CN210137207U - 两用车辆充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种两用车辆充电桩，包括：辅助电源、LCD显示器、供电控制装置、无线充电桩单元、交流充电桩单元和用于选择充电模式的双置开关，无线充电桩单元包括无线充电桩端电气系统和无线充电发射装置，交流充电桩单元包括状态控制电路和充电枪，交流电源的输出端与辅助电源的输入端、供电控制装置的输入端、及双置开关的输入端连接，双置开关的第一输出端通过无线充电桩端电气系统与无线充电发射装置连接，双置开关的第二输出端通过状态控制电路与充电枪连接，辅助电源向LCD显示器、供电控制装置供电，供电控制装置与LCD显示器连接。本实用新型不但可以提供无线传输功能外，还兼容交流充电桩的功能，具有成本低的特点。

Description

两用车辆充电桩

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车充电技术领域，特别涉及一种两用车辆充电桩。

背景技术

随着节能减排，以及控制大气污染的需求，新能源汽车(纯电动、混合动力汽车)正成为汽车行业的新主力军并高速发展,目前许多发达国家和所有著名的车企以及科研机构都在致力于推广和应用新能源汽车技术,作为新能源汽车发展产业链上的重要组成部分，相应的配对充电桩的需求也是井喷式的增长。

充电桩分为有线传输和无线传输，有线传输又分为快充和慢充。快充也称直流充电桩，是指直接对新能源汽车高压电池进行充电，一般功率很大，达15KW-80KW甚至更高，充电速度快，但对电池的损耗大，同时需要在特定的充电站充电，对消费者而言不太方便；慢充也称交流充电桩，是利用标准充电枪接口和充电座为车载充电机提供电源的装置，充电速度较慢，单相输入功率在6.6KW以下，三相输入目前车企也有11KW的需求，慢充对电池损耗小，且小区一般都可配备。

无线传输是指无线充电，目前国内外知名车企、研究院、高校都在大力投入研发，无线充电分为三个部分：桩端、发射端、车端。桩端部分先将工频交流电整流成高压直流电，再经逆变转换成高频交流电，最后通过线缆传输给发射端，桩端类似于充电桩；发射端实际是由线圈和磁芯组成，通过高频交流电产生磁场，向车端传输能量；车端集成了接收装置和变流装置，接收装置实际是由线圈和磁芯组成，从发射端接收到的能量通过变流装置转换成高压直流电，给新能源汽车高压电池充电，类似于车载充电机。

但是，这些不同类型的充电桩如果分别单独设置的话，不但增加了成本，而且需要占用更多的空间和资源，也不便于车主寻找合适的充电桩进行充电。

下面，分别对无线充电桩及交流充电桩的工作原理进行介绍。

图1示出了现有技术中的无线充电桩的电路原理图。如图1所示，无线充电桩的主要组成部分有：漏电保护和防雷保护、无线充桩端电气部分、无线充发射端、供电控制系统装置、LCD用户操作界面和辅助电源。当用户需要使用无线充电功能时，可将新能源汽车停放到指定的位置，通过车载或手持移动终端与无线充车端连接，简单设置后即可开始充电，充电过程中车端和桩端通过WIFI进行无线通信，控制功率传输，以确保充电过程的安全高效。其中，各部分的主要作用如下：

(1)漏电保护和防雷保护：为了保障人身和设备的安全，交流输电线被引入充电桩后，首先要经过漏电保护和防雷保护器件。漏电保护器的作用是当设备发生漏电隐患时迅速切断电源，防雷器的作用是当设备遭受感应雷击过电压时迅速将雷击电流导入大地，从而保护设备不受损坏。

(2)K1：一般为空气开关、继电器或其他开关器件，可通过手动或电子控制其吸合或断开。主开关K1串接在交流输电线中，用于任何正常或异常情况下的主回路通断操作，K1之前VAC、IAC为采集市电的电压和电流，用于电能计量、计费。

(3)桩端电气部分：一般为电力电子功率变换器，作用是把工频交流电整流成高压直流电，再通过逆变转换成高频交流电，经线缆传到无线充发射端。

(4)无线充发射端：由线圈和磁芯组成，其作用是将电能转换成磁能，再利用磁场耦合将能量传递到车端。车端集成了接收端(由线圈和磁芯组成)、电力电子功率变换器、嵌入式控制系统等模块，再将磁能转换成电能供给新能源汽车高压电池充电。

(5)供电控制系统装置：一般为嵌入式控制系统，是无线充电桩端的控制核心。它通过串口通信来控制桩端电气部分和无线充发射端的工作，通过WIFI和无线充车端通信；此外电能计量、计费、以及人机交互等功能均由嵌入式系统完成；

(6)LCD用户操作界面：一般为LCD液晶显示器，主要作用是提供人机交互的操作系统，帮助用户完成充电操作，显示充电状态和计费、收费等信息。

(7)辅助电源：一般为独立的AC-DC功率变换器，输入取自主开关K1之前的交流输电线，可持续为供电控制系统装置和LCD用户操作界面供电，确保了用户可以随时进行充电操作。

图2示出了现有技术中的交流充电桩的电路原理图，其中A1为供电接口、A2为车辆接口、A3为电动汽车，B1为检测点1，B2为检测点2，B3为检测点3，B4为车辆插头，B5为车辆插座。如图2所示，桩端主要包括：主开关和漏电流保护器、供电控制装置、电压电流采样和人机交互界面。当用户进行充电操作时，首先将车辆插头和车辆插座相连接，然后通过扫码或APP登陆等指定操作进行充值缴费，充电开始前充电桩会对CP信号检测确认，车辆控制装置会对CC及CP信号检测确认，当所有信号都确认无误后，立即开始充电。其中，各部分的主要作用如下：

(1)主开关和漏电流保护器：主开关由K1和K2组成，一般为空气开关、继电器或其他开关器件，用于通断交流回路；漏电流保护器可在充电桩发生漏电隐患时切断交流输入，保护人身和设备安全。

(2)供电控制装置：一般由辅助电源、嵌入式控制系统和开关S1、电阻R1组成。辅助电源主要为嵌入式控制系统和人机交互界面供电；嵌入式控制系统是桩端的控制核心，主要负责通信、检测、人机交互界面管理、系统保护等功能；开关S1、电阻R1与CP信号的状态控制相关。供电控制装置通过测量检测点1的电压值来判断充电连接装置是否完全连接，车辆控制装置通过测量检测点2的电压值判断充电连接装置是否已完全连接，通过测量检测点2的PWM占空比确认供电设备的最大可供电能力。

当充电连接装置未连接时，S2断开，车辆不可以充电，检测点1峰值电压为12V，检测点2电压为0；当充电连接装置已连接但S2断开时，车辆不可以充电，检测点1峰值电压为9V，S1切换至PWM连接状态，R3被检测到；当充电连接装置已连接且S2闭合时，车辆可以充电，检测点1峰值电压为6V，车载充电机及供电设备处于正常工作状态。

(3)电压电流采样:主要用于电能计量和计费；

(4)人机交互界面:一般为LCD液晶显示器，主要作用是提供人机交互的操作系统，帮助用户完成充电操作，显示充电状态和计费、收费等信息。

车辆接口分为车辆插头和车辆插座两部分，车辆插头也称作充电枪，主要包括：交流接插端子，开关S3，电阻RC和CP信号端子。车辆插头和插座连接后，交流接插端子可提供交流输入电源。开关S3和电阻RC用于表示充电枪和车辆插座的连接状态，未连接时S3处于断开状态，检测点3与PE之间的电阻值为无穷大，连接时S3处于闭合状态，检测点3与PE之间的电阻值为RC，车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头和车辆插座是否完全连接。

实用新型内容

本实用新型提供了一种两用车辆充电桩，以解决上述至少一个技术问题。

为解决上述问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种两用车辆充电桩，包括：辅助电源、LCD显示器、供电控制装置、无线充电桩单元、交流充电桩单元和用于选择充电模式的双置开关，所述无线充电桩单元包括无线充电桩端电气系统和无线充电发射装置，所述交流充电桩单元包括状态控制电路和充电枪，交流电源的输出端与所述辅助电源的输入端、所述供电控制装置的输入端、及所述双置开关的输入端连接，所述双置开关的第一输出端通过所述无线充电桩端电气系统与所述无线充电发射装置连接，所述双置开关的第二输出端通过所述状态控制电路与所述充电枪连接，所述辅助电源向所述LCD显示器、供电控制装置供电，所述供电控制装置与所述LCD显示器连接。

优选地，所述两用车辆充电桩还包括漏电保护装置和防雷装置，所述交流电源的输出端通过所述漏电保护装置及防雷装置与所述辅助电源的输入端、所述供电控制装置的输入端、及所述双置开关的输入端连接。

本实用新型不但可以提供无线传输功能外，还兼容交流充电桩的功能，具有成本低的特点。

附图说明

图1示意性地示出了现有技术中的无线充电桩的电路原理图；

图2示意性地示出了现有技术中的交流充电桩的电路原理图；

图3示意性地示出了本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图3所示，本实用新型的一个方面，提供了一种两用车辆充电桩，包括：辅助电源、LCD显示器、供电控制装置、无线充电桩单元、交流充电桩单元和用于选择充电模式的双置开关K1，所述无线充电桩单元包括无线充电桩端电气系统和无线充电发射装置，所述交流充电桩单元包括状态控制电路和充电枪C，交流电源的输出端与所述辅助电源的输入端、所述供电控制装置的输入端、及所述双置开关K1的输入端连接，所述双置开关K1的第一输出端通过所述无线充电桩端电气系统与所述无线充电发射装置连接，所述双置开关K1的第二输出端通过所述状态控制电路与所述充电枪C连接，所述辅助电源向所述LCD显示器、供电控制装置供电，所述供电控制装置与所述LCD显示器连接。

优选地，所述两用车辆充电桩还包括漏电保护装置和防雷装置，所述交流电源的输出端通过所述漏电保护装置及防雷装置与所述辅助电源的输入端、所述供电控制装置的输入端、及所述双置开关K1的输入端连接。

在图3中，A为检测点1，B为车辆接口，C为充电枪，D为车辆插座，E为电动汽车，F为检测点2，G为检测点3，H为车辆控制装置，J为车身地。

在上述技术方案中，本实用新型在单一无线充电桩的基础上，将K1换成双置开关，可为双置继电器或空气开关或其他双置开关元器件；同时增加了交流桩充电枪、CC及CP信号电路，满足交流充电桩国标，用户可通过LCD操作界面选择充电模式，即无线充电模式或交流桩充电模式。

如图3，若用户选择无线充电模式，则双置开关K1的1、2脚接通，此时交流输电线与无线充桩端电气部分连接。漏电保护和防雷保护、无线充桩端电气部分、无线充发射端、供电控制系统装置、LCD用户操作界面及辅助电源一起实现无线充电功能，系统工作原理及各部分具体功能与现有技术中的无线充电桩一致。

若用户选择交流桩充电模式，则双置开关K1的1、3脚接通，此时交流输电线与车辆插头(即充电枪)相连接。漏电保护和防雷保护、供电控制系统装置、LCD用户操作界面、辅助电源、CC及CP信号电路和充电枪一起实现交流桩充电功能，系统工作原理及各部分具体功能和现有技术中的交流充电桩一致。

由于采用了上述技术方案，相比单一无线充电桩，本实用新型仅需增加交流充电枪及CC、CP等相关电路，这部分成本较低；而无线充电部分与交流充电部分可共用供电控制系统装置、交流输入电压电流采样电路、供电系统、防雷器和漏电保护器等，因此仅需增加少量成本即可实现“一桩两用”。

本实用新型不但可以提供无线传输功能外，还兼容交流充电桩的功能，具有成本低的特点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (2)

1.一种两用车辆充电桩，其特征在于，包括：辅助电源、LCD显示器、供电控制装置、无线充电桩单元、交流充电桩单元和用于选择充电模式的双置开关(K1)，所述无线充电桩单元包括无线充电桩端电气系统和无线充电发射装置，所述交流充电桩单元包括状态控制电路和充电枪(C)，交流电源的输出端与所述辅助电源的输入端、所述供电控制装置的输入端、及所述双置开关(K1)的输入端连接，所述双置开关(K1)的第一输出端通过所述无线充电桩端电气系统与所述无线充电发射装置连接，所述双置开关(K1)的第二输出端通过所述状态控制电路与所述充电枪(C)连接，所述辅助电源向所述LCD显示器、供电控制装置供电，所述供电控制装置与所述LCD显示器连接。

2.根据权利要求1所述的两用车辆充电桩，其特征在于，所述两用车辆充电桩还包括漏电保护装置和防雷装置，所述交流电源的输出端通过所述漏电保护装置及防雷装置与所述辅助电源的输入端、所述供电控制装置的输入端、及所述双置开关(K1)的输入端连接。

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