CN210478441U - 一种板载式控制的多枪交流充电桩及其充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电桩技术领域，特别涉及一种板载式控制的多枪交流充电桩及其充电系统，所述多枪交流充电桩包括箱体和设置在所述箱体上的至少两把交流充电枪，所述箱体内设置有电气连接的监控单元和主回路单元，所述监控单元和所述主回路单元分别由若干功能模块组合制得，每一个所述功能模块由PCB板和设置在所述PCB板上的电子电路组合制得，减少了交流充电桩制备过程配线、布线的工作量，使多枪交流充电桩体积较小，可通过流水线生产，制备成本较低，且不容易受人为因素的影响，可靠性较高，同时，可在同一箱体内设置具有不同功能的功能模块或增加与交流充电枪数量适配的监控单元和主回路单元，极大了提高了该结构的多枪交流充电桩的扩展性。

Description

一种板载式控制的多枪交流充电桩及其充电系统

技术领域

本实用新型涉及充电桩技术领域，特别涉及一种板载式控制的多枪交流充电桩及其充电系统。

背景技术

随着新能源汽车的发展，电动汽车以其行驶路程耗费低、保养费用低、能够快速加速及制动，且不会对空气产生污染性气体等优点，越来越受到人们的关注，交流充电桩是电动汽车电量补充必不可少的配套设备，其具有投入低、占地面积小等优点，特别适用于较长及长时间停车的充电应用。

现有的交流充电桩一般为单充电回路配置模式，单个交流充电枪仅设置有单路充电枪的功能器件，为了确保每个停车位都能进行电动车的充电，需要为每个停车位配置一个交流充电桩，导致具有多个停车位的停车区域需要投入较多的建设成本，且存在供电布线繁琐、安装占地面积大、安装工作量大、生产工作量大的技术问题，不利于降低交流充电桩综合成本，不利于推进采用交流充电方式的电动汽车的快速发展；如附图1所示，现有的多枪交流充电桩，组成其充电回路的各功能器件a2均分离设置在交流充电桩的柜体a1内，各功能器件a2分别具有各自的壳体，且从不同的厂家采购，由人工配线实现各功能器件a2之间的连线，导致该双枪交流充电桩的体积较大、人工走线多、配线工作量大，且采用人工配线连接，容易受人为因素影响，导致制得的交流充电桩的可靠性较低，成本较高，可扩展性极低，另外，过多的导线在同一箱体中设置，也容易导致各器件散热不良，进一步的降低交流充电桩的使用可靠性。

综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决现有交流充电桩体积较大、制备成本较高、可靠性较低且可扩展性极低的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有交流充电桩存在的上述不足，提供了一种体积较小、制备成本低、可靠性较高且可扩展性高的一种板载式控制的多枪交流充电桩。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种板载式控制的多枪交流充电桩，包括箱体和设置在所述箱体上的至少两把交流充电枪，所述箱体内设置有电气连接的监控单元和主回路单元，所述监控单元和所述主回路单元分别由若干功能模块组合制得，每一个所述功能模块由PCB板和设置在所述PCB板上的电子电路组合制得。

本实用新型的一种板载式控制的多枪交流充电桩，通过将交流充电枪对应的监控单元和主回路单元的各功能采用PCB板和电子电路集成功能模块的方式实现，使各功能模块之间可以通过PCB板内部走线和/或板间布线实现电气连接，减少交流充电桩制备过程配线、布线的工作量，使制得的多枪交流充电桩体积较小，可通过流水线生产，制备成本较低，且不容易受人为因素的影响，可靠性较高，同时，可根据多枪交流充电桩的实际运用环境，设置具有不同功能的功能模块或在同一箱体内较容易的增加或减少与交流充电枪数量适配的监控单元和主回路单元，进而改变充电枪的数量，极大了提高了该结构的多枪交流充电桩的扩展性和环境适应性。

作为本实用新型的优选方案，若干所述功能模块的电子电路集成在一张或多张PCB板上。当将各功能模块的电子电路集成在一张PCB板上时，可实现监控单元和主回路单元的整体集成，使监控单元和主回路单元可流水线一体制备，最大程度的减少了人工工作量，提高交流充电桩的生产效率及产品可靠性，同时，也可采用单个功能模块由单独的PCB板和电子电路组成或将多个功能模块集成在单张PCB板上，使得方便根据交流充电桩的实际需求，增加或减少相应功能的功能模块，制得具有不同功能的交流充电桩，以满足不同客户的需求，进一步扩大其适用范围。

作为本实用新型的优选方案，当为多张PCB板时，多张所述PCB板相互插接连接，实现电气连接。当采用多张PCB板实现多个或所有功能模块的集成时，以一个或多个功能模块为单元制成PCB板，并插接在另外的一张或多张PCB板上，实现各功能模块之间的电气连接，使各功能模块通过插接方式和/或板间连线实现电气连接，充分利用箱体的内部空间，合理布局各功能模块的安装位置，使交流充电桩的结构更为紧凑，体积更小，制备更方便。

作为本实用新型的优选方案，所述主回路单元包括与充电枪数量相匹配的充电回路，所述充电回路包括依次电气连接的浪涌保护模块、充电通断模块、主回路接口模块，所述主回路接口模块与所述交流充电枪电气连接。所述主回路单元通过各功能模块的组合，形成与充电枪数量相等的多条独立充电回路，其中，所述浪涌保护模块与所述充电通断模块电气连接，用于在输入电压过高时切断充电回路，避免过高电压损坏后续电路的元器件和/或用电设备；所述充电通断模块与所述主回路接口模块电气连接，为机械式通断元器件和/或半导体开关元器件，其接受监控单元发出的指令，实现交流充电回路供电的通或断，并与主回路接口模块电气连接；所述主回路接口模块用于与交流充电枪电气连接。

作为本实用新型的优选方案，所述主回路单元还包括功率调度模块。所述功率调度模块与多条充电回路电气连接，实现多条充电回路之间的功率调配，将其他充电回路的输出功率调配至当前充电回路，用于提升当前充电回路的充电功率，有利于为后期电动汽车配置更大交流充电功率时的适配使用，使该结构的多枪交流充电桩具有配合电动汽车发展的冗余设计。

作为本实用新型的优选方案，所述监控单元包括电气连接的主控模块、电源模块、CP监控模块、急停模块、计费模块和控制接口模块。所述主控模块用于将其他所有功能模块连接起来，协调相关功能模块开展属于自己的工作；所述电源模块为各功能模块提供工作电源；所述CP监控模块用于控制电动汽车连接的CP信号及监测电动汽车连接状态；所述急停模块接收急停信号，并根据其状态控制充电通断模块的通或断；所述计费模块根据充电桩计时数据或充电电功率数据进行充电计费处理；所述控制接口模块为PCB板各控制端口的连接端子和/或接插件。

作为本实用新型的优选方案，所述监控单元还包括指示模块和/或显示模块和/或读卡模块和/或键盘模块和/或通信模块。所述指示模块和所述显示模块用于实现交流充电桩的智能化人机交互界面的正常工作；所述读卡模块为感应式刷卡电路，所述读卡模块与所述主控模块电气连接，当外部IC卡靠近感应式刷卡电路时，能够读取IC卡数据，而主控模块根据计费模块记录的充电桩计时数据或充电功率数据，计算出充电费用信息，并根据充电费用信息和该感应式刷卡电路读取的IC卡数据，完成充电费用结算操作，并通过显示模块将充电费用信息和IC卡数据呈现给用户；所述键盘模块用于方便用户设置停车时间和/或充电时间段等充电所需参数，以便交流充电桩在夜晚低电价时间段对电动汽车进行充电控制，有效降低电动汽车行驶费用，或者，错开用电高峰进行充电控制，避免充电过程影响其他用电设备正常工作，实现交流充电桩的智能化充电控制；所述通信模块用于与充电系统的后台监控和管理平台通信连接，实现对交流充电桩的远程监控和管理，所述通信模块由无线通信电路和/或有线通信电路组合制得，所述无线通信包括移动通信、WLAN、UWB、蓝牙、红外、NFC等类似的无线通信方式中的一种或多种，所述有线通信包括CAN通信、RS485通信、RS232通信、以太网通信等类似的有线通信方式中的一种或多种，不同的通信方式可适用于不同场所的应用，使得该多枪充电桩应用前景更为广阔。

作为本实用新型的优选方案，所述箱体内还设置有漏电监控模块，所述漏电监控模块与所述主控模块电气连接。所述漏电监控模块用于检测充电回路漏电情况，避免出现安全事故，其功能完成可以是漏电保护开关实现漏电检测，当进入保护状态则断开输入送电，也可以是通过传感器检测输出漏电流或是通过绝缘检测模块检测充电回路绝缘情况，并将检测到的数据送至主控模块，由主控模块根据系统设置对充电通断模块进行通或断的控制，还可以是前述几种情况的多种组合，以便进一步提升交流充电桩的安全性。

作为本实用新型的优选方案，所述箱体内设置有散热风机。所述散热风机用于将交流充电桩箱体内部热空气抽出，散于周边空气中和/或将外部冷空气吹进交流充电桩箱体内，避免交流充电桩因温度过高而不能正常工作，甚至影响其使用寿命。

作为本实用新型的优选方案，所述箱体可拆卸连接在落地安装架上。

一种充电系统，包括若干如上任意一项所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，每一个多枪交流充电桩的充电覆盖范围包括至少两个停车车位。

本实用新型的一种充电系统，通过采用若干多枪交流充电桩组成充电系统，使得单个交流充电桩的充电覆盖范围与交流充电枪的数量相适应，减少单个停车区域安装的交流充电桩的数量，使系统建设成本降低，有利于该充电系统的推广应用。

作为本实用新型的优选方案，若干所述多枪交流充电桩按照即插即充区和功率分配充电区分区设置，所述功率分配充电区的多枪交流充电桩通信连接有功率分配控制器。所述功率分配控制器用于实时检测多枪交流充电桩的供电线路上的电流和电压，计算得到电网负载容量，与功率分配控制器上预先设置的电网供电总容量相对比，得到电网剩余容量，通信控制多枪交流充电桩内设置的通断开关的通断，实现多枪交流充电桩开始充电和/或停止充电的控制，使充电系统的多枪交流充电桩的工作数量与电网剩余容量和/或电网电压跌落情况相适应，且用户也可根据自身停车时间的情况，选择在不同的区域内进行充电，实现充电系统的充电功率的合理分配。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的一种板载式控制的多枪交流充电桩的有益效果是：

1、通过将交流充电枪对应的监控单元和主回路单元的各功能采用PCB板和电子电路集成功能模块的方式实现，使各功能模块之间可以通过PCB板内部走线或板间连线实现电气连接，减少交流充电桩制备过程配线、布线的工作量，使制得的多枪交流充电桩体积较小，可通过流水线生产，制备成本较低，且不容易受人为因素的影响，可靠性较高；

2、可根据多枪交流充电桩的实际运用环境，设置具有不同功能的功能模块或在同一箱体内较容易的增加与交流充电枪数量适配的监控单元和主回路单元，极大了提高了该结构的多枪交流充电桩的扩展性；

3、所述功率调度模块与多条充电回路电气连接，实现多条充电回路之间的功率调配，将其他充电回路的输出功率调配至当前充电回路，用于提升当前充电回路的充电功率，有利于为后期电动汽车配置更大交流充电功率时的适配使用，使该结构的多枪交流充电桩具有配合电动汽车发展的冗余设计；

本实用新型的一种充电系统的有益效果是：

1、单个交流充电桩的充电覆盖范围与交流充电枪的数量相适应，减少单个停车区域安装的交流充电桩的数量，使系统建设成本降低，有利于该充电系统的推广应用；

2、若干所述多枪交流充电桩按照即插即充区和功率分配充电区分区设置，实现充电系统的多枪交流充电桩的工作数量与电网剩余容量和/或电网电压跌落情况相适应，实现充电系统充电功率的合理分配。

附图说明

图1是现有的多枪交流充电桩；

图2是本实用新型的一种板载式控制的多枪交流充电桩的结构示意图；

图3是图2另一视角的结构示意图；

图4是本实用新型中所述箱体的结构示意图；

图5是本实用新型中所述主回路单元的结构框图；

图6是本实用新型中所述监控单元的结构框图；

图7是本实用新型中所述主回路单元的结构示意图；

图8是本实用新型的一种充电系统的结构示意图。

附图标记

图1中标记有：a1-柜体，a2-功能器件；

图2-8中标记有：1-箱体，2-交流充电枪，3-功能模块，31-PCB板，32-电子电路，4-监控单元，40-主控模块，41-电源模块，42-CP监控模块，43-急停模块，44-计费模块，45-控制接口模块，46-指示模块，47-显示模块，48-读卡模块，49-键盘模块，410-通信模块，411-漏电监控模块，5-主回路单元，51-浪涌保护模块，52-充电通断模块，53-主回路接口模块，54-功率调度模块，6-落地安装架，7-充电回路，8-多枪交流充电桩，9-停车车位，91-即插即充区，92-功率分配充电区，10-功率分配控制器，11-变压器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图2-7所示，一种板载式控制的多枪交流充电桩，包括箱体1和设置在所述箱体1上的两把交流充电枪2，所述箱体1内设置有电气连接的监控单元4和主回路单元5，所述监控单元4和所述主回路单元5分别由若干功能模块3组合制得，所述功能模块3包括PCB板31和设置在所述PCB板31上的电子电路32，所述监控单元4包括电气连接的主控模块40、电源模块41、CP监控模块42、急停模块43、计费模块44、控制接口模块45、指示模块46、显示模块47、读卡模块48、键盘模块49、通信模块410和漏电监控模块411，所述主回路单元5包括两条充电回路7的浪涌保护模块51、充电通断模块52、主回路接口模块54，所述浪涌保护模块51与充电通断模块52电气连接，所述充电通断模块52与所述主回路接口模块53电气连接，所述主回路接口模块53与所述交流充电枪2电气连接，各功能模块3的电子电路32集成在一张PCB板31上。

本实施例的一种板载式控制的多枪交流充电桩，将常规采用独立壳体封装具有单个PCB板和独立的电子电路的若干功能器件中的电子电路32集成在一张PCB板31上，实现监控单元4和主回路单元5的整体集成制备，使监控单元4和主回路单元5可流水线一体制备，生产效率及产品可靠性得到提高，且取消了各功能器件的壳体，采用交流充电桩的箱体1进行全部功能模块3的整体封装，使制得的交流充电桩的整体体积减小、制备成本较低、生产效率较高，该结构的交流充电桩制备时，可根据交流充电桩的实际需求，增加或减少相应功能的功能模块3，制得具有不同功能、配备不同数量交流充电枪2的交流充电桩，以满足不同客户的需求，扩大了其适用范围，极大的提高了该结构的多枪交流充电桩的适应性和扩展性。

优选的，本实施例的多枪交流充电桩，通过集成化的监控单元4和主回路单元5实现对电动汽车连接情况的监控、充电过程急停的控制、充电完成的收费处理、充电过程漏电情况监测、充电参数显示及状态指示，以及远程后台监控等功能，当主回路单元5的两条充电回路7采用同一相供电时，仅需要设置一路浪涌保护模块51，当为两相供电时，各相与N之间设置各自的浪涌保护模块51，实现两条充电回路7的独立控制，互不影响，且只需要设置一路主控模块40、电源模块41和通信模块410就能满足交流充电桩正常工作所需功能，简化控制电路，降低了该结构的多枪交流充电桩的控制部分成本同时提升了其控制部分的可靠性，特别适用于在需要前后顺排的停车位上设置应用。

具体的，本实施例中，所述浪涌保护模块51采用板载的压敏电阻FNR-20K561和防雷管2RM800L-8的组合电路加PCB板内部走线实现输入输出电气连接；所述充电通断模块52采用板载继电器T9VV1K15-12S与其控制电路加PCB板内部走线实现输入输出电气连接；所述主回路接口模块54采用板载端子ERTB10-10.16加PCB板内部走线实现输入输出电气连接，使组成主回路单元5的两条充电回路7的浪涌保护模块51、充电通断模块52、主回路接口模块54均可分别通过流水线自动化生产，提高其制备效率和使用可靠性，相较于现有多枪交流充电桩采用的单独壳体、人工电缆布线实现输入输出电气连接的相应功能器件，该结构的板载式控制的多枪交流充电桩，制备成本可降低30%-70%，体积、重量大幅度减小，建设成本较低，有利于该结构的交流充电桩在停车区域的大面积安装使用及其推广应用。

优选的，所述箱体1内设置有散热风机。本实施例优选在箱体1上设置将箱体1内热空气抽出的散热风机，散热风机的进风口设置在箱体1底部，出风口设置在箱体1侧壁，使在箱体1内形成由下往上流动的散热气流，使该结构的多枪交流充电桩的散热效果较好，且有利于避免外部雨水进入箱体内影响监控单元和主回路单元的正常工作。

优选的，所述箱体1可拆卸连接在落地安装架6上。本实施例优选所述箱体1设置在落地安装架6上，与常规单枪交流充电桩外形结构类似，在箱体1底部设置一路交流输入线和两路交流输出线，将两条交流输出线分别与交流充电枪2连接，实现在同一箱体1上设置两把可同时工作的交流充电枪2。

实施例2

如图2-7所示，本实施例的一种板载式控制的多枪交流充电桩，结构与实施例1相同，区别在于：所述主回路单元5还包括功率调度模块54。

本实施例的一种板载式控制的多枪交流充电桩，优选设置所述功率调度模块54分别与两条充电回路7电气连接，两条充电回路7为同相电压供电，所述功率调度模块54将其中一条充电回路7的输出功率调度到另一个充电回路7中，实现两条充电回路7之间的功率调配，为后期当需要更大充电功率的电动功率出现后，该交流充电桩能够直接匹配充电，使该结构的多枪交流充电桩具有配合电动汽车发展的冗余设计。

实施例3

如图2-8所示，一种充电系统，包括若干实施例1或实施例2所述的多枪交流充电桩8，每一个多枪交流充电桩8的充电覆盖范围包括两个停车车位9，若干所述多枪交流充电桩8按照即插即充区91和功率分配充电区92分区设置，所述功率分配充电区92的多枪交流充电桩8通信连接有功率分配控制器10。

本实施例的一种充电系统，优选所述即插即用充电区91和功率分配充电区92的所有多枪交流充电桩8从同一变压器11取电，将即插即用充电区91的多枪交流充电桩8通过单充电线路与变压器11连接，将功率分配充电区92的若干多枪交流充电桩8通过另外的单充电线路与所述变压器11连接，在变压器11输出侧的供电线路上设置功率分配控制器10，所述功率分配控制器10用于实时检测变压器11输出侧的供电线路上的电压和电流，计算得到该变压器11对应电网的负载容量，与管理员预先输入功率分配控制器10的电网供电总容量对比，计算得到电网剩余容量，使功率分配控制器10根据电网剩余容量的多少，通过有线通信和/或无线通信的方式，控制多枪交流充电桩8内的通断开关的开合状态，进而实现对多枪交流充电桩8的开始充电和/或停止充电的控制，所述通断开关一般选择接触器或继电器，使通过常规接触器或继电器的开合控制原理和方式，控制多枪交流充电枪8的启停状态，合理控制工作状态的多枪交流充电桩8的数量，实现电网供电容量与电动汽车充电数量之间的合理匹配，实现功率分配充电区92的非即插即用的充电模块。

以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换，而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种板载式控制的多枪交流充电桩，其特征在于，包括箱体和设置在所述箱体上的至少两把交流充电枪，所述箱体内设置有电气连接的监控单元和主回路单元，所述主回路单元包括与充电枪数量相匹配的充电回路，所述充电回路包括依次电气连接的浪涌保护模块、充电通断模块、主回路接口模块，所述监控单元包括电气连接的主控模块、电源模块、CP监控模块、急停模块、计费模块和控制接口模块，所述监控单元和所述主回路单元分别由若干功能模块组合制得，每一个所述功能模块由PCB板和设置在所述PCB板上的电子电路组合制得，各功能模块之间通过PCB板内部走线和/或板间布线实现电气连接。

2.如权利要求1所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，其特征在于，若干所述功能模块的电子电路集成在一张或多张PCB板上。

3.如权利要求2所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，其特征在于，当为多张PCB板时，多张所述PCB板相互插接连接，实现电气连接。

4.如权利要求1所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，其特征在于，所述主回路接口模块与所述交流充电枪电气连接。

5.如权利要求4所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，其特征在于，所述主回路单元还包括功率调度模块。

6.如权利要求1所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，其特征在于，所述监控单元还包括指示模块和/或显示模块和/或读卡模块和/或键盘模块和/或通信模块。

7.如权利要求1所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，其特征在于，所述箱体内还设置有漏电监控模块，所述漏电监控模块与所述主控模块电气连接。

8.一种充电系统，其特征在于：包括若干如权利要求1-7任意一项所述的一种板载式控制的多枪交流充电桩，每一个多枪交流充电桩的充电覆盖范围包括至少两个停车车位。

9.如权利要求8所述的一种充电系统，其特征在于：若干所述多枪交流充电桩按照即插即充区和功率分配充电区分区设置，所述功率分配充电区的多枪交流充电桩通信连接有功率分配控制器。

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