專利名稱：帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備及其投切和節(jié)能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電動(dòng)汽車充電設(shè)備，尤其涉及的是一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備及其投切和節(jié)能的方法。
背景技術(shù)：
一般的交(直)流充電設(shè)備能夠完成基本的交(直)流充電功能，沒有采用降低主電路待機(jī)功耗的節(jié)電措施，為了適應(yīng)電動(dòng)汽車從少到多地推廣和應(yīng)用過程，充電設(shè)備的使用率也必然會從低到高。即使交(直)流充電設(shè)備在實(shí)際使用過程中，也必然會遇到在不同地點(diǎn)和不同時(shí)間段，客戶的使用率分布不均勻的現(xiàn)象，在沒有使用時(shí)，如果整個(gè)充電設(shè)備總是處于通電工作狀態(tài)，其待機(jī)空載消耗的功率一般在幾十瓦到幾百瓦的范圍內(nèi)，有的直流大功率充電設(shè)備甚至更高。在電動(dòng)汽車尚未普及的時(shí)期，客戶的使用率很低，空載損耗隨時(shí)間的增加其積累值會很大，這一部分電能不但白白地浪費(fèi)了，提高了使用成本，也降低了設(shè)備的使用壽命。為了極大地降低使用過程中的主機(jī)待機(jī)功耗，應(yīng)當(dāng)使待機(jī)靜態(tài)功率從幾十瓦，甚至幾百瓦降低到數(shù)百毫瓦，可以做到最大可能地節(jié)約待機(jī)電能。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備及其投切和節(jié)能的方法，通過環(huán)境光、接近傳感器及負(fù)載電流檢測實(shí)現(xiàn)了減少大功率充電電源模塊的待機(jī)時(shí)間。技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括接近模塊、上位機(jī)模塊、光敏模塊、控制模塊、隔離繼電器、反饋模塊、LED燈、充電電源模塊和待機(jī)電源；其中 接近模塊、上位機(jī)模塊、光敏模塊、LED燈、隔離繼電器、待機(jī)電源和反饋模塊分別與控制模塊相連，充電電源模塊分別與隔離繼電器和反饋模塊相連，待機(jī)電源分別與接近模塊、上位機(jī)模塊、光敏模塊、控制模塊、隔離繼電器和LED燈相連。所述接近模塊包括接近傳感器和信號處理電路；接近傳感器和信號處理電路相連，信號處理電路和控制模塊相連，待機(jī)電源分別與接近傳感器和信號處理電路相連。所述上位機(jī)模塊包括上位計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和本地信號提取電路；上位計(jì)算機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)和本地信號提取電路相連，本地信號提取電路和控制模塊相連，待機(jī)電源分別與通信網(wǎng)絡(luò)和本地信號提取電路相連。所述光敏模塊包括光敏傳感器、信號調(diào)理電路和比較器；光敏傳感器和信號調(diào)理電路相連，信號調(diào)理電路和比較器相連，比較器和控制模塊相連，待機(jī)電源分別與光敏傳感器、信號調(diào)理電路和比較器相連。所述控制模塊是用可編程器件實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)待機(jī)電源工作時(shí)，控制模塊由待機(jī)電源供電，實(shí)現(xiàn)多輸入、多輸出的邏輯控制；當(dāng)待機(jī)電源不工作時(shí)，其內(nèi)部提供一條從本地信號提取電路輸出到待機(jī)電源輸入的通道，以實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)模塊對待機(jī)電源自鎖和解鎖工作的控制。所述充電電源模塊包括交流電源、交流接觸器、負(fù)載電流傳感器和功率控制與變換單元；其中交流電源和交流接觸器相連，交流接觸器和負(fù)載電流傳感器相連，負(fù)載電流傳感器和功率控制與變換單元相連，交流接觸器和隔離繼電器相連，負(fù)載電流傳感器和反饋模塊相連。一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備的投切和節(jié)能的方法，包括以下步驟(1)初始為全斷電狀態(tài)，上位計(jì)算機(jī)控制待機(jī)電源上電自鎖工作；(2)當(dāng)使用者接近到設(shè)定距離時(shí)，接近模塊發(fā)出信號，通過控制模塊啟動(dòng)隔離繼電器吸合，交流接觸器吸合上電，對負(fù)載充電；(3)充電結(jié)束后，負(fù)載電流傳感器觸發(fā)定時(shí)，在定時(shí)的時(shí)間內(nèi)如果沒有使用，則定時(shí)結(jié)束后隔離繼電器復(fù)位，交流電源斷電，進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)。該方法還包括步驟當(dāng)待機(jī)時(shí)間超過設(shè)定值，上位計(jì)算機(jī)發(fā)出全斷電命令，充電電源模塊和待機(jī)電源全部停止工作。即當(dāng)待機(jī)時(shí)間太長，超過某設(shè)定值，上位計(jì)算機(jī)可以發(fā)出切斷待機(jī)電源的命令，這時(shí)，待機(jī)電源斷電，由于大功率充電電源受待機(jī)電源的控制。所以整個(gè)充電設(shè)備進(jìn)入全斷電狀態(tài)，以最大限度地節(jié)省電能。所述步驟(3)中，充電設(shè)備進(jìn)入進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)時(shí)，光敏模塊通過環(huán)境光的照度大小來控制LED燈的開關(guān)，以適合晚間照明使用。本發(fā)明的工作原理是在待機(jī)電源工作時(shí)，用接近傳感器感知有客戶來到充電設(shè)備面前一定距離時(shí)，能夠自動(dòng)感應(yīng)并迅速通過隔離繼電器驅(qū)動(dòng)充電電源模塊的交流接觸器，使充電設(shè)備的充電電源模塊進(jìn)入上電的工作狀態(tài)；充電電源模塊充電結(jié)束后，通過反饋模塊，在設(shè)定的時(shí)間到時(shí)，由隔離繼電器自動(dòng)切斷交(直)流充電設(shè)備充電電源模塊中的交流接觸器，使充電設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；用環(huán)境光照度的強(qiáng)弱控制充電設(shè)備的晚間LED燈的自動(dòng)熄滅或照明；用上位機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)布人為的投切命令，作為強(qiáng)制控制方式。有益效果本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明克服了交直流充電設(shè)備在使用過程中，大功率充電電源的工作待機(jī)電能浪費(fèi)。將充電設(shè)備的電源分成低功耗待機(jī)電源和大功率充電電源兩部分，待機(jī)電源是向充電設(shè)備的檢測與控制部分的弱電元器件供電的電源，其待機(jī)靜態(tài)功耗只有數(shù)百毫瓦功耗，比起充電設(shè)備中充電電源模塊的幾百伏和數(shù)安培功耗要小很多；大功率充電電源是向負(fù)載提供充電的大功率模塊，只有在待機(jī)電源工作的前提下，它才有可能投入工作，其待機(jī)功率可達(dá)數(shù)十瓦到幾百瓦，有的甚至更高。在有客戶需要充電并正確操作后，大功率充電電源模塊可以自動(dòng)投入工作，完成幾十KW到幾百 KW的大功率充電；如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，沒有客戶繼續(xù)充電時(shí)，就自動(dòng)切斷大功率充電電源模塊的供電。如果太長時(shí)間沒有客戶充電時(shí)，還可以用上位機(jī)發(fā)布命令的方式，使低功耗待機(jī)電源和被待機(jī)電源控制的大功率充電電源模塊都停止工作。以達(dá)到最大限度地節(jié)省待機(jī)電能。在必要時(shí)，也可以由上位機(jī)直接啟動(dòng)充電設(shè)備的待機(jī)電源，使其重新進(jìn)入待機(jī)工作狀態(tài)，準(zhǔn)備啟動(dòng)向負(fù)載充電的充電電源模塊。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括接近模塊1、上位機(jī)模塊2、光敏模塊3、控制模塊4、隔離繼電器5、反饋模塊6、LED燈7、充電電源模塊8和待機(jī)電源9 ；其中接近模塊1、上位機(jī)模塊2、光敏模塊3、LED燈7、隔離繼電器5、反饋模塊6和待機(jī)電源9分別與控制模塊4相連，充電電源模塊8分別與隔離繼電器5和反饋模塊6相連，待機(jī)電源9分別向接近模塊1、 光敏模塊3、上位機(jī)模塊2、隔離繼電器5、控制模塊4和LED燈7供電。接近模塊1包括接近傳感器10和信號處理電路11 ；接近傳感器10和信號處理電路11相連，信號處理電路11和控制模塊4相連，待機(jī)電源9分別與接近傳感器10和信號處理電路11相連。信號處理電路11將接近傳感器10送來的小信號進(jìn)行放大、濾波、比較后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再送到控制模塊4。上位機(jī)模塊2包括上位計(jì)算機(jī)12、通信網(wǎng)絡(luò)13和本地信號提取電路14 ；上位計(jì)算機(jī)12通過通信網(wǎng)絡(luò)13和本地信號提取電路14相連，本地信號提取電路14和控制模塊4 相連，待機(jī)電源9分別與通信網(wǎng)絡(luò)13和本地信號提取電路14相連。本地信號提取電路14， 將本充電設(shè)備的代碼提取出來，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號的輸出和控制模塊4相連。光敏模塊3包括光敏傳感器15、信號調(diào)理電路16和比較器17 ；光敏傳感器15和信號調(diào)理電路16相連，信號調(diào)理電路16和比較器17相連，比較器17和控制模塊4相連。 信號調(diào)理電路16將光敏傳感器15上體現(xiàn)光線強(qiáng)弱的連續(xù)模擬信號經(jīng)放大和A/DC轉(zhuǎn)換后， 送給數(shù)字比較器17，比較器17再按照設(shè)計(jì)要求的照度電平，用可編程的方式轉(zhuǎn)換成邏輯信號，送達(dá)控制模塊4?？刂颇K4是用可編程器件實(shí)現(xiàn)的，是事先根據(jù)多個(gè)輸入和多個(gè)輸出邏輯變量的設(shè)計(jì)要求，編好程序后，固化在里面的。充電電源模塊8包括交流電源18、交流接觸器19、負(fù)載電流傳感器20和功率控制與變換單元21 ；其中交流電源18和交流接觸器19相連，交流接觸器19和負(fù)載電流傳感器20相連，負(fù)載電流傳感器20和功率控制與變換單元21相連，功率控制與變換單元21的輸出接到被充電設(shè)備；交流接觸器19和隔離繼電器5相連，負(fù)載電流傳感器20和反饋模塊 6相連。功率控制與變換單元21是隨著充電類型的不同而不同，一般可分為直流充電和交流充電這兩類不同的單元，它們的結(jié)構(gòu)和原理是不同的，直流的功率控制與變換單元又隨著輸出電壓和電流的不同，其工作原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不同，但是，對于本專利來說，是既可以適用于直流充電設(shè)備的功率控制與變換單元，也可以適用于交流充電設(shè)備的功率控制單元，只不過交流充電不用對交流電源進(jìn)行電壓變換，直接將交流電源經(jīng)控制開關(guān)向負(fù)載供電。因此，雖然直流和交流充電設(shè)備本身的工作原理不同，但是，控制它們的投切和電流的檢測原理基本是相同的。根據(jù)交直流充電的功率大小不同，其交流供電方式可以是單相或三相，所以這里的交流電源18和交流接觸器19也相應(yīng)地可以采用單相或三相電源和單相或三相交流接觸器。
反饋模塊6有隔離、放大、比較和定時(shí)的功能，它們分別用電流互感器、運(yùn)算放大器、施密特比較器和單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路來實(shí)現(xiàn)。控制模塊4接收信號處理電路11、本地信號提取電路14、比較器17和反饋模塊6 的輸入信號，對隔離繼電器5、LED燈7和待機(jī)電源9分別發(fā)出不同的輸出控制信號。隔離繼電器5是采用雙閉鎖雙線圈微型繼電器，分別只要用兩個(gè)一定寬度的脈沖控制其置位和復(fù)位就行了，可以節(jié)省該繼電器的長時(shí)間通電電流。充電設(shè)備的投切和節(jié)能的方法，包括以下步驟(1)初始為全斷電狀態(tài)，上位計(jì)算機(jī)12通過通信網(wǎng)絡(luò)13、本地信號提取電路14和控制模塊4的失電通路控制待機(jī)電源9中的無觸點(diǎn)開關(guān)，使待機(jī)電源9上電自鎖，進(jìn)入待機(jī)工作狀態(tài)；(2)當(dāng)使用者接近時(shí)，接近模塊1發(fā)出信號，通過充電操作者的正確操作后，控制模塊4按照設(shè)定的程序，啟動(dòng)隔離繼電器5吸合，充電電源模塊8的交流接觸器19吸合上電，可以執(zhí)行對負(fù)載充電；(3)充電結(jié)束后，由負(fù)載電流傳感器20的信號觸發(fā)單穩(wěn)定時(shí)，設(shè)備處于充電間隙狀態(tài)，以準(zhǔn)備為下一位客戶服務(wù)，如果在該定時(shí)的時(shí)間內(nèi)，沒有客戶來充電，定時(shí)時(shí)間到時(shí)， 控制隔離繼電器5復(fù)位，切斷交流電源18的供電，充電電源模塊8斷電，進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)。本實(shí)施例中定時(shí)時(shí)間可以設(shè)定為10分鐘，其他實(shí)施例中可以按需要設(shè)定。(4)當(dāng)待機(jī)時(shí)間太長超過設(shè)定值時(shí)，上位計(jì)算機(jī)12發(fā)出全斷電命令，待機(jī)電源9的自鎖電路釋放，充電設(shè)備處于全斷電狀態(tài)。當(dāng)管理人員操作的上位計(jì)算機(jī)12認(rèn)為有必要時(shí)，可以通過通信網(wǎng)絡(luò)13，本實(shí)施例選用CAN總線，發(fā)出帶有充電設(shè)備地址命令的信號，并利用提供的電能，控制待機(jī)電源9中的無觸點(diǎn)開關(guān)置位或者復(fù)位，從而決定充電設(shè)備是進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)還是全斷電狀態(tài)；所述步驟(3)中，充電設(shè)備進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)時(shí)，光敏傳感器15通過環(huán)境光的照度大小來控制LED燈7的開關(guān)。在待機(jī)電源9供電情況下，當(dāng)接近傳感器10感知有人來到時(shí)，該信號經(jīng)過信號處理電路11和控制模塊4，控制隔離繼電器5吸合，充電電源模塊8上電，在客戶按照規(guī)定付費(fèi)和設(shè)定充電方式，并連接好充電插頭后，即可以開始向負(fù)載充電；當(dāng)客戶充電結(jié)束后，充電電源模塊8的負(fù)載電流傳感器20感知的信號經(jīng)過安全隔離、放大、比較轉(zhuǎn)換成開關(guān)量，并經(jīng)過可調(diào)定時(shí)單穩(wěn)及邏輯判斷，以控制隔離繼電器5是否復(fù)位釋放，從而確定是否切斷充電電源模塊8 ；在待機(jī)狀態(tài)，光敏傳感器15感知環(huán)境光的照度大小，經(jīng)過放大和滯回比較器17等處理成邏輯開關(guān)量，經(jīng)過控制模塊4來控制充電設(shè)備的晚間LED照明燈，照度低時(shí)LED燈7 亮；照度高時(shí)LED燈7滅，具體的照度上下閾值用可編程程序事先設(shè)定；如果充電設(shè)備超過定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間仍然長時(shí)間沒有客戶使用，比如在夜晚，上位計(jì)算機(jī)12可以有針對性地通過通信網(wǎng)絡(luò)13發(fā)送切斷待機(jī)電源的命令，將充電設(shè)備的待機(jī)電源9和被其控制的充電電源模塊8都停止工作；在充電設(shè)備的充電電源模塊8和待機(jī)電源9的單相電源全部切斷的情況下，也可以由上位計(jì)算機(jī)12通過通信網(wǎng)絡(luò)13針對不同充電設(shè)備使用輸出不同識別信號的方式選中某臺設(shè)備，并觸發(fā)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)待機(jī)電源9中的無觸點(diǎn)開關(guān)，使單相交流電源恢復(fù)待機(jī)供電，從而再根據(jù)工作條件自動(dòng)控制充電電源模塊8的投切。 待機(jī)電源9的輸入供電是220V單相交流電22，其輸出是低壓直流電分別向接近模塊1、光敏模塊3、上位機(jī)模塊2、隔離繼電器5、控制模塊4和LED燈7等全部直流弱電元器件供電。LED燈的功耗也不大，隔離繼電器5的動(dòng)作功耗為一百多毫瓦，在上述供電負(fù)載中是最大的，其余全部靜態(tài)待機(jī)電路的工作一共只有數(shù)百毫瓦的功耗，因此，平時(shí)的非動(dòng)作靜態(tài)功耗很低，只是大功率充電電源模塊待機(jī)工作功耗的若干分之一，具有十分明顯的節(jié)電功能，尤其在充電設(shè)備使用率偏低時(shí)，其作用更加顯著。
權(quán)利要求
1.一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備，其特征在于，包括接近模塊(1)、上位機(jī)模塊 (2)、光敏模塊(3)、控制模塊(4)、隔離繼電器(5)、反饋模塊(6)、LED燈(7)、充電電源模塊 (8)和待機(jī)電源(9)；其中接近模塊(1)、上位機(jī)模塊(2)、光敏模塊(3)、LED燈(7)、隔離繼電器(5)、待機(jī)電源(9)和反饋模塊(6)分別與控制模塊⑷相連，充電電源模塊⑶分別與隔離繼電器(5)和反饋模塊(6)相連，待機(jī)電源(9)分別與接近模塊(1)、上位機(jī)模塊 (2)、光敏模塊(3)、控制模塊(4)、隔離繼電器(5)和LED燈(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備，其特征在于所述接近模塊(1)包括接近傳感器(10)和信號處理電路(11)；接近傳感器(10)和信號處理電路(11) 相連，信號處理電路(11)和控制模塊⑷相連，待機(jī)電源(9)分別與接近傳感器(10)和信號處理電路(11)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備，其特征在于所述上位機(jī)模塊⑵包括上位計(jì)算機(jī)(12)、通信網(wǎng)絡(luò)(13)和本地信號提取電路(14)；上位計(jì)算機(jī)(12) 通過通信網(wǎng)絡(luò)(1 和本地信號提取電路(14)相連，本地信號提取電路(14)和控制模塊 ⑷相連，待機(jī)電源(9)分別與通信網(wǎng)絡(luò)(13)和本地信號提取電路(11)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備，其特征在于所述光敏模塊C3)包括光敏傳感器(15)、信號調(diào)理電路(16)和比較器(17)；光敏傳感器(1 和信號調(diào)理電路(16)相連，信號調(diào)理電路(16)和比較器(17)相連，比較器(17)和控制模塊(4) 相連，待機(jī)電源(9)分別與光敏傳感器(15)、信號調(diào)理電路(16)和比較器(17)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備，其特征在于所述充電電源模塊(8)包括交流電源(18)、交流接觸器(19)、負(fù)載電流傳感器00)和功率控制與變換單元；其中交流電源(18)和交流接觸器(19)相連，交流接觸器(19)和負(fù)載電流傳感器00)相連，負(fù)載電流傳感器OO)和功率控制與變換單元相連，交流接觸器(19) 和隔離繼電器(5)相連，負(fù)載電流傳感器OO)和反饋模塊(6)相連。
6.一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備的投切和節(jié)能的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)初始為全斷電狀態(tài)，上位計(jì)算機(jī)(1 控制待機(jī)電源(9)上電自鎖工作；(2)當(dāng)使用者接近到設(shè)定距離時(shí)，接近模塊(1)發(fā)出信號，通過控制模塊(4)啟動(dòng)隔離繼電器(5)吸合，交流接觸器(19)吸合上電，對負(fù)載充電；(3)充電結(jié)束后，負(fù)載電流傳感器OO)觸發(fā)定時(shí)，在定時(shí)的時(shí)間內(nèi)如果沒有使用，則定時(shí)結(jié)束后隔離繼電器復(fù)位，交流電源(18)斷電，進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備的投切和節(jié)能的方法， 其特征在于，還包括步驟⑷當(dāng)待機(jī)時(shí)間超過設(shè)定值，上位計(jì)算機(jī)(12)發(fā)出全斷電命令， 充電電源模塊(8)和待機(jī)電源(9)全部停止工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備的投切和節(jié)能的方法， 其特征在于，所述步驟(3)中，充電設(shè)備進(jìn)入進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)時(shí)，光敏模塊C3)通過環(huán)境光的照度大小來控制LED燈(7)的開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有投切和節(jié)能功能的充電設(shè)備及其投切和節(jié)能的方法，通過環(huán)境光、接近傳感器及負(fù)載電流檢測，實(shí)現(xiàn)了減少大功率充電設(shè)備的待機(jī)功率。本發(fā)明克服了交直流充電設(shè)備在使用過程中，大功率充電電源的工作待機(jī)電能浪費(fèi)。將充電設(shè)備的電源分成低功耗待機(jī)電源和大功率充電電源兩部分，待機(jī)電源是向充電設(shè)備的檢測與控制部分的弱電元器件供電的電源，其待機(jī)靜態(tài)功耗只有數(shù)百毫瓦功耗；也可以由上位機(jī)直接啟動(dòng)充電設(shè)備的待機(jī)電源，使其重新進(jìn)入待機(jī)工作狀態(tài)，準(zhǔn)備啟動(dòng)向負(fù)載充電的充電電源模塊。
文檔編號H02J7/00GK102412605SQ20111035620
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者楊維翰 申請人:安徽旗翔科技發(fā)展有限公司