操作动作；充电模块，用于给受电设备供电；控制模块，用于控制充电模块和操作模块工作；所述控制模块分别与操作模块和充电模块连接；所述控制模块包括相连接的主机模块和分机模块。虽有一定的应用意义，但显然这种结构并不适合充电桩在立体车库——特别是商业集中片区短时间停电但又希望能大功率充电用户需求的应用。同时，一些带有无线充电功能的车库布置，显然更不具备广泛应用性。对于采用集控式充电机组的技术方案而言，这类集成化设计虽好却存在面向对象仅限制于能布置这种定向设计系统的用户而不是广泛大众，尤为突出的是这些带电的“滑动”或“移动”导电件连接部件都只能采用“定制”化的而不是“大众”化的兼容问题：只能在自己的产品领域实现对应的拓展应用而无法实现“通存通兑”的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，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：一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，包括机械供电动静触头单元、功率驱动与状态检测单元、电源适配与后备电池单元、系统主控单元、位置向量确认判断及对外通讯单元、智能化控制运算单元、充电监测与控制单元、后备电源充放电控制单元、机械位置校正对齐与控制单元，所述机械供电动静触头单元、功率驱动与状态检测单元、电源适配与后备电池单元、位置向量确认判断及对外通讯单元均与整体装置系统主控单元电性连接，且所述装置系统主控单元内设有主控单片机，所述智能化控制运算单元、充电监测与控制单元、移动车位脱离库位后的后备电源充放电控制单元、隔离开关动静触头系统被分离后返回库位进入供电状态前的机械位置校正对齐与控制单元均与主控单片机电性连接；
所述机械供电动静触头单元用于对外部移动式充电桩进行接触式供电；
所述功率驱动与状态检测单元用于检测充电桩功率以及状态；
所述电源适配与后备电池单元用于对系统提供电源；
所述系统主控单元用于对系统整体进行控制；
所述位置向量确认判断及对外通讯单元用于确认位置向量是否正确并与外部终端进行通讯反馈；
所述智能化控制运算单元用于对系统进行控制运算；
所述充电监测与控制单元用于监测充电是否正常并在异常时及时进行控制保护；
所述后备电源充放电控制单元用于当移动车位脱离后控制后备电源停止放电并对其进行充电；
所述机械位置校正对齐与控制单元用于当隔离开关动静触头系统被分离后返回库位进入供电状态前的机械位置进行校正对齐；
所述机械供电动静触头单元内等距设有静触头导电刀和动触头导电刀，所述静触头导电刀等距安装于外部车位固定侧，所述动触头导电刀等距安装于外部移动车位板顶部一端，所述静触头导电刀与动触头导电刀尺寸相互配合且电性连接。
优选的，所述机械供电动静触头单元还包括有漫反射光电开关单元和槽型红外线电开关单元以及基于压力传感器与行程开关组合的模拟量信息采集结构，所述漫反射光电开关单元、槽型红外线电开关单元和模拟量信息采集结构共同组成光电检测机构，用于对静触头导电刀和动触头导电刀进行进一步的有效确认判定。
优选的，所述静触头导电刀和动触头导电刀在系统运行时的非充电状态下均处于无电流状态。
优选的，所述机械供电动静触头单元一侧还安装有协调控制单间结构，用于自动确定是否适配到市电供电或是采用电源适配与后备电池单元，所述协调控制单间结构与系统主控单元电性连接。
优选的，所述位置向量确认判断及对外通讯单元与外部的本地通讯系统进行无线信号传输，用于告知车库管理员车位情况。
优选的，所述静触头导电刀和动触头导电刀均采用隔离刀闸制作而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明既降低了立体车库配套充电桩设备的建设成本，也降低了后期运维成本、减少了增加专用设备而带来的运行安全隐患，减少充电桩本体的改动，与市面上常见的交流充电桩和直流充电桩的直接供配电需求配套，可以自主选择配套的充电桩生产厂家，无论是维修目的还是新建目的均可轻易实现，与使用可移动式电缆或者是滑环式结构的大功率主回路充电供电回路而言，本发明降低施工建设成本的同时还特别有效地降低了移动车位与固定车位之间电气连接部分的整体运行维护成本，供电主回路中导电用易损部件可以轻松在普通机电市场获得配套而不是其他技术采用的“专用”、“订制”部件，不会出现订制费、量少不易采购，甚至是因为市场原则被淘汰等各种因素无法找回原厂配件的困扰。
附图说明
图1为本发明的系统应用场景示意图；
图2为本发明的触头机械结构示意图；
图3为本发明的双确认单元结构框图；
图4为本发明的控制单元结构框图；
图5为本发明的系统检测流程图；
图6为本发明的位置确认流程图。
图中：1-静触头导电刀、2-动触头导电刀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，包括机械供电动静触头单元、功率驱动与状态检测单元、电源适配与后备电池单元、系统主控单元、位置向量确认判断及对外通讯单元、智能化控制运算单元、充电监测与控制单元、后备电源充放电控制单元、机械位置校正对齐与控制单元，机械供电动静触头单元、功率驱动与状态检测单元、电源适配与后备电池单元、位置向量确认判断及对外通讯单元均与整体装置系统主控单元电性连接，且装置系统主控单元内设有主控单片机，智能化控制运算单元、充电监测与控制单元、移动车位脱离库位后的后备电源充放电控制单元、隔离开关动静触头系统被分离后返回库位进入供电状态前的机械位置校正对齐与控制单元均与主控单片机电性连接；
机械供电动静触头单元用于对外部移动式充电桩进行接触式供电；
功率驱动与状态检测单元用于检测充电桩功率以及状态；
电源适配与后备电池单元用于对系统提供电源；
系统主控单元用于对系统整体进行控制；
位置向量确认判断及对外通讯单元用于确认位置向量是否正确并与外部终端进行通讯反馈；
智能化控制运算单元用于对系统进行控制运算；
充电监测与控制单元用于监测充电是否正常并在异常时及时进行控制保护；
后备电源充放电控制单元用于当移动车位脱离后控制后备电源停止放电并对其进行充电；
机械位置校正对齐与控制单元用于当隔离开关动静触头系统被分离后返回库位进入供电状态前的机械位置进行校正对齐；
机械供电动静触头单元内等距设有静触头导电刀1和动触头导电刀2，静触头导电刀1等距安装于外部车位固定侧，动触头导电刀2等距安装于外部移动车位板顶部一端，静触头导电刀1与动触头导电刀2尺寸相互配合且电性连接，如图2所示，机械供电动静触头单元为可拆分可移动式，静触头导电刀1被固定在库位上的不可移动动的，可以全库所有车位布置，而供电回路中的动触头导电刀2则被固定在可以随需要任意调配的可移动的“车位”上，动触头导电刀2可以随着这个移动车位被放置到车库任意一个有效的库位中去，当静触头导电刀1与动触头导电刀2存在可用的匹配条件时，两者将会按照如图5所示预定有效控制流程进行“对正”位置的校正操作，一旦两者之间的机械位置满足了“对应”的条件后，本发明系统将会遵循如图4所示对应的监测与控制流程执行相应的机械与电气指令，完成充电桩对电动汽车在立体车库“任意”一个有效的库位中的充电工作。
进一步的，机械供电动静触头单元还包括有漫反射光电开关单元和槽型红外线电开关单元以及基于压力传感器与行程开关组合的模拟量信息采集结构，漫反射光电开关单元、槽型红外线电开关单元和模拟量信息采集结构共同组成光电检测机构，用于对静触头导电刀1和动触头导电刀2进行进一步的有效确认判定，由于动触头导电刀2能随着车位在车库里面随意移动，而这种移动带来的各种环境位置误差，有可能导致充电供电回路导通前的电路“搭接”不能良好对应，从而出现导电回路不能接通或者是接触位置不能对应、导通接触电阻过大等不必要的供电安全隐患，主供电回路动静触头机械系统的静触头导电刀1和动触头导电刀2的位置校正执行机构采用了一种“双确认”如图3所示的双确认结构，这种双确认结构系统包含了漫反射光电开关单元和槽型红外线电开关单元的光电结构检测，同时还包括有基于压力传感器与行程开关组合的模拟量信息采集结构，基于这两大基本信息下，内置系统单元按照图5所示的流程对导电刀状态进行有效判定，当获系统程序获得有效的当前静触头导电刀1和动触头导电刀2之间的位置与状态关系后，系统确定整体装置否进入对充电桩的充电供电准备与下一监测过程。
进一步的，静触头导电刀1和动触头导电刀2在系统运行时的非充电状态下均处于无电流状态，鉴于立体车库的停车密度原因，供电回路的任意外部火花都有可能造成不可挽回的损失，如图4所示，通过对充电桩供电前后的一系列行之有效的监测与检测，并进行合理有效的确认控制，使得被固定在库位上的静触头导电刀1与随着可移动车辆移动的动触头导电刀2在合闸或者是分闸时均处于“无电流”状态，从而避免导电回路由于开关状态改变造成的哪怕是微小的“电火花”产生。
进一步的，机械供电动静触头单元一侧还安装有协调控制单间结构，用于自动确定是否适配到市电供电或是采用电源适配与后备电池单元，协调控制单间结构与系统主控单元电性连接，为适配当前市售的充电桩成品在移动车位上的有效布置，通过能自动确定是否适配到市电供电或是采用后备小功率供电电池系统的协调控制单间结构，使得充电桩在电动汽车停入移动车位后、驾驶人员离开前，能在当前停车位置（不是移动车辆到库）即可直接对充电桩进行有效的充电前的所有带电作业操作，即便是此时充电桩已经进入了开始充电的所有准备就绪流程，也由于通过系统的控制与监测功能，充电桩的实际对电动汽车的充电供电回路并没有被接入到市电供电网络，而是等待着车辆“移库到位”，到达立体车库管理条件下的库位后，才会有被接入市电供电网路可能，在被接通市电前，通过电源适配与后备电池单元维持前述所有操作供电。
进一步的，位置向量确认判断及对外通讯单元与外部的本地通讯系统进行无线信号传输，用于告知车库管理员车位情况，当车辆已经移库到位，但系统检测到无法完成对充电桩的市电供电时，位置向量确认判断及对外通讯单元会与外部的本地通讯系统进行无线信号传输告知车库管理员实施有效的管控与调整。
进一步的，静触头导电刀1和动触头导电刀2均采用隔离刀闸制作而成，为当前配电市场上常见的一种配件，实现了“易损件”的配套简洁兼容与便利性。
具体的，本发明系统主要由光电位置校正技术、向量位置判定、自适应拆分式导电机械装置和主回路电流回路监测技术几单元组成，由于采用的是“可拆卸可移开”式供电回路结构，所以当被移开的移动车位到达固定位置后，为了有效的位置“校正”机制来实现导电回路的“对准搭接”，通过光电位置校正获得任意一个移动车位在“未知”的即将被固定（停车）位置上与已经布置好的、固定的供电网络实现良好并安全的对接，进而实现对布置在移动车位上的任意一种满足技术参数的充电桩提供基本供电功能，其中，系统中的终了位置的“对齐”与校正是基于有效的、能实现充电桩供电的电气导电回路机械装置，并基于对该回路的各种有效电参量的监测、位置向量的判别与执行来完成的，外部车位为一种主要面向立体车库具备可移动式停车位与保存车辆的静止固定库位，通过在移动车位上设置有效的充电桩成品与动触头导电刀2，在库位侧设置本装置系统的静触头导电刀1，使得移动车位无论到达哪一个固定库位均能找到有效的对应静触头导电刀2，通过对应机械供电动静触头单元获得静触头导电刀1与动触头导电刀2的导电回路组成条件下的有效独一对应，进而获得有效的大功率导电回路，从而摒弃常规的移动电缆或者是滑环式结构，甚至是集中供电分布式电缆连接方式带来的诸多供电条件限制，为多种商业充电桩在可移动式车辆（位）独立提供尽可能大的供电功率，实现诸多立体停车场车位上获得对电动汽车具备充电功能的需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，包括机械供电动静触头单元、功率驱动与状态检测单元、电源适配与后备电池单元、系统主控单元、位置向量确认判断及对外通讯单元、智能化控制运算单元、充电监测与控制单元、后备电源充放电控制单元、机械位置校正对齐与控制单元，其特征在于，所述机械供电动静触头单元、功率驱动与状态检测单元、电源适配与后备电池单元、位置向量确认判断及对外通讯单元均与整体装置系统主控单元电性连接，且所述装置系统主控单元内设有主控单片机，所述智能化控制运算单元、充电监测与控制单元、移动车位脱离库位后的后备电源充放电控制单元、隔离开关动静触头系统被分离后返回库位进入供电状态前的机械位置校正对齐与控制单元均与主控单片机电性连接；
所述机械供电动静触头单元用于对外部移动式充电桩进行接触式供电；
所述功率驱动与状态检测单元用于检测充电桩功率以及状态；
所述电源适配与后备电池单元用于对系统提供电源；
所述系统主控单元用于对系统整体进行控制；
所述位置向量确认判断及对外通讯单元用于确认位置向量是否正确并与外部终端进行通讯反馈；
所述智能化控制运算单元用于对系统进行控制运算；
所述充电监测与控制单元用于监测充电是否正常并在异常时及时进行控制保护；
所述后备电源充放电控制单元用于当移动车位脱离后控制后备电源停止放电并对其进行充电；
所述机械位置校正对齐与控制单元用于当隔离开关动静触头系统被分离后返回库位进入供电状态前的机械位置进行校正对齐；
所述机械供电动静触头单元内等距设有静触头导电刀（1）和动触头导电刀（2），所述静触头导电刀（1）等距安装于外部车位固定侧，所述动触头导电刀（2）等距安装于外部移动车位板顶部一端，所述静触头导电刀（1）与动触头导电刀（2）尺寸相互配合且电性连接；
所述机械供电动静触头单元还包括有漫反射光电开关单元和槽型红外线电开关单元以及基于压力传感器与行程开关组合的模拟量信息采集结构，所述漫反射光电开关单元、槽型红外线电开关单元和模拟量信息采集结构共同组成光电检测机构，用于对静触头导电刀（1）和动触头导电刀（2）进行进一步的有效确认判定；
所述静触头导电刀（1）和动触头导电刀（2）在系统运行时的非充电状态下均处于无电流状态。
2.根据权利要求1所述的一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，其特征在于：所述机械供电动静触头单元一侧还安装有协调控制单间结构，用于自动确定是否适配到市电供电或是采用电源适配与后备电池单元，所述协调控制单间结构与系统主控单元电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，其特征在于：所述位置向量确认判断及对外通讯单元与外部的本地通讯系统进行无线信号传输，用于告知车库管理员车位情况。
4.根据权利要求3所述的一种立体车库用充电桩供电自适应无电弧隔离控制系统，其特征在于：所述静触头导电刀（1）和动触头导电刀（2）均采用隔离刀闸制作而成。
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