CN204794132U - 一种充电树 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电树，解决充电树防雷击的问题。本实用新型的技术方案为，MCU与主站通讯连接，读卡单元、输入单元、显示单元、语音引导单元、计量单元、防雷漏电单元、电磁仓单元、充电回路单元、存储单元、备用电源单元、USB供电单元和电瓶车充电单元均与MCU电连接，交流充电树上配有交互面板，防雷漏电单元包含两大块：防雷模块和漏电保护器，防雷模块为感应到线路上高压后瞬间把线路和“地”联通并泄放雷电流的电气模块，漏电保护器包括检测装置、漏电电流信号电路和执行电路，构成整个漏电保护器的检测装置为零序电流互感器，零序电流互感器通过漏电电流信号电路与漏电保护的执行电路电连接。

Description

一种充电树

技术领域

本实用新型属于充电设备，特别涉及一种充电树。

背景技术

随着电动汽车、电瓶车、智能手机市场的快速发展，市场上对电动汽车充电桩、电瓶车快速充电站、手机充电站的需求快速增长。由于现有产品功能单一，可以预见未来在公共场所中电动汽车充电桩、电瓶车快速充电站、手机充电站会大量平列出现。汽车曾被誉为改变世界的机器，在给我们带来快捷交通方式的同时，也产生了能源安全、环境污染和全球气候变暖等一系列问题。目前，节能减排已成为全球汽车产业的首要任务，发展新能源汽车已成为全球汽车工业的战略方向，新能源汽车有望成为再次改变世界的机器。电动汽车作为新能源开发的突出代表，已经成为取代传统动力汽车、引领汽车行业新时代的重要发展方向。当下，世界汽车行业正积极投身于电动汽车的开发和推广过程中，各国政府和企业在电动汽车领域投入了大量人力、物力和财力。中国在三纵三横研发布局的政策引导下，电动汽车事业发展也十分迅速。

电池和充电技术是电动汽车开发的瓶颈，其商业开发及其运营方式在某种意义上决定了电动汽车的推广程度和商业化的空间。同时，充电站也是新能源汽车时代的先声。根据《电动汽车科技发展十二五专项规划》，到2015年底，在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系，这需要总投资600亿元以上，其中充电设备投资120亿元。作为新能源汽车的基础设施，电动汽车充电站有望先于新能源汽车市场爆发。交流充电桩作为电动汽车的运行提供能源补给，是电动汽车发展所必须的重要配套基础设施。交流充电桩对具有车载充电机的电动乘用车辆提供交流充电电源，交流充电桩一般建设在停车场或路边，具有功率较小、占地面积不大，建设容易，布点灵活、一次性投入小等特点。虽然建设单个交流充电桩很简单，但交流充电桩要形成网络才能满足电动汽车普及的需要。电瓶车在我国越来越普及，特别是在江浙、珠江三角州等经济发达地区，由于城市限制发展摩托车及燃油助力车等政策的出台，电瓶车正逐渐取代传统的交通代步工具。但是随着使用的普及，采用传统铅酸电池的电瓶车其缺点也越来越明显：使用寿命短、充电时间长、随着使用时间的递增，电池行驶里程会逐渐缩短，许多人都有半路电池耗尽，不得不推着回家的经历。人们希望电瓶车也能像普通汽车、摩托车一样可以在半路途中快速充电。但是现有技术下，交流充电桩只能给电动汽车充电，不能兼容电瓶车和手机等用电设备；交流充电桩充电信号，大多采用电压控制、PWM波形等模拟方式控制，不能与车载充电机进行有效的信息交互；交流充电桩的在充电过程充电仓无闭锁装置，不能有效把充电电缆进行保护；交流充电桩掉没有备用电源，在掉电后，无法处理充电业务。

中国专利公告号CN201414007，公告日2010年2月24日，公告了一种电动自行车充电器充满自动关断器，由方形外壳、固定板、引出导线和充满自动关断电路板构成，固定板与方形外壳固定为一体，充满自动关断电路板固定在方形外壳内，引出导线与电动自行车充电器上的绿色电源指示灯并联，在充满自动关断电路板上设有稳压管、单晶体管、晶闸管和变压器、电压阈值显示器。但是此类技术在当充电桩发生漏电时，不能快速与电源分离，无法确保人身及整个用电环境的安全。

实用新型内容

本实用新型目的在于解决现有技术当充电桩发生漏电时，不能快速与电源分离，无法确保人身及整个用电环境的安全的问题，提供一种当充电桩发生漏电时，能快速与电源分离，可以确保人身及整个用电环境的安全的充电树。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种充电树，包括主站和交流充电树，交流充电树内配设有读卡单元、输入单元、显示单元、语音引导单元、计量单元、充电回路单元、存储单元、USB供电单元和电瓶车充电单元，所述交流充电树还包括防雷漏电单元、电磁仓单元、MCU和备用电源单元，所述交流充电树的MCU上配设有用于与车载充电机电连接的CAN总线，所述MCU通过GPS、CDMA、以太网、RS232或RS458与主站通讯连接，所述读卡单元、输入单元、显示单元、语音引导单元、计量单元、防雷漏电单元、电磁仓单元、充电回路单元、存储单元、备用电源单元、USB供电单元和电瓶车充电单元均与所述的MCU电连接，交流充电树上配有交互面板，防雷漏电单元包含两大块：防雷模块和漏电保护器，防雷模块为感应到线路上高压后瞬间把线路和“地”联通并泄放雷电流的电气模块，漏电保护器包括检测装置、漏电电流信号电路和执行电路，构成整个漏电保护器的检测装置为零序电流互感器，零序电流互感器通过漏电电流信号电路与漏电保护的执行电路电连接。包含两大块：一是防雷模块，另一方面漏电模块；由于充电桩大多安装在户外，当电源线遭受雷击后，防雷模块装电源进线处，防雷模块的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一种电器。防雷模块是在感应到线路上高压后瞬间把线路和“地”联通，泄放雷电流的。达到保护充电桩的目的。漏电模块，当被保护的线路的相线直接或者通过非预期负载对大地接通，而产生近似正弦波并且其有效值是缓慢变化的剩余电流，当该电流大于一定数值时，漏电保护器切断该线路，漏电保护器在实现时，可以采用零序电流互感器，其作用是反映漏电电流信号，故构成整个漏电保护器的检测部分；还有用于测量放大漏电电流信号部分，构成漏电保护器的比较、控制部分；可以采用交流接触器构成漏电保护的执行部分。在当充电桩发生漏电时，快速与电源分离，确保人身及整个用电环境的安全。

作为优选，所述输入单元为电容式触摸感应式键盘。电容式触摸感应式键盘置于亚克力面板后面，通过触摸亚克力面板，有效的将人机交互的信息传送到充电桩MCU。

作为优选，所述显示单元由一个7寸液晶屏、运行指示灯、充电指示灯和故障指示灯构成。主要由一个7寸液晶屏，三个“运行”、“充电”、“故障”指示灯构成，显示充电记录、报警信息、电池信息、系统信息、蓄电池的电量。也可以设置设备参数、单价。指示灯在充电时：“运行”、“充电”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“正在充电”。待机时：“运行”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“待机”。故障状态：“故障”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“故障”。

作为优选，交流充电树的交互面板上人机交互区和读卡区采用厚度大于5mm的聚碳酸酯材料制成。

作为优选，所述电磁仓为程控闭锁式充电仓。

作为优选，漏电保护的执行电路为交流接触器。

本实用新型的实质性效果是：在当充电桩发生漏电时，快速与电源分离，确保人身及整个用电环境的安全。

附图说明

图1为本实施例的一种结构示意图。

图中：1、主站，2、MCU，3、车载充电机，4、读卡单元，5、输入单元，6、显示单元，7、语音引导单元，8、计量单元，9、防雷漏电单元，10、电磁仓单元，11、充电回路单元，12、存储单元，13、备用电源单元，14、USB充电单元，15、电瓶车充电单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

一种充电树(参见附图1)，包括主站1和交流充电树，交流充电树内配设有读卡单元4、输入单元5、显示单元6、语音引导单元7、计量单元8、充电回路单元11、存储单元12、USB供电单元14和电瓶车充电单元15，所述交流充电树还包括防雷漏电单元9、电磁仓单元10、MCU2和备用电源单元13，所述交流充电树的MCU上配设有用于与车载充电机3电连接的CAN总线，所述MCU通过GPS、CDMA、以太网、RS232或RS458与主站通讯连接，所述读卡单元、输入单元、显示单元、语音引导单元、计量单元、防雷漏电单元、电磁仓单元、充电回路单元、存储单元、备用电源单元、USB供电单元和电瓶车充电单元均与所述的MCU电连接，交流充电树上配有交互面板，防雷漏电单元包含两大块：防雷模块和漏电保护器，防雷模块为感应到线路上高压后瞬间把线路和“地”联通并泄放雷电流的电气模块，漏电保护器包括检测装置、漏电电流信号电路和执行电路，构成整个漏电保护器的检测装置为零序电流互感器，零序电流互感器通过漏电电流信号电路与漏电保护的执行电路电连接。漏电保护的执行电路为交流接触器。所述输入单元为电容式触摸感应式键盘。所述显示单元由一个7寸液晶屏、运行指示灯、充电指示灯和故障指示灯构成。交流充电树的交互面板上人机交互区和读卡区采用厚度大于5mm的聚碳酸酯材料制成。所述电磁仓为程控闭锁式充电仓。

读卡单元：兼容各种接触及非接触式IC卡，有效的对用户卡进行读写，将用户信息反馈给充电机充主MCU；

输入单元：“电容式触摸感应式键盘”置于亚克力面板后面，通过触摸亚克力面板，有效的将人机交互的信息传送到充电桩MCU；

电磁仓单元：电磁仓主要是用于连接充电插头，并确认充电插头是否完全连接，并且在整个充电的过程中，将仓门闭锁，以确保整个充电过程的安全，同时防止充电枪被人盗走；

语音引导单元：根据整个充电过程，对任何一个阶段的工作进行语音引导，以便用户更简便的完成整个充电过程；

显示单元：主要由一个7寸液晶屏，三个“运行”、“充电”、“故障”指示灯构成，显示充电记录、报警信息、电池信息、系统信息、蓄电池的电量。也可以设置设备参数、单价。指示灯在充电时：“运行”、“充电”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“正在充电”。待机时：“运行”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“待机”。故障状态：“故障”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“故障”。

计量单元：根据现行的时段费率，对用户的充电电量进行准确计量，同时将用电量进行计算；

存储单元：本地固态存储器高达32M，将用户信息，充电信息、电动汽车的各项参数进行本地保存，可保存3个月以上的用户有效数据；

充电回路单元：主要用于强电的分合；

雷漏电单元：包含两大块：一是防雷模块，另一方面漏电模块；由于充电桩大多安装在户外，当电源线遭受雷击后，防雷模块装电源进线处，防雷模块的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一种电器。防雷模块是在感应到线路上高压后瞬间把线路和“地”联通，泄放雷电流的。达到保护充电桩的目的。漏电模块，当被保护的线路的相线直接或者通过非预期负载对大地接通，而产生近似正弦波并且其有效值是缓慢变化的剩余电流，当该电流大于一定数值时，漏电保护器切断该线路，漏电保护器在实现时，可以采用零序电流互感器，其作用是反映漏电电流信号，故构成整个漏电保护器的检测部分；还有用于测量放大漏电电流信号部分，构成漏电保护器的比较、控制部分；可以采用交流接触器构成漏电保护的执行部分。在当充电桩发生漏电时，快速与电源分离，确保人身及整个用电环境的安全；

用电源单元：包含充电电路、放电电路、12V5A的铅酸电池，在供电状态，充电电路对220V电路进行降压、整流，同时判断电池的电压，如果欠压，则对其进行充电；当充电桩处于停电状态，铅酸电池能过放电电路对整个充电桩进行供电，目前铅酸电池的容量能确保充电桩24小时内能刷卡结算，从电磁仓取出充电电缆；

通讯单元：通讯模块包含上行：以太网、GPRS/CDMA、RS232、红外；下行包含CAN、RS485；下行采用RS485与电能表连接；交流充电桩通过CAN总线与车载充电机进行通讯，通过CAN通讯握手的方式判断充电机是否与BMS正确连接，如未正确连接，则无法启动充电过程；获得蓄电池的相关参数信息，如蓄电池电压、剩余电量、电池温度等。交流充电桩上行可以通过GPRS/CDMA或以太网与后台监控系统通讯，将充电信息上传给主站，以便于主站对整个充电系统进行管理。

MCU：采用32位RISC芯片，通过CAN总线、485总线、以太网进行数据的采集，传输的数据和采集的数据作出判断，并根据准照标准协议进行与后台保持网络的连接承担起通讯管理功能。根据要求控制系统协条处理所有模块任务。

电瓶车充电单元：采用独立的交流转直流模块为电瓶车充电，充电电压为24-72V，可以自适应目前市场上所有电瓶车的快速充电，充电模块内置过压保护电路，过流保护电路，温度保护电路，短路保护，并且采用超低复合脉冲对电动车的铅酸电池进行有效修复以及降低大电流快速充电时产生的热量。

USB供电单元为手机，MP3，MP4等数码产品提供电能，USB供电模块内包含过流保护电路，过压保护电路，温度保护电路等，保证用户的使用安全

充电树充电流程如下：

1)用户持用户卡，在充电树上刷卡，充电树读出用户信息，通过“轻触式感应键盘”输入密码，同时将用户信息上传到主站，并作出相应的权限认定；

2)充电树主控制模块判断用户是否正确，是否有足够的剩余金额。如果用户正确并有足够的金额，则打开插座门锁，提示连接充电插头。

3)充电树主控制模闭合S1，发出±12VPWM信号，当车载充电机接收到PWM信号时，确认充电枪与充电插座连接到位，检测点1的电压发生变化，同时车载充电机确认本身与电池连接是否正常，如果正常闭合S2，检测点1的电压再次发生变化。主控制模块收到充电插头连接成功，电池连接正常信号，主控制模块确认可以充电，同时闭锁电磁仓，并显示在液晶屏上。

4)用户在触摸液晶屏上根据自己的情况配置参数，选择自动充满模式、金额模式、电量模式、时间模式中的一种，输入相应的参数，确认充电。

5)充电过程中，主控制模块定时检测车载充电机充电状态，当出现过压、欠压、漏电等异常时，充电机立即停止通电，报警灯亮，并将报警信息上传到充电管理服务主站。

6)电池充满结束充电或手动结束充电，同时结算充电金额，结束本次充电。充电树将相关信息通过以太网或GRPS/CDMA等方式上传到主站。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.一种充电树，包括主站和交流充电树，交流充电树内配设有读卡单元、输入单元、显示单元、语音引导单元、计量单元、充电回路单元、存储单元、USB供电单元和电瓶车充电单元，其特征在于：所述交流充电树还包括防雷漏电单元、电磁仓单元、MCU和备用电源单元，所述交流充电树的MCU上配设有用于与车载充电机电连接的CAN总线，所述MCU通过CDMA、以太网、RS232或RS485与主站通讯连接，所述读卡单元、输入单元、显示单元、语音引导单元、计量单元、防雷漏电单元、电磁仓单元、充电回路单元、存储单元、备用电源单元、USB供电单元和电瓶车充电单元均与所述的MCU电连接，交流充电树上配有交互面板，防雷漏电单元包含两大块：防雷模块和漏电保护器，防雷模块为感应到线路上高压后瞬间把线路和“地”联通并泄放雷电流的电气模块，漏电保护器包括检测装置、漏电电流信号电路和执行电路，漏电保护器的检测装置为零序电流互感器，零序电流互感器通过漏电电流信号电路与漏电保护器的执行电路电连接，交流充电树的交互面板上人机交互区和读卡区采用厚度大于5mm的聚碳酸酯材料制成，所述电磁仓为程控闭锁式充电仓。

2.根据权利要求1所述的充电树，其特征在于：所述输入单元为电容式触摸感应式键盘。

3.根据权利要求1所述的充电树，其特征在于：所述显示单元由一个7寸液晶屏、运行指示灯、充电指示灯和故障指示灯构成。

4.根据权利要求1或2或3所述的充电树，其特征在于：漏电保护器的执行电路为交流接触器。