一种通用无网络信号交流充电桩定时自启动充电辅助装置

技术领域

本发明涉及新能源电动汽车充电装置技术领域，特别是涉及一种通用无网络信号交流充电桩定时自启动充电辅助装置。

背景技术

随着电动汽车的大力发展，居民小区的充电桩需求也与日俱增。充电桩输入端与交流电网直接连接，输出端装有充电插头，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电，通常固定在地面或墙壁，安装于公共建筑、居民小区停车场或充电站内。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，用户可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，目前家用交流桩通常都是插枪后刷卡直接启动充电。

现在全国各地都提倡实行峰谷电价，小区安装家用充电桩的居民可以申请峰谷电价，在夜间谷电进行充电可以节省电费。然而，市面上的充电桩品牌参差不齐、功能不一，且大多安装在地下，部分充电车桩不具备定时充电的功能或因受地下车库无网络信号的影响，无法远程控制充电桩定时启动，导致用户需要在夜间谷电时间额外下楼前往停车场去启动充电。并且，即使有的车桩具备定时充电的功能，用户普遍反映存在功能缺陷，会发生充电失败的情况。加之部分电动汽车有睡眠功能，即使给充电桩设置了定时充电功能，但受限于电动汽车睡眠功能的影响，必须人工插拔充电枪，并刷卡充电，造成增加人力成本，影响用户的个人生活和睡眠。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种通用无网络信号交流充电桩定时自启动充电辅助装置。装置安装后，用户只需将充电枪插上转接头插到汽车的充电口，设定特定的启动充电时间后即可离开。在特定时间下，装置能够自启动模拟插枪、刷卡，启动充电桩进行充电。解决了用户使用不带预约充电功能的充电桩时，无法实现特定时间段自动启动充电的问题，让用户无需在夜间谷电时间额外下楼启动充电桩，提高用户体验和电动汽车充电的便捷性，同时节省电动汽车充电电费。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种通用无网络信号交流充电桩定时自启动充电辅助装置，包括：电源模块、主控模块、定时模块、辅助刷卡机械臂、机械臂驱动模块、充电桩枪头转接头、直流继电器驱动模块；所述充电桩枪头转接头内部CC和CP之间增加了继电器K1和K2，通过控制K1和K2的通断可以模拟插拔枪。

在特定充电启动时间下，所述控制模块驱动继电器K1和K2闭合，接通CC和CP，接通后主控模块计时5秒，控制机械臂驱动模块伸出机械臂将充电卡推至充电桩刷卡位置，自动刷卡启动充电桩，保持5秒钟后回到初始位置，完成自动化充电。

进一步的，所述辅助刷卡机械臂包括：第一滑块①、第一滑块锁紧把手②、第二滑块③、第二滑块锁紧把手④、第二滑块转接结构件⑤、伸缩臂⑥、电源模块⑦、轨道⑧、防滑片⑨、挡板⑩、夹具

进一步的，所述电源模块⑦可将220v交流电转为12v直流电；所述控制盒

进一步的，所述第一滑块①和第二滑块③均设置在轨道⑧上，并均能在轨道⑧上滑动，且第一滑块①能通过第一滑块锁紧把手②在轨道⑧上进行定位，第二滑块③能通过第二滑块锁紧把手④在轨道⑧上进行定位；通过调整第一滑块①和第二滑块③在轨道⑧上的位置，可以实现在不同大小不同型号的充电桩上的通用。

进一步的，所述挡板⑩固定在轨道⑧的端部，第二滑块③位于第一滑块①与挡板⑩之间，夹具

进一步的，所述伸缩臂⑥的壳体通过第二滑块转接结构件⑤安装在第二滑块③上，伸缩臂⑥的端部设置有卡槽

进一步的，所述第一滑块锁紧把手②，和第二滑块锁紧把手④为相同结构，同为螺旋夹紧结构；通过旋转第一滑块锁紧把手②和第二滑块锁紧把手④的螺柱，使第一滑块①和第二滑块③夹紧在轨道⑧上面。

进一步的，所述辅助刷卡机械臂的安装使用步骤包括：

步骤1：将充电卡贴在卡槽

步骤2：上下调节轨道的位置，使卡槽

步骤3：调整第二滑块③在轨道⑧上的位置，并通过第二滑块锁紧④把手将第二滑块③定位在轨道⑧上的充电桩刷卡区对准位。

步骤4：定时启动充电。在定时模块上设定充电时间，到达设定充电时间时，主控模块首先控制继电器驱动模块，驱动继电器K1和K2闭合，接通CC和CP，接通后主控模块计时5秒，控制机械臂驱动模块伸出机械臂将充电卡推至充电桩刷卡位置，保持5秒钟后回到初始位置，这时充电桩将启动充电。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明采用模块化设计，具有扩展性好、可移植性强的优点。

2.本发明能够实现在特定设定时间，尤其是夜间谷电时间模拟自动化插枪、刷卡充电，无需人工干预，提高了用户充电的便捷性，节省用户电费。

3.本发明能够解决某些品牌电动汽车长时间插枪不充电会自动断连的问题，具有稳定性高、可靠性强的优点。

附图说明

图1是本发明定时自启动充电辅助装置的整体装置拓扑图。

图2是本发明定时自启动充电辅助装置的整体使用场景示意图。

图3是本发明定时自启动充电辅助装置的充电枪头转接头示意图。

图4是本发明定时自启动充电辅助装置的控制导引电路图。

图5是本发明定时自启动充电辅助装置的机械臂装置示意图。

图中各附图标记为：第一滑块①、第一滑块锁紧把手②、第二滑块③、第二滑块锁紧把手④、第二滑块转接结构件⑤、伸缩臂⑥、电源模块⑦、轨道⑧、防滑片⑨、挡板⑩、夹具

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对发明作进一步的详细说明，但本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

如图1、图2、图3所示，本发明提供一种通用无网络信号交流充电桩定时自启动充电辅助装置，包括：电源模块、主控模块、定时模块、辅助刷卡机械臂、机械臂驱动模块、充电桩枪头转接头、直流继电器驱动模块；所述充电桩枪头转接头位于汽车充电孔和充电桩交流充电枪之间，转接头内部CC和CP之间增加了继电器K1和K2，通过控制K1和K2的通断可以模拟插拔枪；所述直流继电器驱动模块与充电桩枪头转接头内部的继电器K1和K2之间通过继电器控制线连接。

在特定充电启动时间下，所述控制模块驱动继电器K1和K2闭合，接通CC和CP，接通后主控模块计时5秒，控制机械臂驱动模块伸出机械臂将充电卡推至充电桩刷卡位置，自动刷卡启动充电桩，保持5秒钟后回到初始位置，完成自动化充电。

如图4所示为车辆连接控制导引电路图，用来确认充电接口和充电插座是否连接，并通过充电枪转接头内的CC和CP通断实现模拟插枪动作，然后在充电过程中进行周期性检测，以判断继续充电还是停止充电等。

交流充电枪的枪头内有5根线，分别为交流输入L1和中性线N，PE，CC和CP。交流桩内有且只有一个电路板，其中，“供电控制引导装置”是交流桩电路板上部分电路单元，是负责与车端“车辆控制装置”握手的电路单元。所述“车辆控制装置”可通过车辆控制器VCU或电池管理系统(BMS)实现，也可以被集成到OBC中，通常被称为CC/CP电路板。

所述控制引导电路的工作原理如下：

步骤1)，连接确认

(1)车辆控制装置通过检测PE和监测点3之间的电阻值来确认车辆插头和车辆插座是否连接；

(2)充电桩侧的供电控制装置通过检测监测点4或检测点1的电压值来判断供电插头和供电插座是否连接。

步骤2)，充电开始

当车辆接口和供电接口都确认连接后，充电桩将开关S1从12V连接状态切换到PWM状态，并等待车辆控制装置闭合开关S2，此时测检点1峰值电压9V，CP端产生1KHz的PWM波，其占空比代表充电桩额定电流大小。当车辆侧开关S2闭合，代表车辆已经充电准备就绪了，此时检测点1的电压峰值为6V。确认车辆就绪后，充电桩闭合接触器K1和K2，使交流回路导通，充电开始。整个过程中检测点1的电压状态如下：

步骤3)，充电过程周期检测

在充电过程中，充电桩对检测点进行周期性检测，以确认充电连接装置的连接状态和车辆是否处于可充电状态，检测周期不大于50ms；

在充电过程中，充电控制装置不断检测检测点4和检测点1，如果检测到供电接口断开，则供电控制装置开关S1切换到12V并断开交流供电回路；

在充电过程中，车辆控制装置不断检测检测点2和检测点3，如果判断车辆接口断开，则车辆控制装置控制车载充电机停止充电，并断开开关S2。

如图5所示，辅助刷卡机械臂包括：第一滑块①、第一滑块锁紧把手②、第二滑块③、第二滑块锁紧把手④、第二滑块转接结构件⑤、伸缩臂⑥、电源模块⑦、轨道⑧、防滑片⑨、挡板⑩、夹具

进一步的，所述电源模块⑦可将220v交流电转为12v直流电；所述控制盒

进一步的，所述第一滑块①和第二滑块③均设置在轨道⑧上，并均能在轨道⑧上滑动，且第一滑块①能通过第一滑块锁紧把手②在轨道⑧上进行定位，第二滑块③能通过第二滑块锁紧把手④在轨道⑧上进行定位；通过调整第一滑块①和第二滑块③在轨道⑧上的位置，可以实现在不同大小不同型号的充电桩上的通用。

进一步的，所述挡板⑩固定在轨道⑧的端部，第二滑块③位于第一滑块①与挡板⑩之间，夹具

进一步的，所述伸缩臂⑥的壳体通过第二滑块转接结构件⑤安装在第二滑块③上，伸缩臂⑥的端部设置有卡槽

进一步的，所述第一滑块锁紧把手②，和第二滑块锁紧把手④为相同结构，同为螺旋夹紧结构；通过旋转第一滑块锁紧把手②和第二滑块锁紧把手④的螺柱，使第一滑块①和第二滑块③夹紧在轨道⑧上面。

进一步的，所述辅助刷卡机械臂的安装使用步骤包括：

步骤1：将充电卡贴在卡槽

步骤2：上下调节轨道的位置，使卡槽

步骤3：调整第二滑块③在轨道⑧上的位置，并通过第二滑块锁紧④把手将第二滑块③定位在轨道⑧上的充电桩刷卡区对准位。

步骤4：定时启动充电。在定时模块上设定充电时间，到达设定充电时间时，主控模块首先控制继电器驱动模块，驱动继电器K1和K2闭合，接通CC和CP，接通后主控模块计时5秒，控制机械臂驱动模块伸出机械臂将充电卡推至充电桩刷卡位置，保持5秒钟后回到初始位置，这时充电桩将启动充电。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。