CN208576442U - 一种充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种充电桩，包括壳体、控制部、整流变压器、直流变换单元、充电端，壳体上设置有人机交互单元，所述充电桩还包括：第一温度传感器，被配置于壳体的空腔中，第一温度传感器与控制部连接；电网启闭装置，被配置于电网电路上，电网启闭装置与控制部连接；加热单元，被配置于壳体的空腔中，加热单元至少与人机交互单元、控制部连接；验证单元，分别与控制部、电网电路连接。本实用新型不仅能避免因低温导致充电桩相关组件故障情况的发生，而且能够避免因电路异常或电气故障等原因导致的充电桩温度过高的情况发生，能够有效避免充电桩和电线的损坏，乃至火灾的发生，确保了充电桩在使用过程中的电气安全。

Description

一种充电桩

技术领域

本实用新型涉及充电桩技术领域，特别涉及一种充电桩。

背景技术

在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，国家政府正积极推进新能源汽车的应用与发展，利用电能替代传统的石油燃料，可减少温室气体排放及对石油的依赖。而目前充电桩作为电动车辆的必备装置，相应的充电桩行业也得到了相应的发展。

随着国家政府的大力推动，以及当前电力行业的发展，现如今电动车辆的用户遍布全国各地，同时充电桩的使用也全面地普及开来；但在充电桩的推广应用过程中，面临着地域范围广、使用环境复杂等诸多问题，如何有效地提升充电桩在复杂环境温度下工作的可靠性就显得非常重要。由于充电桩往往安装在户外，尤其是在我国北方地区进入冬季后天气寒冷，诸如黑龙江、吉林、青海等地区的室外温度甚至会出现低于-30℃的情况，而现有的充电桩的正常工作温度范围一般为-25℃～60℃，使得充电桩在极寒冷的环境下容易出现故障，如显示异常、通讯故障、充电效率低等情况，这将会给电力部门和个人用户造成经济损失以及工作生活上的不便。

此外，在现有技术中，充电桩通常通过检测通过电流的大小检测电流是否超载，或利用保险丝实现过载断电保护。然而当用电线路异常或电气故障等，如导线与充电桩相关部件之间的接触不良，接触电阻过大，会导致连接处的金属、导线发热，当发热温度达到一定程度时，会导致充电桩和用电线路的损坏，乃至火灾的发生，从而使得充电桩的使用过程中存在一定的安全隐患。

申请号为CN201710542525.1的申请文件公开了一种充电桩、充电控制方法及装置，充电桩中的连接线缆内包括至少一个控温管道，控温管道的两个进风口分别与升温模块和降温模块连接，连接线缆的端面上设置有用于检测蓄电池表面的温度值的温度传感器；控制模块用于根据温度值生成降温控制信号或者升温控制信号；升温模块用于根据升温控制信号对预设腔室中的空气进行加热；降温模块用于根据降温控制信号对预设腔室中的空气进行降温；风机设置于进风口处，用于吹送预设腔室中的空气经过控温管道后作用于蓄电池的外壁上。该申请并不能有效地防止充电桩因用电线路异常或电气故障所导致的内部温度过高的情况，不能较好地确保充电桩在使用过程中的电气安全。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种充电桩，以解决充电桩在低温环境下容易发生故障的问题，以及充电桩因用电线路异常或电气故障导致充电桩烧毁的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种充电桩，包括壳体、控制部、整流变压器、直流变换单元、充电端，所述壳体具有空腔结构，为控制部、整流变压器以及直流变换单元提供容纳空间，所述壳体上设置有人机交互单元，所述整流变压器与电网电路连接，所述直流变换单元分别与整流变压器、充电端连接，所述控制部分别与直流变换单元、人机交互单元连接，所述充电桩还包括：

第一温度传感器，被配置于壳体的空腔中，所述第一温度传感器与控制部连接，用于检测充电桩内部温度；

电网启闭装置，被配置于电网电路上，所述电网启闭装置与控制部连接，用于控制电网电路的启闭；

加热单元，被配置于壳体的空腔中，所述加热单元至少与人机交互单元、控制部连接，用于提供热量；

验证单元，所述验证单元分别与控制部、电网电路连接，用于对充电桩进行故障验证。

进一步的，所述验证单元包括：

电流传感器，与电网电路连接，用于检测电网电路中电压或电流信号；

信号放大器，与电流传感器连接，用于将电压或电流信号进行变换放大；

滤波器，分别与信号放大器、控制部连接。

进一步的，所述充电桩还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置于壳体外壁上，第二温度传感器与控制部连接，用于检测充电桩外部环境温度。

进一步的，所述控制部包括：

中央处理器，用于处理充电桩相关信息；

存储模块，与中央处理器连接，用于存储充电桩相关信息。

进一步的，中央处理器与第二温度传感器连接，用于获取充电桩外部环境温度；

中央处理器与第一温度传感器连接，用于获取充电桩内部温度；

中央处理器与验证单元连接，用于在充电桩内部温度异常时，进行故障验证；

中央处理器与电网启闭装置连接，用于断开或闭合电网电路；

中央处理器与加热单元连接，用于进行加热。

优选的，第二温度传感器为NTC温度传感器；第一温度传感器为红外温度传感器。

进一步的，所述加热单元包括至少一个硅胶加热片，壳体内壁、人机交互单元、中央处理器中的至少一个与所述硅胶加热片连接。

进一步的，所述直流变换单元包括至少一个直流变换器，所述直流变换器分别与整流变压器、充电端连接。

进一步的，所述直流变换单元包括转换开关和至少两个直流变换器；

所述转换开关分别与控制部、整流变压器连接；

任一个直流变换器均与转换开关、充电端连接。

进一步的，所述电网启闭装置包括：

电网开关，被配置于电网电路上；

开关驱动器，分别与控制部、电网开关连接，用于驱动电网开关。

相对于现有技术，本实用新型提供一种充电桩，通过温度传感器对充电桩相关温度进行检测，当检测温度满足预设低温条件时，通过加热单元为液晶显示器、控制部等充电桩相关组件提供热量，避免低温导致充电桩相关组件故障的情况发生；当检测温度满足预设高温条件时，通过电网启闭装置断开电网电路，从而避免了因电路异常或电气故障等原因导致的充电桩温度过高的情况发生，能够有效地避免因温度过高导致的充电桩和电线的损坏，乃至火灾等情况的发生，确保了充电桩在使用过程中的电气安全。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型所述的一种充电桩的结构示意图；

图2为本实用新型所述的一种充电桩中控制部与电网启闭装置的连接示意图；

图3为本实用新型所述的一种充电桩的另一种结构示意图；

图4为本实用新型所述的一种充电桩中控制部与验证单元的连接示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如附图1-4所示，一种充电桩，包括壳体、控制部、整流变压器、直流变换单元、充电端，所述壳体具有空腔结构，为控制部、整流变压器以及直流变换单元提供容纳空间，所述壳体上设置有人机交互单元，所述整流变压器与电网电路连接，所述直流变换单元分别与整流变压器、充电端连接，所述控制部分别与直流变换单元、人机交互单元连接；

其中整流变压器与电网电路连接，为现有技术中常规的电气组件；所述人机交互单元至少包括输出组件和输入组件，其中输出组件可以是液晶显示器，用于对充电桩相关信息进行显示，输入组件可以是按键式输入装置，用于用户对充电桩进行相关的操作；作为优选，所述人机交互单元还可以是触屏式显示器，不仅能够直接对信息进行显示，也便于用户以触屏的方式直接进行操作。所述充电端包括充电枪、充电插座等充电接口。

在极寒天气下，由于环境温度低于充电桩的正常工作温度，容易使充电桩中的相关组件(例如液晶显示器或控制部中的电气组件)发生故障，给电力部门和用户造成经济损失以及工作生活上的不便。

为了解决上述问题，同时防止因用电线路异常或电气故障所导致的充电桩烧毁等安全问题。本实施例提出的充电桩还包括：

第一温度传感器，被配置于壳体的空腔中，所述第一温度传感器与控制部连接，用于检测充电桩内部温度；

电网启闭装置，被配置于电网电路上，所述电网启闭装置与控制部连接，用于控制电网电路的启闭；

加热单元，被配置于壳体的空腔中，所述加热单元至少与人机交互单元、控制部连接，用于提供热量。

其中，控制部通过对第一温度传感器对充电桩内部温度进行检测，控制部判断充电桩内部任一区域的温度T_内是否是否小于第一额定温度T1，若T_内小于T1，则控制器控制加热单元，开启加热，为充电桩相关组件提供热量，避免低温导致充电桩故障、或者充电效率较低的情况发生；

同时在充电桩使用过程中，当用电线路异常或充电桩内部电气故障时，如导线与充电桩之间的接触不良，接触电阻过大，会导致连接处的金属、导线发热，当发热温度达到一定程度时，会导致充电桩和用电线路的损坏；在本实施例中，控制部通过第一温度传感器对充电桩内部温度进行检测，控制部判断充电桩内部任一区域的温度T_内是否大于第二额定温度T2，若T_内大于T2，则控制器控制电网启闭装置断开电网电路，从而避免了因电路异常或充电桩内部故障等原因导致温度过高的情况发生，能够有效地避免因温度过高导致的充电桩和电线的损坏，乃至火灾等情况的发生，确保了充电桩在使用过程中的电气安全。

实施例2

如附图1-4所示，包括壳体、控制部、整流变压器、直流变换单元、充电端，所述壳体具有空腔结构，为控制部、整流变压器以及直流变换单元提供容纳空间，所述壳体上设置有人机交互单元，所述整流变压器与电网电路连接，所述直流变换单元分别与整流变压器、充电端连接，所述控制部分别与直流变换单元、人机交互单元连接，所述充电桩还包括：

第一温度传感器，被配置于壳体的空腔中，所述第一温度传感器与控制部连接，用于检测充电桩内部温度；

电网启闭装置，被配置于电网电路上，所述电网启闭装置与控制部连接，用于控制电网电路的启闭；

加热单元，被配置于壳体的空腔中，所述加热单元至少与人机交互单元、控制部连接，用于提供热量；

验证单元，所述验证单元分别与控制部、电网电路连接，用于对充电桩进行故障验证。

其中，所述验证单元包括：

电流传感器，与电网电路连接，用于检测电网电路中电压或电流信号；

信号放大器，与电流传感器连接，用于将电压或电流信号进行变换放大；

滤波器，分别与信号放大器、控制部连接。

当电路异常或电气故障导致充电桩出现高温故障时，尤其是当电弧故障发生时，会使得电流波形中含有大量的高频噪音，且同时使得电压波形趋近于矩形。因此，通过电流传感器检测电压或电流信号，信号放大器将电压或电流信号放大后，经过滤波器对波形进行过滤后，若检测到电流信号中仍存在大量高频噪音，且电压波形近似与矩形，则可以确定充电桩电气故障的发生。

本实施例在实施例1的基础上，通过设置验证单元，在控制部判断充电桩内部任一区域的温度T_内大于第二额定温度T2时，控制部通过验证单元获取相应的电流/电压信号，判断电流/电压信号是否满足预设电流/电压条件，若满足，则说明电气故障的发生，则控制电网启闭装置断开电网电路；若不满足，则说明电气故障并未发生，充电桩继续正常运行。

与此同时，控制部通过第一温度传感器对充电桩内部温度继续进行检测，控制部判断充电桩内部任一区域的温度T_内是否大于第三额定温度T3，其中T3＞T2，若T_内大于T3时，则不通过验证单元进行故障验证，控制器直接控制电网启闭装置断开电网电路，从而避免了在较为恶劣的情况下，因判断延迟而导致的事故发生。

而当充电桩在对低温环境下运行时，本实施例为了避免通过在充电桩内部设置的第一温度传感器测得的低温数据与实际室温之间存在差异，即第一温度传感器测得的温度数据较为滞后，导致充电桩不能及时控制加热单元进行加热；因此，本实施例在壳体外壁上单独设置第二温度传感器，第二温度传感器与控制部连接，用于检测充电桩外部环境温度；

控制部通过第二温度传感器对充电桩外部环境温度进行检测，控制部判断环境温度T_环是否小于额定低温T4时，若T_环小于T4，其中T4＜T1，则控制器无需对T_内进行检测，直接控制加热单元，开启加热，为充电桩相关组件提供热量，从而有利于及时、有效地进行加热过程，有利于消除加热过程开启的滞后性。

实施例3

如附图1-4所示，在实施例1或实施例2的基础上，为了进一步对所述充电桩进行介绍，本实施例对控制部、直流变换单元等相关结构做进一步说明。需要说明的是，图2是充电桩中在控制部与电网启闭装置之间的局部连接关系示意图，其余的充电桩组件以及其连接关系与图1、图3相同；图4是充电桩中在控制部与验证单元之间的局部连接关系示意图，其余的充电桩组件以及其连接关系与图1、图2相同。

所述控制部包括：

中央处理器，用于处理充电桩相关信息，例如对充电过程的相关控制，调取相关数据，生成相关控制指令以控制充电桩各部件的运作等。

具体的，中央处理器与第二温度传感器连接，用于获取充电桩外部环境温度；中央处理器与第一温度传感器连接，用于获取充电桩内部温度；中央处理器与验证单元连接，用于在充电桩内部温度异常时，进行故障验证；中央处理器与电网启闭装置连接，用于断开或闭合电网电路；中央处理器与加热单元连接，用于进行加热；人机交互单元也与中央处理器连接，用于用户对充电桩进行操控，或充电桩向用户反馈相关充电信息等。

存储模块，与中央处理器连接，用于存储充电桩相关信息；其中存储模块至少存储有第一额定温度T1、第二额定温度T2、第三额定温度T3、额定低温T4、预设电流/电压条件、充电程序、相应的控制指令以及其他充电桩预设数据等。其中，需要说明的是第一额定温度T1、第二额定温度T2、第三额定温度T3、额定低温T4、预设电流/电压条件等信息是在充电桩出厂时由充电桩生产商进行预先设定。

其中，存储模块包括RAM、ROM、EEPROM、CDROM、数字通用盘(DVD)或其他光盘存储器、磁带存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备中的至少一种；具体的，可以包括下列存储介质类型中的至少一种类型的存储介质：闪存型、硬盘型、固态磁盘(SSD)型、硅磁盘驱动器(SDD)型、多媒体卡微型、卡型存储器(例如，SD或XD存储器类型)、随机存取存储器(RAM)型、静态随机存取存储器(SRAM)型、只读存储器(ROM)型、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)型、可编程只读存储器(PROM)型、磁存储器型、磁盘型以及光盘型。

所述直流变换单元可以是由一个直流变换器或多个直流变换器组成，所述直流变换器分别与整流变压器、充电端连接。

作为优选，在直流变换单元包括多个直流变换器时，所述直流变换单元还包括转换开关，所述转换开关分别与控制部、整流变压器连接；任一个直流变换器均与转换开关、充电端连接，其中各个直流变换器优选为各不相同的规格，这使得用户可以根据需要充电的设备的规格，通过充电桩控制转换开关，调节至相匹配的电力规格，从而有利于提高充电桩对不同规格设备充电的普适性；此外，充电端也可以是充电枪、充电插座等充电接口，以便于用户的使用。如附图3所示，作为本实施例的优选方案，直流变换单元包括一个转换开关、第一直流变换器和第二直流变换器，用户可以根据需要对电动车、电子设备等进行充电。

所述电网启闭装置包括：电网开关，被配置于电网电路上；开关驱动器，分别与控制部、电网开关连接，用于驱动电网开关。

所述充电桩还包括接地端，充电桩通过接地端与地线连接，从而确保充电桩在使用过程中的电气安全。

实施例4

考虑到充电桩内部设置加热单元的同时，还需要对其内部温度进行检测，为了避免二者之间产生干扰，本实施例在实施例1-3的基础上，对加热单元以及第二温度传感器、第一温度传感器做进一步说明。

所述加热单元包括至少一个硅胶加热片，壳体内壁、人机交互单元、中央处理器中的至少一个与所述硅胶加热片连接。其中，由于人机交互单元中的显示屏、中央处理器以及相关的半导体组件等部件为低温敏感器件，在低温环境下容易产生故障，通过硅胶加热片与壳体内壁、液晶显示器、中央处理器中任一个贴合，能够较为快速直接地对相关的低温敏感部件进行加热，避免故障的发生；

此外，硅胶加热板具有材质轻薄、韧性高、发热快、升温均匀、热效率高、安全性好、不易老化、使用寿命长等优点，同时现有充电桩的正常工作温度范围为-25℃到60℃的区间范围内，而硅胶加热板的加热上限温度低于60度，不会因为加热温度过高对充电桩的相关元器件造成影响。

同时，硅胶加热板所能提供的加热温度也未达到常规充电桩安全运行的高温阈值，不会对第一温度传感器的检测过程产生干扰，确保了对充电桩内部故障导致的高温进行正常检测。

考虑到对低温进行测量的精准性能，所述第二温度传感器为NTC温度传感器，其中的热敏电阻的电阻值随温度上升而迅速下降，不仅在低温环境下能够稳定运行，而且对低温能够较为精准地进行检测。为了确保对充电桩内部温度测量的准确性，第一温度传感器为红外温度传感器。

此外，为了提高充电桩的智能程度，同时便于用户或充电桩相关厂商及时掌握充电桩故障信息以及报警信息，所述控制部还包括通信模块，充电桩可以通过通信模块与用户终端或充电桩相关厂商的终端进行通信，即通信模块通过通信网络与用户终端或充电桩相关厂商的终端连接。

当充电桩检测到电线路异常或电气故障导致的高温故障或室温过低导致的低温故障等情况发生时，充电桩通过通信网络将相关故障信息以及报警信息发送至用户终端或充电桩相关厂商的终端，不仅可以提醒用户对充电桩的使用情况进行关注，同时也可以使充电桩相关厂商及时掌握充电桩的运行情况，以便在必要时对充电桩进行及时的维护或更换。

其中，作为优选，用户终端为便于用户携带的具有通信功能的设备，例如手机、电脑、智能手环、智能手表等设备。充电桩相关厂商的终端为至少具有通信功能的服务器。

另外，在本实用新型中，通信网络优选为无线通信网络，包括3G网络、4G网络、Wi-Fi(802.11)网络、Wi-Max(802.16)网络、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频(FHSS)无线电网络中的任一个。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电桩，包括壳体、控制部、整流变压器、直流变换单元、充电端，所述壳体具有空腔结构，为控制部、整流变压器以及直流变换单元提供容纳空间，所述壳体上设置有人机交互单元，所述整流变压器与电网电路连接，所述直流变换单元分别与整流变压器、充电端连接，所述控制部分别与直流变换单元、人机交互单元连接，其特征在于，所述充电桩还包括：

第一温度传感器，被配置于壳体的空腔中，所述第一温度传感器与控制部连接，用于检测充电桩内部温度；

电网启闭装置，被配置于电网电路上，所述电网启闭装置与控制部连接，用于控制电网电路的启闭；

加热单元，被配置于壳体的空腔中，所述加热单元至少与人机交互单元、控制部连接，用于提供热量；

验证单元，所述验证单元分别与控制部、电网电路连接，用于对充电桩进行故障验证。

2.如权利要求1所述的一种充电桩，其特征在于，所述验证单元包括：

电流传感器，与电网电路连接，用于检测电网电路中电压或电流信号；

信号放大器，与电流传感器连接，用于将电压或电流信号进行变换放大；

滤波器，分别与信号放大器、控制部连接。

3.如权利要求1所述的一种充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置于壳体外壁上，第二温度传感器与控制部连接，用于检测充电桩外部环境温度。

4.如权利要求3所述的一种充电桩，其特征在于，所述控制部包括：

中央处理器，用于处理充电桩相关信息；

存储模块，与中央处理器连接，用于存储充电桩相关信息。

5.如权利要求4所述的一种充电桩，其特征在于，中央处理器与第二温度传感器连接，用于获取充电桩外部环境温度；

中央处理器与第一温度传感器连接，用于获取充电桩内部温度；

中央处理器与验证单元连接，用于在充电桩内部温度异常时，进行故障验证；

中央处理器与电网启闭装置连接，用于断开或闭合电网电路；

中央处理器与加热单元连接，用于进行加热。

6.如权利要求5所述的一种充电桩，其特征在于，第二温度传感器为NTC温度传感器；第一温度传感器为红外温度传感器。

7.如权利要求1所述的一种充电桩，其特征在于，所述加热单元包括至少一个硅胶加热片，壳体内壁、人机交互单元、中央处理器中的至少一个与所述硅胶加热片连接。

8.如权利要求1所述的一种充电桩，其特征在于，所述直流变换单元包括至少一个直流变换器，所述直流变换器分别与整流变压器、充电端连接。

9.如权利要求1所述的一种充电桩，其特征在于，所述直流变换单元包括转换开关和至少两个直流变换器；

所述转换开关分别与控制部、整流变压器连接；

任一个直流变换器均与转换开关、充电端连接。

10.如权利要求1所述的一种充电桩，其特征在于，所述电网启闭装置包括：

电网开关，被配置于电网电路上；

开关驱动器，分别与控制部、电网开关连接，用于驱动电网开关。