CN207156958U - 直流充电桩 - Google Patents

Abstract

直流充电桩。涉及电动汽车充电技术，尤其涉及对电动汽车直流充电桩的改进。提供了一种能够自动监测并处理充电桩状况，不需要人工值守，充电效率高的一种直流充电桩。包括读卡器、主控单元、交流电能表和充电枪，所述充电枪连接电网，所述电网和充电枪之间设有整流模块，读卡器和交流电能表分别连接主控单元，主控单元连接显示屏，所述主控单元控制所述充电枪所述监控单元包括中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路，所述中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路依次连接，所述电压传感器和电流传感器分别连接中央处理器。本实用新型具有自动监测并处理充电桩状况，不需要人工值守，充电效率高的优点。

Description

直流充电桩

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电技术，尤其涉及对电动汽车直流充电桩的改进。

背景技术

电动汽车是新能源汽车发展的最重要方向，对于节能环保、减少碳排放污染具有重要意义。近年来，在国家产业政策、财政补贴政策的刺激下，电动汽车产业在我国发展迅猛，电动汽车的保有量逐年增加，许多城市相继建立了汽车充电站。电动汽车充电站是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，而其中的电动汽车充电桩是电动汽车产业链的重要组成部分。充电桩分为交流充电桩和直流充电桩，直流充电桩功率大充电快，因而是未来充电桩发展的大趋势。国家电网公司2015年充电桩招标采购中直流充电桩的份额占到了80％以上。直流充电桩通过整流器从交流电网取电，因此当交流电网电能质量不好时也会对直流充电桩产生影响。对于这一问题，国家知识产权局2016-10-26公开了一项发明专利申请（CN 106042954 A，一种汽车充电桩直流充电监控系统）公开了一种汽车充电桩直流充电监控系统，包括壳体，所述壳体上设有触摸显示屏，且壳体远离触摸显示屏的一侧设有连接装置，所述壳体的顶部设有通讯芯片接口，且壳体的底部设有总线接口，所述壳体的两侧均设有放置槽，所述放置槽内设有报警装置，所述报警装置固定于放置槽的内壁，所述壳体内设有运行事件记录装置、操作权限管理装置、充电记录装置、充电机ID号设置装置、微处理器、无线连接装置、有线连接装置、插头连接检测装置、充电模式选择装置、充电启动装置和充电结算装置。能够实时对汽车充电桩直流充电进行监控。但是在充电过程中需要人工实时值守，当发现电能质量不好时需要人工断开充电枪，增大了人工成本，降低充电效率。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种能够自动监测并处理充电桩状况，不需要人工值守，充电效率高的一种直流充电桩。

本实用新型的技术方案是：包括读卡器、主控单元、交流电能表和充电枪，所述充电枪连接电网，所述电网和充电枪之间设有整流模块，读卡器和交流电能表分别连接主控单元，主控单元连接显示屏，所述主控单元控制所述充电枪；

所述直流充电桩还包括监控模块，所述监控模块包括监控单元和传感模块，所述传感模块设于充电枪上、且与所述监控单元连接；

所述传感模块包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器和电流传感器分别设于所述充电枪上、且分别与所述监控单元连接；

所述监控单元包括中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路，所述中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路依次连接，所述电压传感器和电流传感器分别连接中央处理器。

所述电压比较电路包括直流电源、电压比较器、接触器线圈和限流电阻，所述直流电源、接触器线圈和限流电阻依次串联连接，所述电压比较器的电源正极输入端连接连接直流电源，所述电压比较器的负极电源输入端接地，所述电压比较器的正极信号输入端接地，所述电压比较器的负极信号输入端接脉冲发生器，所述电压比较器的输出端接接触器线圈后与直流电源连接。

所述充电枪设有直流接触器、直流电能表和熔断器，所述主控单元分别连接直流接触器和直流电能表，所述熔断器避免充电枪短路，所述接触器线圈控制直流接触器通断。

所述整流模块包括变压器和整流桥，变压器的一次侧连接电网，变压器的二次侧连接整流桥的交流输入端，所述整流桥的直流输出端、直流接触器和充电枪串联连接。

本实用新型通过整流模块将从电网取的交流电转换为直流电给电动汽车充电，主控单元可以采用控制器，当需要充电时首先通过读卡器读取卡片（身份卡或者预储值卡）主控单元即控制充电枪充电，并将充电的时间等细信息显示在显示屏上。利用电压比较器控制接触器线圈得电或者失电，从而控制直流接触器能够自动断开或接通充电枪，这样做到在充电时无人值守，且实现了电能质量的监测与自动处理。即当电能质量不好时则暂停充电，等到电能质量好时则继续充电，降低不稳定的电能质量对充电设施及汽车电源的损坏，延长充电设施和汽车电池的使用寿命。一方面不需要人员值守，降低人力成本，提高充电效率，另一方面保护了充电桩设施和汽车电池不被损坏，延长充电桩和汽车电池的使用寿命。直流电能表能够计量单个充电枪使用的电能，便于主控单元进行计费。在同一电网上能够挂载多个充电枪，每个充电枪均由一个独立的直流电能表计量，互不干扰，提高充电效率。在交流侧设有一个交流电能表，用于检测若干充电桩用的总电量，便于电力部门统计。熔断器在电流超出充电枪的承受能力时即融断，断开充电枪与电网连接，保护充电枪免受大电流冲击损坏。总之本实用新型保证在进行电能质量监测（通过电压传感器和电流传感器监测）时，能够根据电能质量自动断开充电，一方面不需要人员值守，降低人力成本，另一方面保护了充电桩设施和汽车电池不被损坏，延长充电桩和汽车电池的使用寿命。具有自动监测并处理充电桩状况，不需要人工值守，充电效率高的优点。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图，

图2是本实用新型监控模块结构示意图，

图3是本实用新型整流模块结构示意图；

图中1是直流电源，2是接触器线圈，3是比较器，4是限流电阻，5是变压器，6是整流桥，7熔断器，8是直流接触器。

具体实施方式

本实用新型如图1-3所示，包括读卡器、主控单元、交流电能表和充电枪，所述充电枪连接电网，所述电网和充电枪之间设有整流模块，读卡器和交流电能表分别连接主控单元，主控单元连接显示屏，所述主控单元控制所述充电枪；通过整流模块将从电网取的交流电转换为直流电给电动汽车充电，主控单元可以采用控制器，当需要充电时首先通过读卡器读取卡片（身份卡或者预储值卡）主控单元即控制充电枪充电，并将充电的时间等细信息显示在显示屏上。

所述直流充电桩还包括监控模块，所述监控模块包括监控单元和传感模块，所述传感模块设于充电枪上、且与所述监控单元连接；所述传感模块包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器和电流传感器分别设于所述充电枪上、且分别与所述监控单元连接；所述监控单元包括中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路，所述中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路依次连接，所述电压传感器和电流传感器分别连接中央处理器。正常充电时，电流传感器和电压传感器检测到波形平稳，此时中央处理器就指令脉冲发生器发出正向电压脉冲，送给比较电路，比较电路反向输出信号，从而促使充电枪持续工作完成充电。在交流电网电能波动大的时候，反应到充电枪上就是电压电流不稳定，通过传感模块检测电压电流数值，当波动过大（超出标准值的百分比，具体可以预先写入中央处理器中）此时，中央处理器就指令脉冲发生器发出反向电压脉冲，送给比较电路，比较电路正向输出信号，促使直流接触器断开，使得充电暂停，此时，主控单元暂停计费并将暂停原因显示在显示屏上。电能质量恢复正常后就自动恢复充电。这样做到在充电时无人值守，且实现了电能质量的监测与自动处理。即当电能质量不好时则暂停充电，等到电能质量好时则继续充电，降低不稳定的电能质量对充电设施及汽车电源的损坏，延长充电设施和汽车电池的使用寿命。

所述电压比较电路包括直流电源1、电压比较器3、接触器线圈2和限流电阻4，所述直流电源1、接触器线圈2和限流电阻4依次串联连接，所述电压比较器3的电源正极输入端连接连接直流电源1，所述电压比较器3的负极电源输入端接地，所述电压比较器3的正极信号输入端接地，所述电压比较器3的负极信号输入端接脉冲发生器，所述电压比较器的输出端3接接触器线圈后与直流电源连接。直流电源优选采用12V锂电子电池，也可以采用其它电池，只需的电压高于脉冲发生器发出的脉冲电压即可。接触器线圈用于控制直流接触器开闭，当接触器线圈得电时，直流接触器闭合，当接触器线圈失电时，直流接触器则断开。当电流传感器和电压传感器检测到电能平稳时，中央处理器指令脉冲发生器持续发出正向电压脉冲（+5V），并经由电压比较器的负信号输入端输入电压比较器，由于正极信号输入始终接地，此时输出端即输入低电平（也就是负极电源输入端输入的电源，本案中负极电源输入端接地，即输出为0V）此时直流电源两端形成压降，即接触器线圈得电，直流接触器闭合，能够正常充电。而当电流传感器和电压传感器检测到电能不平稳时，中央处理器指令脉冲发生器持续发出负向电压脉冲（-5V），并经由电压比较器的负信号输入端输入电压比较器，由于正极信号输入始终接地，此时输出端即输入高电平（也就是正极电源输入端输入的电源，本案中负极电源输入端与直流电源连接，即输出为直流电源电压）此时直流电源两端压差为0，接触器线圈失电，直流接触器断开，充电暂停。这样就能保证在进行电能质量监测（通过电压传感器和电流传感器监测）时，能够根据电能质量自动断开充电，一方面不需要人员值守，降低人力成本，另一方面保护了充电桩设施和汽车电池不被损坏，延长充电桩和汽车电池的使用寿命。

由于接触器线圈的电阻小，为避免在线圈得电时出现短路，在接触器线圈上串联一个分压电阻，从而避免器件因短路损毁。

所述充电枪设有直流接触器8、直流电能表和熔断器7，所述主控单元分别连接直流接触器8和直流电能表，所述熔断器7避免充电枪短路，所述接触器线圈2控制直流接触器8通断。所述整流模块包括变压器5和整流桥6，变压器的一次侧连接电网，变压器的二次侧连接整流桥6的交流输入端，所述整流桥的直流输出端、直流接触器和充电枪串联连接。直流电能表能够计量单个充电枪使用的电能，便于主控单元进行计费。在同一电网上能够挂载多个充电枪，每个充电枪均由一个独立的直流电能表计量，互不干扰，提高充电效率。熔断器在电流超出充电枪的承受能力时即融断，断开充电枪与电网连接，保护充电枪免受大电流冲击损坏。

Claims (4)

1.直流充电桩，包括读卡器、主控单元、交流电能表和充电枪，所述充电枪连接电网，所述电网和充电枪之间设有整流模块，读卡器和交流电能表分别连接主控单元，主控单元连接显示屏，所述主控单元控制所述充电枪；

其特征在于，所述直流充电桩还包括监控模块，所述监控模块包括监控单元和传感模块，所述传感模块设于充电枪上、且与所述监控单元连接；

所述传感模块包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器和电流传感器分别设于所述充电枪上、且分别与所述监控单元连接；

所述监控单元包括中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路，所述中央处理器、脉冲发生器和电压比较电路依次连接，所述电压传感器和电流传感器分别连接中央处理器。

2.根据权利要求1所述的直流充电桩，其特征在于，所述电压比较电路包括直流电源、电压比较器、接触器线圈和限流电阻，所述直流电源、接触器线圈和限流电阻依次串联连接，所述电压比较器的电源正极输入端连接连接直流电源，所述电压比较器的负极电源输入端接地，所述电压比较器的正极信号输入端接地，所述电压比较器的负极信号输入端接脉冲发生器，所述电压比较器的输出端接接触器线圈后与直流电源连接。

3.根据权利要求2所述的直流充电桩，其特征在于，所述充电枪设有直流接触器、直流电能表和熔断器，所述主控单元分别连接直流接触器和直流电能表，所述熔断器避免充电枪短路，所述接触器线圈控制直流接触器通断。

4.根据权利要求1、2或3所述的直流充电桩，其特征在于，所述整流模块包括变压器和整流桥，变压器的一次侧连接电网，变压器的二次侧连接整流桥的交流输入端，所述整流桥的直流输出端、直流接触器和充电枪串联连接。