一种集群式电动汽车充电装置控制箱的制作方法

1.本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别是涉及一种集群式电动汽车充电装置控制箱。


背景技术：

2.在能源越来越紧张当下，电动汽车已经成为人们出行的优选。于是，汽车充电相对加油的不方便越来越成为电动汽车普及的主要障碍，即便是直流快充，也要比加油慢得多，而且，到处设置快充端口其供电系统也是无法做到的。目前只能选择密布交流慢充模式，利用电动汽车停驶机会进行充电。对于市场上的智能型交流慢充装置，输出点基本都是采用半导体输出或者继电器输出，没有灭弧保护装置，输出点容易发生不可修复损坏；如果采用电机驱动的智能型断路器装入集群式电动汽车充电装置控制箱，体积会非常庞大，而且，分合闸速度非常缓慢，成本依然较高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种集群式电动汽车充电装置控制箱，成本低，体积小，输出功率大，其断路器单元引用封闭磁力线的永磁体和电磁铁相结合的双组合分合闸技术，替代传统机械分合闸机构和脱扣机构，极大地提高了分合闸反应速度，有利于实现远距离网络智能化控制。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种集群式电动汽车充电装置控制箱，包括：控制箱体以及并排设置在控制箱体内的中央处理器、开关电源、若干断路器单元、无线通讯单元，所述中央处理器分别与所述开关电源、若干断路器单元、无线通讯单元电性连接，所述断路器单元的进线端连接电源输入总线缆，所述断路器单元的出线端连接若干充电枪线缆，若干所述充电枪线缆连接若干充电枪；每个所述断路器单元包括壳体以及设置在壳体内的双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构、动触头机构、静触头、分合闸连杆、pcb线路板，所述双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构包括分闸永磁体、电磁铁、电磁线圈、电磁体框架、合闸永磁体，所述动触头机构包括动触头、动触头支架，所述分合闸连杆分别以机械铰链形式将双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构中的电磁体框架和动触头机构中的动触头支架连接起来；其中，所述合闸永磁体、分闸永磁体分别固定安装在所述壳体上，所述电磁铁可滑动设置在所述合闸永磁体和分闸永磁体之间，所述分闸永磁体、电磁铁、合闸永磁体从左向右同轴共线设置，且所述分闸永磁体朝向所述电磁铁的开放吸合面的磁极性与所述合闸永磁体朝向所述电磁铁的开放吸合面的磁极性设置为相同极性；所述电磁铁外部缠绕有电磁线圈，所述电磁铁与电磁线圈固定安装在电磁体框架内；所述pcb线路板电性连接所述电磁线圈，向所述电磁线圈输入不同方向电流，所述电磁铁的电磁极性随之发生变化，与合闸永磁体、分闸永磁体的永磁极性产生排斥力或吸
引力，所述的排斥力或吸引力带动动触头机构动作，所述动触头机构内部的动触头与所述静触头的电性接合与分离，实现断路器单元的合闸或分闸动作。
5.进一步的，所述控制箱体内还设置有ev型零序互感器、火线排、零线排、地线排、型漏电零序互感器；所述断路器单元的进线端设置火线输入接线端子，所述断路器单元的出线端设置火线输出接线端子；所述电源输入总线缆包括火线、零线、地线，其中，火线接到火线排，零线接到零线排，所述火线与零线从所述ev型漏电零序互感器穿过，所述地线接到地线排；所述火线排上设置有若干输入火线，所述输入火线从所述火线排接入所述断路器单元的所述火线输入接线端子，再从所述火线输出接线端子电性连接充电枪火线，所述充电枪火线即为所述充电枪线缆中的火线；所述充电枪线缆还包括电枪零线、充电枪地线、充电枪握手线，所述充电枪零线和充电枪火线共同从所述a型漏电零序互感器穿过，所述充电枪零线的终端电性连接到所述零线排上；若干所述充电枪地线连接到地线排，提供所述充电枪的保护性接地；所述握手线和a型漏电零序互感器的漏电信号传输线共同构成弱电传输线束连接到相应的断路器单元的弱电接口；所述ev型零序互感器连接中央处理器，所述型漏电零序互感器连接pcb线路板。
6.进一步的，所述断路器单元的壳体的一侧面板上设置有带指示灯分闸按钮、带指示灯合闸按钮、异常报警指示灯、型漏电测试按钮，靠近所述面板位置设置所述pcb线路板，所述指示灯、带指示灯合闸按钮、异常报警指示灯、型漏电测试按钮分别与所述pcb线路板电性连接；所述pcb线路板上设置有所述控制箱内部数据传输接口、弱电接口、电流传感器的电性连接端口、分合闸电磁线圈的电性连接端口，所述控制箱内部数据传输接口与所述中央处理器连接，所述电流传感器的电性连接端口连接电流传感器；所述断路器单元的强电分合闸通路结构为：外部电力从所述火线输入接线端子电性接入，通过静触头和动触头、编织软线，所述编织软线穿过电流传感器再电性连接到输出接线片，最后通过输出接火线输出接线端子与所述充电枪火线电性连接；所述分合闸驱动机构、分合闸连杆、动触头机构共同构成充电火线的接通与断开的功能，所述动触头与静触头断开瞬间产生的电弧由导弧板、熄弧室消除。
7.进一步的，所述充电枪线缆电性连接充电枪卡座，所述充电枪卡座固定安装在电动汽车停车位附近，所述充电枪通过接线盒电性连接到所述充电枪卡座，所述接线盒的封盖处设置激光打印二维码，用于确认充电车主。
8.进一步的，所述控制箱体内还设置有充电枪线缆固定压板，所述充电枪线缆固定压板用于固定若干所述充电枪线缆。
9.根据本发明提供的具体实施例，本发明提供的集群式电动汽车充电装置控制箱，具有如下技术效果：1、每个断路器单元采用磁力线封闭式永磁体加电磁铁构成的双组合电永磁分合闸机构，相邻的所述断路器之间不会产生相互磁场干扰；当需要对某只断路器分合闸时，仅需要给相应的断路器的电磁铁的电磁线圈施加一个极其短暂的直流脉冲，就可以实现相关电力线路的分合闸控制，分合闸更加灵敏，更不容易发生误脱扣，还可以大大提高分合闸反
应速度，脱扣灵敏性与抗震性都高于传统机械脱扣方案，而且，机械脱扣器的寿命仅仅是万次级，而本方案的使用寿命可以达到百万级，并且，本发明不需要电机驱动机构，更便于对断路器进行远距离智能控制；2、每个控制充电枪分合闸的断路器体积缩小了，整个集群式电动汽车充电装置的体积和成本才能够降低，省去了体积庞大的机械分合闸机构和机械脱扣机构，省去了电机减速机传动机构，使得智能控制箱的整体尺寸大大压缩;3、设置中央处理器和无线通信模块，每个电动汽车停车位旁边无需设立充电桩，车主可以通过手机app方式通过无线移动网络通讯控制本发明所述的集群式电动汽车充电装置控制箱接通或断开相应的充电回路，并且可以监测整个充电过程，成本降低，使得充电设施的密布成为可能。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本发明实施例集群式电动汽车充电装置控制箱整体结构示意图；图2为本发明实施例断路器单元的结构示意图；图3为本发明实施例双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构示意图；图4为非挂壁式充电座应用实施例示意图；附图标记：1-电源输入总线缆(含有火线，零线，地线)、2-ev型零序互感器、3-火线排、4-输入火线、5-充电枪火线、6-弱电传输线束（含有a型漏电信号传输线6a，充电枪握手线6b）、7-断路器单元、8-零线排、9-充电枪零线、10-地线排、11-充电枪地线、12-中央处理器、13-开关电源、14-无线通讯单元、15-充电枪线缆固定压板、16-控制箱体、17-充电枪卡座、18-接线盒、19-充电枪、20-充电枪线缆、21-a型漏电零序互感器、22-带指示灯分闸按钮、23-带指示灯合闸按钮、24-异常报警指示灯（含三色区分两种漏电和电流异常）、25-控制箱内部数据传输接口、26-电流传感器、27-a型漏电测试按钮、28-分合闸连杆、29-pcb线路板、30-壳体、31-弱电信号接口（含a型漏电信号，充电枪与电动汽车握手线信号）、32-动触头机构（含32a-动触头，32b-动触头支架）、33-火线输入接线端子、34-静触头（含导弧板）、35-熄弧室、36-导弧板、37-编织软线、38-双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构（含38a-分闸永磁体，38b-电磁铁，38c-电磁线圈，38d-电磁体框架，38e-合闸永磁体）、39-输出接线片、40-火线输出接线端子。
具体实施方式
12.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，都属于本发明保护的范围。
13.本发明的目的是提供一种集群式电动汽车充电装置控制箱，成本低，体积小，输出
功率比继电器输出型要大，其断路器单元引用磁力线封闭式的永磁体和电磁铁相结合的双组合分合闸技术，替代传统机械分合闸机构和脱扣机构，极大地提高了分合闸反应速度，有利于实现远距离网络智能化控制，每个控制充电枪分合闸的断路器体积缩小了，整个集群式电动汽车充电装置的体积和成本才能够降低。
14.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
15.如图1至图4所示，本发明提供的一种集群式电动汽车充电装置控制箱，包括：电源输入总线缆1(含有火线，零线，地线)、ev型零序互感器2、火线排3、若干输入火线4、若干充电枪火线5、弱电传输线束6（含有a型漏电信号传输线6a，充电枪握手线6b）、若干断路器单元7、零线排8、若干充电枪零线9、10地线排、若干充电枪地线11、中央微处理器12、开关电源13、无线通讯单元14、充电枪线缆固定压板15、控制箱体16、若干充电枪卡座17、接线盒18、若干充电枪19、若干充电枪线缆20、若干a型漏电零序互感器21、带指示灯分闸按钮22、带指示灯合闸按钮23、异常报警指示灯24（含三色区分两种漏电和电流异常）、控制箱内部数据传输接口25、电流传感器26、a型漏电测试按钮27、分合闸连杆28、pcb线路板29、断路器单元的壳体30、弱电信号接口31（含a型漏电信号，充电枪与电动汽车握手线信号）、动触头机构32（含32a-动触头，32b动触头支架）、火线输入接线端子33、静触头34（含导弧板）、熄弧室35、导弧板36、编织软线37、双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构38（含分闸永磁体38a，电磁铁38b，电磁线圈38c，电磁体框架38d，合闸永磁体38e）、输出接线片39、火线输出接线端子40；所述控制箱体16内并排设置中央处理器12、开关电源13、若干断路器单元7、无线通讯单元14，所述中央处理器12分别与所述开关电源13、若干断路器单元7、无线通讯单元14电性连接，所述断路器单元7的进线端连接电源输入总线缆1，所述断路器单元7的出线端连接若干充电枪线缆20，若干所述充电枪线缆20连接若干充电枪19；所述中央微处理器12、开关电源13、若干断路器单元7、无线通讯单元14组合在一起构成集群式电动汽车充电装置控制箱的核心部分；每一个所述充电枪19对应一个所述断路器单元7，所述断路器单元7受控于所述中央处理器12，指令和数据的传输通过无线通讯单元14实现；每个断路器单元7的分合闸机构以及脱扣机构采用双组合磁力线封闭式电永磁分合闸技术方案；每个所述断路器单元7包括壳体30以及设置在壳体30内的双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构38、动触头机构32、静触头34、分合闸连杆28、pcb线路板29，所述双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构38包括分闸永磁体38a、电磁铁38b、电磁线圈38c、电磁体框架38d、合闸永磁体38e，所述动触头机构32包括动触头32a、动触头支架32b，所述分合闸连杆28分别以机械铰链形式将双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构38中的电磁体框架38d和动触头机构32中的动触头支架32b连接起来；其中，所述合闸永磁体38e、分闸永磁体38a分别固定安装在所述壳体30上，所述电磁铁38b可滑动设置在所述合闸永磁体38e和分闸永磁体38a之间，所述分闸永磁体38a、电磁铁38b、合闸永磁体38e从左向右同轴共线设置，且所述分闸永磁体38a朝向所述电磁铁38b的开放吸合面的磁极性与所述合闸永磁体38e朝向所述电磁铁38b的开放吸合面的磁极性设置为相同极性；所述电磁铁38b外部缠绕有电磁线圈38c，所述电磁铁38b与电磁线圈38c固定安装在电磁体框架38d内；所述pcb线路板29电性连接所述电磁线圈38c，向所述电磁线圈38c输入不同方向
电流，所述电磁铁38b的电磁极性随之发生变化，与合闸永磁体38e、分闸永磁体38a的永磁极性产生排斥力或吸引力，所述的排斥力或吸引力带动动触头机构32动作，所述动触头机构32内部的动触头32a与所述静触头34的电性接合与分离，实现断路器单元的合闸或分闸动作。其中，所述合闸永磁体38e、分闸永磁体38a结构相同，均包括永磁铁以及具有开口的罐状槽，所述永磁铁设置在所述圆弧槽内，仅与所述圆弧槽底部吸合接触，并与所述圆弧槽四周保持一定的间隙，间隙由环氧树脂填充；所述永磁铁置于所述圆弧槽内的高度略低于所述圆弧槽的开口，形成高度差，所述高度差构成所述合闸永磁体38e、分闸永磁体38a与所述电磁铁38b吸合时产生的磁隙。
16.所述控制箱体16内还设置有ev型零序互感器2、火线排3、零线排8、地线排10、a型漏电零序互感器21；所述断路器单元7的进线端设置火线输入接线端子33，所述断路器单元7的出线端设置火线输出接线端子40；所述电源输入总线缆1包括火线、零线、地线，其中，火线接到火线排3，零线接到零线排8，所述火线与零线从所述ev型漏电零序互感器2穿过，所述地线接到地线排10；所述火线排3上设置有若干输入火线4，所述输入火线4从所述火线排3接入所述断路器单元7的所述火线输入接线端子33，再从所述火线输出接线端子40电性连接充电枪火线5，所述充电枪火线5即为所述充电枪线缆20中的火线；所述充电枪线缆20还包括电枪零线9、充电枪地线11、充电枪握手线6b，所述充电枪零线9和充电枪火线5共同从所述a型漏电零序互感器21穿过，所述充电枪零线9的终端电性连接到所述零线排8上；若干所述充电枪地线11连接到地线排10，提供所述充电枪19的保护性接地；所述握手线6b和a型漏电零序互感器21的漏电信号传输线6a共同构成弱电传输线束6连接到相应的断路器单元7的弱电接口31；所述ev型零序互感器2连接中央处理器12，所述a型漏电零序互感器21连接pcb线路板29。其中，中央处理器12配合ev型漏电零序互感器2、每只充电枪19对应的断路器pcb线路板29配合和相应的a型漏电零序互感器21以及a型漏电测试按钮27，构成包括正在充电的电动汽车在内的整个充电系统的所有直流与交流漏电保护系统。
17.所述断路器单元7的壳体30的一侧面板上设置有带指示灯分闸按钮22、带指示灯合闸按钮23、异常报警指示灯24、a型漏电测试按钮27，靠近所述面板位置设置所述pcb线路板29，所述指示灯22、带指示灯合闸按钮23、异常报警指示灯24、a型漏电测试按钮27分别与所述pcb线路板29电性连接；所述pcb线路板29上设置有所述控制箱内部数据传输接口25、弱电接口31、电流传感器26的电性连接端口、分合闸电磁线圈38c的电性连接端口，所述控制箱内部数据传输接口25与所述中央处理器连接，所述电流传感器26的电性连接端口连接电流传感器26；所述断路器单元7的强电分合闸通路结构为：外部电力从所述火线输入接线端子33电性接入，通过静触头34和动触头32a、编织软线37，所述编织软线37穿过电流传感器26再电性连接到输出接线片39，最后通过输出接火线输出接线端子40与所述充电枪火线5电性连接；所述分合闸驱动机构38、分合闸连杆28、动触头机构32共同构成充电火线的接通与断开的功能，所述动触头32a与静触头34断开瞬间产生的电弧由导弧板36、熄弧室35消除。
18.所述充电枪线缆20电性连接充电枪卡座17，所述充电枪卡座17固定安装在电动汽车停车位附近，所述充电枪19通过接线盒18电性连接到所述充电枪卡座17，所述接线盒18
的封盖处设置激光打印二维码，用于确认充电车主。
19.所述控制箱体16内还设置有充电枪线缆固定压板15，所述充电枪线缆固定压板15用于固定若干所述充电枪线缆20。
20.将很多上述断路器单元7集合在一起就构成了本发明所要阐述的集群式多枪充电装置，具体结构如图1所示：当充电用户用手机扫充电接线盒18外面的二维码，在云端完成身份识别，充电系统平台通过移动通讯网络将用户的用电户账户信息传送给本方案的集群式电动汽车充电装置，由所述集群充电装置的中央处理器12对信息进行处理，处理结果是向上述充电枪卡座17对应的断路器单元7发送附带地址码的指令，所述指令的传输由控制箱内部数据传输接口25输送到每个断路器单元7的pcb线路板29，每个pcb线路板29都有自己的地址码，只有对应于充电枪19的断路器单元7可以接受所述的合闸指令，所述合闸指令实际是指示pcb线路板29上的微处理器向所述电磁线圈38c发送合闸电脉冲，驱使相应的断路器单元7合闸。当所述断路器单元7合闸之后，形成充电回路，此时，火线电流就从电源输入总线1、火线排3、输入火线4、火线输入接线端子33、断路器单元7内部动静触头（32a，34）、经过火线输出端子40电性连接到充电枪火线5，通过充电枪19输入到电动汽车充电系统，最后经过充电枪零线9、零线排8最后回到电源输入总线1。需要说明的是，电源输入总线1来源于上口总的大型断路器，所述的大型断路器为所述集群式充电装置提供常规的电路异常保护，但是不属于本技术方案需要阐述的内容。对于某一个充电回路发生的电路超负荷或者短路故障处理则是由所述的电流传感器26感知，由该回路的pcb线路板29上的微处理器向电磁线圈38c输送分闸电脉冲，达到切断该回路的目的；所述电流传感器26同时具有计量充电量的功能，当充电千瓦时达到计量要求时，所述电磁线圈38c同样获得分闸脉冲；同理，带指示灯分闸按钮22和a型漏电测试按钮27的功能也是发送分闸脉冲。至于所述动静触头（32a和34）分闸之后产生的电弧则是由熄弧室35灭掉的，属于常规技术，在此不累述。
21.本实施例还有两种分闸功能需要阐述：一种是所述充电回路发生a型漏电故障，所述a型漏电故障是指该回路的a型漏电零序互感器21感知到交流电路出现漏电流，这是因为该回路充电枪19的零线与充电枪火线5与充电枪零线9同时穿过a型漏电零序互感器21，当回来的零线电流少于火线充电电流时，所述a型漏电零序互感器21内部的线圈就会产生感应电流，所述感应电流通过弱电传输线束6、弱电信号接口31传输给该回路断路器中的pcb线路板29进行放大，最后使得所述电磁线圈38c获得分闸电脉冲，驱使该回路断路器分闸断电；另一种是该回路发生ev型漏电故障（电动汽车内部的直流电路发生漏电故障），该回路的a型漏电零序互感器21没有能力感知ev型漏电，就目前的技术水平，ev型漏电故障保护装置成本非常高，因此，本实施例给出了在输入电源总线入口处安装ev型漏电零序互感器2，让所述总线的零线与火线穿过其中，无论那个回路发生ev型漏电故障时，所述中央处理器12都会向所有回路的断路器发出分闸指令，同时切断所有充电回路的电力供应，然后逐一再发指令，逐一回路合闸，当发现某一个回路合不上闸时，即刻可以判断该回路就是故障源，然后恢复其它回路的正常供电。
22.每一支充电枪19都有接地保护，所述充电枪地线11连接到所述地线排10；每一支充电枪还有一棵“握手线”，也是通过所述弱电传输线束6接到所述弱电信号接口31，然后连接到所述pcb线路板29上的微处理器，与正在充电的电动汽车进行沟通。
23.图4为非挂壁式充电座应用举例示意图，对于靠墙停放的电动汽车，充电座可以安
装在墙上，但是停车场大多数车辆不是靠边停放，本实施例给出了利用上部空间，以放线/收线轴的方式设置充电枪，线轴表示代码即为充电枪地址码。综上，本发明提供的集群式电动汽车充电装置控制箱，配电输出采用若干个非机械分合闸方法的智能断路器，每一个所述断路器对应一支充电枪，所述非机械分合闸方法是指每个断路器单元设置有双组合磁力线封闭式电永磁分合闸机构，包括同轴共线设置的电磁铁、磁力线封闭式合闸永磁体和分闸永磁体；电磁铁由铁芯以及缠绕在铁芯外部的电磁线圈构成，电磁铁的外部设置有电磁铁框架，动触头支架连接到所述电磁铁框架上；向电磁线圈输入正向电流或者逆向电流，电磁铁向合闸永磁体或分闸永磁体移动，动触头支架带动火线动触头机构和零线动触头机构动作，实现断路器的合闸或分闸动作。所述集群式电动汽车充电装置控制箱内设置中央处理器，对每一支充电枪实现智能控制，可以处理所有负载端充电枪的身份识别、计量计费，断路器分合闸、a型漏电和ev型漏电处理等等。
24.本文中应用了具体特例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。