CN103326357A - 一种电动车辆设备供配电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车辆设备供配电方法，涉及供配电领域，旨在全面解决电动车辆充电设施的大范围、高密度、低成本布点问题。典型地，路灯母线上添加供电单元电动车辆充电，母线全日供电，路灯可受控关闭；路灯母线隔离分割出若干新段，由增补电源分段供电，从而倍增供电容量；段间的隔离开关实现各段组合和电源转换；利用就地或远程通讯实现识别、控制、计量和付费。路灯全开、使用半导体节能灯具、半夜灯部分关闭或降功率使用、白天停用时，电动车辆等设备昼夜都能在母线上大功率用电。用在许多类似路灯这样间断或可降负荷用电的线路上，广泛兼容建设充电桩，早期为小型电动车辆充电，后期引导电动汽车发展，组成普遍实用的智能物联微电网。

Description

一种电动车辆设备供配电方法

技术领域

本发明涉及“供电或配电的电路装置或系统领域”，具体涉及一种为电动车辆设备供配电的方法。 

背景技术

近年来随着环能危机日益突显和科技迅猛发展，新能源汽车、半导体照明、智能电网以及物联网逐渐兴起，成为各国的战略新兴产业。 

新能源车辆中的电动自行车、电动三轮车、电动警用车、电动观光车、电动环卫车、电动叉车等各种小型及场地电动车辆已经切实完成了产业化。电动汽车明显区别于小型电动车辆而难以产业化的主要原因，一是电池等蓄电装置的容量、重量、充电时间、价格等指标仍不能很好地达到使用要求；二是充电配套设施很不完善，活动范围更广的电动汽车等不能随时随地充电，反过来限制着电动汽车难以量产，消费者不愿购买；电池、电动汽车、充电设施三因素相互制约。但是充电设施如果分布得广泛密集，车辆如能随用随充，用户就不必担心续行里程不够，车辆就可以配备更少的电池，就可以抵消掉其在容量、重量、价格、占用空间、充电时间等方面的种种缺陷，电池的限制作用就不再明显；充电设施率先低成本突破了，就能与电动汽车、电池相互促进发展，良性循环，从而使电动汽车像小型电动车辆一样形成大规模产业化。目前专门建设换电站、充电站、桩及其供配电系统的技术促进了电动汽车的概念推广，但是要大范围、高密度普及，将耗资巨大费时费力，实际却阻碍着电动汽车发展。 

另外一方面，路灯照明及其供电设施白天完全闲置，但与电动车辆行驶的道路却有天然的重合性，靠近路边，分布广泛，随处可见；路灯系统在后半夜供电电压也较高，电力资源不仅浪费，而且对灯具有害；经半夜灯控制后，分侧、分排、分盏灭灯的节能方式也使其闲置出很多供电容量；而随着照明节能改造工程尤其是半导体照明的进一步发展，这些照明系统 在夜晚更是可以节约出很多供电容量。 

同时，智能电网有望实现对在网设备的坚强智能供配电；物联网包括车联网的技术也可将各种设备包括供电系统、充电装置和车辆变为在线终端；各种通讯技术包括无线通讯、卫星通讯及全球定位技术为智能电网、车联网的实现准备好了技术条件，却难以找到产生巨大经济效益的突破点。 

具体讲现有电动汽车和道路照明设备供电方式存在着互补性缺憾： 

1.由于电池性能不佳，换电站、充电站、充电桩布点又不够密，电动汽车等电动车辆不能及时随处充电，而为了实现大的续行里程，就要装很多很重的电池，致使车辆价格偏高，车辆过重还会浪费能源，并且对车辆性能如载重量、爬坡能力、加速时间、车速、充电时间、车内空间也造成诸多不利影响。更多的电池内还需串并联更多的电池单体，故而增加了单体一致性、充放电均衡、热管理、安全、成本、工艺等方面的困难。 

2.已经产业化的电动自行车、电动摩托车、电动三轮车等小型电动车辆不能随时随地充电，住楼房的用户搬电池上楼充电更是非常费力。电动警用车、电动环卫车、电动工程车等车辆，由于充电桩数量和布点有限，充电不便，只能在小范围使用，压缩了其推广空间。 

3.各种电动车辆电量不足时用残余电量驱动，电池深度放电后寿命大为缩短，车辆半路抛锚很难到达充电地点，有时需要救援。 

4.电动出租车随时随地在路边候客时，没有充电桩，很难利用空闲时间充电，去路程太远而没有充电设施的地点，司机担心续行里程不够不愿前往，造成拒载乘客，这极大地限制了电动汽车在出租车行业的普及发展。 

5.换电站、充电站、充电桩大范围布点建设需解决占用土地、电缆沟挖掘、电缆敷设、路面恢复的施工和全套系统包括变电站、供电电缆、充电桩的巨大人力物力投资、施工和诸多服务的困难。在不允许、难以获批、不便于在地下或地上长距离敷设电缆的地点、区域建站建桩更是尤其困难。车流量越大的繁华地点，这些困难更明显。 

6.充电站即使大规模投资建设，电动汽车进站充电时间较长，并且充电完毕后需要迅速开出另找停车地点，后续排队等候的车辆才能充电。消费者等候充电，很难离开车辆放心地去办事，充电服务也需要一些人员。 

7.充电站里候充车辆很多时，只能快速充电，几乎不能实现慢充的涓流充电，而快充对电池损害较大，达不到很好的充电效果，在下一段行程中也就不能保证有尽可能多的电能和车辆性能的良好表现。 

8.专用充电站、桩即使投资建设一定数量仍然很难完全贴近所有电动车辆用户的具体目的地，消费者在充电站、桩附近泊车充电后需要再步行较远的距离才能到达具体要去的地点，搬取车上运输的物品也非常不便，在寒、热、风、雨、雪等恶劣天气或积水积雪路况时，来回步行就更困难。上下班时，一些消费者去充电站取车停车，距离会很远。 

9.使用换电站，因电池尺寸、接口形式、电压级别、功率级别、新旧程度、充放次数、预期寿命、剩余电量、故障情况、安全状况都不一致，难以综合检测评判，产权难以明晰，电池拆卸与搬运需要专门机械和人员，而电动轿车、送货车、客车、环卫车、三轮车、自行车等各类车型的电池容量、位置及安装情况很不一样，并且电池及时归还、远程使用归还、使用期间充放深度和次数计算、定损赔偿等因素的管理实际非常不便。 

10.而路灯及其供电系统白天几乎完全闲置，形成巨大浪费，而电动车辆白天出行最频繁、出行时间最长，用电最多却不能驳接路灯供电线路尽快补充电。消费者白天出门办事，行程经常有变，经常需要行驶更远，但停车办事有时车辆等候时间较长，却无法充电。 

11.路灯设备的供电线路随汽车行驶的道路而建，在城乡分布极为广泛，分支接头就在灯杆里面，最靠近用户的具体到达地点和有停车位的路边，却难以与电动汽车急需的路边停车充电装置兼容，路边充电桩本身也需要一定深度的桩基和一定高度的支撑装置，却未能与灯杆兼容设计。 

12.路灯的各种半夜灯节能控制方式，包括分段、分侧、分排、分盏灭 灯后，部分线路及供电容量空闲。后半夜线路供电电压很高，对灯具有害，且浪费能源。而电动车辆作为移峰填谷负荷，经控制后还可以兼具调整系统电压的作用，其充电装置却未能与路灯系统兼容。 

13.半导体照明改造后的路灯系统节电约30％左右，进行半夜灯控制节能后更是可以富余出大约50％的供电容量，却得不到很好地利用。而单独进行半导体照明改造和充电桩建设的成本效益都不是很好，回收周期都很长，投资都很巨大，普及起来就都有困难。 

14.单独在城际公路上建设充电桩或路灯系统，效益成本不很合算，而局部路段确实需要改善照明条件；车辆在远距离行驶后，乘员在该路段下车休息、办事、吃饭时，车辆在城际公路上不能及时充电，这限制了电动车辆出城或跨地使用，打消了很多活动范围稍大的消费者的购买意愿。 

15.员工上班的单位院内有很多白天闲置的室外照明和其他供电线路，但是由于没有设置供电计费装置，存在着员工开车上班却难以计费充电的困难，下班回去路途稍远时有电量不足的危险，这部分消费者目前只能因此打消了购车意愿，其次外来人员办事充电计费也很不方便。企业包括私人企业的院内完全新建供电线路和充电设施，其成本较高，损失、收益的考虑是首要方面。员工下班后，所住的小区难以为车辆充电，而楼房内有家庭用电的供配电设施，却没有充电桩，在原有供电系统上接建充电桩后，其供电容量、昼夜负荷、计量等方面存在困难。 

16.与路灯系统相反，许多机关、幼儿园、小学校、邮局、银行、工厂等单位晚上下班后用电很少，这些大量昼用夜停的线路却不能在晚上发挥作用给就近停泊的车辆充电。 

17.农村消费者在家中停车充电极为方便，有很强的购买意愿，但是到县城无法利用路灯等供电系统为车辆充电，临时借用别人的市电电源，计费协商多有不便；出村或下地干活，无法利用工农业的供电线路为自己的车辆购电充电，在一定程度上影响了电动车辆在农村的发展，在将来也限 制了必然要推广的电动农用车辆和电动农业机械的规模化推广。 

18.边远地区的泵站、油田等很多工业配套设施，已经具备很好的供电线路，但没有兼容建设充电桩，单位的车辆去巡检、维修、施工，到达后无法及时充电，附近的其他车辆也无法借用充电，无法满足本单位以及周围居民购买电动车辆充电的意愿。乡村公路附近有很多供电电杆，由于用电难以综合控制，难以与充电桩兼容设计，无法提供更广泛的充电地点。 

19.新建的路灯等室外照明设施以及机关单位的照明等供电线路，也未考虑利用富余电力可以兼容附加充电桩，进行创收，低成本大量获取附加效益的设计方案。道路周边的摄像头、停车咪表等许多用电装置同样也需要电能，但无法与路边充电桩兼容从路灯线路上取电。 

20.油料日益减少，电池技术突破后全电力交通时代必然到来，大至半电动、全电动的行驶或作业车辆如垃圾车、清扫车、洒水车、献血车、通讯车、送货车、消防车、急救车、拖车、客车、卡车、吊车、举高车、消防车、水泥搅拌车、浇注车、挖掘机、铺路机、农用车辆和机械包括电动船只等一般会采用三相大功率用电，功率随时变化，接入电网容易造成超负荷，小至电动自行车、三轮车、轿车、巡警车、叉车、出租车、观光车、高尔夫球车、割草机、修剪机、小型电动农用设备等会采用单相用电方式，都面临着充用电不便，建设充用电设施投资施工的困难，而周边有工农业、市政、民用供电线路，容量富余，但难以综合控制、计费困难。 

21.与车辆类似，企业、事业的大量的临时需要用电、偶尔用电的电气设备都存在着专门建设线路投资成本高，长距离布线、施工的困难。 

综上所述，现有的道路、景观、场地照明和类似的工农业、市政、民用设备的周期式、断续式、可降负荷的供配电系统，尤其是路灯照明、小区用电、单位用电系统，从综合利用、低成本、迅速普及、兼容并蓄地为电动车辆等设备供电的角度来讲，有很多缺陷，不能适应必然到来的电动交通工具产业的全面发展。各电网、各单位难以利用良好的自身优势和条 件为这些移动的用电设备方便地大量供电，创造更多的社会效益和经济效益，对保护环境、节约能源做更大贡献，实在是很大缺憾。 

经调研，在市场上仍未见到能够很好地解决这些问题，巧妙充分地借用类似路灯等昼停夜用和昼用夜停设备的供电系统优势互补地来兼容建设充电桩、供电桩，不超负荷且容易控制的方法、技术、产品和方案。经检索也未发现有相关的展品、报道、论文和其他文献。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，对现有技术进行优势互补，以解决电动车辆等设备供配电装置的供电便利、综合控制、成本过高和智能配电问题。 

本发明的系统包括：路灯电源、若干个增补电源；路灯母线及其内部的若干个路灯母线段、隔离开关；供电单元及其内部的灯具供电单元、车辆供电单元、计量操显单元；灯具单元、车辆用户；路灯电源控制单元、增补电源控制单元、隔离开关控制单元；中央控制单元。 

系统最基本的技术方案是：设置若干个增补电源；所述路灯母线划分成若干个路灯母线段；所述路灯母线段上还设置有供电单元；所述路灯电源、增补电源经由所述路灯母线、路灯母线段连接所述供电单元，再连接所述路灯单元和车辆用户；所述路灯单元、车辆用户的实际负荷相加小于，或等于对应所述路灯母线段、路灯母线及其所接电源允许的供电容量。 

根据等同替代原则，所述路灯母线还可以是广场高杆灯的母线、景观照明的母线、小区内的供电母线、厂区内敷设的母线、野外供电线路，在这些线路上推广使用这一方法都在本发明权利要求的保护范围之内。 

所述路灯母线一般在路边的电缆沟内已敷设完毕；在部分所述灯具单元的灯杆内有分支接头，比如隔几个灯杆，就可打开一个接头，断开后进行包扎，这样原来的所述路灯母线就分成了几个所述路灯母线段，原来一条所述路灯母线可带几千瓦负荷，现在几条所述路灯母线段可带多个几千瓦负荷，倍增了供电容量。 

以此为基础，更多的技术要素包括： 

所述路灯母线段之间还设置有隔离开关，连接或隔离若干个所述路灯母线段，以转换所述路灯电源、增补电源的分段供电；所述隔离开关连接或隔离若干个所述路灯母线段时，所述瞬间断电或上电的所述路灯母线段空载或带轻载。还设置有隔离开关控制单元连接所述隔离开关，以控制所述隔离开关闭合或断开。所述隔离开关控制单元由所述路灯母线段供电，所述隔离开关控制单元掉电时控制相应的所述隔离开关闭合；一个所述隔离开关断开后，其左右相邻的所述隔离开关必须闭合，除非两侧的所述路灯母线段需要停电。某一所述路灯母线段的负荷增加后如超过上限，该所述路灯母线段端部内侧的所述隔离开关断开，所述路灯母线段端部外侧的所述隔离开关闭合，以将负荷转移给相邻的其他所述路灯母线段。如果所有所述路灯母线段综合共担负荷仍超限，则部分所述路灯母线段内的部分所述隔离开关断开以生成新的所述路灯母线段，新增加的所述增补电源连接新生成的所述路灯母线段并为其供电。所述增补电源综合共担负荷仍超限，则控制减少所述路灯母线段上所述车辆用户的用电功率以便所述路灯母线段接受高级别的所述车辆用户的负荷。一个所述增补电源停用时，所述增补电源断开与其连接的所述路灯母线段后，所述路灯母线段一侧的所述隔离开关闭合，以与相邻的所述路灯母线段连接成新的所述路灯母线段，而由其他所述路灯电源或增补电源供电。 

所述供电单元内设置有车辆供电单元连接并控制所述车辆用户。所述供电单元内设置有计量操显单元与所述车辆用户、车辆供电单元进行信号连接，并对其进行测量、识别、计算、显示或操作。所述计量操显单元内设置有数据存储电路及自供电装置，在断电后数据不会丢失，来电自检后自动按程序和负荷的优先级别逐渐恢复到断电前的状态，以防止整体集中恢复供电对电网的冲击。所述计量操显单元接受、存储根据控制方法和设定数据编译的程序，以在线或离线读出、查询、复制、修改和重新学习。 所述计量操显单元调整分时电价、分级别电价或停车价格，以起到调控停车数量和道路有效通行宽度的作用。 

所述供电单元内设置有路灯供电单元连接并控制所述灯具单元。所述路灯供电单元是受光亮控制、时间控制或人为判断控制的路灯供电单元。 

还设置有路灯电源控制单元连接所述路灯电源以控制所述路灯电源供电与否。还设置有增补电源控制单元连接所述增补电源，以控制所述增补电源供电与否。 

还设置有中央控制单元，所述中央控制单元与全部或部分所述供电单元、路灯供电单元、车辆供电单元、计量操显单元、灯具单元、车辆用户、路灯电源控制单元、隔离开关控制单元或增补电源控制单元间进行通讯连接，所述中央控制单元协调测量、识别、计算、显示、操作供配电。通讯连接方式包括有线、无线或者其组合的方式；有线方式包括控制电缆、通讯总线、光纤通讯、电力载波方式；无线方式包括光波、红外、超声、无线电、电磁感应方式。所述车辆用户上显示所述供电单元的位置、供电状况信息。通讯连接方式采用无线电时，使用2.4G通讯方式。 

所述路灯母线为三相时，单相用电的所述灯具单元、车辆用户的负荷尽量均衡地分布在三相上。 

所述供电单元根据所述车辆用户、灯具单元的身份识别、身份级别、用电申请级别、功率需求以及时段、容量富余情况做出供电与否及排序的决定。所述灯具单元的身份级别、用电申请紧急级别高于所述车辆用户的身份级别、用电申请级别。所述车辆用户的用电价格与所述车辆用户的身份级别、用电申请紧急级别挂钩。 

达到设定百分比的所述供电单元检测到道路整体亮度增加到设定值时，停止相应低级别的所述车辆用户供电，以留出道路整体亮灯时的负荷富余量。所述灯具单元开闭或增减亮度前，所述车辆用户对应地调节用电功率，以让所述路灯电源、增补电源维持所述灯具单元所需的电压水平。 所述灯具单元在亮灯或灭灯时错开时间开闭或增减亮度以防止对电网造成冲击。达到设定比例的所述灯具单元点亮后，重新依次按高低级别为所述车辆用户供电。 

所述供电单元检测到故障时，断开有故障的所述灯具单元或车辆用户的供电；所述供电单元检测到的同一故障超过设定次数，则一段时间内停止接受故障设备的申请，并发出提醒信息。 

所述供电单元的壳体设置在所述灯具单元的立杆外表面。所述供电单元设置在所述灯具单元的立杆内。所述供电单元的通讯天线借用所述灯具单元的立杆。所述灯具单元的立杆上部设置有显示装置与所述供电单元做信号连接，以显示用电状况信息。若干个所述供电单元设置在所述灯具单元的立杆外围。 

本发明的优点和有益效果具体体现在： 

1.采用本发明，路灯等设备的供电系统可兼容建设大量的充电设施，在路灯等设备的供电线路上附加的充电桩，既可以大面积、高密度地迅速普及，施工又简单方便，省时省力，与大规模建设换电站、充电站、专用充电桩相比成本低廉。车辆能随时随地方便地充电，用户不必担心续行里程不够，可以配备很少的电池，电池的容量、重量、充电时间、价格等技术指标要求可降低，电池的限制作用不再明显。车辆少装电池，整备质量变小后，滚动阻力减小，节约更多车载能量，对车辆的性能如载重量、爬坡能力、加速时间、最高车速、充电时间、车内空间有很大益处。更少的电池组内无需串并联很多电池单体，对其一致性、电池均衡、热管理、安全保证、生产工艺、生产成本等方面都很有利。 

2.成功解决了充电设施与电动汽车之间“先有鸡，还是先有蛋”的问题，可低成本地先发展充电设施，早期可先为小型电动车辆充电，先期取得效益，收回投资再扩充数量，只要电价合理就不会形成用户不使用，设备浪费的情况，后期再为电动汽车充电，效益更加明显；有了这些早期充 电桩，消费者就会大量购买电动汽车，整车量产成本得以降低。系统虽投资少，但数量大，易形成集聚规模，引导形成地区性的电动汽车消费热潮。 

3.路灯等很多设备的供电系统白天不再闲置，可发挥巨大作用，为白天出行频繁、用电最多、出行时间最长的电动车辆，及时补充电。 

4.路灯等设备的供电系统随汽车所行进的道路而建，在城市乡镇分布极为广泛，最靠近电动汽车用户的具体到达地点和有停车位的路边。路旁充电桩本身也需要一定深度的桩基和一定高度的支撑装置，可以与路灯灯杆兼容设计，并且可以在路灯杆附近多设置几个充电桩，施工量小。 

5.不再完全依赖专门的换电站、充电站、充电桩，节约了土地、变电供电、电缆沟挖掘、电缆敷设、路面开挖、路面恢复及全套系统设备的巨大投资成本，充电服务也高度自动化。 

6.充电桩可以完全贴近绝大部分电动远程车辆用户的具体目的地，消费者不必再专门去充电站、充电桩充电，在路边泊车充电后步行很短的距离就可到达具体要去的地点，搬取车上运输的物品也较方便，在严寒、酷热、大风或雨雪等恶劣天气或路面积水积雪后，这种便利性更加明显。 

7.半导体照明改造后的路灯系统节能约30％左右，进行半夜灯控制后还可再降低一些用电量，节约出的大约50％的供电容量，可以用来给电动车辆等设备供电。半导体照明改造和充电桩两者兼容设计后，建设的成本效益更好，投资回收周期大为缩短，整体投资较小，利于普及发展。 

8.电动出租车可随时随地利用在路边等候顾客的时间停靠充电，司机不必担心续行里程不够，可以到达更广泛的区域和更多的地点，这极大地有利于电动汽车在出租车行业迅猛发展。 

9.可以很好地实现慢充或涓流充电，车辆能达到很好的充电效果，在下一段行程中也能保证有比较充足的电能和车辆性能的良好表现。不必再去充电站进行长时间充电，大大节约了排队等候时间。在路灯边上的充电口上充电后，可放心地去办理事务，也不再需要专门的服务人员。 

10.在城际公路上建设路灯与充电桩兼容的系统，其效益成本更加合算，既改善了照明条件，电动车辆在远距离行驶后又可以在该路段及时充电，可以更好地满足电动车辆出城区或跨地使用，很好地支持了很多活动范围稍大的城市及农村消费者对电动汽车的购买意愿。 

11.员工上班的单位包括工厂、学校、码头、宾馆、货场、车站、医院等院内依靠白天闲置的室外照明和其他供电线路，附加上电动车辆供电装置，车辆就可方便地计费充电，下班途中，就没有电量不足的顾虑，很好地支持了这部分消费者的购车意愿，企业包括私人企业的院内利用原有供电线路附加充电设施，成本、收益很合算，外来人员办事也方便计费充电。 

12.已经产业化的电动自行车、电动摩托车、电动三轮车等小型电动车辆可以随时随地充电，甚至不必专门回家或搬电池上楼充电，自由使用非常方便。已经或正在产业化的电动巡警车、电动垃圾车、电动清扫车、电动工程车等场地电动车辆，也因此拓广了使用范围和推广空间。 

13.各种电动车辆几乎随时都能电量充足，不必用残余电量驱动，电池很少再深度放电，电池寿命大为延长，半路很少抛锚。电动车辆电量充足，行走自如，道路通行状况得以改善，给交通管理带来方便。 

14.许多机关、幼儿园、小学校、邮局、银行、部分工厂等单位内晚上用电很少的电源通过简单施工，夜晚可发挥作用给就近停泊的车辆充电，并且与白天供电的路灯电源互为补充，使电动车辆得以全天候的充用电。 

15.路灯的各种半夜灯控制节电方式包括分段、分侧、分排、分盏灭灯，部分线路及容量可很好地得以利用。电动车辆作为调峰功率经控制后兼具移峰填谷调整系统电压的作用。另外灯具分时启动，对电网冲击会较小。 

16.农村消费者到县城可利用路灯等的供电系统为自己的车辆充电。出村或下地干活，可利用工农业的供电线路为自己的车辆购电充电，在将来也有利于必然要推广的电动农用车辆和电动农业机械的规模化发展。 

17.边远地区的泵站、油田等很多工业配套设施的供电线路，兼容建设 充电桩，单位的车辆去巡检、维修、施工，到达后可以方便地充电，附近的其他车辆也可以借用充电，支持了单位以及周围居民购买电动车辆节油的意愿。乡村公路附近有很多供电电杆，与充电桩兼容设计，功率综合控制，可提供给电动车辆更广泛的应急充电地点。 

18.新建的路灯等室外照明以及机关单位的照明等供电线路，也可利用富余电力兼容附加充电桩进行创收，低成本获取效益。道路周边的摄像头、停车咪表等用电装置同样也需要电能，可与充电桩兼容从路灯系统上取电。 

19.专门为电动汽车充供电的充电站、桩线路可参考这一方案对随机接入的设备进行功率控制、三相平衡、安全保护、盗电保护并显示各种信息。加油站为迅速占领充电市场必定要扩大场地兼容充电站，专门的充电站未来车满为患，也必然会扩大场地，延伸到站外的路边，其供电线路兼容更多充电桩后，容量不足，也可以参考使用本技术方案。 

20.油价日益上涨，乃至石油时代逐渐结束，电池技术突破，乃至全电力时代逐渐到来，大至半电动或全电动车辆如水泥搅拌车、浇注车、吊车、挖掘机、举高车、消防车、急救车、环卫车、铺路机、客车、卡车、农用车辆和机械等一般会采用三相大功率用电，功率随时变化很大，小至纯电动割草机、电动修剪机、电动农用设备等会采用单相用电方式，都可以方便地利用周边的功率有余量的路灯或工业、农业、市政、民用供电线路进行充用电，免去了临时建设充用电设施投资施工的困难。 

综上所述，现有的道路照明包括景观照明、单位照明和各种工农业、市政、民用设备的供配电系统，尤其是半导体照明系统，与电动车辆等设备的充电设施兼容设计，可综合利用、低成本、迅速地、很好地满足必然到来的电动车辆的产业发展。各电网、单位可以利用自身优势和现有条件为这些移动用电设备方便地大量供电，满足电动交通工具的迅猛发展，创造更多的社会效益和经济效益，对保护环境、节约能源做出更大贡献。 

附图说明

图1是本发明最简单的第1实施例；图2是本发明的第2实施例；图3是本发明的第3实施例；图4是本发明的隔离开关接线控制图；图5-7是本发明的第4-6实施例；图8-11是本发明灯具单元改造实施示意图。图中：路灯电源、增补电源；路灯母线、路灯母线段、隔离开关；供电单元、灯具供电单元、车辆供电单元、计量操显单元；灯具单元、车辆用户；路灯电源控制单元、增补电源控制单元、隔离开关控制单元；中央控制单元；显示装置。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细描述： 

图1的第1实施例，包括路灯电源、若干个增补电源；路灯母线、路灯母线段；供电单元；灯具单元、车辆用户。还设置了若干个增补电源；所述路灯母线划分成若干个路灯母线段；所述路灯母线段上还设置有供电单元；所述路灯电源、增补电源经由所述路灯母线、路灯母线段连接所述供电单元，再连接所述路灯单元和车辆用户；所述路灯单元、车辆用户的实际负荷相加小于或等于对应所述路灯母线段、路灯母线及其所接电源允许的供电容量。 

实际实施时，母线单元如果是所述路灯母线时，供电电缆一般在路边的电缆沟内已敷设完毕；在部分所述灯具单元的灯杆内找到分支接头，比如隔几个灯杆，就可打开一个接头，断开后进行包扎，这样原来的所述路灯母线就分成了几个所述路灯母线段，原来一条所述路灯母线可带几千瓦负荷，现在几条所述路灯母线段可带多个几千瓦负荷，倍增了供电容量；接近原来的所述路灯电源的所述路灯母线段可由原所述路灯电源供电；新形成的所述路灯母线段可由所述增补电源供电，所述增补电源可以是路边学校、银行、邮局、工厂接过来的电源，也可以是新建电源。这样每个所述路灯母线段，夜间既可给所述灯具单元供电，同时有富余容量给所述车辆用户供电；白天也可只给所述车辆用户供电，所述灯具单元的原控制方式不变，也可人为关闭，还可采用光控方式，天亮时关闭，天黑时打开。 所述供电单元添加的位置不一定就在所述灯具单元的灯杆内，只要方便挖掘所述路灯母线，方便停车的地方都可以。所述路灯母线断开的地方也可任意。值得一提的是，根据等同替代原则，所述路灯母线还可以是广场高杆灯的母线、景观照明的母线、小区内的供电母线、厂区内敷设的母线、野外供电线路，在这些线路上推广使用这一方法都在本发明权利要求的保护范围之内；所述车辆用户也可以是临时作业的设备，例如电动割草机、道路施工电动设备等等，都可以将这一方法推广使用，并且也都在本发明权利要求的保护范围之内。 

图2的第2实施例，所述路灯母线段之间还设置有隔离开关，连接或隔离若干个所述路灯母线段，以转换所述路灯电源、增补电源的分段供电；所述隔离开关连接或隔离若干个所述路灯母线段时，所述瞬间断电或上电的所述路灯母线段空载或带轻载。 

该实施方式可灵活地组合所述路灯母线段、增补电源。比如借用的所述增补电源白天不可或不必使用时，可断开所述增补电源，闭合所述隔离开关；夜晚可断开所述隔离开关，接入所述增补电源；这种转换是随时可以的，总之需要时就划分成段，接入增补电源，不需要时就可把各段接合恢复，断开增补电源。在厂区内的路灯系统上，可以采用这种方式。 

图3中的第3实施例，还设置有隔离开关控制单元连接所述隔离开关，以控制所述隔离开关闭合或断开。这类实施例可以实现自动控制，比如原来的路灯有远程自动控制系统，可以兼容控制这些所述隔离开关控制单元。 

图4是本发明的隔离开关接线控制图。所述隔离开关控制单元由所述路灯母线段供电，所述隔离开关控制单元掉电时控制相应的所述隔离开关闭合；一个所述隔离开关断开后，其左右相邻的所述隔离开关必须闭合，除非两侧的所述路灯母线段需要停电。某一所述路灯母线段的负荷增加后如超过上限，该所述路灯母线段端部内侧的所述隔离开关断开，所述路灯母线段端部外侧的所述隔离开关闭合，以将负荷转移给相邻的其他所述路灯 母线段。如果所有所述路灯母线段综合共担负荷仍超限，则部分所述路灯母线段内的部分所述隔离开关断开以生成新的所述路灯母线段，新增加的所述增补电源连接新生成的所述路灯母线段并为其供电。所述增补电源综合共担负荷仍超限，则控制减少所述路灯母线段上所述车辆用户的用电功率以便所述路灯母线段接受高级别的所述车辆用户的负荷。一个所述增补电源停用时，所述增补电源断开与其连接的所述路灯母线段后，所述路灯母线段一侧的所述隔离开关闭合，以与相邻的所述路灯母线段连接成新的所述路灯母线段，而由其他所述路灯电源或增补电源供电。一个所述隔离开关断开后，其左右相邻的所述隔离开关必须闭合，是为了所述隔离开关控制单元始终有相应的所述路灯母线段为其供电，以便于所述隔离开关控制单元能够工作。所有上述运行方法，能够保证只要负荷过大，或者转换所述路灯母线段，或者增加所述路灯母线段，寻求新的所述增补电源供电，最后还不能满足容量需求，就需降低所述路灯母线段的负荷功率。 

图5的第4实施例。所述供电单元内设置有车辆供电单元连接并控制所述车辆用户。所述供电单元内设置有计量操显单元与所述车辆用户、车辆供电单元进行信号连接，并对其进行测量、识别、计算、显示或操作。所述计量操显单元内设置有数据存储电路及自供电装置，在断电后数据不会丢失，来电自检后自动按程序和负荷的优先级别逐渐恢复到断电前的状态，以防止整体集中恢复供电对电网的冲击。所述计量操显单元接受、存储根据控制方法和设定数据编译的程序，以在线或离线读出、查询、复制、修改和重新学习。所述计量操显单元调整分时电价、分级别电价或停车价格，以起到调控停车数量和道路有效通行宽度的作用。 

所述供电单元内设置有路灯供电单元连接并控制所述灯具单元。所述路灯供电单元是受光亮控制、时间控制或人为判断控制的路灯供电单元。这一点保证了所述灯具单元在天亮时是关闭的，天黑时打开。 

图6的第5实施例。还设置有路灯电源控制单元连接所述路灯电源以控 制所述路灯电源供电与否。还设置有增补电源控制单元连接所述增补电源，以控制所述增补电源供电与否，保证了对所述路灯电源、增补电源的控制。 

图7的第6实施例。还设置有中央控制单元，所述中央控制单元与全部或部分所述供电单元、路灯供电单元、车辆供电单元、计量操显单元、灯具单元、车辆用户、路灯电源控制单元、隔离开关控制单元或增补电源控制单元间进行通讯连接，所述中央控制单元协调测量、识别、计算、显示、操作供配电。通讯连接方式包括有线、无线或者其组合的方式；有线方式包括控制电缆、通讯总线、光纤通讯、电力载波方式；无线方式包括光波、红外、超声、无线电、电磁感应方式。所述车辆用户上显示所述供电单元的位置、供电状况信息。通讯连接方式采用无线电时，使用2.4G通讯方式，从而整体地形成智能互联电网。 

所述路灯母线为三相时，单相用电的所述灯具单元、车辆用户的负荷尽量均衡地分布在三相上。这一点在图7中有重复的空余接线端表示，重复的空余接线端也可实现“一桩多充”。 

所述供电单元根据所述车辆用户、灯具单元的身份识别、身份级别、用电申请级别、功率需求以及时段、容量富余情况做出供电与否及排序的决定。所述灯具单元的身份级别、用电申请紧急级别高于所述车辆用户的身份级别、用电申请级别。所述车辆用户的用电价格与所述车辆用户的身份级别、用电申请紧急级别挂钩。 

达到设定百分比的所述供电单元检测到道路整体亮度增加到设定值时，停止相应低级别的所述车辆用户供电，以留出道路整体亮灯时的负荷富余量。所述灯具单元开闭或增减亮度前，所述车辆用户对应地调节用电功率，以让所述路灯电源、增补电源维持所述灯具单元所需的电压水平。所述灯具单元在亮灯或灭灯时错开时间开闭或增减亮度以防止对电网造成冲击。达到设定比例的所述灯具单元点亮后，重新依次按高低级别为所述车辆用户供电。所述供电单元检测到故障时，断开有故障的所述灯具单元 或车辆用户的供电；所述供电单元检测到的同一故障超过设定次数，则一段时间内停止接受故障设备的申请，并发出提醒信息。 

图8的第7实施例。所述供电单元的壳体设置在所述灯具单元的立杆外表面，从而无需建桩就可实现充电功能。图9的第8实施例。所述供电单元设置在所述灯具单元的立杆内，从而省去了所述供电单元的外壳成本，并且防水功能良好，只留充电接口和操作面板在所述灯具单元的立杆外。图10的第9实施例。所述供电单元的通讯天线借用所述灯具单元的立杆。所述灯具单元的立杆上部设置有显示装置与所述供电单元做信号连接，以显示本地用电状况信息，这一点保证了所述车辆用户在很远的地方不用下车就能知道该所述灯具单元处有所述供电单元以及是否空闲、何时能空闲。图11的第10实施例。若干个所述供电单元设置在所述灯具单元的立杆外围，保证了可将所述供电单元引到远一些的地方，例如所述灯具单元在道路隔离绿化带上，这时可从所述灯具单元上接线，引到路边或者适合停车的地方，并可由此实现一地多桩。 

上述各实施例表明，基本不用建站、建桩就能建成充电设施网络，实现智能物联网式的远程控制和收费，从而破除电动汽车这一新技术领域的一大障碍，对电动汽车推广起到先期引导作用，具有特别巨大的有益效果。 

Claims (36)

1.一种电动车辆设备供配电方法，系统包括路灯电源、路灯母线、灯具单元、车辆用户，其特征在于，还设置有若干个增补电源；所述路灯母线划分成若干个路灯母线段；所述路灯母线段上还设置有供电单元；所述路灯电源、增补电源经由所述路灯母线、路灯母线段连接所述供电单元，再连接所述路灯单元和车辆用户；所述路灯单元、车辆用户的实际负荷相加小于或等于对应所述路灯母线段、路灯母线及其所接电源允许的供电容量。

2.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述路灯母线段之间还设置有隔离开关，连接或隔离若干个所述路灯母线段，以转换所述路灯电源、增补电源的分段供电；所述隔离开关连接或隔离若干个所述路灯母线段时，所述瞬间断电或上电的所述路灯母线段空载或带轻载。

3.根据权利要求2所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，还设置有隔离开关控制单元连接所述隔离开关，以控制所述隔离开关闭合或断开。

4.根据权利要求3所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述隔离开关控制单元由所述路灯母线段供电，所述隔离开关控制单元掉电时控制相应的所述隔离开关闭合；一个所述隔离开关断开后，其左右相邻的所述隔离开关必须闭合，除非两侧的所述路灯母线段需要停电。

5.根据权利要求2所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，某一所述路灯母线段的负荷增加后如超限，则该所述路灯母线段端部内侧的所述隔离开关断开，所述路灯母线段端部外侧的所述隔离开关闭合，以将负荷转移给相邻的其他所述路灯母线段。

6.根据权利要求5所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，如果所有所述路灯母线段综合共担负荷仍超限，则部分所述路灯母线段内的部分所述隔离开关断开以生成新的所述路灯母线段，新增加的所述增补电源连接新生成的所述路灯母线段并为其供电。

7.根据权利要求6所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述增补电源综合共担负荷仍超限，则控制减少所述路灯母线段上所述车辆用户的用电功率以便所述路灯母线段接受高级别的所述车辆用户的负荷。

8.根据权利要求2所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，一个所述增补电源停用时，所述增补电源断开与其连接的所述路灯母线段后，所述路灯母线段一侧的所述隔离开关闭合，以与相邻的所述路灯母线段连接成新的所述路灯母线段，而由其他所述路灯电源或增补电源供电。

9.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元内设置有车辆供电单元连接并控制所述车辆用户。

10.根据权利要求9所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元内设置有计量操显单元与所述车辆用户、车辆供电单元进行信号连接，并对其进行测量、识别、计算、显示或操作。

11.根据权利要求10所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述计量操显单元内设置有数据存储电路及自供电装置，在断电后数据不会丢失，来电自检后自动按程序和负荷的优先级别逐渐恢复到断电前的状态，以防止整体集中恢复供电对电网的冲击。

12.根据权利要求10所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述计量操显单元接受、存储根据控制方法和设定数据编译的程序，以在线或离线读出、查询、复制、修改和重新学习。

13.根据权利要求10所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述计量操显单元调整分时电价、分级别电价或停车价格，以起到调控停车数量和道路有效通行宽度的作用。

14.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元内设置有路灯供电单元连接并控制控制所述灯具单元。

15.根据权利要求14所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述路灯供电单元是受光亮控制、时间控制或人为判断控制的路灯供电单元。

16.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，还设置有路灯电源控制单元连接所述路灯电源以控制所述路灯电源供电与否。

17.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，还设置有增补电源控制单元连接所述增补电源，以控制所述增补电源供电与否。

18.根据权利要求2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，还设置有中央控制单元，所述中央控制单元与全部或部分供电单元、路灯供电单元、车辆供电单元、计量操显单元、灯具单元、车辆用户、路灯电源控制单元、隔离开关控制单元或增补电源控制单元之间进行通讯连接，所述中央控制单元协调测量、识别、计算、显示、操作供配电。

19.根据权利要求18所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，通讯连接方式包括有线、无线或者其组合的方式；有线方式包括控制电缆、通讯总线、光纤通讯、电力载波方式；无线方式包括光波、红外、超声、无线电、电磁感应方式。

20.根据权利要求19所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述车辆用户上显示所述供电单元的位置、供电状况信息。

21.根据权利要求19所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，通讯连接方式采用无线电时，使用2.4G通讯方式。

22.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述路灯母线为三相时，单相用电的所述灯具单元、车辆用户的负荷尽量均衡地分布在三相上。

23.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元根据所述车辆用户、灯具单元的身份识别、身份级别、用电申请级别、功率需求以及时段、容量富余情况做出供电与否及排序的决定。

24.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述灯具单元的身份级别、用电申请紧急级别高于所述车辆用户的身份级别、用电申请级别。

25.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述车辆用户的用电价格与所述车辆用户的身份级别、用电申请紧急级别挂钩。

26.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，达到设定百分比的所述供电单元检测到道路整体亮度增加到设定值时，停止相应低级别的所述车辆用户供电，以留出道路整体亮灯时的负荷富余量。

27.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述灯具单元开闭或增减亮度前，所述车辆用户对应地调节用电功率，以让所述路灯电源、增补电源维持所述灯具单元所需的电压水平。

28.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述灯具单元在亮灯或灭灯时错开时间开闭或增减亮度以防止对电网造成冲击。

29.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，达到设定比例的所述灯具单元点亮后，重新依次按高低级别为所述车辆用户供电。

30.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元检测到故障时，断开有故障的所述灯具单元或车辆用户的供电。

31.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元检测到的同一故障超过设定次数，则一段时间内停止接受故障设备的申请，并发出提醒信息。

32.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元的壳体设置在所述灯具单元的立杆外表面。

33.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元设置在所述灯具单元的立杆内。

34.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述供电单元的通讯天线借用所述灯具单元的立杆。

35.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，所述灯具单元的立杆上部设置有显示装置与所述供电单元做信号连接。

36.根据权利要求1所述的电动车辆设备供配电方法，其特征在于，若干个所述供电单元设置在所述灯具单元的立杆外围。

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