CN210821874U - 电动车辆充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电动车辆充电系统，该系统包括充电桩主体、充电接口单元、APP管理平台，充充电接口单元包括标准充电接口和电动单车充电接口，充电桩主体内包括用于为电动汽车充电的第一充电单元、用于为电动单车充电的第二充电单元，第二充电单元包括第二电源模块、第二控制模块、第二充电响应模块、第二充电功率模块，第二充电功率模块与电动单车充电接口之间还连接有适配器。本实用新型在利用现有的、供电正常的电动汽车充电桩，通过原有充电APP管理平台获得自主适应即将充电的负载车辆，可以为电动单车或电动汽车提供能量补充。

Description

电动车辆充电系统

【技术领域】

本实用新型涉及电动车辆充电桩技术领域，尤其是涉及一种电动车辆充电系统。

【背景技术】

随着当前电动汽车基础设施建设力度的加大，各类汽车充电桩设施被布置在诸多商业办公及新旧小区等公用停车场所，而由于诸如油车占用车位、停车费等因素，一些场所已经布置到位的充电桩被电动汽车直接用来充电的几率相对而言不是很大，所以大部分充电桩都将处于闲置状态，如何借助这些已经布置到位的充电桩发挥其最大社会经济效益是当前充电桩运营商及建设用户的共同关注点。

然而，随着外卖、快递业对电动单车或者是三轮车的广泛应用，他们的续航补充也在寻找着有益快捷的方式，故而设计一种可以有效利用电动汽车充电桩作为快递与外卖电动单车及时方便、快捷地提供一种有效的、既有的续航能量补充渠道就成为必然的技术契合点。

另外，市面上还没有一种能够自主适应这种不确定负载(蓄电池&锂电池)性质及不同需求下，充电负载输入电压(48V&36V)的、低成本充电桩配套、无需电动汽车专用协议输出接口的系统装置。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的是提供一种利用现有的、供电正常的电动汽车充电桩为电动单车提供能量补充的电动车辆充电系统。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的电动车辆充电系统包括充电桩主体、位于所述充电桩主体外侧的充电接口单元、APP管理平台，所述充电桩主体与所述APP管理平台之间通过APP管理通讯单元进行通信，所述充电接口单元包括标准充电接口和电动单车充电接口，所述充电桩主体内包括：用于为电动汽车充电的第一充电单元；用于为电动单车充电的第二充电单元，所述第二充电单元包括第二电源模块、第二控制模块、第二充电响应模块、第二充电功率模块，所述第二控制模块接收所述第一充电单元的第一控制模块所发送的第二充电请求信号，所述第二充电响应模块接收第二充电响应信号，并通过所述第二充电功率模块以导通所述第二电源模块至所述电动单车充电接口的路径，以对所述电动单车进行充电，所述第二充电功率模块与所述电动单车充电接口之间还连接有适配器。

进一步的方案是，所述第一充电单元还包括第一电源模块、第一充电响应模块、第一充电功率模块，所述第一控制模块接收APP管理平台所发送的第一充电请求信号，所述第一充电响应模块接收第一充电响应信号，并通过所述第一充电功率模块以导通所述第一电源模块至所述标准充电接口的路径，以对所述电动汽车进行充电。

更进一步的方案是，所述第二控制模块与所述电动单车充电接口之间还连接有第二监控单元。

更进一步的方案是，所述第一控制模块与所述标准充电接口之间还连接有第一监控单元。

更进一步的方案是，所述标准充电接口包括三相交流标准充电接口和单相交流标准充电接口。

由此可见，本实用新型提供的电动车辆充电系统在不破坏既有充电桩内部基础布局方式下的结构，通过原有充电APP管理平台获得自主适应即将充电的负载车辆，按照控制台人机界面输入阈值自动计量控制输出电量，输出适合当前负载的低压直流电，对电动汽车/电动单车进行有效电能补充输出，在很大程度上直接解决了工作时间内持续运行的电动单车用户的充电困惑问题的同时，也使得一些电动汽车无法利用的充电桩设备间接获得空闲时段的经济效益，可以实现对充电桩空闲时间段的高效利用降低充电桩运营管理成本。

所以，本实用新型解决了众多电动单车续航时间(里程)与便捷充电的困扰，也间接降低了充电桩运营商的隐性基础成本(空闲时间的减少)。

【附图说明】

图1是本实用新型电动车辆充电系统实施例的原理框图。

【具体实施方式】

为了使实用新型的目的、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仅用以解释本实用新型，并不限用于本实用新型。

如图1所示，本实用新型的电动车辆充电系统包括充电桩主体、位于充电桩主体外侧的充电接口单元、APP管理平台1，充电桩主体与APP管理平台1之间通过APP管理通讯单元2进行通信，充电接口单元包括标准充电接口3和电动单车充电接口4，充电桩主体内包括：用于为电动汽车充电的第一充电单元、用于为电动单车充电的第二充电单元以及功率电源输入干扰处置单元7。其中，充电桩主体上还设置有人机界面5。

在本实施例中，第二充电单元包括第二电源模块、第二控制模块21、第二充电响应模块22、第二充电功率模块23，第二控制模块21接收第一充电单元的第一控制模块11所发送的第二充电请求信号，第二充电响应模块22接收第二充电响应信号，并通过第二充电功率模块23以导通第二电源模块至电动单车充电接口4的路径，以对电动单车进行充电，第二充电功率模块23与电动单车充电接口4之间还连接有适配器8。其中，第二充电请求信号是包含着第二充电响应信号的充电请求模块。

在本实施例中，第一充电单元还包括第一电源模块、第一充电响应模块12、第一充电功率模块13，第一控制模块11接收APP管理平台1所发送的第一充电请求信号，第一充电响应模块12接收第一充电响应信号，并通过第一充电功率模块13以导通第一电源模块至标准充电接口3的路径，以对电动汽车进行充电。

其中，第一控制模块11与标准充电接口3之间还连接有第一监控单元14。

其中，第二控制模块21与电动单车充电接口4之间还连接有第二监控单元24。

在本实施例中，功率电源输入干扰处置单元7分别与第一电源模块、第二电源模块、第一充电响应模块12、第二充电响应模块22电连接。其中，功率电源输入干扰处置单元7为常规的功率开关电源的抗干扰处理模块。

作为优选，标准充电接口3包括三相交流标准充电接口和单相交流标准充电接口。

本实用新型通过常规充电桩对电动单车进行有效充电的输出及管控，即在充电桩供电设备的结构零部件在框架上与在导轨上安装支承结构，具体地，原有充电桩系统装置(第一充电单元)已经通过专业的方式固定在原有结构框架上，本实施例的第二充电单元，也采用和原有第一充电单元一致的方式固定，并且直接采用“并联”的方式实现，也就是说，这部分新的装置结构(第二充电单元)也借用/占用了原有的第一充电单元的“框架结构”，当然原有结构框架上存在这些装置的“加装”空间，即采用的是框架结构布置，并且第一充电单元与第二充电单元两者的“搭接”不存在“违和”冲突。当然，本实施例的充电桩是基于当前充电桩运营商已经建立其合理有效的APP管理平台1，基于APP管理平台1实现对充电桩内置附加的电子电路结构装置自主匹配性控制与管理，可以实现充电用户操作下的适应性管理输出。

在充电开始时，电动单车充电用户需要在APP管理平台1上对负载状况进行初步选择，如电压值、电池类型，然后APP管理平台1根据用户选择结果将这一信息推送至充电桩管理中心，充电桩核心单元即第二充电单元结合已经接入输出回路的电动单车负载电路的状况给出尝试性充电电压及充电电流输出值并进行有效管控，若在一定时间内尝试充电测试结果与用户给出的管理阈值一致，则充电桩本体将按照预定的电量值或者是一定数量的电费值对电动单车负载电路进行有效电能补充输出。当然，这一充电过程可以由用户自主随时关闭、并支持充电完毕后付费管理等移动支付策略，如在适配器8、各个充电功率模块连接有计费处置管控单元6。

本实用新型的充电系统在物理结构上主要借助已经成熟的并且可以布置到工程现场的电动汽车用充电桩装置，如第一充电单元可以是充电桩内部自带的充电MCU单元，第一充电响应模块12和第一充电功率模块13可以是充电桩内部的充电响应和功率输出。第二充电单元可以是市面上常规的充电MCU单元，第二充电响应模块22用于基于APP管理平台所提供的充电响应，控制第二充电功率模块23向充电平台供电，第二充电功率模块23对电动单车进行停止充电和启动充电操作。其中，第二充电功率模块23即为市售常见的电动单车配套使用的交流充电适配器(便携式配套装置)，有着不同的充电电压和电流输出，为36V与48V两种适配器的综合体，其输出电压及电流选择依赖于充电响应模块的自主控制，与之对应的充电模式已经按照电动单车充电模式固化(类同于便携式配套适配器模式)。本实施例的第二充电响应模块22可以是第二充电单元(充电MCU单元)的一部分，第二充电单元的充电响应模块基于APP管理平台1所提供的充电响应信号，控制第二充电功率模块23以导通第二电源模块至电动单车充电接口4的路径，以对电动单车进行充电。

本实用新型的充电系统在获得有效的功率电源进线后，首先，与常规充电桩一样，对后级电路功能单元所需的控制电源进行相应的处理。在电动单车内部核心MCU单元在与第一充电单元进行信息交互时，对属于电动单车充电的对应信息进行处理，一旦信息属实，将于原有充电桩一样启动自带的第一充电功率模块13进行“软启动”响应，使得有效的第二充电功率模块23进入充电准备状态。与常规充电桩不一致的是，电动单车功率输出的主要是低压直流而不是常规充电桩的交流或者是直流高压大功率电源，而需要通过对应的电源输出适配器进行电源处理后，才能对外输出。也就是说，当第二充电功率模块23一旦被唤醒后，适配器8在第二充电单元的直接指令下，按照用户给出的负载性质与电压数值进行充电输出，这一过程的输出信息处理是单方向的和唯一的，不是按照常规充电桩需要与充电负载(电动汽车)进行对应的充电在统一“协议”条件下进行信息交换、协调梳理与管控，属于一种无“协议”的主控、独一指令下的输出。

在本实施例中，从物理结构上来说，本实用新型是一种包含有充电控制流程的系统，其结构是通过有效组合结构零部件、在原有充电桩内置空间中采用布置框架与导轨等支承结构实现主体设备的内置布局与完善，从而实现原有充电桩功能与电动单车充电功能在外观结构上的有效统一。与常规充电桩结构相比较而言，实际上是通过结构部件在框架上与在导轨上的安装多设置了一种独立为电动单车充电的输出电压适配功能的结构。

由此可见，本实用新型提供的电动车辆充电系统在不破坏既有充电桩内部基础布局方式下的结构，通过原有充电APP管理平台获得自主适应即将充电的负载车辆，按照控制台人机界面输入阈值自动计量控制输出电量，输出适合当前负载的低压直流电，对电动汽车/电动单车进行有效电能补充输出，在很大程度上直接解决了工作时间内持续运行的电动单车用户的充电困惑问题的同时，也使得一些电动汽车无法利用的充电桩设备间接获得空闲时段的经济效益，可以实现对充电桩空闲时间段的高效利用降低充电桩运营管理成本。

所以，本实用新型解决了众多电动单车续航时间(里程)与便捷充电的困扰，也间接降低了充电桩运营商的隐性基础成本(空闲时间的减少)。

在本实施例中，还提供一种电动车辆充电系统的充电方法，该方法包括：在确定电动车辆接入充电桩本体后，当充电桩本体接收到APP管理平台1所发送的充电请求指令时，由第一控制模块11判断充电请求指令是否包含第二充电请求信号，若判断结果为是，则第二控制模块21接收充电请求指令，并产生包含充电请求指令的第二充电响应信号；第二充电单元进入充电响应状态，第二充电响应模块22基于第二充电响应信号，控制第二充电功率模块23以导通第二电源模块至电动单车充电接口4的路径，以对电动单车进行充电。

当充电桩本体接收到APP管理平台所发送的充电请求指令时，由第一控制模块11判断充电请求指令是否包含第一充电请求信号，若判断结果为是，则第一控制模块11接收充电请求指令，并产生包含充电请求指令的第一充电响应信号；第一充电单元进入充电响应状态，第一充电响应模块12基于第一充电响应信号，控制第一充电功率模块13以导通第一电源模块至标准充电接口3的路径，以对电动汽车进行充电。

在确定电动车辆接入充电桩本体后，还执行：电动车辆充电系统对电动汽车/电动单车进行射频信息验证，若通过信息验证后，则允许电动汽车/电动单车进行充电操作。

在确定电动单车接入充电桩本体后，还执行：采用查表对应方式对第二控制模块21获得的电动单车参数信息进行参数校验步骤，若确定参数校验步骤通过后，即可对电动单车进行充电操作。

其中，参数校验步骤包括：第二控制模块21结合已经接入充电桩本体的电动单车的负载电路并对其充电电压及充电电流的输出值进行检测，若充电检测结果与APP管理平台1所输出的管理阈值保持一致，则第二充电单元以预定的电量值或者预定的电费值对电动单车进行有效电能补充输出。

本实施例的充电管控虽然属于对充电负载(电动单车)单纯的指令控制输出，但其主体功率供电的输出与关闭并非是简单的电源开关接通与否的插头插座式管理，而是根据本实施例所提供的充电控制流程进行有效管理后的充电控制策略。本实施例的APP管理平台1可以是智能手机等可以使用APP的智能终端。

在具体应用中，本实施例的电动单车充电与常规电动汽车对充电桩的基础使用是一致的，也即需要充电用户采用手持智能终端APP对充电所需的一些基本信息进行采集。例如，用户需要按照手持端智能终端APP界面上的提示进行相应的选择处置，当选择充电时，用户需要将待充电的电动单车先进行接入操作，然后按照APP管理平台1的界面提示信息逐步完成对即将充电的电动单车的电流、电压资讯(合称为用户资讯)进行必要的选择，当然也可以借助APP管理平台1提示尝试一键自动给定这些用户资讯，系统装置内置的电动单车充电MCU单元将会对用户给出的用户资讯或者是选择一键式自动给定的这些资讯进行有效的尝试判断后，才可按照用户在确定电费支付方式后最终启动对电动单车的充电输出管理。

特别地，这种无协议方式下的单向指令充电初步来看采用的是“人工”判断后给出的充电指令，但其内部功能电路在执行输出指令前依旧采用了有效的技术性管理策略：采用查表对应方式对电动单车充电MCU单元获得的负载资讯进行有效的自我裁定校验，只有获得校验程序的通过才会有最终的充电输出到待充电负载，如电动单车；当内置程序多次校验任然无法给出合理的充电管理结论时，充电系统采用信息推送方式交由用户主动确认是否进行充电选择的权限，一旦获得这一确认后本实用新型的充电系统也会对当前待充电负载进行充电管理。

特别地，由于本充电系统控制管理的待充电负载属于小功率输出，故在电费计量管理中，采用了基于APP管理平台1的多种收费渠道供用户选择：基于充电桩原有平台的APP系统直接接受当前市场支持的移动支付方案实行充电完毕后收费；支持指定总价或者是总电量的“定额”充电管理方式，不过这一支付也基本采用当前市场流行的移动支付模式而不是“投币”管理。

本实施例的“查表对应方式”待充电负载资讯管理策略是一种借助电动单车核心MCU单元内置的、目前已知的电动单车通用电池充放电特性曲线点与本充电系统进行尝试性小功率充电时获得的充电特性取样点的一种“表格”对比模式，从而摒弃了常规的现场“计算”或者是“协议”沟通，达到“自控”充电目的。

鉴于本实施例中不可避免的有对用户负载电池“特性”的提前收集不全的可能性存在，本实施例中的无“协议”充电输出管理还特别采用了一种通过用户对负载的电流电压资讯进行最终确认后对负载进行充电的管理方式，可以有效提高电动单车充电用户的充电体验。

鉴于本实施例的充电桩内部框架与导轨等结构布置上的限制与当前电动单车政策指令的情况下，本充电系统装置管理策略中仅设置了对应的电动单车或者是电动三轮车的负载额定电流电压的资讯为锂电池

36VDC2A、蓄电池48VDC1.85A、锂电池48VDC1.5A三种充电管理功能，除此之外的负载资讯本充电系统暂时并未列入管理，更不能通过APP人机界面5中的再次“确认”进入无协议充电模式。

由此可见，本实用新型提供的充电方法在不破坏既有充电桩内部基础布局方式下的结构，通过原有充电APP管理平台获得自主适应即将充电的负载车辆，按照控制台人机界面输入阈值自动计量控制输出电量，输出适合当前负载的低压直流电，对电动汽车/电动单车进行有效电能补充输出，在很大程度上直接解决了工作时间内持续运行的电动单车用户的充电困惑问题的同时，也使得一些电动汽车无法利用的充电桩设备间接获得空闲时段的经济效益，可以实现对充电桩空闲时间段的高效利用降低充电桩运营管理成本。

所以，本实用新型解决了众多电动单车续航时间(里程)与便捷充电的困扰，也间接降低了充电桩运营商的隐性基础成本(空闲时间的减少)。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.电动车辆充电系统，包括充电桩主体、位于所述充电桩主体外侧的充电接口单元、APP管理平台，所述充电桩主体与所述APP管理平台之间通过APP管理通讯单元进行通信，其特征在于，所述充电接口单元包括标准充电接口和电动单车充电接口，所述充电桩主体内包括：

用于为电动汽车充电的第一充电单元；

用于为电动单车充电的第二充电单元，所述第二充电单元包括第二电源模块、第二控制模块、第二充电响应模块、第二充电功率模块，所述第二控制模块接收所述第一充电单元的第一控制模块所发送的第二充电请求信号，所述第二充电响应模块接收第二充电响应信号，并通过所述第二充电功率模块以导通所述第二电源模块至所述电动单车充电接口的路径，以对所述电动单车进行充电，所述第二充电功率模块与所述电动单车充电接口之间还连接有适配器。

2.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，其特征在于：

所述第一充电单元还包括第一电源模块、第一充电响应模块、第一充电功率模块，所述第一控制模块接收APP管理平台所发送的第一充电请求信号，所述第一充电响应模块接收第一充电响应信号，并通过所述第一充电功率模块以导通所述第一电源模块至所述标准充电接口的路径，以对所述电动汽车进行充电。

3.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，其特征在于：

所述第二控制模块与所述电动单车充电接口之间还连接有第二监控单元。

4.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，其特征在于：

所述第一控制模块与所述标准充电接口之间还连接有第一监控单元。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电动车辆充电系统，其特征在于：

所述标准充电接口包括三相交流标准充电接口和单相交流标准充电接口。

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