CN102447271A - 一种供电设备及其供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供电设备，其中，所述供电设备包括：充电门、控制器、与供电电源连接的供电输出接口和连接在供电电源和供电输出接口之间的供电开关，所述供电开关与控制器电连接，所述控制器用于控制检测充电门的打开或闭合状态并根据充电门的状态信号控制供电开关的断开或闭合。本发明还提供了一种供电方法。本发明的供电设备及其供电方法，由于设置了充电门和供电开关，在充电门闭合前供电输出接口连接到待充电设置时供电电路没有导通，之后当充电门闭合时，控制器才控制供电开关闭合以导通供电电路实现供电，所以本发明的供电设备及其供电方法可以实现不带电插拔，有效提高了充电的安全性。

Description

一种供电设备及其供电方法

技术领域

本发明涉及一种供电设备及其供电方法。

背景技术

随着油价的持续上涨，能源危机日益凸显，现在世界各大汽车生产商都在积极开发新能源汽车，即电动车。

由于绝大多数电动车产品都处于研发阶段，上市并量产的电动车并不多见，因此市面上也缺少相应的电动车充电设备。

现有解决电动车充电的方法一般是使用家庭充电，即把电动车接到家用插头进行充电，但这样直接使用家用插座充电存在带电插拔的不安全性，容易在插拔的过程中因电弧损伤插头插座及伤及人身安全。

发明内容

本发明为解决现有技术中电动车带电插拔充电不安全的技术问题，提供一种安全的供电设备及其供电方法。

本发明一方面提供了一种供电设备，其中，所述供电设备包括：充电门、控制器、与供电电源连接的供电输出接口和连接在供电电源和供电输出接口之间的供电开关，所述供电开关与控制器电连接，所述控制器用于控制检测充电门的打开或闭合状态并根据充电门的状态信号控制供电开关的断开或闭合。

进一步地，所述供电设备还包括键盘和显示屏，所述键盘和显示屏用于输入预定时间，所述控制器还用于根据预定时间控制所述供电设备实现定时充电。

所述供电设备还包括读卡模块，所述读卡模块用于感应智能卡的刷卡操作，所述控制器还用于根据所述读卡模块感应到的刷卡操作控制所述供电设备实现刷卡充电。

所述供电电源和供电开关之间还连接有电度表，所述电度表和所述控制器电连接，所述电度表用于计量充电电量，所述控制器还用于接收所述电度表计量的充电电量信号并控制所述显示屏实现充电电量。

所述供电设备还包括安全保护模块，所述安全保护模块包括漏电保护模块、防雷模块、电流采样模块、电压采用模块和高温保护模块，所述漏电保护模块和防雷模块连接在供电电源和供电开关之间，所述电流采样模块和电压采样模块分别用于采集供电电路的电流和电压，所述高温保护模块用于检测控制器周围的环境温度，所述控制器用于根据所接收的电流、电压和温度信号实现过流/欠流保护、过压/欠压保护和高温保护。

所述供电设备还包括充电门检测模块，所述充电门上设置有磁性元件，所述充电门检测模块包括感应开关和光耦，所述感应开关用于感应充电门上的磁性元件的靠近或远离而导通或断开，所述光耦用于根据感应开关的导通或断开而向控制器发送充电门闭合或打开信号，所述控制器用于根据接收到的充电门闭合或打开信号控制供电开关闭合或断开。

本发明另一方面还提供了一种供电设备的供电方法，所述供电设备包括与供电电源连接的供电输出接口、供电开关、充电门和控制器，其中，所述供电方法包括以下步骤：

1）连接供电输出接口与待充电设备；

2）闭合充电门；

3）控制器控制检测充电门的开关状态并根据检测到的充电门闭合信号控制供电开关闭合实现供电。

进一步地，所述供电设备还包括键盘和显示屏，所述供电方法在步骤2）和3）之间还包括以下步骤：

3a）通过键盘和显示屏输入预定时间；

3b）当达到预定时间时，控制器根据检测到的充电门闭合信号以及预定时间控制供电开关闭合实现供电。

所述供电方法在步骤3b）之后还包括以下步骤：

3c）当预定时间结束、待充电设备充满或充电门打开时，控制器控制供电开关断开以停止供电。

所述供电设备还包括读卡模块，所述供电方法在所述步骤3a）和3b）之间还包括刷卡充电步骤，所述刷卡充电步骤包括：当读卡模块读取到智能卡的刷卡信号后，控制器控制供电开关闭合实现供电。 

所述供电方法在供电过程中还包括安全保护步骤，所述安全保护步骤包括：

漏电保护步骤：当漏电电流超过标准上限时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

防雷保护步骤：当有雷电袭击时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

过压/欠压保护步骤：当供电电路的电压超过正常工作电压范围时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

过流/欠流保护步骤：当供电电路的供电电流超过正常工作电流范围时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

高温保护步骤：当控制器周围的环境温度超过第一温度设定值时，控制器启动散热风扇；当控制器周围的环境温度超过第二温度设定值时，控制器控制供电开关断开以停止供电。

本发明的供电设备及其供电方法，由于设置了充电门和供电开关，在充电门闭合前供电输出接口连接到待充电设置时供电电路没有导通，之后当充电门闭合时，控制器才控制供电开关闭合以导通供电电路实现供电，所以本发明的供电设备及其供电方法可以实现不带电插拔，有效提高了充电的安全性。  

附图说明

图1是本发明实施例提供的供电设备的示意图；

图2是本发明实施例提供的供电设备的充电门检测模块的示意图；

图3是本发明实施例提供的供电方法的一种实施方式的流程示意图。 

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明的一种实施方式，如图1所示，本发明一方面提供了一种供电设备，其中，该供电设备包括：充电门、控制器、与供电电源连接的供电输出接口和连接在供电电源和供电输出接口之间的供电开关，供电开关与控制器电连接，控制器用于控制检测充电门的打开或闭合状态并根据充电门的状态信号控制供电开关的断开或闭合。

进一步地，该供电设备还包括键盘和显示屏，键盘和显示屏用于输入预定时间，控制器还用于根据预定时间控制供电设备实现定时充电。

该供电设备还包括读卡模块，读卡模块用于感应智能卡的刷卡操作，控制器还用于根据读卡模块感应到的刷卡操作控制该供电设备实现刷卡充电。

供电电源和供电开关之间还连接有电度表，电度表和控制器电连接，电度表用于计量充电电量，控制器还用于接收电度表计量的充电电量信号并控制显示屏实现充电电量。

该供电设备还包括安全保护模块，安全保护模块包括漏电保护模块、防雷模块、电流采样模块、电压采用模块和高温保护模块，漏电保护模块和防雷模块连接在供电电源和供电开关之间，电流采样模块和电压采样模块分别用于采集供电电路的电流和电压，高温保护模块用于检测控制器周围的环境温度，控制器用于根据所接收的电流、电压和温度信号实现过流/欠流保护、过压/欠压保护和高温保护。

进一步地，该供电设备还包括充电门检测模块，充电门上设置有磁性元件，充电门检测模块包括感应开关和光耦，感应开关用于感应充电门上的磁性元件的靠近或远离而导通或断开，光耦用于根据感应开关的导通或断开而向控制器发送充电门闭合或打开信号，控制器用于根据接收到的充电门闭合或打开信号控制供电开关闭合或断开。

为了扩大该供电设备的应用场合，供电电源可以选用家庭用电，即220伏三相电。

供电输出接口可以选择各种合适的充电接口，如可以为充电枪或者其它形式的接口如插座等。

供电开关可以为各种合适的开关装置，为了便于控制，供电开关可以为电磁开关。

根据本发明的一种实施方式，该供电设备可以为一个充电柜或充电桩，供电设备上设置有充电门。充电门上设置有磁性元件，该供电设备还包括充电门检测模块，如图2所示，充电门检测模块包括由电源VDD、感应开关S1、电阻R6、接地端GND依次连接构成的第一电路以及由电源VCC、电阻R3、接地端GND依次连接构成的第二电路，在第一电路和第二电路上还共同连接有光耦U1，光耦U1具有输出端CTRL。

感应开关S1用于感应充电门上的磁性元件的靠近或远离而导通或断开，即当充电门闭合时，磁性元件（如可以为磁铁）靠近感应开关，感应开关导通；充电门打开时，磁性元件远离感应开关，感应开关断开。

光耦U1（即光电耦合器）用于根据感应开关的导通或断开而向控制器发送充电门闭合或打开信号，即当感应开关导通时，光耦U1通过输出端CTRL向控制器发送充电门闭合信号（如可以为低压信号即零伏）；当感应开关断开时，光耦U1通过输出端CTRL向控制器发送充电门打开信号（如可以为高压信号即VCC的电压）。

为了更好的感应磁性元件，优选地，充电门检测模块设置在充电门闭合时附近的供电设备壳体上。即此时，磁性元件处于感应开关的感应范围，即磁性元件不与感应开关接触或距离太远。

控制器可以为各种合适的数据处理装置，如可以为单片机或者控制芯片等。

随着能源和城市用电的日趋紧张，将来日常用电可能会采取峰谷收费的方式，但直接使用家用车座充电并不能根据具体需要设定充电时间以错开用电高峰期。因此本发明的供电设备设置了键盘和显示屏，键盘和显示屏配合使用，从而可以输入预定时间，该预定时间可以根据不同地区的用电高峰和用电低谷的时间来设定，优选地，预定时间选择为用电低谷时间段，当达到预定时间时，控制器控制供电开关闭合实现充电（即供电）。

为了可以实现多个用户的设备共享，进一步地，本发明的供电设备设置了读卡模块，不同用户使用各自的智能卡进行刷卡充电，从而实现了供电设备的共享，有利于节约成本，促进电动车的推广应用。

读卡模块可以为各种合适的感应电路，在供电设备上设置有读卡窗口，当智能卡贴近时，读卡模块感应设别智能卡的用户信息，控制器接收确认该用户的信息即可控制充电。

使用家用插座充电时，用户并不知道电动汽车充电过程中具体充了多少电，这给用户带来了一定的困扰。为此，本发明的供电设备设置了电度表，在充电过程中通过电度表计量充电电量，控制器接收该充电电量信号即可控制显示屏实时显示充电电量。

家用电网的环境比较恶劣，特别是当电网受到雷击或强烈干扰时，会引起较大的电压波动，直接把电网的电接到车载充电机存在安全隐患，电网的冲击电压容易降低车载充电机的使用寿命。另外，有的用户家里的断路器并没有漏电保护功能，因此如果电动车存在漏电现象，那么直接使用家用插座充电时可能存在触电危险，极大威胁到了人身安全。

为了保障充电安全，本发明的供电设备设置了安全保护模块，从而可以实现漏电保护、防雷保护、过流/欠流保护、过压/欠压保护和高温保护。

其中漏电保护可以选择合适的漏电保护断路器实现；防雷保护可以选择各种合适的防雷电路实现。

过流/欠流保护可以通过电流检测电路检测供电电路的供电电流实现，控制器中设定有正常工作电流范围，当检测的电流高于正常工作电流范围时，控制器即可控制供电开关断开实现过流保护；当检测的电流低于正常工作电流范围时，控制器即可控制供电开关断开实现欠流保护。

过压/欠压保护可以通过电压检测电路检测供电电路的电压实现，控制器中设定有正常工作电压范围，当检测的电压高于正常工作电压范围时，控制器即可控制供电开关断开实现过压保护；当检测的电压低于正常工作电压范围时，控制器即可控制供电开关断开实现欠压保护。

高温保护可以设置温度检测电路实现，温度检测电路检测控制器周围的环境温度，当检测到的温度达到第一温度设置值如50℃时，控制器启动散热风扇以散热降温；当检测到的温度达到第二温度设置值如75℃时，控制器控制供电开关断开实现高温保护。

为了更加直观的显示该供电设备的工作状态，该供电设备还设置有指示灯，如可以设置不同颜色的电源指示灯、充电指示灯或者故障报警指示灯等。

为了提高供电电流的质量，进一步地，该供电设备还包括电源滤波模块，电源滤波模块（可以为电源滤波器）连接在防雷电路和电度表之间。

本发明另一方面还提供了一种供电设备的供电方法，如图3所示，该供电设备包括与供电电源连接的供电输出接口、供电开关、充电门和控制器，其中，该供电方法包括以下步骤：

1）连接供电输出接口与待充电设备；

2）闭合充电门；

3）控制器控制检测充电门的开关状态并根据检测到的充电门闭合信号控制供电开关闭合实现供电。

以上步骤即为普通充电模式的充电步骤。

进一步地，该供电设备还包括键盘和显示屏，该供电方法在步骤2）和3）之间还包括以下步骤：

3a）通过键盘和显示屏输入预定时间；

3b）当达到预定时间时，控制器根据检测到的充电门闭合信号以及预定时间控制供电开关闭合实现供电。

通过预定时间的输入即可实现定时充电。当没有预定时间的输入时，即可按照普通充电模式进行充电。

更进一步地，该供电方法在步骤3b）之后还包括以下步骤：

3c）当预定时间结束、待充电设备充满或充电门打开时，控制器控制供电开关断开以停止供电。

其中，不论该供电设备处于何种供电模式如普通供电模式、定时供电模式等，只要充电门打开，控制器即可控制供电开关断开。

在预定时间进行定时充电时，如果待充电设备如电动车充满，为了防止过充，此时，控制器无需等到预定时间结束即可控制供电开关断开。

该供电设备还包括读卡模块，该供电方法在所述步骤3a）和3b）之间还包括刷卡充电步骤，刷卡充电步骤包括：当读卡模块读取到智能卡的刷卡信号后，控制器控制供电开关闭合实现供电。 

当没有读卡模块时，该刷卡充电步骤即不存在，此时，没有接收到刷卡信号也可以按照普通充电模式或定时充电模式进行充电。

定时充电模式和刷卡充电模式可以都存在，也可以只有一者存在。另外，刷卡充电模式也可以设置在定时充电模式之前。进一步，在普通充电模式开始充电前也可以先刷卡再充电。

为了保障充电安全，该供电方法在供电过程中还包括安全保护步骤，安全保护步骤包括： 

漏电保护步骤：当漏电电流超过标准上限时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

防雷保护步骤：当有雷电袭击时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

过压/欠压保护步骤：当供电电路的电压超过正常工作电压范围时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

过流/欠流保护步骤：当供电电路的供电电流超过正常工作电流范围时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

高温保护步骤：当控制器周围的环境温度超过第一温度设定值时，控制器启动散热风扇；当控制器周围的环境温度超过第二温度设定值时，控制器控制供电开关断开以停止供电。

本发明的供电设备及其供电方法，由于设置了充电门和供电开关，在充电门闭合前供电输出接口连接到待充电设置时供电电路没有导通，之后当充电门闭合时，控制器才控制供电开关闭合以导通供电电路实现供电，所以本发明的供电设备及其供电方法可以实现不带电插拔，有效提高了充电的安全性。

进一步地，该供电设备中设置了键盘和显示屏，从而实现了定时充电；设置了读卡模块，实现了刷卡充电；设置了电度表，实现了充电电量的实时显示；设置了安全保护模块，实现了漏电保护、防雷保护、过流/欠流保护、过压/欠压保护和高温保护。

因此，本发明的供电设备及其供电方法，可以满足多种场合的不同需要，同时极大地保障了充电的安全性，尤其适合采用家用电网充电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种供电设备，其特征在于，所述供电设备包括：充电门、控制器、与供电电源连接的供电输出接口和连接在供电电源和供电输出接口之间的供电开关，所述供电开关与控制器电连接，所述控制器用于控制检测充电门的打开或闭合状态并根据充电门的状态信号控制供电开关的断开或闭合。

2.如权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述供电设备还包括键盘和显示屏，所述键盘和显示屏用于输入预定时间，所述控制器还用于根据预定时间控制所述供电设备实现定时充电。

3.如权利要求2所述的供电设备，其特征在于，所述供电设备还包括读卡模块，所述读卡模块用于感应智能卡的刷卡操作，所述控制器还用于根据所述读卡模块感应到的刷卡操作控制所述供电设备实现刷卡充电。

4.如权利要求2所述的供电设备，其特征在于，所述供电电源和供电开关之间还连接有电度表，所述电度表和所述控制器电连接，所述电度表用于计量充电电量，所述控制器还用于接收所述电度表计量的充电电量信号并控制所述显示屏实现充电电量。

5.如权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述供电设备还包括安全保护模块，所述安全保护模块包括漏电保护模块、防雷模块、电流采样模块、电压采用模块和高温保护模块，所述漏电保护模块和防雷模块连接在供电电源和供电开关之间，所述电流采样模块和电压采样模块分别用于采集供电电路的电流和电压，所述高温保护模块用于检测控制器周围的环境温度，所述控制器用于根据所接收的电流、电压和温度信号实现过流/欠流保护、过压/欠压保护和高温保护。

6.如权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述供电设备还包括充电门检测模块，所述充电门上设置有磁性元件，所述充电门检测模块包括感应开关和光耦，所述感应开关用于感应充电门上的磁性元件的靠近或远离而导通或断开，所述光耦用于根据感应开关的导通或断开而向控制器发送充电门闭合或打开信号，所述控制器用于根据接收到的充电门闭合或打开信号控制供电开关闭合或断开。

7.一种供电设备的供电方法，所述供电设备包括与供电电源连接的供电输出接口、供电开关、充电门和控制器，其特征在于，所述供电方法包括以下步骤：

1）连接供电输出接口与待充电设备；

2）闭合充电门；

3）控制器控制检测充电门的开关状态并根据检测到的充电门闭合信号控制供电开关闭合实现供电。

8.如权利要求7所述的供电方法，其特征在于，所述供电设备还包括键盘和显示屏，所述供电方法在步骤2）和3）之间还包括以下步骤：

3a）通过键盘和显示屏输入预定时间；

3b）当达到预定时间时，控制器根据检测到的充电门闭合信号以及预定时间控制供电开关闭合实现供电。

9.如权利要求8所述的供电方法，其特征在于，所述供电方法在步骤3b）之后还包括以下步骤：

3c）当预定时间结束、待充电设备充满或充电门打开时，控制器控制供电开关断开以停止供电。

10.如权利要求8所述的供电方法，其特征在于，所述供电设备还包括读卡模块，所述供电方法在所述步骤3a）和3b）之间还包括刷卡充电步骤，所述刷卡充电步骤包括：当读卡模块读取到智能卡的刷卡信号后，控制器控制供电开关闭合实现供电。

11.如权利要求7所述的供电方法，其特征在于，所述供电方法在供电过程中还包括安全保护步骤，所述安全保护步骤包括：

漏电保护步骤：当漏电电流超过标准上限时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

防雷保护步骤：当有雷电袭击时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

过压/欠压保护步骤：当供电电路的电压超过正常工作电压范围时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

过流/欠流保护步骤：当供电电路的供电电流超过正常工作电流范围时，控制器控制供电开关断开以停止供电；

高温保护步骤：当控制器周围的环境温度超过第一温度设定值时，控制器启动散热风扇；当控制器周围的环境温度超过第二温度设定值时，控制器控制供电开关断开以停止供电。

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