CN218400260U - 适用于寒冷地区的节能充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于寒冷地区的节能充电桩，通过与控制器对应连接的各接触器、风扇模块，解决现有充电桩耗能及环境适应性问题。其包括市电接口、充电桩本体、充电模块，还包括嵌设于所述充电桩壳体对应位置处的显示模块、并联设于所述充电桩本体内且与市电接口对应电连接的加热模块、风扇模块、控制模块。具有节能、环境适应性强、工作稳定可靠的优点。

Description

适用于寒冷地区的节能充电桩

技术领域

本实用新型涉及新能源装备技术领域，具体涉及一种适用于寒冷地区的节能充电桩。

背景技术

随着新能源行业的不断发展，新能源汽车因其采用电能作用动力能源，具有环保绿色、经济成本低等优势，逐渐成为很多购车者的主要选择。与新能源汽车充电息息相关的充电桩也迎来发展契机。因而，作为新能源汽车推广的配套措施，许多地方建立了充电站，为了减少充电站的运营成本，增加受益，常采用带有广告屏的充电桩，但对于寒冷地区的充电站来说，其低温使用条件对充电桩的性能提出了极高的要求。

在低温环境下，会导致如充电桩屏幕周围防水胶圈收缩进而带来进水隐患、屏幕电源开启不成功、触摸屏内部冰冻致使其失灵、部分电子元器件超出设计温度极限无法正常工作、充电桩的电容与电感元器件的性能下降，导致充电速度很慢，甚至可能充不进电等状况，影响充电桩的使用。

发明人知晓的一种耐低温的电动汽车充电桩（CN206690900U），在充电桩底部设置风扇和加热器，借助温度传感器，使充电桩在寒冷的冬季通过控制器控制风扇转动，风扇吹动风经过加热器进行加热，进而向上流动，以保证充电模块的正常运行。

但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术方案至少存在如下技术问题：

1.耗能，在充电桩使用低谷期时，即便无充电桩使用需求，充电桩仍在根据环境温度自行加热，造成不必要的电能损耗。

2.环境适应性不理想，在寒冷地区的夏季使用环境中，充电时充电桩内部元器件由于通电工作会散发一定的热量，热量积累导致充电桩发热，存在着造成充电桩自燃等安全隐患。

公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种适用于寒冷地区的节能充电桩，通过与控制器对应连接的各接触器、风扇模块，解决现有充电桩耗能及环境适应性不足的问题。

根据本公开的一个方面，提供一种适用于寒冷地区的节能充电桩，包括市电接口、充电桩本体、充电模块,还包括嵌设于所述充电桩壳体对应位置处的显示模块、并联设于所述充电桩本体内且与市电接口对应电连接的加热模块、风扇模块、控制模块；

所述风扇模块与控制模块分别通过电源变换器与市电电连接；

所述加热模块包括串联连接的时间接触器、加热接触器、加热器；

所述风扇模块包括并联的散热风扇和热循环风扇，散热风扇支路还包括散热接触器，热循环风扇支路还串设有所述时间接触器、加热接触器；

所述控制模块包括分别与各所述接触器控制端对应电连接的控制器、与所述控制器对应电连接且设于充电桩本体内的温度传感器；

所述显示模块包括与所述控制器对应电连接的触摸屏。

在本公开的一些实施例中，所述电源变换器为开关电源。

在本公开的一些实施例中，所述加热器设于所述充电桩本体底部空间内，且出风口朝向触摸屏。

在本公开的一些实施例中，所述充电本体两侧设有散热窗，所述散热风扇设于所述充电本体内与散热窗对应位置处。

在本公开的一些实施例中，所述热循环风扇包括设置于所述充电桩本体上端的进风风扇、设于所述充电桩本体底部的出风风扇。

在本公开的一些实施例中，所述控制器设有无线讯通模块。

在本公开的一些实施例中，所述显示模块还包括与所述控制器对应连接的显示屏。

在本公开的一些实施例中，所述市电接口设有断路器。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：

1. 由于采用了与控制器对应连接的时间接触器，通过控制器控制时间接触器触点的定时开合，实现定时段的加热，有效解决了充电桩低温使用环境下全天候保持设定温度的高耗能问题。

2. 通过开设的散热窗及对应的散热风扇，有效解决了现有适用于低温环境的充电桩无法适应该地区较暖气候时充电桩发热的问题，通过及时散热，保证了充电桩充电时的安全。

3. 加热器的出风口朝向触摸屏，有效解决了低温环境中触摸屏失灵的问题，确保了充电桩的正常使用。

4.由于在充电桩顶部设置了进风风扇，在充电桩底部设置了出风风扇，有效促进了桩体内的空气循环，有利于桩体内热量的均匀分布，有效保证了各元器件的工作环境温度。

5. 由于控制器设有无线通讯模块，实现了远程的交互控制，使得节能状态下可通过远程遥控充装桩进入预热状态。

附图说明

图1为本申请一实施例中适用于寒冷地区的节能充电桩的电路结构示意图。

图2为本申请一实施例中节能充电桩的控制工作流程图。

以上各图中，1为市电接口，2为断路器，30为时间接触器触点，31为时间接触器控制端，40为加热接触器触点，41为加热接触器控制端，5为加热器，6为开关电源，70为散热接触器触点，71为散热接触器控制端，8为热循环风扇，9为散热风扇，10为温度传感器，11为控制器。

具体实施方式

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的零件、结构、机构或传感器等，如无特别说明，则均为常规市售产品。

为了更好的理解本申请技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本例公开一种适用于寒冷地区的节能充电桩，其包括市电接口、充电桩本体、用于充电的充电模块，参见图1，其还包括嵌设于所述充电桩壳体中的显示模块、并联设于所述充电桩本体内且与市电接口对应电连接的加热模块、风扇模块、控制模块。

市电接口用于将市电引入充电桩体内，通过充电桩内部电路满足充电桩元器件工作及汽车充电需求。为了保证充电桩的使用安全，在市电接入充电桩内的市电接口下游设置一断路器，在电流过大时，断路器自动切断电路，防止安全事故的扩大，保证充电安全。充电模块用于将市电转换为汽车所需电能形式，通过充电枪给电动汽车补给能源。

由于寒冷地区的地温环境，导致充电桩各元器件无法工作在正常的工作温度下，进而造成充电桩充电缓慢甚至无法充电，为解决地温环境的影响问题，采用加热器对充电桩进行加热，本实施例中，加热器工作电源要求与市电一致，，采用市电直接供电。一方面，考虑到热空气比冷空气轻，具有上行的趋势，为了保证充电桩内部热量分布平衡，故将加热器置于充电桩底部；另一方面，考虑到充电桩触摸屏在低温环境中会有失灵现象的出现，故将加热器的出风口朝向触摸屏，保证触摸屏的工作温度，以便于实现更好的交互操作，确保充电桩正常运行。

此外，仅靠加热器内置的风扇无法保证整个充电桩温度的均衡分布，造成局部过暖且其余部位温度未进入器件工作温度的现象，为解决此问题，本实施例中设有热循环风扇，该热循环风扇采用24V直流电源，为了避免设置多余供电电源，故从充电桩市电线路中获取电能，但是，由于二者电能形式不同，市电无法直接给热循环风扇供电，故采用电能变换器进行变换。本实施例在热循环风扇与市电间设置一24V开关电源，该开关电源能将220V交流电变换为24V直流电，由此为热循环风扇功能；另一方面，由于热空气比冷空气轻，为实现热循环的目的，故设置两个热循环风扇，一个设置在充电桩顶部为进风风扇，另一个设置在充电桩底部为出风风扇，且充电桩壳体在两热循环风扇对应位置处分别设有进风口和出风口，则两热循环风扇受电工作后，驱动充电桩底部冷空气参与循环流动，由此实现充电桩内热量的尽可能均匀分布。

出于经济目的的考虑，加热器加热会消耗较多的电能，在无需充电的时间段或充电站内的充电低谷或空窗期，加热器仍一直工作进行加热，造成了不惜要的浪费，因此为了达到节能目的，通过温度传感器、接触器以及对应的控制器实现加热器工作时间段的控制和调整。

为了用户能够对充电桩的节能时间进行方便的设定，在充电桩的壳体上嵌设有触摸屏，通过用户点触，对充电桩的工作状态进行设定，为保证触摸屏的交互信息转变为对充电桩工作状态的控制，在充电桩内部设有控制器，本实施例中控制器为单片机，且触摸屏与控制器对应连接，以便于输入控制指令，驱动相应元器件执行。在本实施例中，采用7英寸液晶触摸屏，且通过RS485接口与单片机进行通讯。另一方面，出于经济目的的考量，在充电桩壳体上嵌设有一广告屏，通过广告的投放，增加充电站或用户的经济收益，减小经济压力，以此促进充电桩的普及。

控制器还接设有无线通讯模块，本实施例中，单片机接设有4G无线通讯模块，可与运营云端进行通讯，用户可通过手机将控制指令发送至运营云端服务器中，运营云端再将该指令通过单片机的4G无线通讯模块传送给单片机，由此，实现了用户的远程操作，亦可通过云端投放广告，实现了充电桩的便利操作。

温度传感器用于监测充电桩内温度情况，并与控制器对应连接，将充电桩内温度信息传递给控制器，作为控制器判断的依据。为防止加热器在充电桩一开机便一直加热耗能的问题，在本实施例中，在加热器电路中串设了加热接触器，该接触器的控制端与控制器对应连接，控制器可通过加热接触器的控制端控制该接触器所接入线路的通或断，加之控制器从温度传感器所获取的温度信息，由此可实现低温时，控制器控制加热接触器触点闭合，加热器获电进行加热；温度传感器监测到桩体内温度达到设定值时，控制器控制加热接触器触点断开，加热器掉电停止工作，进而达到根据桩内温度有选择性的加热，避免了一直加热所造成的耗能浪费。此外，由于加热器在加热时，需要热循环风扇与之配合对桩体内温度进行尽可能均匀的调配，故将加热接触器的另一触点接入热循环风扇线路中，进而，当控制器发出控制信号使加热接触器触点闭合时，加热器和热循环风扇线路同时接通，加热器和热循环风扇获电工作，由此保证了二者的同步启停。在本实施例中，为了更有效的保证受温度影响程度较大的触摸屏的正常工作，将温度传感器设于触摸屏附近。

时间接触器为执行元件，其控制端与控制器对应连接，可通过控制器控制该接触器所接入线路的通断。为实现节能的目的，本实施例通过于控制器对应连接的时间接触器实现充电桩的节能模式。通过用户设定的节能时间段，使得加热器仅在设定的时间段内工作，其余时间段即使达到加热器加热触发要求也不进行加热工作，由此减少加热器的必要工作时间以达到节能的目的。

在寒冷地区的某些季节仍会存在温度较高的气候，为了增加充电桩的环境适应性，避免其因充电模块在工作时，桩体发烫热量累积所导致的充电效率低甚至自燃的安全隐患，在充电桩内部增设了散热风扇以及散热接触器，该散热风扇的工作需要24V的直流电源，故将其与热循环风扇并联接于24V开关电源，形成散热支路和热循环支路。在本实施例中，散热风扇共设置两个，且充电桩两侧分别开设有散热窗，两风扇对应设于两散热窗体附近，加速内外空气的流通，以此达到散热的目的。为实现对散热风扇的有效控制，通过散热接触器影响散热风扇的启停，散热接触器的控制端与控制器端口对应连接，其触点接入散热支路，以温度传感器的温度信息作为控制依据，达到设定警戒温度时，控制器输出控制信号，散热接触器对其进行响应，触点闭合，散热风扇获电工作，达到散热的效果，保证了充电桩的使用安全。

参见图2，在本实施例中，充电桩设定的自动加热温度为-30℃，加热停止温度为-10℃，散热开始温度为55℃，停止散热温度为35℃。用户通过触摸屏或者手持终端设定节能模式，在该模式下，设定时间段内当温度传感器检测到温度达到低温警戒值-30℃时，开始自动加温，热循环风扇随之工作，非设定时间段内，即使达到温度临界值，控制器也不会发送加热控制指令，以此达到节能目的。此外，为保证用户的临时需求，用户可在手持终端上进行预热控制，单片机控制器通过其4G无线通讯模块接收到预热指令后，便会发送加热指令，且暂时解除节能模式，对充电桩进行加热，待使用完毕后恢复最近一次设置的节能控制。此外，为保证充电桩的使用安全，避免温度过高热量积累导致的安全事故，当温度传感器监测到桩体内温度到达散热温度时，便驱动闭合散热支路中的散热接触器，使得散热风扇受电工作，进行有效降温。

通过节能模式及加热模块中各元器件的有效布置，以及散热风扇的设置，有效保证了充电桩在-40℃-50℃范围内的正常工作，完全适应寒冷地区的工作环境，满足该场景下的使用需求。

尽管已描述了本实用新型的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种适用于寒冷地区的节能充电桩，包括市电接口、充电桩本体、充电模块，其特征在于,还包括嵌设于所述充电桩本体对应位置处的显示模块、并联设于所述充电桩本体内且与市电接口对应电连接的加热模块、风扇模块、控制模块；

所述风扇模块与控制模块分别通过电源变换器与市电电连接；

所述加热模块包括串联连接的时间接触器、加热接触器、加热器；

所述风扇模块包括并联的散热风扇和热循环风扇，散热风扇支路还包括散热接触器，热循环风扇支路还串设有所述时间接触器、加热接触器；

所述控制模块包括分别与各所述接触器对应电连接的控制器、与所述控制器对应电连接且设于充电桩本体内的温度传感器；

所述显示模块包括与所述控制器对应电连接的触摸屏。

2.根据权利要求1所述的适用于寒冷地区的节能充电桩，其特征在于，所述电源变换器为开关电源。

3.根据权利要求1所述的适用于寒冷地区的节能充电桩，其特征在于，所述加热器设于所述充电桩本体底部空间内，且出风口朝向触摸屏。

4.根据权利要求1所述的适用于寒冷地区的节能充电桩，其特征在于，所述充电桩本体两侧设有散热窗，所述散热风扇设于所述充电桩本体内与散热窗对应位置处。

5.根据权利要求1所述的适用于寒冷地区的节能充电桩，其特征在于，所述热循环风扇包括设置于所述充电桩本体上端的进风风扇、设于所述充电桩本体底部的出风风扇。

6.根据权利要求1所述的适用于寒冷地区的节能充电桩，其特征在于，所述控制器设有无线讯通模块。

7.根据权利要求1所述的适用于寒冷地区的节能充电桩，其特征在于，所述显示模块还包括与所述控制器对应连接的显示屏。

8.根据权利要求1所述的适用于寒冷地区的节能充电桩，其特征在于，所述市电接口设有断路器。

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