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(dòng)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(duì)于全世界的石油儲(chǔ)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(duì)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(duì)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(tái)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(dòng)力汽車，電動(dòng)汽車有著無與比擬的優(yōu)勢(shì)，因而得到各國的追捧。要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的普及，首當(dāng)其沖的問題是解決是電動(dòng)汽車的充電問題，只有解決了充電問題，電動(dòng)汽車的普及才指日可待。目前，電動(dòng)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(dòng)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(duì)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(duì)運(yùn)行工況要求較高，對(duì)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(dòng)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(hào)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(hào)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(cè)模塊、存儲(chǔ)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(duì)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(hào)與充電接口電路內(nèi)的交流電，通過檢測(cè)PWM脈沖信號(hào)占空比的變化來調(diào)整充電接口電路的輸出電流大小；
所述監(jiān)測(cè)模塊采用光耦和固態(tài)斷電器，監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置、控制CPU模塊的數(shù)字量輸入輸
出；
所述存儲(chǔ)模塊通過總線與微處理器相連接，用于存儲(chǔ)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(dòng)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(hào)、并接收主控制器發(fā)出的閉鎖控制裝置的執(zhí)行信號(hào)。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(cè)報(bào)警模塊，防誤拔監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊測(cè)得充電插座脫開后，向主控制器發(fā)出誤拔信號(hào)、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(hào)。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(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車充電站內(nèi)，又可用于小區(qū)、停車場(chǎng)等場(chǎng)合，可對(duì)電動(dòng)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(duì)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(hào)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(hào)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(cè)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(cè)模塊、存儲(chǔ)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(chǔ)模塊。CPU模塊是單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)與充電接口電路內(nèi)的交流電，同時(shí)檢測(cè)PWM脈沖信號(hào)的占空比的變化、調(diào)整充電接口電路的輸出電流大小；
所述監(jiān)測(cè)模塊采用光耦和固態(tài)斷電器，監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置、控制CPU模塊的數(shù)字量輸入輸出；監(jiān)測(cè)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(chǔ)模塊通過總線與微處理器相連接，用于存儲(chǔ)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(dòng)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(hào)、并接收主控制器發(fā)出的閉鎖控制裝置的執(zhí)行信號(hào)。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(duì)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(cè)報(bào)警模塊，防誤拔監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊測(cè)得充電插座脫開后，向主控制器發(fā)出誤拔信號(hào)、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(hào)。充電插座電子閉鎖裝置及防誤拔監(jiān)測(cè)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(jí)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(cè)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(hào)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(hào)為C63 Vigi，其功能為當(dāng)火線L或零線N有一根對(duì)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(hào)為RT18-63的國產(chǎn)熔斷器，并布置在火線上，當(dāng)后級(jí)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(hào)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(cè)防雷模塊本身是否已經(jīng)損壞，并提示上級(jí)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(hào)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(hào)為L(zhǎng)C1D32 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(hào)為MY2NJ 24VDC的頭子和型號(hào)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(hào)為HVC0-CF-EAS-R6-SS32A-R-L1000,該充電插座帶有電子鎖、防塵彈性自動(dòng)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(hào)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(duì)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(hào)為HZD03B-24S12的24V轉(zhuǎn)12V電源模塊一塊和型號(hào)為HZD10C-24S05的24V轉(zhuǎn)5V電源模塊一塊，以及型號(hào)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(cè)模塊主要是一些數(shù)字量的輸入和輸出，采用型號(hào)為TLP281-4的普通光耦和型號(hào)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(cè)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(hào)，且具有人工復(fù)位功能?？刂茖?dǎo)引模塊采用型號(hào)為TLP521-1的光耦進(jìn)行單片機(jī)輸出PWM信號(hào)與充電插頭間的隔離，通過檢測(cè)PWM脈沖信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(dòng)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(hào)，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(hào)為ZLG7290的芯片來驅(qū)動(dòng)一些控制板上的電源指示燈、數(shù)字量輸入輸出信號(hào)指示燈。存儲(chǔ)模塊該模塊為外擴(kuò)EEPROM存儲(chǔ)模塊，采用型號(hào)為AT24C512的存儲(chǔ)芯片。該芯片有512K的存儲(chǔ)空間，通過模擬總線與微處理器相連接，主要用于存儲(chǔ)用戶信息。射頻模塊采用廣州周立功單片機(jī)公司型號(hào)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(dòng)上傳和被動(dòng)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(hào)為L(zhǎng)EVI777A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(hào)為GPRS-DTU-23A的遠(yuǎn)程無線通信模塊，可以實(shí)現(xiàn)與上級(jí)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(cè)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(hào)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(tái)，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(dòng)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(dòng)，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(cè)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(dòng)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(cè)到，并控制輸出閉合信號(hào)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(huì)影響打印口及觸摸屏，因此，我們?cè)O(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(hào)D03，馬達(dá)得電，將帶動(dòng)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(duì)其的限定，盡管參照上述實(shí)施方式對(duì)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(duì)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(hào)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(hào)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(cè)模塊、存儲(chǔ)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(duì)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(hào)與充電插頭間的隔離，通過檢測(cè)PWM脈沖信號(hào)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(cè)模塊采用光耦和固態(tài)繼電器，監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置、控制CPU模塊的數(shù)字量輸入輸出； 所述存儲(chǔ)模塊通過總線與微處理器相連接，用于存儲(chǔ)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(dòng)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(hào)、并接收主控制器發(fā)出的閉鎖控制裝置的執(zhí)行信號(hào)。
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(cè)報(bào)警模塊，防誤拔監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊測(cè)得充電插座脫開后，向主控制器發(fā)出誤拔信號(hào)、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(hào)。
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(hào)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(hào)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(dòng)汽車的可靠充電的交流充電樁，發(fā)展前景廣闊。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103066644SQ20121054206
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)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(qǐng)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(dòng)控制工程有限公司