本發(fā)明涉及充電系統(tǒng)領域，尤其涉及一種寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁。

背景技術：

根據對2012-2020年的節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量將達到50萬輛，到2020年，，純電動汽車和插電式混合動力汽車的年生產能力將達到200萬輛，而累計產銷量將超過500萬輛。與此同時，充電設施的建設力度要跟上新能源汽車產銷規(guī)模，根據“十三一”規(guī)劃，預計到2020年，集中式充換電站將增長到1.2萬座，而分散式充電樁將增長到450萬個。

目前不同類型的電動汽車，其充電電壓范圍不一致，比如，四人轎車的充電范圍一般為150～400vdc，而中巴和大巴的充電范圍一般為400～700vdc；另外，由于生產廠家有各自的充電標準，因此即使是同一類型的電動汽車，其充電電壓也可能不一樣。

目前市場上的充電樁，充電范圍較窄，往往只能為部分種類的車輛進行充電，這就導致了即使充電樁的數量很多，但某一用戶實際能用的充電樁很少，車與充電樁不匹配的問題非常嚴重。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁，改造現有技術中的充電系統(tǒng)的內部結構，提高充電系統(tǒng)的充電效率，增加充電系統(tǒng)的充完電后的自動斷開功能，增加導航信息的上傳功能以及增加充電系統(tǒng)充電狀態(tài)上傳功能，更為關鍵的是，將原本獨立分布在城市各個公共區(qū)間內的充電系統(tǒng)設置在路燈裝置上，以城市路燈為硬件平臺， 實現充電系統(tǒng)分布均勻、數量眾多的特點。

根據本發(fā)明的一方面，提供了一種寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁，所述充電系統(tǒng)包括gps定位儀、led燈管、led驅動設備和充電電壓變化率檢測設備，gps定位儀用于提供充電系統(tǒng)的gps位置，led燈管和led驅動設備協同操作，用于為附近提供路燈照明，充電電壓變化率檢測設備用于在充電系統(tǒng)為電動汽車充電時，實時檢測充電電壓變化率，充電電壓變化率用于確定電動汽車是否充電完畢。

更具體地，在所述寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁中，包括：剩余充電時間檢測儀，與充電系統(tǒng)上正充電的電動汽車的蓄電池連接，用于基于蓄電池的當前電量確定充電系統(tǒng)將蓄電池充滿所需用的剩余充電時間；空閑狀態(tài)檢測儀，與充電系統(tǒng)的充電插座連接，用于確定充電系統(tǒng)是否處于空閑狀態(tài)，相應地，發(fā)送空閑指示信號或占用指示信號；gps定位儀，設置在充電系統(tǒng)上，用于接收gps衛(wèi)星發(fā)送的、充電系統(tǒng)的gps位置；無線通信接口，設置在充電系統(tǒng)上，用于與遠端的充電系統(tǒng)管理服務器建立雙向無線通信鏈路；第一電阻，一端與電動汽車的蓄電池的充電正端連接；測量互感器，二次側負端與電動汽車的蓄電池的充電負端連接，二次側正端與第一電阻的另一端連接；第二電阻，一端與測量互感器的一次側負端連接，另一端與測量互感器的一次側正端連接；第三電阻，一端與測量互感器的一次側正端連接；第四電阻，一端與第三電阻的另一端連接，另一端與運算放大器的輸出端連接；運算放大器，輸入負端與第三電阻的另一端連接，輸入正端與測量互感器的一次側負端連接，輸入正端接入一個正的參考電壓；ad轉換器，輸入端與運算放大器的輸出端連接，輸出端即測量的實時電壓數據；計時器，用于提供計時信號；充電控制設備，與充電插座連接，用于切斷或恢復對充電插座的充電供應；一體化結構，包括led燈管、led驅動設備、振動傳感設備、充電插座、過壓保護設備、過流保護設備、路燈狀態(tài)檢測設備、市電輸入接口、整流設備、穩(wěn)壓設備、變壓設備和msp430單片機；市電輸入接口用于接入市政交流電；整流設備與市電輸入接口連接，用于將220v市政交流電整流為直流電；穩(wěn)壓設備與整流設備連接，用于對直流電進行穩(wěn)壓處理；變壓設備與穩(wěn)壓設備連接，用于對穩(wěn)壓后的直流電進行變壓處理以獲得led燈管所需要的 工作電壓；充電插座與變壓設備連接，用于與電動汽車的充電插頭連接，對電動汽車的電池進行充電；過壓保護設備與充電插座連接，用于為充電插座的充電電壓提供過壓保護；過流保護設備與充電插座連接，用于為充電插座的充電電流提供過流保護；振動傳感設備用于檢測附近的音量大小，以確定是否向led驅動設備發(fā)送打開控制信號或關閉控制信號；led驅動設備與振動傳感設備和led燈管分別連接，用于向led燈管發(fā)送打開控制信號或關閉控制信號以控制led燈管的打開或關閉；msp430單片機與ad轉換器的輸出端、計時器和充電控制設備分別連接，基于ad轉換器和計時器的輸出確定實時電壓數據的電壓變化率，當電壓變化率小于等于預設變化率閾值時，控制充電控制設備以切斷對充電插座的充電供應；其中，msp430單片機還與剩余充電時間檢測儀、空閑狀態(tài)檢測儀、gps定位儀和無線通信接口分別連接，將充電系統(tǒng)的gps位置無線發(fā)送給遠端的充電系統(tǒng)管理服務器，還將空閑指示信號或占用指示信號無線發(fā)送給遠端的充電系統(tǒng)管理服務器，以及在無線發(fā)送占用指示信號時將蓄電池充滿所需用的剩余充電時間無線發(fā)送給遠端的充電系統(tǒng)管理服務器。

更具體地，在所述寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁中，所述充電系統(tǒng)還包括：計量收費設備，用于基于充電插座的充電電量確定向電動汽車用戶請求的充電費用。

更具體地，在所述寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁中：計量收費設備與充電插座連接。

更具體地，在所述寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁中：計量收費設備設置在一體化結構內。

更具體地，在所述寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁中：市政交流電為220v交流電。

附圖說明

以下將結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中：

圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁的結構方框圖。

附圖標記：1gps定位儀；2led燈管；3led驅動設備；4充電電 壓變化率檢測設備

具體實施方式

下面將參照附圖對本發(fā)明的寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁的實施方案進行詳細說明。

用于電動汽車充電的充電系統(tǒng)的技術實現如下：充電系統(tǒng)中充電器通過把帶電線的插頭插入電動汽車上配套的插座中，電能就輸入蓄電池對其充電。充電器設置了一個鎖止杠桿以利于插入和取出插頭，同時杠桿還能提供一個確定已經鎖緊的信號以確保安全。根據充電器和車上電池管理系統(tǒng)相互之間的通訊，功率轉換器能在線調節(jié)充電功率，而且充電器能顯示充電電壓、充電電流、充電量和充電費用。

然而，現有技術中的充電系統(tǒng)結構單一、功能簡單，導致充電效率不高，無法實現對電動汽車充完電后自動斷開的功能；尤為明顯的是，現有技術中的充電系統(tǒng)都是獨立設置在城市公共空間內，一個充電系統(tǒng)就占據一個固定的城市公共空間，這個被占用的城市公共空間只能用于對電動汽車充電，而再也不能有其他公共服務功能，導致城市公共空間越來越少。

為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁，優(yōu)化原有的充電系統(tǒng)的結構，增加功能設備，提高充電效率，尤其關鍵的是，采用城市內分布均勻、數量眾多的led路燈作為充電系統(tǒng)的硬件平臺，在實現節(jié)能照明的同時，有效節(jié)省了城市公共空間。

圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁的結構方框圖，所述充電系統(tǒng)包括gps定位儀、led燈管、led驅動設備和充電電壓變化率檢測設備，gps定位儀用于提供充電系統(tǒng)的gps位置，led燈管和led驅動設備協同操作，用于為附近提供路燈照明，充電電壓變化率檢測設備用于在充電系統(tǒng)為電動汽車充電時，實時檢測充電電壓變化率，充電電壓變化率用于確定電動汽車是否充電完畢。

接著，繼續(xù)對本發(fā)明的寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁的具體結構進行進一步的說明。

所述充電系統(tǒng)包括：剩余充電時間檢測儀，與充電系統(tǒng)上正充電的電動汽車的蓄電池連接，用于基于蓄電池的當前電量確定充電系統(tǒng)將蓄電池 充滿所需用的剩余充電時間；空閑狀態(tài)檢測儀，與充電系統(tǒng)的充電插座連接，用于確定充電系統(tǒng)是否處于空閑狀態(tài)，相應地，發(fā)送空閑指示信號或占用指示信號。

所述充電系統(tǒng)包括：gps定位儀，設置在充電系統(tǒng)上，用于接收gps衛(wèi)星發(fā)送的、充電系統(tǒng)的gps位置；無線通信接口，設置在充電系統(tǒng)上，用于與遠端的充電系統(tǒng)管理服務器建立雙向無線通信鏈路。

所述充電系統(tǒng)包括：第一電阻，一端與電動汽車的蓄電池的充電正端連接；測量互感器，二次側負端與電動汽車的蓄電池的充電負端連接，二次側正端與第一電阻的另一端連接；第二電阻，一端與測量互感器的一次側負端連接，另一端與測量互感器的一次側正端連接；第三電阻，一端與測量互感器的一次側正端連接；第四電阻，一端與第三電阻的另一端連接，另一端與運算放大器的輸出端連接；運算放大器，輸入負端與第三電阻的另一端連接，輸入正端與測量互感器的一次側負端連接，輸入正端接入一個正的參考電壓。

所述充電系統(tǒng)包括：ad轉換器，輸入端與運算放大器的輸出端連接，輸出端即測量的實時電壓數據；計時器，用于提供計時信號；充電控制設備，與充電插座連接，用于切斷或恢復對充電插座的充電供應。

所述充電系統(tǒng)包括：一體化結構，包括led燈管、led驅動設備、振動傳感設備、充電插座、過壓保護設備、過流保護設備、路燈狀態(tài)檢測設備、市電輸入接口、整流設備、穩(wěn)壓設備、變壓設備和msp430單片機。

市電輸入接口用于接入市政交流電；整流設備與市電輸入接口連接，用于將220v市政交流電整流為直流電；穩(wěn)壓設備與整流設備連接，用于對直流電進行穩(wěn)壓處理；變壓設備與穩(wěn)壓設備連接，用于對穩(wěn)壓后的直流電進行變壓處理以獲得led燈管所需要的工作電壓；充電插座與變壓設備連接，用于與電動汽車的充電插頭連接，對電動汽車的電池進行充電；過壓保護設備與充電插座連接，用于為充電插座的充電電壓提供過壓保護；過流保護設備與充電插座連接，用于為充電插座的充電電流提供過流保護。

振動傳感設備用于檢測附近的音量大小，以確定是否向led驅動設備發(fā)送打開控制信號或關閉控制信號；led驅動設備與振動傳感設備和led 燈管分別連接，用于向led燈管發(fā)送打開控制信號或關閉控制信號以控制led燈管的打開或關閉。

msp430單片機與ad轉換器的輸出端、計時器和充電控制設備分別連接，基于ad轉換器和計時器的輸出確定實時電壓數據的電壓變化率，當電壓變化率小于等于預設變化率閾值時，控制充電控制設備以切斷對充電插座的充電供應。

其中，msp430單片機還與剩余充電時間檢測儀、空閑狀態(tài)檢測儀、gps定位儀和無線通信接口分別連接，將充電系統(tǒng)的gps位置無線發(fā)送給遠端的充電系統(tǒng)管理服務器，還將空閑指示信號或占用指示信號無線發(fā)送給遠端的充電系統(tǒng)管理服務器，以及在無線發(fā)送占用指示信號時將蓄電池充滿所需用的剩余充電時間無線發(fā)送給遠端的充電系統(tǒng)管理服務器。

可選地，所述充電系統(tǒng)還包括：計量收費設備，用于基于充電插座的充電電量確定向電動汽車用戶請求的充電費用；計量收費設備與充電插座連接；計量收費設備設置在一體化結構內；以及，市政交流電可選用220v交流電。

另外，運算放大器(簡稱“運放”)是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。他是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數學運算的結果。由于早期應用于模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名“運算放大器”。

運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現，也可以實現在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發(fā)展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應用于電子行業(yè)當中。

采用本發(fā)明的寬電壓輸出范圍的電動汽車充電樁，針對現有技術充電系統(tǒng)過多占用城市空間以及結構老化、充電效率不高的技術問題，一方面，改造了現有的充電系統(tǒng)的結構，增加多個充電輔助功能，提高充電效率和充電的自動化水平；另一方面，通過將充電系統(tǒng)設置在led路燈的硬件平臺上，從而在實現節(jié)能照明的同時，盡可能少地占用城市空間，而且能夠借助城市路燈分布廣泛、數量眾多的特點，滿足各條道路上的電動汽車的充電需求。

可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。