一種電動汽車和電動單車混合交流充電樁的制作方法

文檔序號:18177351發布日期:2019-07-13 10:21
一種電動汽車和電動單車混合交流充電樁的制作方法

本發明屬于基礎充電設施技術領域,具體涉及一種電動汽車和電動單車混合交流充電樁。



背景技術:

電動單車,以其使用方便、快捷,價格低廉,綠色環保等特點,深受大眾歡迎,已經成為廣大市民出行的主要交通工具。然而,在電動單車充電問題上,卻始終沒有很好的解決辦法。小區、商場等公共場所,居民的電動車只能停放在路邊、或者是其他的公共通道中。這樣一來不方便居民對電動車進行充電,二來也不利于進行管理。電動單車電池特別是摩托式電動車電池不易拆卸,在公共場所(如小區、停車場)充電時,存在隨意私拉亂接電線的現象,容易造成人身安全事故和引起火災,即便是統一安裝插座來集中供電,也存在短路、過負荷、收費方式復雜等諸多問題。此外,目前電動汽車交流充電樁的推廣應用初具規模,在公共場所已廣泛的布局,而且市場前景廣闊,但是其充電接口單一、只能滿足電動汽車充電使用,但是在很多電動汽車充電的場所(如小區、商場等公共場所),電動單車充電的需求也很大,有鑒于此,需要一種既能用于電動汽車又能用于電動單車充電的交流充電設備,既滿足市場需求,又能做到一樁多用,具有良好的市場價值和經濟效益的混合充電樁。



技術實現要素:

本發明的目的是提供一種電動汽車和電動單車混合交流充電樁,既滿足電動汽車充電使用,也能滿足電動單車充電使用,可靈活配置多個電動單車充電接口,也可選擇是否配置一個電動汽車充電接口,可實現一樁多用。

本發明提供了一種電動汽車和電動單車混合交流充電樁,包括充電樁樁體、電氣控制模塊、計量控制模塊和計費管理模塊,所述電氣控制模塊、計量控制模塊和計費管理模塊安裝于所述充電樁樁體內部,所述電氣控制模塊包括一路電動汽車充電接口及多路電動單車充電接口,或多路電動單車充電接口。

進一步地,所述電氣控制模塊還包括急停裝置、空氣開關、交流接觸器、防雷模塊及保險管;

所述交流接觸器安裝于電動汽車充電接口輸出端,其輔助遙信常開觸點與所述計費管理模塊的交流接觸器遙信輸入端子連接,用于實時采集交流接觸器遙信輸入狀態判斷是否發生交流接觸器故障,并在發生交流接觸器故障時,發出停止指令;所述交流接觸器還用于在接收到所述計費管理模塊發出的停止指令時,切斷電動汽車充電接口的電源輸出;

所述急停裝置的常開觸點與所述計費管理模塊的急停遙信輸入端子連接,用于供所述計費管理模塊實時采集急停遙信輸入狀態判斷是否發生急停故障,并在發生急停故障時,發出停止指令;

所述空氣開關安裝于充電樁樁體電源輸入端的外部配電計量箱內,用于在充電過程中發生電氣故障時,切斷充電樁樁體的電源輸入;

所述防雷模塊安裝于所述充電樁樁體電源輸入端,其輔助遙信常開觸點與所述計費管理模塊的防雷遙信輸入端子連接,用于供所述計費管理模塊實時采集防雷遙信輸入狀態判斷是否發生防雷模塊故障,并在發生防雷模塊故障時,發出停止指令;

所述保險管安裝于所述交流接觸器和計費管理模塊電源輸入前端,用于在充電過程中發生電氣故障時,切斷所述交流接觸器的電源輸入。

進一步地,所述計量控制模塊包括電動單車用計量模塊及電動汽車用計量模塊,用于在充電過程中采集交流模擬量和計量電能量;所述交流模擬量包括相電壓、相電流、零線電流;所述電能量包括當前正向有功電能、當前反向有功電能,當前組合有功總電能,所述當前組合有功總電能為當前正向有功電能和當前反向有功電能的累加。

進一步地,所述計費管理模塊與所述計量控制模塊連接,用于在充電過程中獲取所述計量控制模塊采集的交流模擬量和電能量數據進行計費,生成充電記錄,并存儲至本地后推送充電記錄至手機APP客戶端或小程序。

進一步地,所述計費管理模塊還用于生成交流接觸器故障、急停故障、電氣故障及防雷模塊故障記錄,并存儲至本地后推送充電記錄至手機APP客戶端或小程序。

與現有技術相比本發明的有益效果是:

充電樁充電過程中無需人工干預可對電動汽車或電動單車充電進行控制、計量、計費、安全防護等,集電動汽車和電動單車充電功能于一體,既能滿足電動汽車充電使用,也能滿足電動單車充電使用,可靈活配置電動單車充電接口的數量,也可選擇是否配置一個電動汽車充電接口,整個設備可做到一樁多用,且整個充電樁相比于單純滿足電動汽車充電的交流充電樁的成本不會增加,既能滿足市場的應用需求,又能做到充電設施資源的最大化利用。

附圖說明

圖1是本發明電動汽車和電動單車混合交流充電樁的結構示意圖;

圖2是應用本發明進行電動汽車充電的流程圖;

圖3是應用本發明進行電動單車充電的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細說明,但應當說明的是,這些實施方式并非對本發明的限制,本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構上的等效變換或替代,均屬于本發明的保護范圍之內。

參圖1所示,本實施例提供了一種電動汽車和電動單車混合交流充電樁,該充電樁由充電樁樁體、電氣控制模塊、計量控制模塊和計費管理模塊四部分組成??梢赃x擇配置1路電動汽車充電接口,4路電動單車充電接口。

充電樁樁體采用立式安裝,樁體內部安裝電氣控制模塊、計量控制模塊和計費管理模塊等,樁體左右兩側引出充電插座或充電槍,充電插座或充電槍下方設有充電指示燈,充電過程中充電指示燈紅燈常亮,空閑時充電指示燈熄滅,樁體底部安裝有萬向輪,方便安裝維護時進行移動。

充電樁電氣控制模塊在充電過程中提供電力供應和安全防護,主要包括充電接口、急停裝置、空氣開關、交流接觸器、防雷模塊、保險管等。

更具體的,充電接口分為兩種方式,方式一是1個汽車充電接口(充電槍)和3個電單車充電接口(充電插座),方式二是只包含4個電單車充電接口(充電插座)。

急停裝置為紅色急停旋鈕,其常開觸點連接計費管理模塊的急停遙信輸入端子,計費管理模塊實時采集急停遙信輸入狀態,當檢測到急停遙信閉合時,停止當前所有接口的充電并算費,控制交流接觸器斷開,切斷汽車充電接口的電源輸出。

空氣開關(帶漏電保護功能),安裝在充電樁電源輸入端的外部配電計量箱內,在充電過程中發生漏電短路等緊急故障情況切斷充電樁電源輸入,保護設備和人身安全。

防雷模塊(帶輔助遙信輸出觸點),安裝在充電樁電源輸入端,其輔助遙信常開觸點連接計費管理模塊的防雷遙信輸入端子,計費管理模塊實時采集防雷遙信輸入狀態,當檢測到防雷遙信閉合時,停止當前所有接口的充電并算費,控制交流接觸器斷開,切斷汽車充電接口的電源輸出。

交流接觸器(帶輔助遙信輸出),安裝在汽車充電接口輸出端,其輔助遙信常開觸點連接計費管理模塊的交流接觸器遙信輸入端子,計費管理模塊實時采集交流接觸器遙信輸入狀態,當檢測到交流接觸器遙信狀態與實際輸出狀態不一致時,停止汽車充電接口的充電并算費,控制交流接觸器斷開,切斷汽車充電接口的電源輸出。

保險管安裝在交流接觸器和計費管理模塊電源輸入前端,在充電過程中發生短路過流等緊急故障情況保險管熔斷,切斷交流接觸器電源輸入,保護設備和人身安全。

充電樁計量控制模塊包括電動單車用計量模塊(計量控制板)和電動汽車用計量模塊(計量板),用于充電過程中的交流模擬量采樣和電能量計量,計量精度為有功1級,無功2級。采樣的交流模擬量包括相電壓、相電流、零線電流等。電能計量包括當前正向有功電能、當前反向有功電能,當前組合有功總電能等,當前組合有功總電能為當前正向有功電能和當前反向有功電能的累加。

電動單車用計量模塊(計量控制板)具備采樣計量、控制輸出、RS485通訊等功能,通過RS485與計費管理模塊連接。電動單車充電時,計費管理模塊實時接收手機APP客戶端或小程序的操作指令,控制計量控制板繼電器閉合或者斷開,實現充電開始和停止。充電過程中計費管理模塊根據設置的費率時段參數和統計的充電電量,實時計算本次充電費用。充電停止后生成充電記錄并存儲至本地,之后推送本次充電記錄至手機APP客戶端或小程序供用戶查詢。

電動汽車用計量模塊(計量板)具備采樣計量、UART通訊功能,通過UART通訊接口與計費管理模塊連接。電動汽車充電時,計費管理模塊實時接收手機APP客戶端或小程序的操作指令,控制交流接觸器閉合或者斷開,實現充電開始和停止。充電過程中計費管理模塊根據設置的費率時段參數和統計的充電電量,實時計算本次充電費用。充電停止后生成充電記錄并存儲至本地,之后推送本次充電記錄至手機APP客戶端或小程序供用戶查詢。

充電樁計費管理模塊由主板、底板、通訊板等組成,通過RS485接口或URAT接口采集計量控制模塊的充電電流、電壓、電量等數據,通過2G/4G方式接入互聯網,實現數據上傳。實時接收手機APP客戶端或小程序的操作指令,控制交流接觸器和計量控制板繼電器的閉合或者斷開,實現充電開始和停止。

充電樁計費管理模塊充電過程中實時采集電氣控制模塊(急停按鈕、防雷模塊、交流接觸器等)的遙信狀態,計費管理模塊根據電氣控制模塊遙信狀態,實時檢測和判斷急停故障、交流接觸器故障、防雷模塊故障等。計費管理模塊檢測到上述故障,立即結束本次充電,生成充電記錄并存儲至本地,之后推送充電記錄至手機APP客戶端或小程序供用戶查詢。

充電樁計費管理模塊充電過程中實時采集計量控制模塊交流模擬量和電量等數據。當充電電壓高于過壓門限并且持續時間超過判斷閾值時,判定產生過壓故障;當充電電壓低于欠壓門限并且持續時間超過判斷閾值時,判定產生欠壓故障;當相電流高于過流門限并且持續時間超過判斷閾值時,判定產生過流故障;當零線電流超過漏電流門限并且持續時間超過判斷閾值時,判定產生漏電流故障;當計費管理模塊與計量模塊RS485或UART通訊失敗次數大于判斷閾值時,判定產生通訊故障;當計量控制板檢測到充電過程中電流突然變小或變為0,且持續時間大于判斷閾值時,判定產生充電插頭異常斷開故障。計費管理模塊主CPU實時檢測電源輸入狀態,當檢測到掉電中斷時,且持續時間大于防干擾閾值時,判定產生掉電故障。計費管理模塊根據充電電量和費率時段參數每分鐘計算充電費用,當用戶余額不足時,判定產生余額不足,并發出告警提示。計費管理模塊檢測到上述故障,立即結束本次充電,生成充電記錄并存儲至本地,之后推送充電記錄至手機APP客戶端或小程序供用戶查詢。

該充電樁充電過程中無需人工干預可對電動汽車和電動單車充電進行控制、計量、計費、安全防護等,可實時更新充電電壓、充電電流、充電電量、充電時間、充電費用、賬戶余額等充電信息。

充電樁充電過程中實時采集電氣控制模塊的開關量狀態、計量控制模塊交流模擬量、計量控制模塊電量數據、計量控制模塊狀態數據等。充電樁根據開關狀態和交流模擬量數據等,實時檢測急停故障、交流接觸器故障、防雷模塊故障、過壓故障、過流故障、欠壓故障、漏電流異常斷開故障、充電插頭異常斷開故障等。充電樁檢測到上述故障,立即結束本次充電,生成充電記錄并存儲至本地,之后推送充電記錄至手機APP客戶端或小程序供用戶查詢。

參圖2所示,圖2為電動汽車充電流程,用戶可在手機APP或小程序查看附近充電樁電動汽車充電接口的使用狀態,“掃碼”或“輸入樁號”后進行充電操作,當充電由于充滿或故障停止后,會推送充電停止原因,用戶也可以主動停止充電。具體充電流程如下:

步驟1:充電樁檢測到充電槍連接上電動汽車后,向主站發送槍被占用信息。(槍狀態:0:空閑1:占用),主站收到消息后應答。

步驟2:智能手機用戶安裝手機APP客戶端或小程序后,連接充電槍后,打開APP或小程序掃描二維碼,向主站發送樁體號、用戶號信息;主站收到消息后向APP或小程序回應本樁的槍狀態。

步驟3:APP或小程序選擇充電槍后,向主站發送樁體號、槍號(可區分電動汽車還是電動單車充電)、用戶號、連接狀態及充電指令;主站向充電樁發送交易開始指令(槍號、剩余金額、交易流水號),充電樁收到消息后應答。

步驟4:開始充電后,充電樁向主站發送充電開始事項(交易流水號及成功失敗標志),主站收到消息后應答。

步驟5:用戶選擇結束充電后,APP或小程序通知主站結束充電;主站向充電樁下發交易結束命令(槍號、剩余金額、交易流水號),充電樁收到消息后應答。

步驟6:自動充滿結束充電后,充電樁向主站發送結束充電指令(結束原因、結算信息),主站收到消息后應答。

步驟7:用戶放回充電槍后,充電樁向主站發送槍空閑信息,主站收到消息后應答。

參圖3所示,圖3為電動單車充電流程,用戶可在手機APP或小程序查看附近充電樁電動單車充電接口的使用狀態,“掃碼”或“輸入樁號”后進行充電操作,當充電由于充滿、插頭異常斷開或故障停止后,APP或小程序會通知用戶充電已停止,用戶也可以主動停止充電。具體充電流程如下:

步驟1:智能手機用戶安裝手機APP客戶端或小程序后,插上充電插頭后,打開APP或小程序掃描二維碼,向主站發送樁體號、用戶號信息;主站收到消息后向APP或小程序回應當前各個電動單車充電接口的使用狀態。

步驟2:APP或小程序選擇充電接口后,向主站發送樁體號、槍號(可區分電動汽車還是電動單車充電)、用戶號、充電指令;主站向充電樁發送交易開始指令(槍號、剩余金額、交易流水號),充電樁收到消息后應答。

步驟4:開始充電后,充電樁向主站發送充電開始事項(交易流水號及成功失敗標志),主站收到消息后應答。

步驟5:用戶選擇結束充電后,APP或小程序通知主站結束充電;主站向充電樁下發交易結束命令(槍號、剩余金額、交易流水號),充電樁收到消息后應答。

步驟6:自動充滿結束充電后,充電樁向主站發送結束充電指令(結束原因、結算信息),主站收到消息后應答。

對于本領域技術人員而言,顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節,而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實現本發明。因此,無論從哪一點來看,均應將實施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。

再多了解一些
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