專利名稱：一種立式交流充電樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及低壓配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種為電動汽車提供電能的交流充電樁。
背景技術(shù)：
當(dāng)前全世界的石油消耗量相對于全世界的石油儲量來說，已經(jīng)顯得不那么渺小了。而汽車的燃油消耗量及排放的廢棄物均非常驚人，已經(jīng)對地球的大氣層造成不可修復(fù)的傷害，全球氣候變暖，海平面上升，這都對人類的生存造成極大的威脅，為了改變這種狀況，全世界各國的政府出臺一系列的政策，要求科研機(jī)構(gòu)都在竭力開發(fā)出可以替代石油的燃料，以支撐世界上數(shù)量龐大的工業(yè)機(jī)器、汽車等工具。與此同時(shí)，相比于傳統(tǒng)燃料動力汽車，電動汽車有著無與比擬的優(yōu)勢，因而得到各國的追捧。要實(shí)現(xiàn)電動汽車的普及，首當(dāng)其沖的問題是解決是電動汽車的充電問題，只有解決了充電問題，電動汽車的普及才指日可待。目前，電動汽車的充電設(shè)施主要包括直流充電機(jī)和交流充電樁。這兩種設(shè)備主要安裝在國家電網(wǎng)公司建設(shè)的電動汽車示范充電站內(nèi)，數(shù)量少、占地面積大、投資高，故現(xiàn)階段還沒有大規(guī)模發(fā)展建設(shè)。且充電站主要面向大型公交及市政用車，如果未來私人汽車也依靠充電站充電的話，那充電站的占地面積將變得更大，不利于交通暢通及電網(wǎng)安全。而交流充電樁具有體積小、成本低、人性化、智能化及使用方便等特點(diǎn)，對私人用戶來說更具有吸引力，因此，大規(guī)模建設(shè)充電樁將可以滿足人們的需求。綜觀國內(nèi)外，現(xiàn)有交流充電樁基本歸為兩類1)只有配電轉(zhuǎn)換功能，無智能判斷設(shè)備，不具備計(jì)量、計(jì)費(fèi)功能；2)具有智能判斷、計(jì)量及計(jì)費(fèi)功能，但對運(yùn)行工況要求較高，對外界的干擾不具備防護(hù)及報(bào)警能力，且外形單調(diào)、體積大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為解決當(dāng)前交流充電樁智能化程度不高、功能不完備、環(huán)境適應(yīng)性不強(qiáng)的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠輕松快捷地為電動汽車進(jìn)行充電的充電樁。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種交流充電樁，包括充電樁樁體，充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有充電接口電路和主控制器，充電接口電路一端連接外部220V交流供電網(wǎng)絡(luò)、另一端通過充電插座輸出電能，所述充電接口電路上由220V交流供電網(wǎng)絡(luò)至充電插座，通過電源線依次串聯(lián)有智能電表和交流接觸器，所述主控制器的輸入輸出端口連接交流接觸器和智能電表的信號輸入輸出端；所述智能電表的內(nèi)部設(shè)置有交流充電計(jì)量單元及運(yùn)算器；交流接觸器的三組主觸頭作為交流充電樁的充電開關(guān)、主觸頭的繼電器常開觸點(diǎn)由主控制器的信號輸入輸出端給電。所述主控制器包括CPU模塊、控制導(dǎo)引模塊、監(jiān)測模塊、存儲模塊、用戶模塊和電源模塊；具體的
所述CPU模塊是單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)充電樁的控制和調(diào)度工作；
所述控制導(dǎo)引模塊采用光耦來隔離單片機(jī)輸出的PWM信號與充電接口電路內(nèi)的交流電，通過檢測PWM脈沖信號占空比的變化來調(diào)整充電接口電路的輸出電流大??；
所述監(jiān)測模塊采用光耦和固態(tài)斷電器，監(jiān)測保護(hù)裝置、控制CPU模塊的數(shù)字量輸入輸
出；
所述存儲模塊通過總線與微處理器相連接，用于存儲用戶信息；
所述用戶模塊，具有顯示設(shè)備和輸入設(shè)備，顯示設(shè)備將CPU模塊輸出的數(shù)據(jù)顯示至用戶，輸入設(shè)備將用戶設(shè)定的參數(shù)輸入至CPU模塊。所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有漏電保護(hù)模塊，是設(shè)置在充電接口電路與220V交流供電網(wǎng)絡(luò)的連接處的空氣開關(guān)，該空氣開關(guān)是兩個(gè)聯(lián)動的常開開關(guān)、分別串聯(lián)在電源線的火線和零線上，當(dāng)火線與零線上的電流差值達(dá)到設(shè)定危險(xiǎn)值時(shí)、空氣開關(guān)斷開。所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有短路保護(hù)模塊，是串聯(lián)在充電接口電路上、智能電表前端的電源線火線上的熔斷器。所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有防雷模塊，是一個(gè)帶有遙信端子的防雷器。所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有GPRS通信模塊，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程通信。所述充電樁上設(shè)置有急停按鈕，急停按鈕開關(guān)斷開后，交流接觸器主觸頭的繼電器線圈失電，充電樁停止工作。所述充電樁體上設(shè)置有前擋門，該前擋門覆蓋充電插座和用戶模塊，前擋門上設(shè)置有閉鎖控制裝置，閉鎖控制裝置向主控制器發(fā)出前擋門的狀態(tài)信號、并接收主控制器發(fā)出的閉鎖控制裝置的執(zhí)行信號。所述充電樁上設(shè)置有充電插座電子閉鎖裝置及防誤拔監(jiān)測報(bào)警模塊，防誤拔監(jiān)測報(bào)警模塊測得充電插座脫開后，向主控制器發(fā)出誤拔信號、并報(bào)警，主控制器向充電插座電子閉鎖裝置發(fā)出執(zhí)行信號。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是
本發(fā)明的交流充電樁，利用智能主控制器、輔助于智能電表等設(shè)備，為電動汽車提供交流電源，集安全、靈活、智能、報(bào)警于一體，是一種滿足當(dāng)前智能電網(wǎng)需求、功能完善、可以實(shí)現(xiàn)電動汽車的可靠充電的交流充電樁，未來的發(fā)展及應(yīng)用前景廣闊。本發(fā)明的交流充電樁環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，具有人性化、智能化、小體積、低成本等特點(diǎn)，該交流充電樁既可用于電動汽車充電站內(nèi)，又可用于小區(qū)、停車場等場合，可對電動汽車進(jìn)行靈活、可靠的充電，。本發(fā)明的交流充電樁采用嵌入式軟件開發(fā)模式和模塊化設(shè)計(jì)手法，程序占用內(nèi)存少，運(yùn)行流暢，易于功能擴(kuò)展，界面特點(diǎn)鮮明、友好，且易于操作，操作步驟提示內(nèi)容豐富，普通用戶均能快速掌握其使用要領(lǐng)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述一種新型高安全性的交流充電樁的結(jié)構(gòu)和原理作進(jìn)一步的詳細(xì)講述。


圖1是本發(fā)明所述交流充電樁的結(jié)構(gòu)示意 圖2是智能主控制器的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明所述交流充電樁的工作原理 圖4是本發(fā)明所述交流充電樁程序結(jié)構(gòu)框圖； 圖5是是充電登錄流程 圖6是充電設(shè)置流程 圖7是充電過程中流程 圖8是充電結(jié)束流程 圖9是管理員操作流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1 9所不,本發(fā)明是一種交流充電樁，包括充電樁樁體，充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有充電接口電路和主控制器，充電接口電路一端連接外部220V交流供電網(wǎng)絡(luò)、另一端通過充電插座輸出電能，所述充電接口電路上由220V交流供電網(wǎng)絡(luò)至充電插座，通過電源線依次串聯(lián)有智能電表和交流接觸器，所述主控制器的輸入輸出端口連接交流接觸器和智能電表的信號輸入輸出端；所述智能電表的內(nèi)部設(shè)置有交流充電計(jì)量單元及運(yùn)算器；交流接觸器的三組主觸頭作為交流充電樁的充電開關(guān)、主觸頭的繼電器常開觸點(diǎn)由主控制器的信號輸入輸出端給電。本發(fā)明的新型、高安全性的交流充電樁，包括充電樁樁體、進(jìn)線漏電保護(hù)開關(guān)、熔斷器、防雷器、交流接觸器、人機(jī)交互模塊、射頻模塊、打印機(jī)、主控制器、主控制器程序、人機(jī)交互界面及控制程序、智能電表、GPRS模塊、控制電源、前擋門閉鎖模塊、LED指示燈、插頭電子閉鎖裝置及防誤拔報(bào)警模塊和急停按鈕。主控制器通過RS485端口與智能電表連接，通過數(shù)字量輸入接口監(jiān)測防雷模塊、繼電器的工作狀態(tài)，通過RS232接口與打印機(jī)、人機(jī)交互模塊、GPRS模塊、射頻模塊連接，通過GPRS模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通信，通過CAN或者RS485與充電站內(nèi)監(jiān)控中心通信，主控制器程序采用嵌入式軟件開發(fā)和模塊化設(shè)計(jì)手法，程序占用內(nèi)存少，運(yùn)行流暢，易于擴(kuò)展，所述人機(jī)交互界面特點(diǎn)鮮明、友好，漏電保護(hù)開關(guān)通過熔斷器與智能電表連接，所述智能電表與交流接觸器的輸入端連接，主控制器通過繼電器與交流接觸器連接。主控制器包括CPU模塊、控制導(dǎo)引模塊、監(jiān)測模塊、存儲模塊、用戶模塊和電源模塊；更進(jìn)一步的主控制器包括CPU控制模塊、電源模塊、LED顯示模塊、通信模塊、監(jiān)控模塊、控制導(dǎo)引模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和存儲模塊。CPU模塊是單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)充電樁的控制和調(diào)度工作；
所述控制導(dǎo)引模塊采用光耦隔離單片機(jī)輸出的PWM信號與充電接口電路內(nèi)的交流電，同時(shí)檢測PWM脈沖信號的占空比的變化、調(diào)整充電接口電路的輸出電流大??；
所述監(jiān)測模塊采用光耦和固態(tài)斷電器，監(jiān)測保護(hù)裝置、控制CPU模塊的數(shù)字量輸入輸出；監(jiān)測模塊包括4路光耦隔離的數(shù)字量輸入、輸出通道。所述存儲模塊通過總線與微處理器相連接，用于存儲用戶信息；
所述用戶模塊，具有顯示設(shè)備和輸入設(shè)備，顯示設(shè)備將CPU模塊輸出的數(shù)據(jù)顯示至用戶，輸入設(shè)備將用戶設(shè)定的參數(shù)輸入至CPU模塊。電源模塊包括三個(gè)DC/DC隔離變換器。通信模塊包括2路485通信控制芯片和接口、2路CAN通信控制芯片和接口、4路串口通信控制芯片及接口。射頻模塊包括讀寫模塊和天線。
人機(jī)交互模塊主要由觸摸屏組成，集成顯示與按鍵功能。所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有漏電保護(hù)模塊，是設(shè)置在充電接口電路與220V交流供電網(wǎng)絡(luò)的連接處的空氣開關(guān)，該空氣開關(guān)是兩個(gè)聯(lián)動的常閉開關(guān)、分別串聯(lián)在電源線的火線和零線上，當(dāng)火線與零線上的電流差值達(dá)到設(shè)定危險(xiǎn)值時(shí)、空氣開關(guān)斷開。所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有短路保護(hù)模塊，是串聯(lián)在充電接口電路上、智能電表前端的電源線火線上的熔斷器。所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有防雷模塊，是一個(gè)帶有遙信端子的防雷器。充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有GPRS通信模塊，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程通信。GPRS模塊包括電源模塊、串口轉(zhuǎn)GPRS通信控制芯片、SIM卡，可以通過短信方式告知充電樁故障信息、報(bào)警信息及狀態(tài)信息等。所述充電樁上設(shè)置有急停按鈕，急停按鈕開關(guān)閉合后、交流接觸器主觸頭的繼電器線圈失電，充電樁停止工作。充電樁體上設(shè)置有前擋門，該前擋門覆蓋充電插座和用戶模塊，前擋門上設(shè)置有閉鎖控制裝置，閉鎖控制裝置向主控制器發(fā)出前擋門的狀態(tài)信號、并接收主控制器發(fā)出的閉鎖控制裝置的執(zhí)行信號。前擋門閉鎖裝置包括直流馬達(dá)和一個(gè)限位開關(guān)，用于防止人為或自然因素對打印機(jī)及觸摸屏的損壞。充電樁上設(shè)置有充電插座電子閉鎖裝置及防誤拔監(jiān)測報(bào)警模塊，防誤拔監(jiān)測報(bào)警模塊測得充電插座脫開后，向主控制器發(fā)出誤拔信號、并報(bào)警，主控制器向充電插座電子閉鎖裝置發(fā)出執(zhí)行信號。充電插座電子閉鎖裝置及防誤拔監(jiān)測報(bào)警模塊包括直流馬達(dá)、限位開關(guān)、轟鳴器及控制電路組成，實(shí)現(xiàn)充電插頭與插座的可靠連接，防止充電過程中人為蓄意中斷充電和未結(jié)算而中斷充電的行為，并報(bào)警，提示上級監(jiān)控系統(tǒng)注意。如圖1所示，本發(fā)明的新型、高安全性的交流充電樁，包括充電樁樁體、進(jìn)線漏電保護(hù)開關(guān)、熔斷器、防雷器、交流接觸器、人機(jī)交互模塊、射頻模塊、打印機(jī)、主控制器、主控制器程序、人機(jī)交互界面及控制程序、智能電表、GPRS模塊、控制電源、前擋門閉鎖模塊、LED指示燈、插頭電子閉鎖裝置及防誤拔報(bào)警模塊和急停按鈕。主控制器通過RS485端口與智能電表連接，通過數(shù)字量輸入接口監(jiān)測防雷模塊、繼電器的工作狀態(tài)，通過RS232接口與打印機(jī)、人機(jī)交互模塊、GPRS模塊、射頻模塊連接，通過GPRS模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通信，通過CAN或者RS485與充電站內(nèi)監(jiān)控中心通信，主控制器程序采用嵌入式軟件開發(fā)和模塊化設(shè)計(jì)手法，程序占用內(nèi)存少，運(yùn)行流暢，易于擴(kuò)展，所述人機(jī)交互界面特點(diǎn)鮮明、友好，漏電保護(hù)開關(guān)通過熔斷器與智能電表連接，所述智能電表與交流接觸器的輸入端連接，主控制器通過繼電器與交流接觸器連接。具體的，如圖2所示，本發(fā)明的交流充電樁的各部件的結(jié)構(gòu)、型號與功能如下所述
漏電保護(hù)空開采用施耐德公司的帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)，型號為C63 Vigi，其功能為當(dāng)火線L或零線N有一根對地有接地電阻或短路時(shí)，則火線和零線上的電流出現(xiàn)電流差，當(dāng)這個(gè)差值達(dá)到保護(hù)空開的設(shè)定危險(xiǎn)值時(shí)，漏電保護(hù)空開便斷開，以保護(hù)整個(gè)充電樁內(nèi)器件的安全。熔斷器采用型號為RT18-63的國產(chǎn)熔斷器，并布置在火線上，當(dāng)后級發(fā)生短路時(shí)，只要火線上超過熔斷器的額定工作電流時(shí)，熔斷器就燒斷，保護(hù)熔斷器后面器件的安全。防雷模塊采用世界上著名的盾牌防雷器，型號為DG M TN 275 FM，該模塊主要用在單相交流電路中。由于交流充電樁一般布置在室外，受雷電影響較大，故必須安裝防雷器，而該模塊主要就是用于防止單相交流設(shè)備免受雷電損壞，從而保護(hù)充電樁內(nèi)其它器件的安全。該模塊最大放電電流達(dá)到40kA，完全可以滿足要求，同時(shí)，該模塊還帶有遙信端子，可以方便主控制器監(jiān)測防雷模塊本身是否已經(jīng)損壞，并提示上級單位進(jìn)行及時(shí)維護(hù)。智能電表米用四川蜀達(dá)電氣公司生產(chǎn)的型號為DDS99A4的本地費(fèi)控智能電表，其功能為可在智能電表內(nèi)進(jìn)行交流充電計(jì)量及電費(fèi)的實(shí)時(shí)計(jì)算。且該智能電表可以通過RS485通信端口與主控制器進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)傳遞充電電量及電費(fèi)信息，以方便用戶在人機(jī)交互界面進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢。為了在安裝前智能電表是否精準(zhǔn)，可以在主回路中預(yù)留兩個(gè)端口來實(shí)現(xiàn)電能表的精確校驗(yàn)。交流接觸器采用施耐德公司生產(chǎn)的型號為LC1D32 M7C的交流接觸器，其廣泛應(yīng)用于低壓電力的開斷和控制電路中，可以通過與繼電器配合，實(shí)現(xiàn)為交流接觸器控制線圈通大約IA電流，就可以使接觸器主線圈達(dá)到32A電流的目的，所述繼電器采用歐姆龍公司生產(chǎn)的型號為MY2NJ 24VDC的頭子和型號為PYF08A-E的繼電器座子。充電插座采用國家標(biāo)準(zhǔn)參與制定企業(yè)安費(fèi)諾精密機(jī)械公司生產(chǎn)的型號為HVC0-CF-EAS-R6-SS32A-R-L1000,該充電插座帶有電子鎖、防塵彈性自動密封蓋等裝置，安全及可靠性非常高。在主控制器的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，本發(fā)明遵循模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)應(yīng)用程序分解為若干個(gè)子模塊，下面將進(jìn)一步詳述主控制器各部分的組成及功能
(PU模塊該模塊采用英飛凌公司生產(chǎn)的型號為SAK-XC164CS-16F40F系列的單片機(jī)作為微處理器，是主控制器的核心，具有豐富的接口資源，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)充電樁的控制和調(diào)
度工作。電源模塊該模塊輸入電源由單獨(dú)的PHOENIX的開關(guān)電源提供的24V供電，再配合匯眾公司生產(chǎn)的型號為HZD03B-24S12的24V轉(zhuǎn)12V電源模塊一塊和型號為HZD10C-24S05的24V轉(zhuǎn)5V電源模塊一塊，以及型號為ASl 117-2. 5的三端穩(wěn)壓電源一塊，以提供芯片及外設(shè)芯片的電源。監(jiān)測模塊主要是一些數(shù)字量的輸入和輸出，采用型號為TLP281-4的普通光耦和型號為PAla-24V的固態(tài)斷電器來控制數(shù)字量的輸入輸出，用于監(jiān)測防雷模塊、前擋門限位開關(guān)及充電插頭限位開關(guān)等器件，以提供控制板必需的控制信號，且具有人工復(fù)位功能?？刂茖?dǎo)引模塊采用型號為TLP521-1的光耦進(jìn)行單片機(jī)輸出PWM信號與充電插頭間的隔離，通過檢測PWM脈沖信號的占空比的變化，來調(diào)整充電樁的輸出電流大小，以適應(yīng)車載充電機(jī)的需求。通信模塊該模塊包括2路485通信控制芯片和接口、2路CAN通信控制芯片和接口、4路串口通信控制芯片及接口。其中，485通信控制芯片是型號為MAX485ESA，并帶有磁隔離芯片Si8441AB-C-1S，使得通信通道的抗干擾能力更強(qiáng)，一個(gè)用于微處理器與智能電表通信，一個(gè)用于微處理器與監(jiān)控系統(tǒng)通信。CAN通信控制芯片是型號為TJA1050T，帶有磁隔離芯片Si8442BB-C-1S，用于充電樁與監(jiān)控系統(tǒng)通信。串口通信控制芯片型號為TL16C554FN及收發(fā)芯片MAX232EESE組成，并有磁隔離芯片Si8442BB-C-1S，4路串口通信主要用于連接打印機(jī)、讀卡器、人機(jī)交互模塊及控制板程序調(diào)試。實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊該模塊采用型號為DS1302Z的時(shí)鐘芯片，該芯片是一種低功耗串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，具有時(shí)鐘(時(shí)、分、秒)和日歷(年、月、日、星期)功能。能自動調(diào)整閏年和每月的天數(shù)，具有12小時(shí)制和24小時(shí)制兩種計(jì)時(shí)模式。該芯片外接一個(gè)32. 768kHz的晶振，用于向該芯片提供外部時(shí)鐘信號，并通過一個(gè)二極管將一塊可充電鋰電池接入時(shí)鐘芯片的8腳，用于在主電源斷電時(shí)為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片供電。LED顯示模塊該模塊主要采用型號為ZLG7290的芯片來驅(qū)動一些控制板上的電源指示燈、數(shù)字量輸入輸出信號指示燈。存儲模塊該模塊為外擴(kuò)EEPROM存儲模塊，采用型號為AT24C512的存儲芯片。該芯片有512K的存儲空間，通過模擬總線與微處理器相連接，主要用于存儲用戶信息。射頻模塊采用廣州周立功單片機(jī)公司型號為ZLG522S的讀寫卡模塊，基于13. 56MHz頻率的系列讀寫卡模塊，它符合IS014443標(biāo)準(zhǔn)，可支持PLUS CPU、MIFAREDesfire (CPU 卡)、MIFARE S50/S70、MIFARE O Ultra-light、MIFARE Pro，它采用超小型、超大規(guī)模集成電路封裝，具有易用、可靠、多樣和體積小等特點(diǎn)。可用于讀寫mifarel卡，讀卡距離大約為5(Tl00mm，具有主動上傳和被動上傳兩種操作模式，讀寫模塊通過RS232通信接口與微處理器連接。通過刷mifarel卡或IC卡可實(shí)現(xiàn)智能電表的充電計(jì)費(fèi)及結(jié)算工作，且mifarel卡或IC卡中記錄有用戶電費(fèi)余額和賬戶信息，mifarel卡由ASIC和線圈組成，該線圈只有幾圈線，很適合封閉到ISO卡片中。ASIC由一個(gè)高速(106KB波特率)的RF接口、控制單元和一個(gè)8Kbit的EEPROM組成。人機(jī)交互模塊該模塊采用維控公司生產(chǎn)的型號為LEVI777A的人機(jī)界面觸摸屏，該模塊包含有顯示和觸控功能，可能方便地操作和顯示電費(fèi)信息、充電電壓電流信息、時(shí)間、用戶賬戶信息及余額、故障報(bào)警信息等。GPRS模塊該模塊采用廣州周立功公司生產(chǎn)的型號為GPRS-DTU-23A的遠(yuǎn)程無線通信模塊，可以實(shí)現(xiàn)與上級監(jiān)控系統(tǒng)的無線通信和與手機(jī)的互聯(lián)，通過發(fā)送短信的方式告知監(jiān)控中心充電樁的狀態(tài)及故障信息，以備及時(shí)進(jìn)行檢修。如圖3所示，L代表火線，N代表零線，PE為地線，Jl代表中間繼電器，KM代表交流接觸器，Hl代表充電指示燈，H2代表控制板電源指示燈，BUZZER代表報(bào)警轟鳴器，M代表關(guān)門馬達(dá)。該交流充電樁電氣回路的連接關(guān)系為所述AC 220V供電線路的火線L和零線N上依次連接有漏電保護(hù)空開、熔斷器、防雷器、智能電表、交流接觸器和充電插座作為主回路。在熔斷與智能電表之間接入一開關(guān)電源，為主控制器提供24V電源，前擋門限位開關(guān)和充電插頭限位開關(guān)信息均接入主控制器的數(shù)字量輸入端子，用于監(jiān)測前擋門的開關(guān)狀態(tài)及充電插頭在充電過程中是否有外力強(qiáng)行中斷充電的行為。該交流充電樁的工作原理為該交流充電樁提供AC 220V、32A的交流電源于車載充電機(jī)。當(dāng)漏電保護(hù)開關(guān)閉合后，指示燈H2亮，表示交流電已經(jīng)引入充電樁，且控制板已經(jīng)得電，可正常工作。當(dāng)用戶需要充電時(shí)，將mifarel卡靠近讀卡模塊,讀卡模塊將mifarel卡中的余額及賬戶信息全部讀取并顯示在觸摸屏上，用戶可以通過選擇觸摸屏上的充電方式進(jìn)行充電，當(dāng)用戶確定充電后，控制板輸出一個(gè)閉合信號給觸點(diǎn)D01，中間繼電器Jl的線圈得電，即刻交流接觸器線圈得電，進(jìn)而交流接觸器常開觸點(diǎn)閉合，充電插頭有電。同時(shí)，主控制器將實(shí)時(shí)讀取智能電表中的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)，并通過通信端口將數(shù)據(jù)信息傳送給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，只需快速按下急停按鈕，此時(shí)，交流接觸器控制線圈失電，觸點(diǎn)斷開，交流充電樁將停止工作。該交流充電樁的操作方法首先將電動汽車自帶的充電插頭與交流充電樁的充電插座連接后，用戶用mifarel卡刷卡，讀卡器將讀取用戶及余額信息，如果用戶信息合法且余額足夠，用戶將可以從四種充電方式中選擇任意一種進(jìn)行充電，當(dāng)用戶選定充電方式并確定充電后，充電樁啟動，接觸器閉合。在充電過程中，人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示智能電表所測量到的充電電壓、電流和充電電量信息。當(dāng)充電滿電或者mifareI卡中余額用完時(shí)，主控制器將自動控制充電樁停止工作。當(dāng)用戶在充電過程中，想中斷充電過程，只需點(diǎn)擊觸摸屏上的“停止”按鈕，并刷卡，此時(shí)用戶充電費(fèi)用將從mifarel卡中扣除，充電樁停止工作，并打印用戶充電憑條，作為報(bào)銷依據(jù)。交流充電樁可以實(shí)現(xiàn)以下功能 mifarel卡記錄用戶余額及賬戶信息；
為防止在充電過程中人為或意外發(fā)生充電插頭脫離現(xiàn)象，在充電插座安裝處安裝有電子閉鎖裝置，一旦發(fā)生此種現(xiàn)象，主控制器將檢測到，并控制輸出閉合信號D02，轟鳴器響起，提醒用戶注意。當(dāng)用戶首次充電完成后，前擋門如果沒有關(guān)上，可能會影響打印口及觸摸屏，因此，我們設(shè)計(jì)了一種裝置，當(dāng)充電完成后，主控制器計(jì)時(shí)30秒，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，前擋門限開關(guān)沒有閉合，主控制器輸出閉合信號D03，馬達(dá)得電，將帶動前擋門關(guān)閉，并將限位開關(guān)信息回饋給主控制器，控制馬達(dá)斷電。最后作以下申明以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其的限定，盡管參照上述實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中，特此申明。
權(quán)利要求
1.一種立式交流充電樁，包括充電樁樁體，充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有充電接口電路和主控制器，充電接口電路一端連接外部220V交流供電網(wǎng)絡(luò)、另一端通過充電插座輸出電能，其特征在于所述充電接口電路上由220V交流供電網(wǎng)絡(luò)至充電插座，通過電源線依次串聯(lián)有智能電表和交流接觸器，所述主控制器的輸入輸出端口連接交流接觸器和智能電表的信號輸入輸出端；所述智能電表的內(nèi)部設(shè)置有交流充電計(jì)量單元及運(yùn)算器；交流接觸器的三組主觸頭作為交流充電樁的充電開關(guān)、主觸頭的繼電器常開觸點(diǎn)由主控制器的信號輸入輸出端給電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述主控制器包括CPU模塊、控制導(dǎo)引模塊、監(jiān)測模塊、存儲模塊、用戶模塊和電源模塊；具體的 所述CPU模塊是單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)充電樁的控制和調(diào)度工作； 所述控制導(dǎo)引模塊采用光耦進(jìn)行單片機(jī)輸出PWM信號與充電插頭間的隔離，通過檢測PWM脈沖信號的占空比的變化、調(diào)整充電接口電路的輸出電流大??； 所述監(jiān)測模塊采用光耦和固態(tài)繼電器，監(jiān)測保護(hù)裝置、控制CPU模塊的數(shù)字量輸入輸出； 所述存儲模塊通過總線與微處理器相連接，用于存儲用戶信息； 所述用戶模塊，具有顯示設(shè)備和輸入設(shè)備，顯示設(shè)備將CPU模塊輸出的數(shù)據(jù)顯示至用戶，輸入設(shè)備將用戶設(shè)定的參數(shù)輸入至CPU模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有漏電保護(hù)模塊，是設(shè)置在充電接口電路與220V交流供電網(wǎng)絡(luò)的連接處的空氣開關(guān)，該空氣開關(guān)是兩個(gè)聯(lián)動的常開開關(guān)、分別串聯(lián)在電源線的火線和零線上，當(dāng)火線與零線上的電流差值達(dá)到設(shè)定危險(xiǎn)值時(shí)、空氣開關(guān)斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有短路保護(hù)模塊，是串聯(lián)在充電接口電路上、智能電表前端的電源線火線上的熔斷器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有防雷模塊，是一個(gè)帶有遙信端子的防雷器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有GPRS通信模塊，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述充電樁上設(shè)置有急停按鈕，急停按鈕常閉開關(guān)斷開后，交流接觸器主觸頭的繼電器線圈失電，充電樁停止工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述充電樁體上設(shè)置有前擋門，該前擋門覆蓋充電插座和用戶模塊，前擋門上設(shè)置有閉鎖控制裝置，閉鎖控制裝置向主控制器發(fā)出前擋門的狀態(tài)信號、并接收主控制器發(fā)出的閉鎖控制裝置的執(zhí)行信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于所述充電樁上設(shè)置有充電插座電子閉鎖裝置及防誤拔監(jiān)測報(bào)警模塊，防誤拔監(jiān)測報(bào)警模塊測得充電插座脫開后，向主控制器發(fā)出誤拔信號、并報(bào)警，主控制器向充電插座電子閉鎖裝置發(fā)出執(zhí)行信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種交流充電樁，包括充電樁樁體，充電樁樁體內(nèi)部設(shè)置有充電接口電路和主控制器，充電接口電路一端連接外部220V交流供電網(wǎng)絡(luò)、另一端通過充電插座輸出電能，所述充電接口電路上由220V交流供電網(wǎng)絡(luò)至充電插座，通過電源線依次串聯(lián)有智能電表和交流接觸器，所述主控制器的輸入輸出端口連接交流接觸器和智能電表的信號輸入輸出端；所述智能電表的內(nèi)部設(shè)置有交流充電計(jì)量單元及運(yùn)算器；交流接觸器的三組主觸頭作為交流充電樁的充電開關(guān)、主觸頭的繼電器常開觸點(diǎn)由主控制器的信號輸入輸出端給電。本發(fā)明集安全、靈活、智能、報(bào)警于一體，是一種滿足當(dāng)前智能電網(wǎng)需求、功能完善、可以實(shí)現(xiàn)電動汽車的可靠充電的交流充電樁，發(fā)展前景廣闊。
文檔編號H02J7/00GK103066644SQ20121054206
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者夏奕鳳, 閔澤生, 蔣馳雷 申請人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司, 四川東方電氣自動控制工程有限公司