電動汽車充電器、充電樁及充電管理系統的制作方法

本發明涉及充電技術領域，尤其是涉及一種電動汽車充電器、充電樁及充電管理系統。

背景技術：

近年來，隨著電動汽車技術的不斷發展，電動汽車的充電技術也得到了越來越多的關注，并且充電設施數量的需求也越來越大，因此，各地的充電站也在逐步完善，在一定程度上滿足了市場需求。但是，目前充電站中的充電樁大多是針對單一類型的充電器具，而隨著電動車行業的不斷發展，不僅會出現越來越多類型的電動轎車，還會出現其他形式的電動車，像電動公交車或者電動貨車等，不同類型或者不同型號的充電器具的充電電壓也會有所不同，因此，現有的充電樁無法滿足多類型充電器具的充電要求，不僅降低了充電器具的充電效率，也降低了人們使用電動車的體驗度。

針對現有充電樁無法滿足多類型充電器具的充電要求，降低了充電器具的充電效率，進而降低人們使用電動車的體驗度的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種電動汽車充電器、充電樁及充電管理系統，以緩解現有充電樁無法滿足多類型充電器具充電要求的技術問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種電動汽車充電器，包括：輸入接口、第一整流電路和輸出電路；輸入接口與供電系統連接，用于接收供電系統輸出的交流電信號；所述輸入接口與第一整流電路之間設置有第一控制電路，第一控制電路包括第一控制繼電器、觸發電路和第二整流電路，第一控制繼電器設置在輸入接口與第一整流電路的通路上；觸發電路與第二整流電路的直流輸出端連接，用于接收用戶的觸發信號，并將觸發信號傳輸至第二整流電路；第二整流電路的直流輸出端與第一控制繼電器的控制端連接，第二整流電路的輸入端與供電系統連接，用于在觸發信號的觸發下，獲取供電系統輸出的交流電信號，并將交流電信號整流成直流電信號，向第一控制繼電器輸出直流電信號，以控制第一控制繼電器接通輸入接口與第一整流電路的通路；第一整流電路用于將供電系統輸出的交流電信號整流成直流電信號并將直流電信號傳輸至輸出電路；輸出電路包括有輸出接口和第二控制電路；輸出接口用于與電動汽車的電池連接；第二控制電路包括有均衡電阻和與均衡電阻連接的第二控制繼電器，第二控制繼電器設置在第一整流電路與輸出接口的通路上；第一整流電路傳輸的直流電信號通過第二控制電路傳輸至輸出接口，以給輸出接口連接的電動汽車的電池進行充電；均衡電阻通過輸出接口與電動汽車的電池連接，均衡電阻的一端共同連接在第二控制繼電器的控制端，第二控制繼電器還用于獲取電動汽車的電池的電壓值，當電動汽車的電池的當前電壓值達到所述第二控制繼電器的感應電壓時，所述第二控制繼電器斷開，切斷所述第一整流電路與所述輸出接口的通路，停止給所述電動汽車的電池充電。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，上述均衡電阻為可調電阻，可調電阻由多個電阻并聯組成，多個電阻的一端共同連接在第二控制繼電器的控制端，多個電阻的另一端分別通過多個開關連接在輸出電路的正極輸出端。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，上述充電器還包括連接第二控制繼電器和第二整流電路的直流輸出端的第一信號線；第二控制繼電器還用于當切斷第一整流電路與輸出接口的通路時，通過第一信號線觸發第二整流電路停止向第一控制繼電器輸出直流電信號。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，上述供電系統輸入的交流電信號為AC220V和/或AC380V。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，上述充電器還包括設置在輸入接口和第一整流電路之間的充電電容器。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，上述充電器還包括風扇電路，該風扇電路包括整流橋電路和電容器；整流橋電路通過電容器與輸入接口連接，用于將輸入接口輸入的交流電信號整流成直流電信號，用于給風扇供電。

第二方面，本發明實施例還提供一種電動汽車充電樁，該充電樁包括上述第一方面所述的充電器，還包括人機交互設備；上述充電器用于給電動汽車充電；上述人機交互設備用于向用戶展示充電樁的運行狀態。

結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，上述人機交互設備通過第二信號線與充電器的第一整流電路的負極輸出端和第二整流電路的負極輸出端連接；上述人機交互設備包括處理器，以及與處理器連接的刷卡區、電能表、顯示屏和操作面板；該刷卡區用于感應用戶的磁卡，以獲取用戶的用戶信息，并將用戶信息傳輸至處理器；上述操作面板包括操作按鈕，用于接收用戶的操作指令，并將操作指令傳輸至處理器；上述處理器用于根據用戶的用戶信息以及操作指令控制充電器進行充電；上述處理器還用于在充電器充電過程中控制電能表進行充電計量，以及通過顯示屏向用戶顯示充電樁的運行狀態。

結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，上述人機交互設備還設置有運行狀態指示燈，用于指示充電樁的運行狀態。

第三方面，本發明實施例還提供了一種電動汽車充電管理系統，包括上述第二方面所述的電動汽車充電樁，還包括服務器；充電樁與服務器通過無線網絡進行通信；該服務器用于接收充電樁上傳的數據，根據數據對充電樁的充電過程進行計費管理，并對充電樁的運行數據進行統計和分析。

本發明實施例帶來了以下有益效果：

本發明實施例提供的電動汽車充電器、充電樁及充電管理系統，通過整流電路將供電系統輸出的交流電信號整流成直流電信號之后，給電動汽車充電，并通過設置在輸出電路的均衡電阻獲取當前正在充電的電動汽車的電池的電壓值，在當前電壓值達到第二控制繼電器的感應電壓時，第二控制繼電器斷開，停止給電動汽車的電池充電，同時，還可以對均衡電阻的阻值進行調節，以適應給不同型號電動汽車的電池進行充電，有效地滿足了多種類型充電器具的充電要求，提高了充電效率，進而提高了人們使用電動汽車的體驗度。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種電動汽車充電器的結構框圖；

圖2為本發明實施例提供的一種電動汽車充電器的控制電路示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種為電動汽車充電器供電的供電系統的原理示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種電動汽車充電樁的控制電路示意圖；

圖5為本發明實施例提供的一種電動汽車充電樁的輸出電路的放大示意圖；

圖6為本發明實施例提供的一種電動汽車充電管理系統的結構框圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

目前充電站中的充電樁大多針對單一類型的電動汽車的電池，隨著電動汽車行業的不斷發展，充電電池的類型逐漸增多，現有技術中的充電樁在一定程度上無法滿足多類型充電器具的充電要求。基于此，本發明實施例提供一種電動汽車充電器、充電樁及充電管理系統，以滿足多種類型的電動汽車的電池的充電要求。

為便于對本實施例進行理解，首先對本發明實施例所公開的一種電動汽車充電器進行詳細介紹。

實施例一：

本發明實施例提供了一種電動汽車充電器，如圖1所示的結構框圖，該電動汽車充電器包括輸入接口10、第一整流電路20和輸出電路30。

輸入接口10與供電系統連接，用于接收供電系統輸出的交流電信號；其中，供電系統主要為充電設備提供電源，在本實施例中，供電系統輸入的交流電信號為AC220V和/或AC380V。

輸入接口10與第一整流電路之間設置有第一控制電路40，第一控制電路40包括第一控制繼電器401、觸發電路403和第二整流電路402，第一控制繼電器401設置在輸入接口10與第一整流電路20的通路上。

觸發電路403與第二整流電路402的直流輸出端連接，用于接收用戶的觸發信號，并將觸發信號傳輸至第二整流電路402，具體實現時，該觸發電路403可以和刷卡機等設備連接，以接收用戶的觸發信號。

第二整流電路402的直流輸出端與第一控制繼電器401的控制端連接，第二整流電路402的輸入端與供電系統連接，用于在觸發信號的觸發下，獲取供電系統輸出的交流電信號，并將交流電信號整流成直流電信號，向第一控制繼電器401輸出直流電信號，以控制第一控制繼電器401接通輸入接口10與第一整流電路20的通路。

第一整流電路20用于將供電系統輸出的交流電信號整流成直流電信號并將直流電信號傳輸至輸出電路30；輸出電路30包括有輸出接口301和第二控制電路；輸出接口301用于與電動汽車的電池連接。

第二控制電路包括有均衡電阻303和與均衡電阻303連接的第二控制繼電器302，第二控制繼電器302設置在第一整流電路20與輸出接口301的通路上；第一整流電路20傳輸的直流電信號通過第二控制電路傳輸至輸出接口301，以給輸出接口301連接的電動汽車的電池進行充電。

均衡電阻303通過輸出接口與電動汽車的電池連接，均衡電阻的一端共同連接在第二控制繼電器302的控制端，第二控制繼電器302還用于獲取電動汽車的電池的電壓值，當電動汽車的電池的當前電壓值達到第二控制繼電器302的感應電壓時，第二控制繼電器302斷開，切斷第一整流電路20與輸出接口301的通路，停止給所述電動汽車的電池充電。

具體實現時，上述均衡電阻303為可調電阻，可調電阻由多個電阻并聯組成，多個電阻的一端共同連接在第二控制繼電器302的控制端，多個電阻的另一端分別通過多個開關連接在輸出電路的正極輸出端，以實現對均衡電阻的阻值進行調節，以適應不同類型的電動汽車的電池。

進一步，上述充電器還包括連接第二控制繼電器和第二整流電路的直流輸出端的第一信號線(圖1中未示出)；第二控制繼電器還用于當切斷第一整流電路與輸出接口的通路時，通過第一信號線觸發第二整流電路停止向第一控制繼電器輸出直流電信號。

本發明實施例提供的電動汽車充電器，通過整流電路將供電系統輸出的交流電信號整流成直流電信號之后，給電動汽車充電，并通過設置在輸出電路的均衡電阻獲取當前正在充電的電動汽車的電池的電壓值，在當前電壓值達到第二控制繼電器的感應電壓時，第二控制繼電器斷開，停止給電動汽車的電池充電，同時，還可以對均衡電阻的阻值進行調節，以適應給不同型號電動汽車的電池進行充電，有效地滿足了多種類型充電器具的充電要求，提高了充電效率，進而提高了人們使用電動汽車的體驗度。

圖2示出了上述實施例提供的電動汽車充電器的一種優選的控制電路示意圖，如圖2所示，其中，第一控制繼電器為K1，優選為超大電流常閉型繼電器；第二控制繼電器K2，優選為小電流繼電器，例如，型號為SHD-12VDC-F-A的4腳常開型繼電器，第二整流電路D2的負極輸出端與第二控制繼電器K2連接，在K2的觸發下控制向第一控制繼電器K1輸出的直流電信號，以控制輸入接口與第一整流電路的通斷。

進一步，第一整流電路D1優選為整流橋，將供電系統輸出的交流電信號整流成直流電信號，通過輸出接口輸出至充電器具進行充電；第二整流電路D2也可以通過整流橋實現，從供電系統獲取交流電信號后，整流成直流電信號，輸出至第一控制繼電器K1的線圈，進而控制K1的通斷；

具體實現時，當輸出接口接入充電器具(例如，電動汽車的電池)時，觸發K2工作，使K2處于常開狀態，使K2不會向D2發送觸發信號，由于K1為常閉繼電器，因此，此時輸入接口與第一整流電路D1之間的通路處于接通狀態，供電系統輸出的交流電信號到達第一整流電路D1，經D1整流后，通過輸出接口輸出至充電器具，當充電器具電量充滿時，充電器具的電壓信號通過均衡電阻到達K2，使K2閉合，進而向D2的負極輸出端發送觸發信號，觸發D2向K1輸出直流電信號，進而使K1斷開，切斷輸入接口與第一整流電路D1之間的通路，停止給充電器具充電。

當上述輸出接口未接入充電器具時，此時K2直接與輸出接口連接，以獲取輸出接口輸出的直流電信號，進而處于閉合狀態，此時，也會向D2的負極輸出端發送觸發信號，觸發D2向K1輸出直流電信號，進而使K1斷開，切斷輸入接口與第一整流電路D1之間的通路，停止輸出直流電信號，起到了自我保護的作用，避免發生觸電事故。

進一步，均衡電阻由多個電阻R1、R2、R3并聯組成，每個電阻分別通過開關(圖中的S1、S2和S3)連接在輸出接口的正極輸出端。具體實現時，電阻和與電路連接的開關的數量可以是多個，在實際應用時根據電動汽車的電池的型號進行設置，另外，上述K1和K2的型號也是本發明中的優選方案，在使用時可以根據實際情況選擇是常開型或者常閉型等型號，本發明實施例對此不進行限制。

進一步，為了保證充電器在進行大電流或者大電壓充電時，能夠有足夠的電能供應，上述充電器還包括設置在輸入接口和第一整流電路之間的充電電容器，如圖2所示的C4，當充電器為負載(電動汽車的電池)充電時可以同時給C4充電，當交流電信號換向時，整流輸出端的電壓由最大值向最小值轉變，此時充電電容器C4里存儲的電能可以向負載供電，如此反復，有助于使第一整流電路輸出的直流電壓更加平滑和穩定，同時，也能加快充電速度，并且起到濾波的作用。具體地，圖2中所示的控制電路示意圖中還包括設置在K1和K2的線圈引腳的電容C5和電容C3，以對輸入到繼電器的直流電信號進行濾波處理，提高電路的穩定性；在實際應用時，還可以在第二整流電路D2的交流輸入通路中串聯一個電容，如圖2所示的電容C1，C1優選為可變電容，在供電系統的輸出交流電信號變化時，可以起到儲能和濾波的作用。

更進一步，考慮到充電器的工作電流和工作電壓較大，容易發熱的情況，上述充電器還包括風扇電路(圖2中未示出)，該風扇電路包括整流橋電路和電容器；整流橋電路通過電容器與輸入接口連接，用于將輸入接口輸入的交流電信號整流成直流電信號，用于給風扇供電。

圖3示出了一種上述實施例中的供電系統的供電示意圖，由于供電系統輸出的交流電信號為AC220V和/或AC380V，因此可以采用兩個火線和一個地線實現。進一步，供電系統輸出的交流電信號不同，上述電路圖中的均衡電阻以及充電電容器的幸好也會有響應的調整，例如，當供電系統輸出AC220V時，R1的阻值可以是2.9KΩ，C1的型號可以優選為450V，2uF；當供電系統輸出AC380V時，R1的阻值可以是5.8KΩ，C1的型號可以優選為450V，1uF，具體實現時，可以根據實際情況進行設置，本發明實施例對此不進行限制。

實施例二：

基于上述實施例提供的一種電動汽車充電器，本發明還提供了一種電動汽車充電樁，該充電樁包括上述實施例所述的充電器，還包括人機交互設備；充電器用于給電動汽車充電；人機交互設備用于向用戶展示充電樁的運行狀態。

圖4示出了一種本發明實施例所提供的電動汽車充電樁的控制電路示意圖，圖中包括圖2所示的電動汽車充電器、圖3所示的供電系統，以及人機交互設備的刷卡機和電能表。

在實際使用時，該人機交互設備通過圖4中的第二信號線與充電器的第一整流電路的負極輸出端和第二整流電路的負極輸出端連接；人機交互設備包括處理器，以及與處理器連接的刷卡區、電能表、顯示屏和操作面板；其中，在圖4中僅僅示意除了電能表和刷卡機中刷卡區的示意圖，刷卡區用于感應用戶的磁卡，以獲取用戶的用戶信息，并將用戶信息傳輸至處理器；操作面板包括操作按鈕，用于接收用戶的操作指令，并將操作指令傳輸至處理器；處理器用于根據用戶的用戶信息以及操作指令控制充電器進行充電；處理器還用于在充電器充電過程中控制電能表進行充電計量，以及通過顯示屏向用戶顯示充電樁的運行狀態。

圖4中所示的充電器部分，還包括有風扇電路，包括電容器C2、C6，以及二極管整流電路。

圖5示出了圖4中的輸出電路部分的放大示意圖，如圖5所示，包括充電器和電動汽車的電池，以及第二控制電路，其中，D1端連線連接第一整流電路的負極輸出端，D2端連線連接第二整流電路的負極輸出端。圖5中的R為第二控制電路的均衡電阻，K2為第二控制繼電器。當電動汽車的電池接入充電樁后，用戶在刷卡機的刷卡區進行刷卡操作，刷卡機讀取用戶的用戶信息后，在用戶的操作下開始進行充電，均衡電阻R通過所述輸出接口與電動汽車的電池連接，在充電過程中，第二控制繼電器的控制端(連接線圈的兩個引腳)獲取電動汽車的電池的電壓值，當電動汽車的電池的當前電壓值達到第二控制繼電器的感應電壓時，第二控制繼電器斷開，停止給所述電動汽車的電池充電。

進一步，上述人機交互設備還設置有運行狀態指示燈(圖5中未示出)，用于指示充電樁的運行狀態，其中，該指示燈可以設置在人機交互設備的顯示屏的指定位置，向用戶提供“待機”、“充電”與“充滿”狀態指示。

具體地，在充電過程中，為了最大限度地提高充電效率，在充電器和充電樁的載荷范圍內，可以在輸出接口處并聯多個相同電壓的電動汽車的電池，進行同時充電；還可以在通電交流電壓范圍內串聯多個相同的電動汽車的電池，進行同時充電，以提高充電樁的充電效率。

本發明實施例提供的電動汽車充電樁，通過刷卡機接收用戶的充電指示后，控制充電器給電動汽車充電，當電動汽車當前電壓值達到充電器的第二控制繼電器的感應電壓時，停止給電動汽車的電池充電，能夠通過充電器輸出電路的均衡電阻來適應不同型號電動汽車的電池，有效地滿足了多種類型充電器具的充電要求，提高了充電效率，進而提高了人們使用電動汽車的體驗度。

本發明實施例提供的電動汽車充電樁，與上述實施例提供的電動汽車充電器具有相同的技術特征，所以也能解決相同的技術問題，達到相同的技術效果。

實施例三：

在上述實施例的基礎上，本發明實施例還提供了一種電動汽車充電管理系統，包括上述實施例二所述的電動汽車充電樁，還包括服務器；充電樁與服務器通過無線網絡進行通信；服務器用于接收充電樁上傳的數據，根據該數據對充電樁的充電過程進行計費管理，并對充電樁的運行數據進行統計和分析。

具體實現時，在充電樁的人家交互設備上可以設置與處理器連接的智能控制模塊，通過總線通信連接到集中器，集中器在與服務器利用無線網絡(例如，CDMA/GPRS/3G/4G等網絡)進行數據交互，以獲取充電樁的運行數據。圖6示出了一種電動汽車充電管理系統的結構框圖，包括服務器600和多個充電樁602，進一步，還包括與服務器600連接的計費工作站601。其中，圖6中的充電樁的數量為三個，應當理解，圖6僅僅是示意圖，具體實現時，充電樁的數量可以根據充電站的實際情況進行設置，本發明實施例對此不進行限制。

在實際使用時，服務器與充電樁的人機交互設備聯網，還可以兼容電池管理系統和充電管理服務平臺。用戶在使用充電樁進行充電時，可以在操作面板進行操作，選擇充電模式，例如：按時計費充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等，當開始充電時，電池管理系統系統還可以監控電動汽車的電池的工作狀態(電池的電壓、電流和溫度)，對電池進行管理以避免出現過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴重不平衡現象，最大限度地利用電池存儲能力和循環壽命。

進一步，充電管理服務平臺可以設置有充電管理、充電運營和綜合查詢的功能，對每個充電樁的數據進行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息以及充電樁信息等，以保證充電站安全、可靠地運行。

同時，為了避免用戶由于操作失誤導致的充電安全問題，在用戶進行充電之前，服務器還可以根據充電樁上傳的運行數據檢測電動汽車的電池連接是否正常，如果不正常，例如，充電樁的充電器與電動汽車的電池沒有接通，則服務器可以向充電樁的人機交互設備發送停止指令，使充電器的輸出電路不會輸出直流電信號，以保證充電站和用戶的安全。

本發明實施例提供的電動汽車充電管理系統，通過將充電樁與服務器連接，能夠對充電站中包括的充電樁進行統一的智能化管理，進而能夠保證充電站的安全、可靠的運行，有助于使充電站成為智能電網的重要組成部分，提高充電效率，進而提高人們使用電動汽車的體驗度。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統的具體工作過程，可以參考前述實施例中的對應過程，在此不再贅述。另外，需要說明的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

最后應說明的是：以上實施例，僅為本發明的具體實施方式，用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，本發明的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和范圍，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。