CN111114369A - 一种交/直流电动车的充电切换装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动车领域，公开了一种交/直流电动车的充电切换装置及系统，包括控制模块和若干切换单元；切换单元包括输入端子、输出端子、检测模块、功率开关、第一控制开关和第二控制开关；输入端子和输出端子之间设置充电功率回路和充电控制回路；功率开关设置在充电功率回路上，第一控制开关设置在充电控制回路上，第二控制开关一端连接输出端子与第一控制开关之间的充电控制回路，另一端连接第一控制开关；第一控制开关和第二控制开关互锁连通；检测模块一端连接功率开关、第一控制开关和第二控制开关，另一端连接控制模块。通过控制若干切换单元实现若干输出端子供电，提供更为丰富的充电回路连接方式，提高充电设施的使用率。

Description

一种交/直流电动车的充电切换装置及系统

技术领域

本发明属于电动车充电领域，涉及一种交/直流电动车的充电切换装置及系统。

背景技术

随着电动车的发展，为了满足电动车的充电需求，目前通用做法是选择一定比例的车位在其车位后端设置充电设施，电动车只能停放在该车位充电，但实际应用中我们不难发现，燃油车或没有充电需求的电动车违规占用充电车位，致使充电设施使用率偏低，部分充电设施长期处于闲置状态，进而导致有充电需求的电动车不能及时充电。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中电动车充电设施使用率偏低的缺点，提供一种交/直流电动车的充电切换装置及系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明第一方面，一种交/直流电动车的充电切换装置，包括控制模块和若干切换单元；切换单元包括输入端子、输出端子、检测模块、功率开关、第一控制开关和第二控制开关；

输入端子和输出端子之间设置充电功率回路和充电控制回路；功率开关设置在充电功率回路上，第一控制开关设置在充电控制回路上，第二控制开关与输出端子与第一控制开关之间的充电控制回路连接，第一控制开关和第二控制开关互锁连通；检测模块一端连接功率开关、第一控制开关和第二控制开关，另一端连接控制模块，检测模块、功率开关、第一控制开关和第二控制开关均连接控制模块；

检测模块用于实时检测并发送功率开关、第一控制开关和第二控制开关的状态信息至控制模块；

控制模块用于根据每个切换单元的检测模块发送的功率开关、第一控制开关和第二控制开关的状态信息，控制每个切换单元的功率开关、第一控制开关和第二控制开关的连通和分断。

本发明交/直流电动车的充电切换装置进一步的改进在于：

还包括急停开关，急停开关与控制模块连接，用于发送开关分断命令至控制模块，控制模块，还用于根据接收的开关分断命令将切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

还包括壳体，所述控制模块、急停开关和若干切换单元均设置在壳体内部。

本发明第二方面，一种交/直流电动车的充电系统，包括供电单元、若干充电终端和充电切换装置；

充电切换装置的若干切换单元的输入端子均短接后连接供电单元的输出端子，若干切换单元的输出端子分别一一对应连接若干充电终端，若干充电终端分别设置在不同的充电车位；

控制模块与供电单元连接，控制模块还用于当接收到供电单元发送的充电完成信号时，将当前充电的切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

本发明交/直流电动车的充电系统进一步的改进在于：

所述充电终端为充电枪。

所述供电单元为交流充电桩或直流充电桩。

本发明第三方面，一种交/直流电动车的充电系统，包括供电单元、若干充电终端和充电切换装置；

每个充电切换装置的若干切换单元的输入端子均短接形成充电切换装置的输入端子，所有充电切换装置的输入端子依次级联，其中一个充电切换装置的输入端子与供电单元的输出端子连接；若干切换单元的输出端子均分别一一对应连接若干充电终端，若干充电终端分别设置在不同的充电车位；

所有控制模块均与供电单元连接，控制模块还用于当接收到供电单元发送的充电完成信号时，将当前充电的切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

本发明第四方面，一种交/直流电动车的充电系统，包括若干供电单元、若干充电终端和充电切换装置；

充电切换装置的若干切换单元分为若干组，每组切换单元内包含的切换单元的输入端子短接后形成每组切换单元的输入端子，若干组切换单元的输入端子分别连接若干供电单元的输出端子；若干切换单元的输出端子分别一一对应连接若干充电终端，若干充电终端分别设置在不同的充电车位；

控制模块与所有供电单元均连接，控制模块还用于当接收到供电单元发送的充电完成信号时，将当前充电的切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明交/直流电动车的充电切换装置，通过设置若干切换单元和控制模块，每个切换单元均设置一个输出端子，在控制模块的控制下，实现一个充电设施通过多个切换单元的输出端子进行供电，多输出端子的设计，方便电动车与充电设施之间的连接，降低充电设施位置设计的难度，提高电动车充电设施使用率；并且，当多个电动车都需要充电时，只需将所有电动车分别与不同切换单元的输出端子连接即可，这样当一个切换单元的输出端子连接的电动车充电完成后，即可通过控制模块控制切换单元的功率开关、第一控制开关和第二控制开关，实现其他电动车的充电，不需要等到一个充电完成后，再通过人工进行更换，进而提高了电动车充电便捷性。

进一步的，设置急停开关，当发生紧急情况时可按下急停开关快速切断电源达到保护的目的。

本发明交/直流电动车的充电系统，通过充电切换装置将若干充电终端与同一供电单元建立联系，将若干充电终端分别设置在不同的充电车位，提供大量的可充电车位，有效避免由于充电设施数量限制，导致只有少量充电车位可充电，而由于燃油车或没有充电需求的电动车违规占用充电车位，导致有充电需求的电动车不能及时充电的情况，保证即使部分充电车位被违规占用，也不影响该充电设施的正常使用，进而提高了充电设施的使用率。

进一步的，设置若干充电切换装置，进一步提高充电设施的使用率，同时，基于切换单元的输入端子的短接方式，这种级联方式也变得极为简单，只需将不同充电切换装置的输入端子短接连接级联即可，不需要改进充电设施，易于在现有的基础上改进实现。

进一步的，同一个充电切换装置设置若干个供电单元，将充电切换装置的若干切换单元分为若干组，每组切换单元内包含的切换单元的输入端子短接后形成每组切换单元的输入端子，若干组切换单元的输入端子分别连接若干供电单元的输出端子，仅需改变充电切换装置的若干切换单元的短接方式，即可实现供电单元的扩容，大大减少了施工成本，同时，基于多供电单元的设计，有效的减少了电动车的充电排队等待时间，满足电动车及时充电的需求。

附图说明

图1为本发明的交/直流电动车的充电切换装置结构框图；

图2为本发明的交/直流电动车的充电系统结构框图；

图3为本发明的另一种实施方式的交/直流电动车的充电系统结构框图；

图4为本发明的又一种实施方式的交/直流电动车的充电系统结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明交/直流电动车的充电切换装置，包括壳体，壳体内设置控制模块、急停开关和若干切换单元，切换单元包括输入端子、输出端子、检测模块、功率开关、第一控制开关和第二控制开关。

若干切换单元的输入端子短接后形成充电切换装置的输入端，使用时，充电切换装置的输入端与供电单元的输出端连接，若干切换单元的输出端子作为充电切换装置的若干输出端，使用时，充电切换装置的若干输出端分别连接若干充电终端，如充电枪等。输入端子和输出端子之间不仅有充电功率回路的电气连接，也有充电控制回路的电气连接；同时，充电切换装置与充电设施之间采用通讯的方式建立信息交互，传送充电命令和反馈充电状态。

功率开关设置在输入端子和输出端子之间的充电功率回路上，用于控制充电功率回路；第一控制开关设置在输入端子和输出端子之间的充电控制回路上，第二控制开关的一端连接输出端子与第一控制开关之间的控制回路，另一端连接到检测模块，第一控制开关和第二控制开关用于控制充电控制回路，即充电控制回路信号切换；第一控制开关和第二控制开关互锁连通，且第二控制开关常通。

检测模块一端连接功率开关、第一控制开关和第二控制开关，另一端连接控制模块，用于检测功率开关、第一控制开关和第二控制开关的当前状态，得到功率开关、第一控制开关和第二控制开关的当前状态信息并发送至控制模块。

控制模块通过检测电路识别每个切换单元的功率开关、第一控制开关和第二控制开关的实际状态，并按相应逻辑控制功率开关、第一控制开关和第二控制开关接通或者分断，同时给出每个切换单元的充电功率回路和充电控制回路状态。控制模块依据每个切换单元的功率开关、第一控制开关和第二控制开关的当前状态信息，检测每个切换单元的输出端子连接的充电终端是否连接电动汽车，并依据所有切换单元连接的先后顺序和其他条件形成充电排队信息，然后据此排队信息闭合相应切换单元的功率开关和第一控制开关，并断开第二控制开关，此时供电单元通过第一控制开关再次确认充电终端与电动汽车的连接状态或者其他充电条件，满足充电条件后，供电单元按正常的充电逻辑完成充电过程；充电完成后，相应切换单元的功率开关和第一控制开关自动断开，内部控制模块再次依据排队信息闭合其他切换单元的功率开关和第一控制开关，并断开第二控制开关，依此类推以轮询充电的方式完成充电需求。

上述实施例中，第一控制开关与第二控制开关互锁，通过第二控制开关检测每个切换单元的输出端子连接的充电终端是否连接电动汽车，即通过第二控制开关确定是否有充电需求，然后在确定有充电需求的情况下，通过控制模块控制相应切换单元的功率开关和第一控制开关闭合，第二控制开关断开，此时，供电单元与电动汽车通过功率开关和第一控制开关建立有效连接，通过供电单元再次确认电动汽车的连接状态。通过该实施例，能够有效保证充电有效性。

急停开关与控制模块连接，当在发生紧急情况时可按下急停开关快速切断电源达到保护的目的。急停开关通过常闭触点与控制模块的一输入端口相连，当控制模块检测到其一输入端口电平信号发生变化后，立即通过通讯的方式告知供电单元“急停故障”同时断开相应的功率开关和第一控制开关，闭合第二控制开关；供电单元接收到“急停故障”后，也会立即封锁供电单元输出。

参见图2，本发明交/直流电动车的充电系统，包括上述充电切换装置、供电单元和若干充电终端。充电切换装置的若干切换单元的输入端子分别短接后再连接供电单元，若干切换单元的输出端子分别连接若干充电终端，一个输出端子对应一个充电终端，使用时，充电终端与交/直流电动车连接。供电单元为交/直流电动车的充电设施的独立充电回路(含充电功率充电回路和充电控制回路)，既可以为直流，也可以为交流，比如，直流充电桩，交流充电桩，此外，因考虑到充电设施可以是群充系统，即1个充电设施可同时给多个充电终端供电，那么该充电设施即包括多个供电单元。

充电切换装置采用独立的控制电源或取至充电设施内部电源，并与充电设施建立通讯，以上便完成单个供电单元通过充电切换装置给多个充电车位充电的线路连接。当充电终端与电动车连接后，充电切换装置内控制模块检测到该连接状态，立即闭合相应切换单元的功率开关和第一控制开关，并断开第二控制开关，而后按正常充电逻辑给电动车充电；充电完成后，该切换单元的功率开关和第一控制开关自动断开，第二控制开关闭合，充电过程中，充电设施与切换装置中控制模块通过通讯的方式实现信息交互，当充电完成后，供电单元立即封锁输出，同时下发充电完成指令给控制模块，控制模块接收到该指令后立即断开相应的功率开关和第一控制开关，闭合第二控制开关，如有其他充电终端与电动车连接，则自动闭合其他相应切换单元的功率开关和第一控制开关，并断开第二控制开关，依次以轮询方式给其他电动车充电。即使部分充电车位被违规占用，也不影响该供电单元的正常使用，进而提高了充电桩的使用率。

假设充电切换装置共有6个切换单元，即可连接6个充电终端。充电切换装置采用独立的控制电源或取至充电设施内部电源，并与充电设施建立通讯，1#～6#切换单元的输入端子分别短接后再与供电单元输出端子连接，1#～6#切换单元的输出端子连接至充电车位上的充电终端，则供电单元通过该装置与1#～6#充电车位建立有效连接，当1#充电车位违规占用后，供电单元仍可给2#～6#充电车位充电。

参见图3，本发明交/直流电动车的充电系统的另一种实施方式，本实施方式中，包括若干个充电切换装置、供电单元和若干充电终端。

当单个充电切换装置仍不能有效提高充电桩使用率时，可采用级联的方式，将若干个充电切换装置的切换单元的输入端子分别短接后连接供电单元的输出端子，进而让更多的充电终端与供电单元建立有效连接，不仅满足电动车的充电需求，提高充电桩使用率，同时也减少充电车位的前期投资。

假设充电切换装置共有6个切换单元，即可连接6个充电终端。1#充电切换装置采用独立的控制电源或取至充电设施内部电源，并与充电设施建立通讯，1#充电切换装置的1#～6#切换单元的输入端子分别短接后再与供电单元输出端子连接，2#充电切换装置的1#～6#切换单元的输入端子分别短接后再与1#充电切换装置的切换单元的输入端子连接，2#充电切换装置采用独立的控制电源或取至1#充电切换装置，并通过1#充电切换装置与充电设施建立通讯，1#充电切换装置和2#充电切换装置的1#～6#充切换单元的输出端子连接至各充电车位上的充电终端，以上即建立了供电单元与12个充电车位的有效连接，当任意一个或者多个充电车位违规占用后，供电单元仍可给其他剩余任意充电车位充电。

参见图4，本发明交/直流电动车的充电系统的又一种实施方式，包括上述充电切换装置、若干供电单元和若干充电终端。当前电动车数量相对偏低，单个供电单元通过一个充电切换装置既能满足电动汽车充电需求，同时也提高了充电桩使用率，但随着后期电动车数量逐年提高，该方式将不能满足电动车正常充电需求，将会导致充电排队时间过长，用户体验不好，此时可采用多个供电单元模式，减少充电排队等待时间，满足电动车及时充电的需求。该实施方式不需要对原有外部充电线路进行改造，只需拆除单个充电切换装置内部部分短接线，再与新建供电单元，即2#供电单元建立线路连接即可，大大减少了施工成本。

假设充电切换装置共有6个切换单元，即可连接6个充电终端。充电切换装置采用独立控制电源或取至充电设施内部电源，并与之建立通讯，1#、2#、3#切换单元的输入端子分别短接后与1#供电单元的输出端子连接，4#、5#、6#切换单元的输入端子分别短接后再与2#供电单元的输出端子连接，1#～6#切换单元的输出端子连接至充电车位上的充电终端，则1#供电单元通过该充电切换装置与1#、2#和3#充电车位建立有效连接，2#供电单元通过该充电切换装置与4#、5#和6#充电车位建立有效连接。当1#或者6#充电车位违规占用，1#供电单元仍可给2#和3#充电车位充电，2#供电单元仍可给4#和5#充电车位充电，当然也可通过该充电切换装置实现其他组合方式，如1#供电单元只跟1#充电车位建立有效连接，2#供电单元与2#～6#充电车位建立有效连接等。

本发明交/直流电动车的充电切换装置及系统，能够在当前电动车数量相对偏低的情况下，解决充电车位因违规占用致使充电桩使用率偏低进而导致电动车不能及时充电的问题，同时减少充电车位前期项目投资，同时能够在未来电动车充电需求井喷的情况下，在不改动原有充电线路的前提下实现扩容增效的目的，从而减少后期项目投资，使项目整体投资达到最优。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种交/直流电动车的充电切换装置，其特征在于，包括控制模块和若干切换单元；切换单元包括输入端子、输出端子、检测模块、功率开关、第一控制开关和第二控制开关；

输入端子和输出端子之间设置充电功率回路和充电控制回路；功率开关设置在充电功率回路上，第一控制开关设置在充电控制回路上，第二控制开关与输出端子与第一控制开关之间的充电控制回路连接，第一控制开关和第二控制开关互锁连通；检测模块一端连接功率开关、第一控制开关和第二控制开关，另一端连接控制模块，检测模块、功率开关、第一控制开关和第二控制开关均连接控制模块；

检测模块用于实时检测并发送功率开关、第一控制开关和第二控制开关的状态信息至控制模块；

控制模块用于根据每个切换单元的检测模块发送的功率开关、第一控制开关和第二控制开关的状态信息，控制每个切换单元的功率开关、第一控制开关和第二控制开关的连通和分断。

2.根据权利要求1所述的交/直流电动车的充电切换装置，其特征在于，还包括急停开关，急停开关与控制模块连接，用于发送开关分断命令至控制模块，控制模块，还用于根据接收的开关分断命令将切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

3.根据权利要求2所述的交/直流电动车的充电切换装置，其特征在于，还包括壳体，所述控制模块、急停开关和若干切换单元均设置在壳体内部。

4.一种交/直流电动车的充电系统，其特征在于，包括供电单元、若干充电终端和权利要求1至3任一项所述的充电切换装置；

充电切换装置的若干切换单元的输入端子均短接后连接供电单元的输出端子，若干切换单元的输出端子分别一一对应连接若干充电终端，若干充电终端分别设置在不同的充电车位；

控制模块与供电单元连接，控制模块还用于当接收到供电单元发送的充电完成信号时，将当前充电的切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

5.根据权利要求4所述的交/直流电动车的充电系统，其特征在于，所述充电终端为充电枪。

6.根据权利要求4所述的交/直流电动车的充电系统，其特征在于，所述供电单元为交流充电桩或直流充电桩。

7.一种交/直流电动车的充电系统，其特征在于，包括供电单元、若干充电终端和若干权利要求1至3任一项所述的充电切换装置；

每个充电切换装置的若干切换单元的输入端子均短接形成充电切换装置的输入端子，所有充电切换装置的输入端子依次级联，其中一个充电切换装置的输入端子与供电单元的输出端子连接；若干切换单元的输出端子均分别一一对应连接若干充电终端，若干充电终端分别设置在不同的充电车位；

所有控制模块均与供电单元连接，控制模块还用于当接收到供电单元发送的充电完成信号时，将当前充电的切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

8.一种交/直流电动车的充电系统，其特征在于，包括若干供电单元、若干充电终端和权利要求1至3任一项所述的充电切换装置；

充电切换装置的若干切换单元分为若干组，每组切换单元内包含的切换单元的输入端子短接后形成每组切换单元的输入端子，若干组切换单元的输入端子分别连接若干供电单元的输出端子；若干切换单元的输出端子分别一一对应连接若干充电终端，若干充电终端分别设置在不同的充电车位；

控制模块与所有供电单元均连接，控制模块还用于当接收到供电单元发送的充电完成信号时，将当前充电的切换单元的功率开关和第一控制开关分断，第二控制开关连通。

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