CN205489607U - 新能源充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源充电桩，包括充电端口模块和水力发电组件，水力发电组件输出连接充电端口模块；水力发电组件包括水力发电装置，水力发电装置包括蓄水箱、水力发电机、控制模块和用于检测蓄水箱水量的水量检测模块，蓄水箱的出水口连通有一个泄放管道，泄放管道的一端设置水力发电机，泄放管道上串设有一个控制阀门；控制模块采样连接水量检测模块，控制连接控制阀门；水力发电机的电能输出端口输出连接充电端口模块。该充电桩利用了水能，相较于传统的新能源充电桩，其利用其他种类的新能源，为新能源的有效和全面利用提供可能性。

Description

新能源充电桩

技术领域

本实用新型涉及新能源充电桩，属于新能源充电技术领域。

背景技术

伴随着第三次科技革命浪潮，“新能源技术”这一名词高频度地进入人们视野。目前，环境污染和资源短缺的问题日趋突出，使更多的人着眼于环境保护与新能源的开发与利用。新能源电动汽车的出现满足了环保的需要，可它却存在无法回避的缺点——需要频繁充电。2014年工信部公布的数据显示：全国共生产83900辆电动汽车，建成723座充电站和28000个充电桩，电动汽车与充电设施的配比约为3:1，而标准配比应当是1:1。由此可见，充电桩建设缺口相当巨大。充电基础设施建设不足，成为电动汽车市场推广的瓶颈。

目前现有的充电桩均由国家电网供电系统承担，且充电桩的建立困难、数量不足，充电桩建设缺口相当巨大。同时，大量电动车的充电使用会对国家电网造成很大的压力，充分利用新能源来设计的充电桩已成为时代发展的必然选择。申请号为201510034713.4的中国专利申请公开了一种新能源汽车充电桩，包括太阳能发电组件和风力发电组件，通过太阳能发电组件和风力发电组件产生的电能为电动汽车进行充电。另外，新能源的种类很多，还包括其他种类的可利用能源。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供新能源充电桩，利用其他类型的新能源为电动汽车进行充电。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括新能源充电桩，包括充电端口模块，该充电桩还包括水力发电组件，所述水力发电组件输出连接所述充电端口模块；所述水力发电组件包括水力发电装置，所述水力发电装置包括蓄水箱、水力发电机、控制模块和用于检测蓄水箱水量的水量检测模块，所述蓄水箱的出水口连通有一个泄放管道，所述泄放管道的一端设置所述水力发电机，所述泄放管道上串设有一个控制阀门；所述控制模块采样连接所述水量检测模块，控制连接所述控制阀门；所述水力发电机的电能输出端口输出连接所述充电端口模块。

所述水量检测模块为液位检测模块或者压力检测模块。

所述蓄水箱还设置有进水口和/或用于收集雨水的喇叭形开口。

所述水力发电组件还包括第一电能调理模块和水能电池组，所述水力发电机的电能输出端口连接所述第一电能调理模块的输入端；所述第一电能调理模块的输出端输出连接所述充电端口模块，或者所述第一电能调理模块的输出端输出连接所述水能电池组的供电端，所述水能电池组输出连接所述充电端口模块。

所述压力检测模块设置在所述蓄水箱的底部，或者设置在所述控制阀门和所述出水口之间的泄放管道内。

所述蓄水箱上设置有加热模块。

该充电桩还包括太阳能发电组件，所述太阳能发电组件包括向日葵式太阳能电池板和太阳能电池组，所述向日葵式太阳能电池板的电能输出端连接所述太阳能电池组的供电端，所述太阳能电池组输出连接所述充电端口模块。

该充电桩还包括风力发电组件，所述风力发电组件包括风力发电装置和风能电池组，所述风力发电装置包括风力发电机和第二电能调理模块，所述风力发电机的电能输出端通过所述第二电能调理模块连接所述风能电池组的供电端，所述风能电池组输出连接所述充电端口模块。

所述太阳能发电组件、风力发电组件和水力发电组件通过一条电能输出线路输出连接所述充电端口模块，所述电能输出线路上串设有一个电能转换模块，所述电能转换模块由DC/DC支路和DC/AC支路并联构成，所述DC/DC支路上串设有DC/DC模块和第一控制开关，所述DC/AC支路上串设有DC/AC模块和第二控制开关。

所述充电桩还包括用于获取电动汽车充电方式的交直流检测模块，所述交直流检测模块控制连接所述第一控制开关和第二控制开关。

本实用新型提供的新能源充电桩包括水力发电组件，利用水力发电组件进行水力发电，发出的电能用于为电动汽车进行充电，该充电桩利用了水能，相较于传统的新能源充电桩，其利用其他种类的新能源，为新能源的有效和全面利用提供可能性。

附图说明

图1是新能源充电桩的整体结构原理示意图；

图2是太阳能模块的整体结构原理示意图；

图3是风能模块的整体结构原理示意图；

图4是水能模块的整体结构原理示意图；

图5是高水位阈值和低水位阈值的设置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

本实用新型提供的新能源充电桩同时包括太阳能发电组件、风力发电组件和水力发电组件，利用三种新能源同时为充电桩进行供电。太阳能发电组件、风力发电组件和水力发电组件输出连接充电端口模块，充电端口模块用于与待充电电动汽车中的蓄电池进行连接，当充电桩与电动汽车连接后，通过该充电端口模块为电动汽车进行充电。其中，如图1所示，太阳能发电组件包括太阳能模块(太阳能发电装置)1和太阳能电池组41；风力发电组件包括风能模块(风力发电装置)2和风能电池组42；水力发电组件包括水能模块(水力发电装置)3和水能电池组43。太阳能电池组41用于存储太阳能模块1所产生的电能，风能电池组42用于存储风能模块2所产生的电能，水能电池组43用于存储水能模块所产生的电能，所以太阳能电池组41、风能电池组42和水能电池组43均为蓄电池，三者共同构成蓄电池组模块4。

如图2所示，太阳能模块1包括向日葵式太阳能电池板和太阳能控制器，向日葵式太阳能电池板用于太阳能发电，其电能输出端通过太阳能控制器连接太阳能电池组41的供电端。向日葵式太阳能电池板的智能机械机构能模仿向日葵的特性，自动跟踪太阳偏角的变化而变换方向，让太阳能电池板始终垂直于太阳光线，最大化利用太阳能。另外，当太阳光照射在太阳能电池板上，所产生的电流进入太阳能控制器，该太阳能控制器的作用是控制太阳能模块1的工作状态，并对太阳能电池组41起到过充电保护和过放电保护的作用。

如图3所示，风能模块2包括风力发电机和电能调理模块，风力发电机的电能输出端依次通过电能调理模块和风能控制器连接风能电池组的供电端。风力发电机使用现有的常规发电机，风力发电机上有叶片和偏航系统，在有风的天气条件下，偏航系统能够调整叶片快速平稳的对准风向，使叶片获得最大的风能。当风作用在叶片上，叶片的转动带动发电机转子转动，根据法拉第电磁感应定律，转动的线圈中磁通量发生变化，产生相应的感应电流。所产生的电能导出后通过电能调理模块将电能进行处理，并对风能电池组进行充电。如果风力发电机为直流发电机的话，那么，该电能调理模块为DC/DC模块，或者包括DC/DC模块和滤波模块；如果风力发电机是交流发电机的话，那么，该电能调理模块为AC/DC模块，或者再加入升降压模块以及滤波模块等；由于电能调理模块属于现有技术，这里不做具体说明。另外，风能控制器的作用是控制风能模块2的工作状态，并对风能电池组42起到过充电保护和过放电保护的作用。

如图4所示，水能模块3包括蓄水箱、水力发电机、控制电路和电能调理模块，蓄水箱的出水口连通一个泄放管道，在泄放管道上串设有一个控制阀门，并且在蓄水箱的底部或者控制阀门与蓄水箱的出水口之间的泄放管道内设置有压敏电阻，该压敏电阻通过检测蓄水箱中的水压来实现对蓄水箱中的水量的检测。该控制电路为一个纯硬件电路，包括低压电源和电磁继电器，压敏电阻、低压电源和电磁继电器中的电磁线圈串联，电磁继电器中的衔铁与控制阀门固定连接，该压敏电阻、低压电源和电磁继电器之间通过相互作用实现控制阀门的开启与闭合。通过设置控制电路启动电压，当蓄水箱中的存水的存储达到一定量时，控制电路中压敏电阻受到的压力到达一定值时，其电阻会大幅度变小，此时相当于压敏电阻被短路，电磁继电器中的线圈得电，周围产生磁场，并吸引衔铁，进而开启阀门，蓄水箱中的存水会通过出水口流出；反之，当蓄水箱中的存水的存储没有达到设定量时，控制电路中压敏电阻受到的压力较小，其电阻较大，此时相当于压敏电阻被断路，电磁继电器中的线圈不得电，周围没有磁场，进而阀门无法开启，蓄水箱中的存水无法流出，也就无法水力发电。

蓄水箱中的存水可以是在降雨天气条件下而存储的雨水；当在降雪天气条件下时，蓄水箱中会存储一定的降雪，如果降雪无法融化就无法水力发电，所以，在蓄水箱上(比如外壁、内壁或者箱内空间)设置有加热模块，通过控制加热模块对蓄水箱进行加热，使冰雪融化成液体水，以实现水力发电。另外，该蓄水箱还可以包括一个进水口，通过人工注入液体水来进行后续的发电工作；或者，为了能够便于收集雨水，将蓄水箱的上部开口设置成喇叭状。设置进水口和将蓄水箱的上部开口设置成喇叭状均是为了便于使外部液体水流入到来蓄水箱中，所以两者还可以同时设置。

蓄水箱的泄放管道的一端设置水力发电机，能够使蓄水箱中的存水推动水力发电机中的水轮机进行转动，以此来发电。水力发电机的电能输出端口依次通过电能调理模块和水能控制器输出连接水能电池组的供电端。如果水力发电机为直流发电机的话，那么，该电能调理模块为DC/DC模块，或者包括DC/DC模块和滤波模块；如果水力发电机是交流发电机的话，那么，该电能调理模块为AC/DC模块，或者再加入升降压模块以及滤波模块等；由于电能调理模块属于现有技术，这里不做具体说明。

当控制阀门开启后，水流推动水轮机叶片旋转，带动发电机转子转动，根据法拉第电磁感应定律，转动的线圈中磁通量发生变化，产生相应的交变感应电流。所产生的电能导出后通过电能调理模块将电能进行处理，并对水能电池组进行充电。

另外，为了防止外部灰尘落入蓄水箱从而影响到正常发电，该蓄水箱还设置有一个盖子，通过电动控制该盖子的开启和关闭，在没有降雨时，控制盖子关闭，不但其他防尘的作用，而且还能够在一定程度上防止存水的蒸发。

水能控制器的作用是控制水能模块的工作状态，并对水能电池组起到过充电保护和过放电保护的作用。

太阳能电池组41、风能电池组42和水能电池组43通过一条电能输出线路输出连接充电端口模块6，该电能输出线路上串设有一个电能转换模块，该电能转换模块由DC/DC支路和DC/AC支路并联构成，DC/DC支路上串设有DC/DC模块和第一控制开关，DC/AC支路上串设有DC/AC模块和第二控制开关。当待充电的电动汽车的充电模式为直流充电时，闭合第一控制开关，断开第二控制开关，电能通过DC/DC模块传输给电动汽车，为其充电；同理，当待充电的电动汽车的充电模式为交流充电时，闭合第二控制开关，断开第一控制开关，电能通过DC/AC模块传输给电动汽车，为其充电。通过该电能转换模块实现同时能够为两种充电模式的电动汽车进行充电，控制导通和关断上述两个控制开关的方式可以是人工控制，用户在充电之前根据自己的汽车的充电方式人工选择导通哪一个控制开关，并进行充电；另外，为了便于获取电动汽车的充电方式，该充电桩还包括交直流检测模块，该交直流检测模块控制连接第一控制开关和第二控制开关，这种控制方式是自动检测。该交直流检测模块能够自动检测出电动汽车的充电方式，并且根据电动汽车的充电方式控制导通第一控制开关或者第二控制开关。交直流检测模块和电能转换模块统称为图1中的交直流检测和转换模块5。

充电端口模块除了包含用于为电动汽车充电的充电接口之外，还包括人机交互显示屏、状态指示灯和卡片插入口。人机交互显示屏安装在充电桩的正面，用于实现对充电桩的操作；状态指示灯安装在充电桩正面上方，用于显示充电桩的使用状态和位置识别，指示灯分为绿色、黄色和红色，分别表示空闲状态、工作状态和故障状态，该指示灯也可用于在夜晚对充电桩的位置识别；卡片插入口用于刷卡付费；充电接口用于连接电动车充电。

充电端口模块连接有漏电保护单元，漏电保护单元用于对漏电现象的安全防护。

上述实施例中，用于检测蓄水箱水量的检测模块为压敏电阻，作为其他的实施例，还可以使用液位检测装置来对蓄水箱的水量进行检测。

上述实施例中，控制阀门开启或者关闭的控制模块为纯硬件结构，作为其他的实施例，该控制模块还可以是常规的控制芯片或者逻辑电路。比如：在蓄水箱上设置有一个液位检测装置，控制芯片采样连接液位检测装置，控制连接控制阀门。通过在控制芯片中设置如下控制策略实现阀门的控制：设置两个液位阈值，如图5所示，分别为高水位阈值①和低水位阈值②，当利用存水发电时，液位检测装置检测出的液位实际值大于该高水位阈值，即液位实际值位于Ⅰ部分，控制芯片控制阀门导通，进行水力发电；然后存水逐渐减少，当液位实际值由Ⅰ部分降到Ⅱ部分时，控制芯片仍旧控制阀门导通，最后当液位实际值位于Ⅲ部分时，控制芯片控制阀门断开，不再进行水力发电；当有外部补充水注入该蓄水箱中或者因下雨而使蓄水箱中的液位逐渐增高时，液位实际值位于Ⅲ部分时，控制芯片不控制阀门导通，当液位实际值由Ⅲ部分上升到Ⅱ部分时，控制芯片仍不控制阀门导通，最后，当液位实际值上升至Ⅰ部分时，控制芯片控制阀门导通，进行水力发电。

上述实施例中，水力发电机的电能输出端口连接电能调理模块的输入端，电能调理模块的输出端输出连接水能电池组的供电端，水能电池组输出连接充电端口模块，作为其他的实施例，该电能调理模块的输出端也可直接输出连接充电端口模块。

上述实施例中，太阳能模块、风能模块和水能模块中均包括对应的控制器，其中，太阳能电池板通过太阳能控制器连接太阳能电池组；风力发电机依次通过电能调理模块和风能控制器连接风能电池组；水力发电机依次通过电能调理模块和水能控制器连接水能电池组；这三个控制器的作用均是对对应的电池组起到过充和过放保护，这三个控制器均可以为现有的控制芯片，内部设置有相关软件程序，通过软件程序的控制策略实现过充和过放保护；另外，这三种控制器的使用为进一步的优化方式，作为其他的实施方式，在电路中可以不使用这三个控制器，即太阳能电池板直接连接太阳能电池组；风力发电机通过电能调理模块连接风能电池组；水力发电机通过电能调理模块连接水能电池组，虽然这种实施方式不能起到过充和过放保护，但是依旧能够对对应的电池组进行充电。

上述实施例中的充电桩能够在多种天气条件下使用，实现了全天候新能源的充分利用。并且，太阳能、风能和水能均为环保的新能源，又由于国家的新能源战略方针是节约、清洁和安全，构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系，所以，该充电桩符合国家的新能源战略方针，另外，该新能源充电桩有助于推动电动车产业的发展，有助于解决环境恶化和资源短缺的问题。当然，本实用新型中的充电桩还可以只包括水能发电和太阳能发电，或者水能发电和风力发电，再或者只包括水能发电。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，而对于太阳能发电组件、风能发电组件和水能发电组件的具体结构并不做限定，三者的结构可以使用本实施例给出的结构，也可以使用现有技术中的其他相关结构。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新能源充电桩，包括充电端口模块，其特征在于，该充电桩还包括水力发电组件，所述水力发电组件输出连接所述充电端口模块；所述水力发电组件包括水力发电装置，所述水力发电装置包括蓄水箱、水力发电机、控制模块和用于检测蓄水箱水量的水量检测模块，所述蓄水箱的出水口连通有一个泄放管道，所述泄放管道的一端设置所述水力发电机，所述泄放管道上串设有一个控制阀门；所述控制模块采样连接所述水量检测模块，控制连接所述控制阀门；所述水力发电机的电能输出端口输出连接所述充电端口模块。

2.根据权利要求1所述的新能源充电桩，其特征在于，所述水量检测模块为液位检测模块或者压力检测模块。

3.根据权利要求1所述的新能源充电桩，其特征在于，所述蓄水箱还设置有进水口和/或用于收集雨水的喇叭形开口。

4.根据权利要求1所述的新能源充电桩，其特征在于，所述水力发电组件还包括第一电能调理模块和水能电池组，所述水力发电机的电能输出端口连接所述第一电能调理模块的输入端；所述第一电能调理模块的输出端输出连接所述充电端口模块，或者所述第一电能调理模块的输出端输出连接所述水能电池组的供电端，所述水能电池组输出连接所述充电端口模块。

5.根据权利要求2所述的新能源充电桩，其特征在于，所述压力检测模块设置在所述蓄水箱的底部，或者设置在所述控制阀门和所述出水口之间的泄放管道内。

6.根据权利要求1所述的新能源充电桩，其特征在于，所述蓄水箱上设置有加热模块。

7.根据权利要求1所述的新能源充电桩，其特征在于，该充电桩还包括太阳能发电组件，所述太阳能发电组件包括向日葵式太阳能电池板和太阳能电池组，所述向日葵式太阳能电池板的电能输出端连接所述太阳能电池组的供电端，所述太阳能电池组输出连接所述充电端口模块。

8.根据权利要求7所述的新能源充电桩，其特征在于，该充电桩还包括风力发电组件，所述风力发电组件包括风力发电装置和风能电池组，所述风力发电装置包括风力发电机和第二电能调理模块，所述风力发电机的电能输出端通过所述第二电能调理模块连接所述风能电池组的供电端，所述风能电池组输出连接所述充电端口模块。

9.根据权利要求8所述的新能源充电桩，其特征在于，所述太阳能发电组件、风力发电组件和水力发电组件通过一条电能输出线路输出连接所述充电端口模块，所述电能输出线路上串设有一个电能转换模块，所述电能转换模块由DC/DC支路和DC/AC支路并联构成，所述DC/DC支路上串设有DC/DC模块和第一控制开关，所述DC/AC支路上串设有DC/AC模块和第二控制开关。

10.根据权利要求9所述的新能源充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括用于获取电动汽车充电方式的交直流检测模块，所述交直流检测模块控制连接所述第一控制开关和第二控制开关。