| 专利名称： | 一种电动汽车供电管理装置 | ||
| 专利名称(英文)： | An electric vehicle power supply management device | ||
| 专利号： | CN201511016051.4 | 申请时间： | 20151231 |
| 公开号： | CN105490359A | 公开时间： | 20160413 |
| 申请人： | 清华大学苏州汽车研究院（吴江） | ||
| 申请地址： | 215200 江苏省苏州市吴江区长安路2358号 | ||
| 发明人： | 李家文; 曹传强 | ||
| 分类号： | H02J7/02 | 主分类号： | H02J7/02 |
| 代理机构： | 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 | 代理人： | 范晴 |
| 摘要： | 本发明公开了一种电动汽车供电管理装置，独立于电动汽车与充电桩，包括一外壳及其内部的供电管理系统，所述外壳上设有交流输入航插和交流输出航插，用于串接充电桩的充电进线端；所述供电管理系统包括单片机和分别与单片机连接的LED显示光圈、显示屏幕、电网实时载荷检测单元、电流传感器、GPRS通信模块以及断路器；本发明以单片机作为核心的数字控制系统，智能程度高；可预设充电电量，通过电流传感器控制电流，夜间谷电时段电价便宜，电网负荷小，为车主节省电费。白天峰电时段可选择小电流充电，有利于电网的稳定运转。在最快的时间完成实际需要的充电行为，实现充电桩资源的优化配置。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses an electric vehicle power supply management device, independent of the electric automobile and sufficient terminal rod, includes a housing and its internal power supply management system, the AC input is arranged on the outer casing of the AC output aviation plug and aviation plug, connected in series for charging inlet end of the charging of the pile; the power supply management system comprises a single-chip microcomputer and are respectively connected with the single chip LED display aperture, display screen, electric network real-time load detection unit, current sensor, and communication module GPRS circuit breaker; the invention to the core of the single-chip microcomputer as a digital control system, intelligent degree is high; can preset charge power, the control current through the current sensor, cheap tariff electricity period at night, the network load is small, as the owner save electricity. Peak period during the day can be selected small-current charging, the stable operation of the electric. In the fastest time to complete the actual needs of the charge acts, thereby realizing charge pile the optimizing configuration of resources. | ||
1.一种电动汽车供电管理装置，独立于电动汽车与充电桩，其特征在于：包括一外壳及其内部的供电管理系统，所述外壳上设有交流输入航插和交流输出航插，用于串接充电桩的充电进线端；所述供电管理系统包括单片机和分别与单片机连接的LED显示光圈、显示屏幕、电网实时载荷检测单元、电流传感器、GPRS通信模块以及断路器；充电桩提供的充电状态信号从单片机的输入管脚输入，单片机根据输入的充电状态信号控制LED显示光圈进行状态显示；电网实时载荷检测单元和电流传感器分别连接到充电桩进线端，随时获知电网实时运行情况和检测充电电流；GPRS通信模块用以与用户终端的实时通信，显示屏幕用于显示及触摸操作；断路器串接在充电进线端上，在完成充电后，单片机控制断路器断开。
2.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：单片机通过CAN通讯接口与电动汽车的电池管理系统连接，池管理系统将电池包电压信息通过CAN通讯传输给单片机。
3.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：所述单片机和LED显示光圈设置在PCB电路板。
4.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：所述显示屏幕为液晶显示屏，包括自动轮显和按键显示，用于显示进行充电电量、充电电流设定、充电状态，显示屏具备背光功能，通过按键触发方式点亮背光，2个自动轮显周期后关闭背光。
5.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：所述电流传感器为霍尔电流传感器。
1.一种电动汽车供电管理装置，独立于电动汽车与充电桩，其特征在于：包括一外壳及其内部的供电管理系统，所述外壳上设有交流输入航插和交流输出航插，用于串接充电桩的充电进线端；所述供电管理系统包括单片机和分别与单片机连接的LED显示光圈、显示屏幕、电网实时载荷检测单元、电流传感器、GPRS通信模块以及断路器；充电桩提供的充电状态信号从单片机的输入管脚输入，单片机根据输入的充电状态信号控制LED显示光圈进行状态显示；电网实时载荷检测单元和电流传感器分别连接到充电桩进线端，随时获知电网实时运行情况和检测充电电流；GPRS通信模块用以与用户终端的实时通信，显示屏幕用于显示及触摸操作；断路器串接在充电进线端上，在完成充电后，单片机控制断路器断开。
2.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：单片机通过CAN通讯接口与电动汽车的电池管理系统连接，池管理系统将电池包电压信息通过CAN通讯传输给单片机。
3.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：所述单片机和LED显示光圈设置在PCB电路板。
4.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：所述显示屏幕为液晶显示屏，包括自动轮显和按键显示，用于显示进行充电电量、充电电流设定、充电状态，显示屏具备背光功能，通过按键触发方式点亮背光，2个自动轮显周期后关闭背光。
5.根据权利要求1所述的电动汽车供电管理装置，其特征在于：所述电流传感器为霍尔电流传感器。
翻译：技术领域
本发明涉及电动汽车充电领域，特别涉及一种电动汽车供电管理装置。
背景技术
目前，伴随全球能源和环境系统巨大的挑战，汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户，需要进行革命性的变革。新能源汽车在能源制约、环境污染等大背景下，凭借使用成本低、舒适度高、政府补贴力度大等优势进入人们的日常生活中，整个产业获得长足发展。但是，在行业取得突破性进展的同时，电动汽车充电的诸多问题受到业界的广泛关注，在此背景下，诸如电池管理系统（以下简称BMS）、充电监控模块、各种交直流充电桩等产品应运而生。但就实用性来看，还有很多问题需要进一步解决，其中包括：一、充电过程繁琐，充电状态不能直观显示，在临时快充补电的时候必须到车身近处才能了解充电状态，不能在远处进行识别。另外，传统的新能源汽车充电就是靠BMS进行管理，设备的功能认证与测试维护都不可避免的还存在一些漏洞，电池剩余电量（SOC）估算不精准的情况下也会存在一定的过充风险。二、欲充电电流、欲充电电量不能进行量化设定灵活充电，以达到资源的优化配置。
目前电动汽车充电桩采用的是交、直流供电方式，需要特制的充电卡刷卡使用，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。充电桩作为加油站、小区电动汽车充电状态的人机交互产品。可实现计时充电和计电度量充电。卡内预先充值，每次充电后根据电度数自动从卡中减去。但在智能充电站建设未跟上、基础设施不健全的背景下，用以进行欲充电电流、充电量的设定、充电量显示等的装置就无法实现。
充电站内，充电桩与充电站监控中心通信的主要数据为控制和小数据量的采集信息，要求在充电桩运作过程中监控的实时性比较高，一旦出现意外情况可以第一时间采取措施。且随着充电站的迅猛发展，无人监守的自助式充电站也会成为趋势，此时汽车本身的电路保护系统、远程的集中监控和意外应急就愈显重要，可通过采用“CAN+以太网”双网冗余的数据传输方式、车辆本身保护方式解决。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种电动汽车供电管理装置。
本发明的技术方案是：
一种电动汽车供电管理装置，独立于电动汽车与充电桩，包括一外壳及其内部的供电管理系统，所述外壳上设有交流输入航插和交流输出航插，用于串接充电桩的充电进线端；所述供电管理系统包括单片机和分别与单片机连接的LED显示光圈、显示屏幕、电网实时载荷检测单元、电流传感器、GPRS通信模块以及断路器；充电桩提供的充电状态信号从单片机的输入管脚输入，单片机根据输入的充电状态信号控制LED显示光圈进行状态显示；电网实时载荷检测单元和电流传感器分别连接到充电桩进线端，随时获知电网实时运行情况和检测充电电流；GPRS通信模块用以与用户终端的实时通信，显示屏幕用于显示及触摸操作；断路器串接在充电进线端上，在完成充电后，单片机控制断路器断开。
优选的，单片机通过CAN通讯接口与电动汽车的电池管理系统连接，池管理系统将电池包电压信息通过CAN通讯传输给单片机。
优选的，所述单片机和LED显示光圈设置在PCB电路板。
优选的，所述显示屏幕为液晶显示屏，包括自动轮显和按键显示，用于显示进行充电电量、充电电流设定、充电状态，显示屏具备背光功能，通过按键触发方式点亮背光，2个自动轮显周期后关闭背光。
优选的，所述电流传感器为霍尔电流传感器。
本发明的优点是：
1、本发明以单片机作为核心的数字控制系统，智能程度高；可预设充电电量，通过电流传感器控制电流，夜间谷电时段电价便宜，电网负荷小，为车主节省电费。白天峰电时段可选择小电流充电，有利于电网的稳定运转。在最快的时间完成实际需要的充电行为，实现充电桩资源的优化配置。
2、本发明可以车身外直观显示电动汽车充电状态。车主无需进入车内查看充电进程，通过装置的LED光圈颜色获得已充电量的信息。同时，其他欲充电车主也可在不用询问的情况下，通过充电站内车辆的LED光圈颜色了解站内车辆充电状态，为充电站的选择提供最有效的信息。
3、装置内置霍尔电流电度器、断路器，可根据预先设定的充电量进行计数，完成充电后综合BMS监控数据自动断开电路，与BMS断电控制系统对车辆进行双重保护规避电动汽车过充电风险。当采集的电压超过过压保护设定值或低于欠压保护设定值，装置切断电路。断路器可保证在充电过程中发生漏电等紧急情况时停止充电。或当发生意外状况需要紧急停止充电时，可以通过急停来中断充电。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的电动汽车供电管理装置的外部结构示意图；
图2为本发明所述的电动汽车供电管理装置的工作流程示意图。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明所揭示的电动汽车供电管理装置，独立于电动汽车与充电桩，包括一外壳1及其内部的供电管理系统，所述外壳上设有交流输入航插5和交流输出航插6，用于串接充电桩的充电进线端；所述供电管理系统包括单片机和分别与单片机连接的LED显示光圈3、显示屏幕2、电网实时载荷检测单元、电流传感器、GPRS通信模块以及断路器，所述单片机和LED显示光圈设置在PCB电路板。充电桩提供的充电状态信号从单片机的输入管脚输入，单片机根据输入的充电状态信号控制LED显示光圈进行状态显示；电网实时载荷检测单元和电流传感器分别连接到充电桩进线端，随时获知电网实时运行情况和检测充电电流；GPRS通信模块用以与用户终端的实时通信，显示屏幕用于显示及触摸操作；断路器串接在充电进线端上，在完成充电后，单片机控制断路器断开。
所述的LED感应光圈，充电机提供的充电状态信号从单片机的输入管脚输入，单片机的输出端连接到LED感应光圈，装置的输出端与车载充电接口连接，通过CAN协议信号与电池管理系统(BMS)的充电监控并轨，主要用于对车辆充电过程的感知与实时显示（通过LED灯光颜色进行充电状态的区分）；通过车外的显示车主无需再进入车内，便可直接查看车辆充电进程。同时LED感应光圈通过对已充电量的监控降低过充风险。具体LED光圈显示分区如表1，表1中百分比均按照车主预先设定的充电量计算。
表1
单片机通过CAN通讯接口与电动汽车的电池管理系统连接，池管理系统将电池包电压信息通过CAN通讯传输给单片机。
所述显示屏幕为液晶显示屏，包括自动轮显和按键显示，用于显示进行充电电量、充电电流设定、充电状态，显示屏具备背光功能，通过按键触发方式点亮背光，2个自动轮显周期后关闭背光。
本发明把电网需求、车主需求、充电环境变化进行一个综合判断，通过霍尔的感应数据和BMS信号整合对车进行协同保护。实时载荷检测单元，负责获知电网实时运行情况，车主通过装置触摸屏进行欲充电电量设定，充电过程中BMS将电池包电压信息通过CAN通讯传输给装置上的单片机，单片机根据实时的电压状态对霍尔电流传感器进行控制，实时计算充电所需电流值，使得车辆在系统保护下充电提高30%以上的使用寿命，同时，电池的安全性也可以提高，使得供电管理装置及时掌握电池各项状态信息，在异常状态出现时及时发出报警信号或切开电路，为充电安全再提供一道屏障。
另外本发明可拓展支持语音提示；通过红外对充电桩上参数进行配置，以及数据查询；能够通过CAN、以太网或GPRS进行数据传输；监测汽车电池的电压、电流、温度；集成GPRS模块后可支持远程升级应用程序；通讯系统采用以太网冗余传输结构，在升级应用程序及系统时，可通过以太网进行远程统一升级。并可进一步拓展实现远程客户端操作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
