CN209888678U - 一种电动汽车充电桩 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种电动汽车充电桩，通过对液冷式电动汽车储能系统原有的电池进出水管做相应改进，增加三通及阀门，同时将加热水箱集成至充电桩内，配以快速接头及相应检测控制模块，这样在低温环境下需要先对电池进行加热以增加其活性时，可以快速将充电桩加热水箱与电动汽车电池进出水管相连，控制模块控制电加热器加热及水泵运转，实现热的防冻液在电池水道内循环流动，将热量均匀传递给电池，随着温度的升高，电池活性逐渐被激发，当温度维持在电池最佳工作温度范围内时，主控模块控制接通充电枪电源对电动汽车进行充电，同时随着充电的进行，电池本身会产生热量，此时主控模块可逐渐降低加热水箱内电加热器的功率直至关闭加热器以降低电耗。

Description

一种电动汽车充电桩
技术领域
本实用新型涉及充电桩技术领域，特别是涉及一种电动汽车充电桩，具体地说，涉及一种可在低温环境下对液冷式电动汽车储能装置进行加热升温后充电的充电桩。
背景技术
电动汽车作为新能源汽车的一种，是将电能主要转化为动能的机械装置，具有无污染、起步快、等候交通信号时不耗能等优点，它极有可能成为人类新一代的清洁交通工具，它的推广普及具有不可估量的重要意义，目前市场应用也越来越多。
充电桩的主要功能是为电动汽车进行充电。储能装置(电池)作为电动汽车电能的储存机构，其最佳工作温度范围通常为(25～30)℃。在低温环境下(如零下30℃或更低)，电池活性降低，会导致充电缓慢甚至无法充电的情况发生，目前的充电桩技术通常考虑的是低温环境下如何解决充电桩本身的抗低温性，而很少考虑低温环境下为电动汽车电池进行加热后再充电。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的电动汽车充电桩，液冷式电动汽车电池冷却方式均匀，有利于保证电动汽车电池的恒温性，本实用新型针对该型式的电动汽车储能系统做相应的改进，在充电桩上集成液冷式加热模块，可实现在低温环境下对储能装置进行加热升温后充电，保证电池活性，提高充电效率。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本实用新型提供一种电动汽车充电桩，其特点在于，其包括环境温度传感器、主控模块、加热水箱、加热水箱控制模块、加热水箱温度传感器、加热水箱电动水泵、电加热器、充电枪、充电枪控制模块、第一开关和第二开关。
所述加热水箱上安装有加热水箱入水管和加热水箱出水管，所述加热水箱入水管上布设有加热水箱入口电控阀，且所述加热水箱入水管的端部固定有用于与待充电电动汽车的加热出水管快速连接的加热水箱入水管快速接头，所述加热水箱出水管上布设有加热水箱出口电控阀和加热水箱电动水泵，且所述加热水箱出水管的端部固定有用于与待充电电动汽车的加热进水管快速连接的加热水箱出水管快速接头，所述电加热器和加热水箱温度传感器置于加热水箱内。
待充电电动汽车的加热出水管上布设有电动汽车加热出水管截止阀，待充电电动汽车的储能装置液冷系统管路上布设有电动汽车加热出水管三通阀分别连通待充电电动汽车的加热出水管和储能装置液冷系统管路，待充电电动汽车的加热进水管上布设有电动汽车加热进水管截止阀，待充电电动汽车的储能装置液冷系统管路上布设有电动汽车加热进水管三通阀分别连通待充电电动汽车的加热进水管和储能装置液冷系统管路。
所述电加热器与加热水箱控制模块电连接，所述环境温度传感器、第一开关、第二开关、加热水箱温度传感器、加热水箱控制模块、加热水箱电动水泵、加热水箱入口电控阀、加热水箱出口电控阀和充电枪控制模块均与主控模块电连接，所述充电枪控制模块与充电枪电连接，电源通过第一开关与加热水箱控制模块电连接，电源通过第二开关与充电枪控制模块电连接。
较佳地，所述加热水箱的顶部开设有加热水箱加注口盖，所述加热水箱加注口盖内含有泄压阀。
较佳地，所述加热水箱的底部设置有加热水箱放空阀。
较佳地，所述第一开关为常开开关，所述第二开关为常闭开关。
较佳地，所述电动汽车充电桩还包括显示屏，所述显示屏与主控模块电连接。
较佳地，所述主控模块采用微控制器。
较佳地，所述加热水箱控制模块和充电枪控制模块均采用PLC。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
本实用新型的积极进步效果在于：
本实用新型提供一种相对安全且方便有效的可在低温环境下对液冷式电动汽车储能装置进行加热升温后充电的充电桩，可实现在低温环境下对液冷式电动汽车电池进行加热升温，以增加其活性，解决低温环境下充电缓慢甚至无法充电的问题，提高充电效率；使用液冷式电动汽车储能系统原有管道，改动范围小，同时充电桩加热水箱使用快速接头，安装操作方便；采用主控模块式一体控制，将加热及充电两大主体功能协同控制，提高控制精度及效率，节约能源。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的电动汽车充电桩的原理图。
图2为本实用新型较佳实施例的电动汽车充电桩的工作流程图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种电动汽车充电桩，其包括环境温度传感器1、主控模块、加热水箱24、加热水箱控制模块22、加热水箱温度传感器25、加热水箱电动水泵26、电加热器23、充电枪17、充电枪控制模块28、常开开关α、常闭开关β以及显示屏30等，所述主控模块采用微控制器，所述加热水箱控制模块22和充电枪控制模块28均采用PLC。
所述加热水箱24上安装有加热水箱入水管和加热水箱出水管，所述加热水箱入水管上布设有加热水箱入口电控阀6，且所述加热水箱入水管的端部固定有用于与待充电电动汽车的加热出水管快速连接的加热水箱入水管快速接头7，所述加热水箱出水管上布设有加热水箱出口电控阀16和加热水箱电动水泵26，且所述加热水箱出水管的端部固定有用于与待充电电动汽车的加热进水管快速连接的加热水箱出水管快速接头15，所述电加热器23和加热水箱温度传感器25置于加热水箱24内。
待充电电动汽车的加热出水管上布设有电动汽车加热出水管截止阀8，待充电电动汽车的储能装置液冷系统管路10上布设有电动汽车加热出水管三通阀9分别连通待充电电动汽车的加热出水管和储能装置液冷系统管路10，待充电电动汽车的加热进水管上布设有电动汽车加热进水管截止阀14，待充电电动汽车的储能装置液冷系统管路10上布设有电动汽车加热进水管三通阀13分别连通待充电电动汽车的加热进水管和储能装置液冷系统管路10。
所述电加热器23与加热水箱控制模块22电连接，所述环境温度传感器1、常开开关α、常闭开关β、加热水箱温度传感器25、加热水箱控制模块22、加热水箱电动水泵26、加热水箱入口电控阀6、显示屏30、加热水箱出口电控阀16和充电枪控制模块28均与主控模块电连接，所述充电枪控制模块28与充电枪17电连接，电源通过常开开关α与加热水箱控制模块22电连接，电源通过常闭开关β与充电枪控制模块28电连接。
而且，所述加热水箱24的顶部开设有加热水箱加注口盖5，所述加热水箱加注口盖5内含有泄压阀，所述加热水箱24的底部设置有加热水箱放空阀27。
结合图1，下面具体介绍上述各个部件所具备的功能：
1、环境温度传感器：用于检测充电桩所处位置的环境温度。
2、环境温度传感器信号线：用于将环境温度信号传送至主控模块。
3、加热水箱入口电控阀信号线：用于实现主控模块与加热水箱入口电控阀的信号传输。
4、电动汽车充电桩：可实现低温环境下为电动汽车的储能装置进行加热后再充电，以解决低温环境下电动汽车充电缓慢甚至充不进电的问题。
5、加热水箱加注口盖：用于为加热水箱加注防冻液，加注口盖内含泄压阀，以保证极端加热条件下实现泄压要求，保证安全。
6、加热水箱入口电控阀：布置于加热水箱入水管处，用于控制加热水箱入水管的开闭。
7、加热水箱入水管快速接头：用于实现加热水箱入水管与待充电电动汽车加热出水管的快速连接。
8、电动汽车加热出水管截止阀：用于实现需要充电桩对电池储能装置进行加热时的开启以及不需要加热时的关闭。
9、电动汽车加热出水管三通阀：用于实现分别连通与充电桩的加热水箱及电动汽车原有的储能装置液冷系统。
10、电动汽车储能装置液冷系统管路。
11、电动汽车储能装置。
12、电动汽车储能装置液冷系统换热器。
13、电动汽车加热进水管三通阀：用于实现分别连通与充电桩的加热水箱及电动汽车原有的储能装置液冷系统。
14、电动汽车加热进水管截止阀：用于实现需要充电桩对电池储能装置进行加热时的开启以及不需要加热时的关闭。
15、加热水箱出水管快速接头：用于实现加热水箱出水管与待充电电动汽车加热进水管的快速连接。
16、加热水箱出口电控阀：布置于加热水箱出水管处，用于控制加热水箱出水管的开闭。
17、充电枪：用于对电动汽车进行充电。
18、加热水箱出口电控阀信号线：用于实现主控模块与加热水箱出口电控阀的信号传输。
19、加热水箱电动水泵信号线：用于实现主控模块与加热水箱电动水泵的信号传输。
20、加热水箱温度传感器信号线：用于实现加热水箱温度传感器与主控模块之间的信号传输。
21、加热水箱控制模块信号线：用于实现加热水箱控制模块与主控模块之间的信号传输。
22、加热水箱控制模块：用于对电加热器的加热功率进行控制、过载保护等。
23、电加热器：置于加热水箱内，用于提高水箱内防冻液的温度。
24、加热水箱：集成在充电桩内，用于存储防冻液。
25、加热水箱温度传感器：用于检测加热水箱内防冻液的温度。
26、加热水箱电动水泵：为防冻液循环流动于加热水箱、管路、电动汽车储能装置等部件时提供动力。
27、加热水箱放空阀：用于排除加热水箱内的防冻液。
28、充电枪控制模块：用于控制充电枪充电功率、限流保护等。
29、充电枪控制模块信号线：用于实现充电枪控制模块与主控模块之间的信号传输。
30、显示屏模块：用于实现用户与充电桩进行交互的模块。
31、显示屏模块信号线：用于实现显示屏模块与主控模块之间的信号传输。
α、常开开关：用于通断外接电源与电加热器，由主控模块控制。
β、常闭开关：用于通断外接电源与充电枪，由主控模块控制。
结合图2说明本实用新型的工作流程。
1、当充电枪17接入电动汽车后，环境温度传感器1读取环境温度Ta，主控模块判断Ta是否在B℃(B可取-10℃)以上，若是，接通常闭开关β，电动汽车开始充电。
2、若环境温度Ta在B℃(B可取-10℃)以下，则主控模块判断管路是否连接正常，若否，显示屏模块30提示用户正确连接管路，当用户确认管路连接正常后，主控模块控制常开开关α闭合，加热水箱温度传感器25实时读取加热水箱24内防冻液温度Tc。
2.1、若加热水箱内防冻液温度Tc小于A℃(A可取-20℃)，则加热水箱控制模块22控制电加热器23全功率工作，同时主控模块控制加热水箱电动水泵26不启动。
2.2、若加热水箱内防冻液温度Tc大于等于A℃(A可取-20℃)小于B℃(B可取-10℃)，则加热水箱控制模块22控制电加热器23全功率工作，主控模块控制加热水箱入口电控阀6、加热水箱出口电控阀16均开启，加热水箱电动水泵26以1/2全功率工作。
2.3、若加热水箱内防冻液温度Tc大于等于B℃(B可取-10℃)小于C℃(C可取0℃)，则加热水箱控制模块22控制电加热器23全功率工作，主控模块控制加热水箱入口电控阀6、加热水箱出口电控阀16均开启，加热水箱电动水泵26全功率工作。
2.4、若加热水箱内防冻液温度Tc大于等于C℃(C可取0℃)小于D℃(D可取25℃)，则加热水箱控制模块22控制电加热器23以1/2全功率工作，主控模块控制加热水箱入口电控阀6、加热水箱出口电控阀16均开启，加热水箱电动水泵26全功率工作。
2.5、若加热水箱内防冻液温度Tc大于等于D℃(D可取25℃)，则加热水箱控制模块22控制电加热器23不工作，主控模块控制加热水箱入口电控阀6、加热水箱出口电控阀16均关闭，加热水箱电动水泵26不工作。
3、当加热水箱内防冻液温度Tc大于等于B℃(B可取-10℃)时，主控模块接通常闭开关β，开始充电。
4、充电完成后，常开开关α、常闭开关β均自动断开；同时显示屏模块30提示用户正确断开管路，当用户确认管路断开正常后，此次充电过程结束。
本实用新型通过对液冷式电动汽车储能系统原有的电池进出水管做相应的改进，增加三通及阀门，同时将加热水箱集成至充电桩内，配以快速接头及相应的检测、控制模块，这样，在低温环境下需要先对电池进行加热以增加其活性时，可以快速将充电桩加热水箱与电动汽车电池进出水管相连，控制模块控制电加热器加热及水泵运转，实现热的防冻液在电池水道内循环流动，将热量均匀传递给电池，随着温度的升高，电池活性逐渐被激发，当温度维持在电池最佳工作温度范围内时，主控模块控制接通充电枪电源对电动汽车进行充电，同时随着充电的进行，电池本身会产生热量，此时，主控模块可逐渐降低加热水箱内电加热器的功率直至关闭加热器，以降低电耗。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车充电桩，其特征在于，其包括环境温度传感器、主控模块、加热水箱、加热水箱控制模块、加热水箱温度传感器、加热水箱电动水泵、电加热器、充电枪、充电枪控制模块、第一开关和第二开关；
所述加热水箱上安装有加热水箱入水管和加热水箱出水管，所述加热水箱入水管上布设有加热水箱入口电控阀，且所述加热水箱入水管的端部固定有用于与待充电电动汽车的加热出水管快速连接的加热水箱入水管快速接头，所述加热水箱出水管上布设有加热水箱出口电控阀和加热水箱电动水泵，且所述加热水箱出水管的端部固定有用于与待充电电动汽车的加热进水管快速连接的加热水箱出水管快速接头，所述电加热器和加热水箱温度传感器置于加热水箱内；
待充电电动汽车的加热出水管上布设有电动汽车加热出水管截止阀，待充电电动汽车的储能装置液冷系统管路上布设有电动汽车加热出水管三通阀分别连通待充电电动汽车的加热出水管和储能装置液冷系统管路，待充电电动汽车的加热进水管上布设有电动汽车加热进水管截止阀，待充电电动汽车的储能装置液冷系统管路上布设有电动汽车加热进水管三通阀分别连通待充电电动汽车的加热进水管和储能装置液冷系统管路；
所述电加热器与加热水箱控制模块电连接，所述环境温度传感器、第一开关、第二开关、加热水箱温度传感器、加热水箱控制模块、加热水箱电动水泵、加热水箱入口电控阀、加热水箱出口电控阀和充电枪控制模块均与主控模块电连接，所述充电枪控制模块与充电枪电连接，电源通过第一开关与加热水箱控制模块电连接，电源通过第二开关与充电枪控制模块电连接。
2.如权利要求1所述的电动汽车充电桩，其特征在于，所述加热水箱的顶部开设有加热水箱加注口盖，所述加热水箱加注口盖内含有泄压阀。
3.如权利要求1所述的电动汽车充电桩，其特征在于，所述加热水箱的底部设置有加热水箱放空阀。
4.如权利要求1所述的电动汽车充电桩，其特征在于，所述第一开关为常开开关，所述第二开关为常闭开关。
5.如权利要求1所述的电动汽车充电桩，其特征在于，所述电动汽车充电桩还包括显示屏，所述显示屏与主控模块电连接。
6.如权利要求1所述的电动汽车充电桩，其特征在于，所述主控模块采用微控制器。
7.如权利要求1所述的电动汽车充电桩，其特征在于，所述加热水箱控制模块和充电枪控制模块均采用PLC。
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