一种新能源汽车电源管理系统及其方法与流程

本发明属于新能源充电的技术领域，特别是涉及一种新能源汽车电源管理系统及其方法。

背景技术：

充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们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，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数。

但是，在市场竞争的行情下，为了增加客户的满意度，很多企业都选择移动汽车电源管理装置，不用汽车开到指定的停车点进行充电，而是汽车可以停放在任何地方，当需要充电时配置与之最近的充电管理装置进行充电即可。因此也带来了新的问题：汽车的停放位置是不确定的故包括了平面、倾斜面、或者泥路、石子路等，即充电管理装置需要面临不同的路况。

技术实现要素：

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种能够适合于不同路况自行移动的新能源汽车电源管理系统及其方法。

本发明采用以下技术方案来实现：一种新能源汽车电源管理系统，包括：

充电桩本体；所述充电桩主体内部包含有主控板、电源管理模块和联网模块，所述充电桩主体通过联网模块外接至服务器，所述电源管理模块包含有电压传感器、电流传感器、电阻接触器和开关断路器，所述主控板包含有微控芯片、电池传感器和时间感应芯片；

移动机构，安装在所述充电桩本体的底端；

所述移动机构实现充电桩本体在不同路况上的平稳移动。

在进一步的实施例中，所述移动机构包括：固定连接于所述充电桩本体的连接板，垂直向下固定在所述连接板的顶角处的连接架，以及设置在相邻连接架构成的容纳腔内部的滚轮组件；

所述滚轮组件位于连接板的每条边的中心位置处。

在进一步的实施例中，所述滚轮组件包括：与所述连接架固定连接的连接圈，竖直固定在所述连接圈上的第一驱动电机，固定在所述第一驱动电机上的支架，可转动的安装在所述支架的末端出的旋转架，安装在所述旋转架末端处的限位轮，与所述限位轮连接且位于所述连接圈下方的外齿轮圈，固定在所述外齿轮圈上且位于所述连接圈内的第二驱动电机，以及传动连接于所述第二驱动电机的输出轴上的滚轮；

还包括：传动连接于所述第一驱动电机的输出轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮位于所述齿轮圈的下方并与所述外齿轮圈相啮合；即第一驱动电机的转动能够带动外齿轮圈转动，外齿轮圈的转动则会使滚轮和第二驱动电机发生换向。

在进一步的实施例中，所述滚轮组件与所述连接架之间设置有缓冲组件，所述缓冲组件包括：对称固定在所述连接圈两端的l型板，固定在所述l型板的外侧壁处的滑块，竖向安装在所述连接架上的导轨，对称连接在连接圈与连接板之间的伸缩杆，以及套接在所述伸缩杆上的弹簧；

所述滑块与所述导轨之间为过盈配合。

在进一步的实施例中，所述支架与旋转架之间通过旋转组件连接，所述旋转组件包括：安装在所述支架的末端处的第三驱动电机，传动连接于所述第三驱动电机的输出轴的连接轴，套接在所述连接轴上的第一齿轮，以及安装在支架上的第二齿轮；

其中，所述连接轴的末端于所述旋转架固定连接；所述第一齿轮于所述第二齿轮相互啮合，增加旋转架的旋转稳定性；所述第一驱动电机与第三驱动电机的转向相同，分别实现滚轮在水平向上的正转与反转。

在进一步的实施例中，所述充电桩主体的顶端安装有无线网络模块，所述充电桩主体的一侧表面设置有状态显示灯，所述状态显示灯的底侧设置有显示屏，所述显示屏的底侧设置有nfc感应板，所述nfc感应板底侧设置有插排，所述充电桩主体的一端表面安装有停止按钮，所述停止按钮的底侧安装有充电接头，所述充电接头上连接有充电线，速所述充电线的活动端缠绕在收线机构上；

所述收线机构安装在安装盒内，所述安装盒固定在所述充电桩本体上。

在进一步的实施例中，所述收线机构包括：固定在所述安装盒内的第四驱动电机，传动连接于所述第四驱动电机的输出轴上的第一锥齿轮，可转动的安装在所述安装盒内部的传动轴，固定在所述传动轴上的第二锥齿轮和绕线盘，以及安装在所述安装盒的出口处的张紧轮；所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相互啮合；所述充电线的活动端绕过绕线盘并穿过张紧轮、延伸至安装盒外，所述充电线的活动端设置有充电枪。

在进一步的实施例中，所述安装盒的内部设置有定位机构，所述定位机构包括：开设在所述绕线盘的外侧面处的若干个卡槽，与卡槽同侧固定在所述安装盒内的放置框，穿插在所述放置框内的限位杆，位于卡槽与放置框之间的限位杆上设置有环形凸台，环形凸台与放置框之间设置有螺纹簧，以及设置在所述卡槽内的第一吸铁石、设置在限位杆上于环形凸台相靠近的一端处的第二吸铁石；

所述第一吸铁石与所述第二吸铁石的磁性相反。

在进一步的实施例中，所述服务器内部搭载有数据库，所述数据库主要保存有车辆对应型号的电瓶信息，所述数据库包含有lda分类算法和dssm匹配算法；

所述电压传感器和电流传感器用于测量目标充电电瓶和充电接头的输出功率，所述电源管理模块和主控板为电性连接，所述电源管理模块包含有电阻电容降压电路，且电阻电容降压电路采用电阻桥接法，所述电阻接触器用于电阻电容降压电路的电压转换。

使用如上所述的一种新能源汽车电源管理系统的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤一、当接到充电需求后，将电源管理系统搬运到指定的地点后，电源管理系统被转移到地面；

步骤二、考虑到汽车的停放位置，故让电源管理系统通过自身的移动机构带动电源管理系统到达需要充电汽车的附近，在移动的过程中，如果需要右转，则执行步骤三，如果需要左转则执行步骤四；

步骤三、开启第一驱动电机，第一驱动电机上的驱动齿轮带动外齿轮圈发生转动，与所述外齿轮圈固定连接的限位轮、支架、滚轮和第二驱动电机跟随着外齿轮圈发生转动，实现滚轮的右转；

步骤四、开启第三驱动电机，传动连接于第三驱动电机的连接轴带动旋转架转动，与旋转架连接的限位轮、外齿轮圈、第二驱动电机和滚轮在旋转架的转动下发生转动，实现滚轮的左转；

步骤五、当受到外界建筑的影响，汽车电源管理系统无法驶入到待充电汽车的附近，此时则需要通过收线机构将增加暴露在外的充电线的长度，开启第四驱动电机，绕线盘在第四驱动电机的驱动下进行放线，达到长度需求后，停止第四驱动电机的转动，第二吸铁石与最接近的第一吸铁石相互吸引，对绕线盘进行定位；

步骤六、当需要继续放线或者收线时，在第四驱动电机的作用下，结合螺纹簧和环形凸台，第二吸铁石是无法与第一吸铁石相互吸引的。

本发明的有益效果：本发明为了使汽车电源管理系统能够在不同的路况上进行平稳的行驶，故在移动机构上做了改进：将滚轮安装在非顶角处（即安装在连接板的四边的中心位置处），降低汽车电源管理系统出现侧翻的可能性；并设置了缓冲组件，该缓冲组件既能够起到缓冲的作用又能够有效的降低缓冲的幅度。

本发明通过设置较长的充电线，并通过使收线机构实现收放，控制暴露在外的充电线的长度，电动汽车停靠的位置较远时依旧能够拉长连接线，方便充电并防止连接线的牵扯导致漏电的现象发生，收线机构收纳效果也能够保证连接线的完整性，减少落至地面因车辆碾压导致的表皮破裂现象。

本发明能够通过主控板读取服务器数据库的充电方案，根据不同车辆的电池容量在充电量即将到达满载时，可形成涓流充电方案，使电池能够处于长期小电流的充电模式中，避免直接充满后直接断电导致电瓶自然放电，影响下次驾驶时电动汽车的里程量。

附图说明

图1为本发明的一种新能源汽车电源管理系统的结构示意图。

图2为本发明的充电桩本体的结构示意图。

图3为本发明的充电桩本体的后视图。

图4是本发明的模块连接示意图。

图5是本发明的模块组成示意图。

图6是本发明的充电流程示意图。

图7为本发明的移动机构的部分结构示意图一。

图8为本发明的移动机构的部分结构示意图二。

图9为本发明的滚轮组件的结构示意图一。

图10为本发明的滚轮组件的结构示意图二。

图11为本发明的收线机构的结构示意图。

图12为本发明的定位机构的结构示意图。

图1至图12中的各标注为：充电桩本体1、无线网络模块2、状态显示灯3、显示屏4、nfc感应板5、插排6、停止按钮7、充电接头8、充电线9、移动机构10、连接板1001、连接架1002、连接圈1003、第一驱动电机1004、支架1005、旋转架1006、限位轮1007、外齿轮圈1008、滚轮1009、驱动齿轮1010、l型板1011、滑块1012、导轨1013、伸缩杆1014、弹簧1015、第三驱动电机1016、第一齿轮1017、第二齿轮1018、第四驱动电机1019、绕线盘1020、张紧轮1021、卡槽1022、放置框1023、限位杆1024、环形凸台1025、螺纹簧1026。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种新能源汽车电源管理系统，包括充电桩主体，充电桩主体的顶端安装有无线网络模块2，充电桩主体的一侧表面设置有状态显示灯3，状态显示灯3的底侧设置有显示屏4，显示屏4的底侧设置有nfc感应板5，nfc感应板5底侧设置有插排6，所述充电桩主体的一端表面安装有停止按钮7，所述停止按钮7的底侧安装有充电接头8，所述充电接头8上连接有充电线9，速所述充电线9的活动端缠绕在收线机构上；所述收线机构安装在安装盒内，所述安装盒固定在所述充电桩本体1上。

所述收线机构能够对于车体较长或车体的充电接口在停车后处于较远处，影响充电时，使用者可通过收线机构延长连接线的长度，方便电动汽车的充电。

充电桩主体内部包含有主控板、电源管理模块和联网模块，充电桩主体通过联网模块外接至服务器，电源管理模块包含有电压传感器、电流传感器、电阻接触器和开关断路器，主控板包含有微控芯片、电池传感器和时间感应芯片，服务器内部搭载有数据库，数据库主要保存有车辆对应型号的电瓶信息，数据库包含有lda分类算法和dssm匹配算法，使电动汽车在充电前，主要经由使用者填入电动汽车的对应型号，并经由mcu微控芯片控制联网模块在云端服务器上通过lda分类算法和dssm匹配算法匹配数据库内的对应车辆信息，读取所需充电电瓶的整体容量，根据计算电瓶内的剩余容量计算制定智能化的充电方案。

电压传感器和电流传感器用于测量目标充电电瓶和充电接头8的输出功率，电源管理模块和主控板为电性连接，电源管理模块包含有电阻电容降压电路，且电阻电容降压电路采用电阻桥接法，电阻接触器用于电阻电容降压电路的电压转换，微控芯片分别与电压传感器、电流传感器和电阻接触器为电性连接，使目标充电电瓶的剩余电量主要通过电压传感器和电流传感器进行放电测定，若电瓶自带有电池感应器，则主控板直接读取剩余电量信息，根据索引的电瓶整体容量计算快充时间和慢充时间，在快充完毕后直接经由电阻接触器用转换充电线9路至慢充线路，使功率降低延长整体的充电时间，避免充电时间过短导致断电，引起电瓶的自然放电现象发生。

具体的，充电桩主体在使用时，主要通过使用者在显示屏4上进行互动，显示屏4为触控屏设置，使用者在输入需要充电的车辆型号后，充电桩主体通过联网模块和以太工业路由器连接，经光纤和机房服务器通讯连接，服务器在网络上设置有云端服务器，充电桩主体则向云端服务器的资料库内读取搜索和匹配对应车辆型号的电瓶信息，在使用者确认后则继续将充电接头8和电动汽车电性连接充电，若充电的连接线较短时则能够通过收束辊旋转展开连接线，辅助使停靠后接口距离较远的电动汽车充电。

由于充电桩主体内部的主控板已读取有需要充电的电瓶容量信息，以及充电的电压信息，在充电时则主要经由电源管理模块的电压传感器和电流传感器监控充电电瓶的输出电压和电流，若目标充电电瓶带有电池传感器，则微控芯片直接经由电动汽车本身的电池传感器读取剩余电量信息，并根据功率损耗计算所需要充电的时间进行充电桩主体所自带的快充方案，对电瓶进行快速充电，并将充电接头8的输出功率通过主控板进行记录，在显示屏4上实时显示，而在电量充到整体电瓶容量的90%时间后，首先经由主控板再次测量电瓶的电量，确认到达90%后，微控芯片将控制电阻接触器更换电源管理模块内部集成线路的快充线路，调整至慢充线路中，经由电阻接触器转换电阻电容降压电路，使整体功率降低形成涓流模式，通过底功率的慢充延长电瓶整体的充电时间，因此在电动汽车处于长期存放充电状态时，电量将缓慢充入直至电瓶内电量满载，最后则通过电源管理模块的开关断路器直接断电处理，放置电量过充影响电瓶的长期使用，若在涓流模式中使用者需要驾驶汽车时，则可直接经由停止按钮7停止充电，此时的电量则基本处于满载状态，不会因为电瓶在充满断电后导致电瓶的自然放电现象发生，以此增加使用者在驾驶电动汽车时的里程数。

其整体结构简单，因慢充时对连接线的完整性较高，若连接线一旦产生破损，慢充时的功率将进一步降低从而导致长期处于充电状态，因此安装收线机构辅助充电桩主体和电动汽车的连接，能够减少连接线的拉扯和落至地面遭到碾压的现象发生，在充电时则能够通过快充和慢充所结合的充电方案，增加使用者在使用时电瓶内所储存的电量，减少电瓶因自然放电导致的损耗，增加驾驶时的里程数。

在进一步的实施例中，所述收线机构包括：第四驱动电机1019，所述第四驱动电机1019安装在所述安装盒的内部，所述第四驱动电机1019的输出轴上传动连接有第一锥齿轮，所述安装盒的内部可转动的安装有传动轴，所述传动轴上套接有第二锥齿轮和绕线盘1020，即通过第一锥齿轮与第二锥齿轮的相互啮合实现第四驱动电机1019的换向，增加空间的使用率。为了能够使充电线9自身不会发生打结、错乱的现象，故在所述安装盒的出口处设置有张紧轮1021，对充电线9起到梳理的作用。所述充电线9的活动端绕过绕线盘1020并穿过张紧轮1021、延伸至安装盒外，所述充电线9的活动端设置有充电枪。通过第四驱动电机1019和收线盘实现对充电线9的收放，以适用于某些汽车停放的位置不方便汽车电源管理系统靠近，同时还能够防止连接线的牵扯导致漏电的现象发生，收线机构收纳效果也能够保证连接线的完整性，减少落至地面因车辆碾压导致的表皮破裂现象。

为了保证在充电的过程中，充电线9的长短不会发生改变，增加充电时的效率和充电的安全性，在所述安装盒的内部设置有定位机构，所述定位机构包括：开设在所述绕线盘1020的外侧面处的若干个卡槽1022，与卡槽1022同侧固定在所述安装盒内的放置框1023，穿插在所述放置框1023内的限位杆1024，位于卡槽1022与放置框1023之间的限位杆1024上设置有环形凸台1025，环形凸台1025与放置框1023之间设置有螺纹簧1026，以及设置在所述卡槽1022内的第一吸铁石、设置在限位杆1024上于环形凸台1025相靠近的一端处的第二吸铁石；所述第一吸铁石与所述第二吸铁石的磁性相反。

汽车电源管理系统无法驶入到待充电汽车的附近，此时则需要通过收线机构将增加暴露在外的充电线9的长度，开启第四驱动电机1019，绕线盘1020在第四驱动电机1019的驱动下进行放线，达到长度需求后，停止第四驱动电机1019的转动，第二吸铁石与最接近的第一吸铁石相互吸引，对绕线盘1020进行定位。

因为汽车电源管理系统内部设置有电源管理模块，而电源管理模块都是质量较大，因此在颠簸的路上容易发生侧翻，尤其是现在的室外停车场为了不影响绿化在地面上铺设空心砖，更容易侧翻。发明人为了解决该问题，对移动机构10做了以下改进：所述移动机构10设置在所述充电桩本体1的底端，实现充电桩本体1在不同路况上的平稳移动。

进一步的，所述移动机构10包括：用于与所述充电桩本体1固定连接的连接板1001，所述连接板1001的横截面为四边形，所述连接板1001的四个顶角处固定有垂直向下的连接架1002，相邻的连接架1002之间构成容纳腔，所述容纳腔位于四边形的四边的中心位置，并在所述容纳腔的内部设置有滚轮1009组件。所述滚轮1009组件包括：连接圈1003，所述连接圈1003与其两侧的连接架1002固定连接，所述连接圈1003的上表面的一侧固定有第一驱动电机1004，所述第一驱动电机1004上固定安装有支架1005，所述支架1005的末端可转动的安装有旋转架1006，如图所示，所述旋转架1006为倒u型，所述旋转架1006的末端处安装有限位轮1007，所述限位轮1007同时还安装在外齿轮圈1008，且所述外齿轮圈1008位于所述连接圈1003的下方，即所述连接圈1003位于限位轮1007与外齿轮圈1008之间，连接圈1003为固定设置，外齿轮圈1008和所述旋转架1006同时转动。在外齿轮圈1008上且位于所述连接圈1003内横向固定安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴上传动连接有滚轮1009。所述第二驱动电机的体积较小，且能够跟随着外齿轮圈1008一起转动，即保证了滚轮1009能够跟随着外齿轮圈1008一起转动。

为了能够驱动所述外齿轮圈1008的转动，故所述滚轮1009组件还包括：传动连接于所述第一驱动电机1004的输出轴上的驱动齿轮1010，所述驱动齿轮1010位于所述齿轮圈的下方并与所述外齿轮圈1008相啮合；即第一驱动电机1004的转动能够带动外齿轮圈1008转动，外齿轮圈1008的转动则会使滚轮1009和第二驱动电机发生换向。

为了能够使质量较重的汽车电源管理系统在颠簸的情况下具有有效范围的缓冲，既能够缓冲又能够保证缓冲的稳定性，所述滚轮1009组件与所述连接架1002之间设置有缓冲组件，所述缓冲组件包括：对称固定在所述连接圈1003两端的l型板1011，固定在所述l型板1011的外侧壁处的滑块1012，竖向安装在所述连接架1002上的导轨1013，对称连接在连接圈1003与连接板1001之间的伸缩杆1014，以及套接在所述伸缩杆1014上的弹簧1015；所述滑块1012与所述导轨1013之间为过盈配合。所述滑块1012与导轨1013的设置则是为了降低伸缩杆1014在颠簸的情况下造成的较大空间的弹性，避免出现缓冲带来的更大的摇晃的现象。

根据上述描述，为了保证滚轮1009能够实现左转或者右转的功能，则所述第二驱动电机则需要是正反转电机，但是在实际使用的过程中，左转或者右转出现的频率是极高的且是不确定的，因此对正反转电机的损坏较大。故发明人做了以下的改进：所述支架1005与旋转架1006之间通过旋转组件连接，所述旋转组件包括：第三驱动电机1016、连接轴、第一齿轮1017和第二齿轮1018。其中，所述第三驱动电机1016安装在所述支架1005的末端处，所述连接轴位于所述支架1005的下方并与第三驱动电机1016的输出轴传动连接。所述第一齿轮1017固定在所述连接轴上，所述连接轴的末端与所述旋转架1006之间为固定连接，通过第三驱动控制旋转架1006的转动，为了保证转动的稳定性，所述第二齿轮1018安装在所述支架1005上并与所述第一齿轮1017相互啮合。避免旋转架1006在转动时发生晃动。

为了分别控制滚轮1009的不同的转向，所述第一驱动电机1004与第三驱动电机1016的转向相同，通过旋转架1006和外齿轮圈1008分别实现滚轮1009在水平向上的正转与反转。

一种新能源汽车电源管理系统的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、当接到充电需求后，将电源管理系统搬运到指定的地点后，电源管理系统被转移到地面；

步骤二、考虑到汽车的停放位置，故让电源管理系统通过自身的移动机构带动电源管理系统到达需要充电汽车的附近，在移动的过程中，如果需要右转，则执行步骤三，如果需要左转则执行步骤四；

步骤三、开启第一驱动电机，第一驱动电机上的驱动齿轮带动外齿轮圈发生转动，与所述外齿轮圈固定连接的限位轮、支架、滚轮和第二驱动电机跟随着外齿轮圈发生转动，实现滚轮的右转；

步骤四、开启第三驱动电机，传动连接于第三驱动电机的连接轴带动旋转架转动，与旋转架连接的限位轮、外齿轮圈、第二驱动电机和滚轮在旋转架的转动下发生转动，实现滚轮的左转；

步骤五、当受到外界建筑的影响，汽车电源管理系统无法驶入到待充电汽车的附近，此时则需要通过收线机构将增加暴露在外的充电线的长度，开启第四驱动电机，绕线盘在第四驱动电机的驱动下进行放线，达到长度需求后，停止第四驱动电机的转动，第二吸铁石与最接近的第一吸铁石相互吸引，对绕线盘进行定位；

步骤六、当需要继续放线或者收线时，在第四驱动电机的作用下，结合螺纹簧和环形凸台，第二吸铁石是无法与第一吸铁石相互吸引的。

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