一种防倾倒的交直流一体式非车载充电机的制作方法

本实用新型涉及充电设备技术领域，尤其涉及一种防倾倒的交直流一体式非车载充电机。

背景技术：

随着环保问题越来越受到重视，新能源汽车越来越受欢迎。新能源汽车主要是电动车，需要使用非车载充电机充电，现有的非车载充电机从给汽车的供电形式上分为直流充电机、交流充电机和交直流一体式充电机。直流充电机多数用在大功率给纯电动公共汽车充电，也可以给小型乘用车快速直流充电，交流充电机多数用在小功率给小型乘用车快速充电，而交直流一体机可以同时满足大功率给纯电动公共汽车充电和小功率给小型乘用车慢速充电。

随着电动汽车的普及，越来越多的公共场所配置了充电设施。而充电设施难免会由于车主的驾驶不当造成对充电设施的损坏，在充电过程中，若发生车辆碰撞或是地震等不可预见的突发事件导致充电设施发生倾倒时不能及时断电，有可能对车辆、人员造成不必要的伤害。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种安全性能高、体积小巧的防倾倒交直流一体式非车载充电机。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种防倾倒的交直流一体式非车载充电机，包括防倾倒板、充电控制模块、直流充电系统和交流充电系统，所述充电控制模块的输出端分别与所述直流充电系统和交流充电系统连接，所述防倾倒板的输出端与所述充电控制模块的输入端连接，用于通过控制充电控制模块，进而控制直流充电系统和交流充电系统的工作状态。

作为上述方案的进一步改进，所述防倾倒板包括倾斜传感器、开关管和第一继电器，所述倾斜传感器的输入端连接电源，所述倾斜传感器的输出端连接所述开关管的输入端，所述开关管的输出端连接所述第一继电器的输入端，所述第一继电器的输出端与所述充电控制模块的输入端连接，所述倾斜传感器用于通过控制所述开关管的开闭，进而控制第一继电器的开闭状态。

作为上述方案的进一步改进，所述防倾倒板还包括二极管，所述开关管的输出端通过串联所述二极管与电源连接，所述第一继电器与所述二极管并联连接，所述第一继电器包括第一开关和第一励磁线圈，所述第一励磁线圈的输入端与开关管的输出端连接，第一励磁线圈的输出端与第一开关的输入端连接，第一开关的输出端与充电控制模块的输入端连接，用于控制充电控制模块的断开和闭合。

作为上述方案的进一步改进，所述防倾倒板还包括第二继电器，所述第二继电器与所述二极管并联连接，所述第二继电器包括第二开关和第二励磁线圈，所述第二励磁线圈的输入端与所述开关管的输出端连接，所述第二励磁线圈的输出端与第二开关的输入端连接，所述第二开关的输出端与所述第一励磁线圈连接，当充电机处于水平放置状态时，所述第一开关与所述第二开关为常开状态，当充电机发生震动、出现倾斜时，防倾倒板的第一开关和第二开关变为闭合状态，进而控制充电控制模块断开。

作为上述方案的进一步改进，所述充电控制模块包括直流充电控制开关和交流充电控制开关，所述直流充电控制开关的输入端和所述交流充电控制开关的输入端均与所述防倾倒板的输出端连接，所述直流充电控制开关的输出端与所述直流充电系统的输入端连接，所述交流充电控制开关的输出端与所述交流充电系统的输入端连接。

作为上述方案的进一步改进，所述充电控制模块包括系统控制开关，所述系统控制开关的输入端与所述防倾倒板的输出端连接，所述系统控制开关的输出端分别与所述直流充电系统和所述交流充电系统连接。

作为上述方案的进一步改进，所述充电机还包括三相交流电源，所述直流充电系统包括直流主控板、直流读卡器、直流显示屏和至少一把直流充电枪，每把直流充电枪对应连接有直流电表、直流充电开关和AC/DC转换器，所述三相交流电源的输出电能经过AC/DC转换器、直流电表和直流充电开关输出到直流充电枪，所述直流主控板的输入端与所述直流读卡器的输出端连接，所述直流主控板的输出端与所述直流显示屏的输入端连接，所述直流电表的输出端与所述直流主控板的输入端连接，所述直流主控板输出信号控制直流充电开关的开关状态。

作为上述方案的进一步改进，所述交流充电系统包括交流主控板、交流读卡器、交流显示屏和至少一把交流充电枪，每把交流充电枪对应连接有交流充电开关和交流电表，所述三相交流电源输出电能经过交流电表和交流充电开关输出到交流充电枪，所述交流主控板的输入端与所述交流读卡器的输出端连接，所述交流主控板的输出端与所述交流显示屏的输入端连接，所述交流电表的输出端与所述交流主控板的输入端连接，所述交流主控板输出信号控制交流充电开关的开关状态。

作为上述方案的进一步改进，所述充电机还包括互锁接触器，所述互锁接触器分别与所述直流充电系统和所述交流充电系统连接，用于使直流充电系统和交流充电系统任一系统开始使用后，另一系统断开禁止使用。

作为上述方案的进一步改进，所述直流充电系统还包括直流监控板和绝缘检测板，所述直流主控板、直流监控板和绝缘检测板彼此互相连接，所述直流主控板通过所述绝缘检测板控制直流充电开关的开关状态。

本实用新型的有益效果是：

一种防倾倒的交直流一体式非车载充电机，在一台充电机中集成直流充电系统和交流充电系统，通过防倾倒板控制充电控制模块，进而控制直流充电系统和交流充电系统的工作状态，实现充电机朝任意一个方向倾斜超过一定角度，系统自动切断工作电源，保证充电机、电动汽车以及充电操作人员的安全，安全性能更高。

另外，本实用新型的直流充电系统和交流充电系统相对独立设计，有各自的读卡器、显示屏和控制系统，可实现两个系统独立运行，且通过设置互锁接触器，实现交直流一体充电机互锁输出限制总输出功率，进一步确保充电机安全运行。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机系统模块框图；

图2是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机实施例一系统电路结构示意图；

图3是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机实施例二系统电路结构示意图；

图4是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机实施例三系统电路结构示意图；

图5是本实用新型充电机防倾倒板的电路结构示意图；

图6是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机的正面结构示意图；

图7是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机的背面结构示意图；

图8是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机背面内部结构示意图；

图9是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机右侧打开状态结构示意图；

图10是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机左侧打开状态结构示意图。

其中，ZK1是交流主控板，LCD1是交流显示屏，DKQ1是交流读卡器，PJ1/PJ2是交流电表，KM1/KM2是交流充电开关，A/B/C/N是三相交流电源，QX是防倾倒板，1QF是交流充电控制开关；

ZK2是直流主控板，LCD2是直流显示屏，DKQ2是直流读卡器，JK是直流监控板，JYJC是绝缘检测板，KMA是直流充电开关，PJA是直流电表，FU1是保险丝，2QF是直流充电控制开关，PSU1/PSU2是AC/DC转换器，QF01是总路开关，QF02是支路开关；

101是交流显示屏，102是交流读卡器，103是交流充电枪，104是交流充电枪接口，105是充电模块，106是三相电表，107是塑壳漏电保护开关，108是断路器，109是交流接触器，110是交流主控板；

201是直流显示屏，202是直流读卡器，203是直流充电枪，204是直流充电枪接口，205是排风风机，206是风机转接板，207是绝缘检测板，208是直流监控板，209是直流主控板，210是直流电表，211是直流充电枪泄放电路；

300是急停按钮，HYA是充电枪A充电灯，HRA是充电枪A故障灯，HYB是充电枪B充电灯，HRB是充电枪B故障灯，HYC是充电枪C充电灯，HRC是充电枪C故障灯，HG是电源指示灯。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例以直流单枪+交流双枪的防倾倒的交直流一体式非车载充电机为例进行详细说明。显然的，充电枪设置可以多种多样，如直流单枪+交流三枪、直流双枪+交流双枪、直流三枪+交流单枪、直流双枪+交流三枪、直流双枪+交流双枪、直流三枪+交流三枪等，在此不做赘述。

图1是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机系统模块框图，如图1所示，一种防倾倒的交直流一体式非车载充电机，包括防倾倒板、充电控制模块、直流充电系统和交流充电系统，充电控制模块的输出端分别与直流充电系统和交流充电系统连接，防倾倒板的输出端与充电控制模块的输入端连接，用于通过控制充电控制模块，进而控制直流充电系统和交流充电系统的工作状态。

具体的，参照图2，图2是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机实施例一系统电路结构示意图，充电控制模块包括交流充电控制开关1QF和直流充电控制开关2QF，交流充电控制开关1QF的输入端和直流充电控制开关2QF的输入端均与防倾倒板QX的输出端连接，交流充电控制开关1QF的输出端与交流充电系统的输入端连接，直流充电控制开关2QF的输出端与直流充电系统的输入端连接。

具体的，本实施例中，该充电机还包括三相交流电源A/B/C/N，交流充电系统包括交流主控板ZK1、交流读卡器DKQ1、交流显示屏LCD1和至少一把交流充电枪，本实施例交流充电枪数量设置有两把，每把交流充电枪对应连接有交流充电开关KM1/KM2和交流电表PJ1/PJ2，三相交流电源A/B/C/N输出电能经过交流电表PJ1/PJ2和交流充电开关KM1/KM2到交流充电枪1和交流充电枪2，交流主控板ZK1的输入端与交流读卡器DKQ1的是输出的连接，交流主控板ZK1的输出端与交流显示屏LCD1的输入端连接，交流电表PJ1/PJ2的输出端与交流主控板ZK1的输入端连接，交流主控板输出信号控制交流充电开关KM1/KM2的开关状态。

直流充电系统包括直流主控板ZK2、直流读卡器DKQ2、直流显示屏LCD2和至少一把直流充电枪，本实施例，直流充电枪设置有一把，每把直流充电枪对应连接有直流电表PJA、直流充电开关KMA和AC/DC转换器，三相交流电源的输出电能经过AC/DC转换器、直流电表PJA和直流充电开关KMA输出到直流充电枪，直流主控板ZK2的输出端与直流读卡器DKQ2的输出端连接，直流主控板ZK2的输出端与直流显示屏LCD2的输入端连接，直流电表PJA的输出端与直流主控板ZK2的输入端连接，直流主控板ZK2输出信号控制直流充电开关KMA的开关状态。此外，直流充电系统还包括至少一个直流泄放支路，直流泄放支路包括支路开关QF01，AC/DC转换器PSU1/PSU2和泄放输出接口，三相交流电源依次经过支路开关QF01或直流充电控制开关2QF、AC/DC转换器PSU1/PSU2连接到泄放输出接口。直流充电系统还包括直流监控板JK和绝缘检测板JYJC，直流主控板ZK2、直流监控板JK和绝缘检测板JYJC彼此互相连接，直流主控板ZK2通过绝缘检测板JYJC控制直流充电开关KMA的开关状态。直流充电枪前端还串联有用于防止过流的保险丝FU1。

参照图3，图3是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机实施例二系统电路结构示意图，在本实施例中，充电控制模块包括系统控制开关，系统控制开关采用防雷器SPD1，防雷器SPD1的输入端与防倾倒板QX的输出端连接，防雷器SPD1的输出端通过总路开关QF01分别与交流充电系统和直流充电系统连接，交流充电系统和直流充电系统的电路结构与实施例一中相同，在此不做赘述。

部分充电机在总变压器负载能力有限的情况下，可以选择交流充电系统和直流充电系统互锁运行的配置。参照图4，图4是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机实施例三系统电路结构示意图，充电机还包括互锁接触器1KM/2KM，互锁接触器1KM/2KM分别与直流充电系统和交流充电系统连接，用于使直流充电系统和交流充电系统任一系统开始使用后，另一系统断开禁止使用。使得交流一体式充电机内，交流充电系统和直流充电系统相对独立，有各自的刷卡、显示、控制系统，考虑部分特殊场站内由于变压器总负荷有限限定每一个交直流一体的总功耗的情况下，可通过后台软件设置交流充电系统和直流充电系统的互锁独立运行，既交流充电系统或直流充电系统任意一侧开始使用后，再次刷卡另一系统不能启动充电同时在另一系统的显示屏输出超负荷暂停使用页面。具体的，当车主在直流侧或交流侧的任意一侧刷卡开始充电，互锁接触器即受控吸合导通被选中的这一侧，并断开未被选中的另一侧。互锁接触器亦可同时输出一个遥信信号(通过有线或无线形式)给另一侧系统的主控板，标识出另一侧系统禁止充电。当第二车主在同一侧刷卡时，这一侧显示屏就提示请插枪充电，当车主在没被占用的另一侧刷卡时，系统会提示由于总功率限制该侧禁止充电(因为之前已被标识禁止充电)。当最先被占用的一侧充电结束后，这一侧的主控板给另一侧主控板发出遥信信号，解除另一侧系统的禁止充电标识。此时车主在任意一侧系统都可以刷卡充电，因为没有任何一次被标识成禁止充电。从而实现了交直流一体充电机互锁输出限制总输出功率。

显然，交流充电系统和直流充电系统根据实际需要可以选择交流侧(交流充电系统)和直流侧(直流充电系统)互锁运行的配置，也可以选择交流侧和直流侧不互锁运行的配置。例如，部分充电机系统在总变压器负载能力有限的情况下，可以选择交流侧和直流侧互锁运行的配置；部分充电机系统在总变压器负载能力充足的情况下，可以选择交流侧和直流侧不互锁运行的配置，具体实施方法这里不再重述。

本实用新型充电机防倾倒板的电路结构参照图5，图5是本实用新型充电机防倾倒板的电路结构示意图，该防倾倒板包括储能电容C1Q、第二电容C2Q、第三电容C3Q、第一电阻R1Q、第二电阻R2Q、倾斜传感器S1、开关管Q1、二极管D3Q、第一继电器J1和第二继电器J2，倾斜传感器S1的输入端连接电源，本实施例中，电源采用12V电压电源，12V电压电源可以由上述AC/DC转换器PSU2输出提供，倾斜传感器S1的输出端连接开关管Q1的基极，开关管Q1的集电极通过连接二极管D3Q与电源连接，开关管Q1的发射极连接电源地，储能电容C1Q的一端与开关管Q1的基极连接、另一端连接电源地。第一继电器J1包括第一开关Q2和第一励磁线圈XQ1，第一励磁线圈XQ1的输入端与开关管Q1的输出端连接，第一励磁线圈XQ1的输出端与第一开关Q2的输入端连接，第一开关Q2的输出端与充电控制模块的输入端连接，即第一开关Q2的输出端OUT1/OUT2分别与交流充电控制开关1QF和直流充电控制开关2QF连接。该防倾倒板还包括第二继电器J2，第二继电器J2与二极管D3Q并联连接，第二继电器J2包括第二开关Q3和第二励磁线圈XQ2，第二励磁线圈XQ2的输入端与开关管Q1的输出端连接，第二励磁线圈XQ2的输出端与第二开关Q3的输入端连接，第二开关Q3的输出端与第一继电器J1的第一励磁线圈XQ1连接，当充电机处于水平放置状态，即倾斜传感器S1处于O度时，倾斜传感器S1、第一开关Q2和第二开关Q3为常开状态，当充电机发生震动，出现倾斜，即倾斜传感器S1向任意方向倾斜30±10度(倾斜角度范围可根据实际情况进行调整)时，倾斜传感器S1由常开状态转换为常闭导通状态，此时，储能电容C1Q电量被充满后，开关管Q1的基极输入高电平，开关管Q1处于导通状态，第二继电器J2中第二励磁线圈XQ2有电流流入，驱动第二开关Q3闭合，第二开关Q3闭合后，第一继电器J1中第一励磁线圈XQ1有电流流入，驱动第一开关Q2闭合，交流充电控制开关1QF和直流充电控制开关2QF断开，交流充电系统和直流充电系统自动断电，保证充电机设备、电动汽车、充电操作人员的安全。当充电机发生倾斜后，驱动第一开关Q2闭合，第二继电器J2锁定驱动第二开关Q3闭合，保证交流充电控制开关1QF和直流充电控制开关2QF断开，从而使得交流充电系统和直流充电系统自动断电，进而保证充电机设备、电动汽车、充电操作人员的安全，而充电机系统自动断电后，第二开关Q3从闭合状态变回常开状态。设置第二继电器J2可以在系统未自动断电之前锁定第二开关Q3闭合状态(即延缓第一开关Q2的触动闭合动作时间)，防止倾斜传感器S1处于倾斜状态临界时反复触动第一开关Q1动作。

另外，防倾倒板也可以直接控制系统控制开关，即防雷器SPD1，若设置防倾倒板的输出端与防雷器SPD1连接，则当防倾倒板向任意方向倾斜一定角度时，触发防雷器SPD1端口，切断充电机系统的输入电源，保证充电机设备、电动汽车、充电操作人员的安全。

图6是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机的正面结构示意图，参照图2和图6，本实施例中，交流充电系统读卡器102、交流充电系统显示屏101、直流充电系统显示屏201、直流充电系统读卡器202均设置在充电机正面。

充电机正面还设置有用于指示充电机工作状态的指示灯组。指示灯组包括系统电源指示灯以及对应于各充电枪工作状态的充电指示灯和故障指示灯。交直流一体式充电机的正面状态指示灯，按左右两侧分布，最中间的为系统的电源指示灯。本实施例中，交直流一体式充电机的正面状态指示灯，按左右两侧分布，最中间的为系统的电源指示灯HG，左侧为交流充电系统的充电枪B充电灯HYB、充电枪B故障灯HRB、充电枪C充电灯HYC、充电枪C故障灯HRC；右侧为直流充电系统的充电枪A充电灯HYA、充电枪A故障灯HRA；充电枪B充电灯HYB、充电枪B故障灯HRB、充电枪C充电灯HYC、充电枪C故障灯HRC和电源指示灯HG的输入端均与交流主控板ZK1的输出端连接；充电枪A充电灯HYA、充电枪A故障灯HRA的输入端均与直流主控板ZK2的输出端连接。

充电机正面还设置有用于切断交流充电系统和直流充电系统输出的急停按钮300。为了保证设备运行的安全，交直流一体式充电机正面配置唯一的急停装置，紧急情况下拍下急停按钮300，交流充电系统和直流充电系统同时切断输出，各自的显示屏显示急停前系统锁定的故障状态或急停告警。

为了提高车主使用交直流一体式充电机的便捷性，交流充电系统和直流充电系统的读卡器、显示屏、状态指示灯、急停按钮300都布置在设备正面。

图7是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机的背面结构示意图，图8是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机背面内部结构示意图，参照图7和图8，交直流一体式充电机背部，从底部出充电枪接口，左侧底部出交流充电枪接口104，右侧底部出直流充电枪接口204；中上部留设有挂装充电枪的装置，左侧挂装交流充电枪103，右侧挂装直流充电枪203。

本实施例中，交流充电系统和直流充电系统分别设置在充电机的左右两个安装分区。

本实施例中，左安装分区的上部安装有充电模块105。

本实施例中，充电机还包括对应于左右安装分区的左侧门和右侧门，左侧门上设置有空气过滤装置，空气过滤装置包括过滤网、灰尘粒子浓度传感器和湿度传感器；右侧门上设置有排风装置，排风装置包括排风风机205、风机转接板206和风机驱动电缆。为了便于整个系统安装维护，如图5所示，右侧门上安装有排风装置(包含排风风机205、风机转接板206、风机驱动电缆(图中未标出))，左侧门上安装有空气过滤装置(包含过滤网、灰尘粒子浓度传感器、湿度传感器(图中未标出))，设备安装区域上部安装着充电模块105，整个设备安装区下部分为左右两侧安装区域，左侧为交流充电系统安装区域，右侧为直流充电系统安装区域，左右分区后能够快速定位、处理直流充电系统和交流充电系统的各种故障。

图9是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机右侧打开状态结构示意图，如图9所示，本实施例中，右安装分区上安装有直流充电枪泄放电路211、绝缘检测板207、直流监控板208、直流主控板209和直流电表210。

图10是本实用新型防倾倒的交直流一体式非车载充电机左侧打开状态结构示意图，如图10所示，本实施例中，左安装分区上安装有三相电表106、交流主控板110、塑壳漏电保护开关107、断路器108和交流接触器109。

一种防倾倒的交直流一体式非车载充电机，在一台充电机中集成直流充电系统和交流充电系统，通过防倾倒板控制充电控制模块，进而控制直流充电系统和交流充电系统的工作状态，实现充电机朝任意一个方向倾斜超过一定角度，系统自动切断工作电源，保证充电机、电动汽车以及充电操作人员的安全，安全性能更高。

另外，本实用新型的直流充电系统和交流充电系统相对独立设计，有各自的读卡器、显示屏和控制系统，可实现两个系统独立运行，且通过设置互锁接触器，实现交直流一体充电机互锁输出限制总输出功率，进一步确保充电机安全运行。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。