CN104167776A - 一种自动引导充电的充电桩 - Google Patents

Abstract

一种自动引导充电的充电桩。其包括主控模块、监测和路径规划模块、UI操作界面、存储模块、无线通信单元、有线通信单元和电源转换单元；主控模块与监测和路径规划模块、UI操作界面、存储模块、无线通信单元、有线通信单元和电源转换单元相连接；本发明优点：在机场设立智能充电桩方便对移动充电单元进行充电，并可渐渐减轻机场领域对石化能源的依赖，而使用清洁能源。通过无线网对机场移动用电车辆进行实时监控，一定程度上减轻运行指挥工作量，减少机场人员工作压力。当移动用电车辆的电量不够时，智能充电桩主动提醒司机充电，并且为之规划好路径，引导司机以最快速度找到适宜的充电桩。可有效节省能源，降低碳排放量，提高机场的管理水平。

Description

一种自动引导充电的充电桩

技术领域

本发明属于机场节能减排技术领域，特别是涉及一种自动引导充电的充电桩。

背景技术

环境问题已备受人们关注，在提倡节能减排的良好形势下，民航要求机场将特种车辆的驱动能源由传统的石化能源改为电能等清洁能源，为此，机场的“油改电”工作为大势所趋，适用于机场使用的充电桩为刚性需求。

目前充电桩的应用技术已经成熟，许多公司具备成熟的生产技术，并且产品多样化，功能迥异，但是都是针对开放环境下的大环境使用的。机场是一个封闭，具有清晰边界，管理集中高效的场所，因此目前的充电桩并不适用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自动引导充电的充电桩。

为了达到上述目的，本发明提供的自动引导充电的充电桩包括：主控模块、监测和路径规划模块、UI操作界面、存储模块、无线通信单元、有线通信单元和电源转换单元；其中：主控模块为充电桩的控制核心，负责数据的分类处理，各模块的工况监测，控制按时间、按电量、按金额多种充电方式以及数据的有线和无线传输，其分别与监测和路径规划模块、UI操作界面、存储模块、无线通信单元、有线通信单元和电源转换单元相连接；

监测和路径规划模块通过无线通信单元自动监测移动用电设备以及充电桩的状态；并通过485或者232接口将数据传给主控模块进行判断与决策；

UI操作界面为用户操作界面，由键盘和显示器组成；

存储模块用于将每个操作员对应的移动用电设备使用的电量、时间、时间段、充电方式以及充电桩的运行状态、功率大小和操作人员信息进行存储；

无线通信单元实现充电桩和移动用电设备之间的通信；

有线通信单元负责将充电桩的使用状态、故障状态、已使用的电量信息以及对应的移动用电设备信息通过有线数据网络传输给航站楼监控设备；

电源转换单元为充电桩的供电装置，主要用于实现将市电转换为机场移动用电设备所需的电源。

所述的有线数据网络为机场内部专用网络。

所述的主控模块采用ARM或者FPGA高效处理芯片。

所述的电源转换单元包括：电源转换部、直流输出部和通用交流输出部；其中：电源转换部为电源整流和变频处理电路，其输入端与市电连接，两个输出端分别与直流输出部和通用交流输出部相连接；直流输出部为直流电输出接口，其与移动用电设备直流接口相连接；通用交流输出部为50Hz交流电输出接口，其与移动用电设备的交流接口相连接。

所述的监测和路径规划模块为由微处控制器芯片构成的数据处理装置。

本发明提供的自动引导充电的充电桩的优点和使用效果：

此充电桩结合机场实际情况，不仅可以达到“油改电”效果，还可在以一定程度下对机场移动用电设备进行管理，有助于提高机场的智能化水平。

1.在机场设立智能充电桩可方便对移动充电单元进行充电，并可渐渐减轻机场领域对石化能源的依赖，而使用清洁能源。

2.通过无线网对机场移动用电车辆进行实时监控，一定程度上减轻运行指挥的工作量，减少机场人员工作压力。

3.当移动用电车辆的电量不够时，智能充电桩主动提醒司机充电，并且为之规划好路径，引导司机以最快速度找到适宜的充电桩。可有效节省能源，降低碳排放量。

4.提高机场的管理水平，减少机坪上的交通事故。

附图说明

图1为本发明提供的自动引导充电的充电桩与外围设备组建的系统总框图。

图2为本发明提供的自动引导充电的充电桩结构示意图。

图3为本发明提供的自动引导充电的充电桩中电源转换单元示意图。

图4为本发明提供的自动引导充电的充电桩中监测和路径规划模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的自动引导充电的充电桩进行详细说明。

本发明中的充电桩分布在机坪上，对移动用电设备进行引导充电，主要通过对移动用电设备的位置、电量和充电桩的运行状况、功率、位置进行监测，判断移动用电设备是否需要充电以及需要的电量，并根据其位置和充电桩的工况信息为移动用电设备规划最优路径，进而通过无线网络引导移动用电设备前往充电。

充电桩与外围设备组建系统总图如图1所示，其包括：充电桩1、移动用电设备2和航站楼监控设备3；其中充电桩1中装有无线网络模块，能通过无线网络读取移动用电设备2电量和位置信息，使用充电桩信息以及充电桩自身工况和位置信息并存储和发送数据。另外可根据机场路况信息和充电桩1的位置为移动充电设备2规划好路径；移动用电设备2根据充电桩1发送的路径信息寻找充电桩1，并完成充电；充电桩1上装有公网接口，其利用有线数据网络4与航站楼监控设备3相连接，航站楼监控设备3将充电桩1发送来的数据存到数据库中供机场、航空公司以及第三方使用，并向充电桩1发送机场路况信息。

在充电桩1与外围设备组建系统中设有多个充电桩1，各充电桩1以及移动用电设备2之间可通过无线的方式相互连接。

如图2所示，本发明提供的自动引导充电的充电桩包括：主控模块11、监测和路径规划模块12、UI操作界面13、存储模块14、无线通信单元15、有线通信单元16和电源转换单元17；其中：主控模块11为充电桩1的控制核心，其分别与监测和路径规划模块12、UI操作界面13、存储模块14、无线通信单元15、有线通信单元16和电源转换单元17相连接；

主控模块11负责数据的分类处理，各模块的工况监测，控制按时间、按电量、按金额多种充电方式以及数据的有线和无线传输；

所述的主控模块11采用ARM或者FPGA高效处理芯片实现数据的分类处理，内置FLASH单元和外置存储模块14均可存储分类完的数据，支持多种语言的UI界面，实现按时间、按电量、按金额的多种充电方式的控制；另外控制无线通信单元15和有线通信单元16分别向其它充电桩1、航站楼监控设备3、移动用电设备2发送和接收数据。

监测和路径规划模块12通过无线通信单元15自动监测移动用电设备2以及充电桩1的状态；并通过485或者232接口将数据传给主控模块11进行判断与决策。

监测和路径规划模块12主要实现实时监测和路径规划功能，监测内容包括移动用电设备2的电量、位置和充电桩1的工况、位置，并判断移动用电设备2是否需要进行充电以及需要的电量；然后为移动用电设备2寻找相应的满足需求的充电桩1，并为其规划好最优路径。

UI操作界面13为用户操作界面，由键盘和显示器组成；在使用中，操作员根据充电建议和自身车辆需求选择充电方式、充电时间或者所需的充电电量，若设备突然出现故障，也可通过操作界面13实现急停；移动用电设备2到达充电桩1后，操作人员可通过UI操作界面13选择充电方式并进行充电；

存储模块14用于将每个操作员对应的移动用电设备2使用的电量、时间、时间段、充电方式以及充电桩1的运行状态、功率大小和操作人员等信息进行存储；

无线通信单元15采用对飞机间通信没有影响的2.45GHz频段通信，可实现充电桩1和移动用电设备2之间的通信，每个充电桩1可作为一个无线网络的节点，可主动将充电桩的工况信息、预充电时间、规划好的路径以及充电建议发送给移动用电设备2，另外充电桩1也可以通过无线网与航站楼监控设备3和其它充电桩1相连接以实现工况信息共享；

有线通信单元16负责将充电桩1的使用状态、故障状态、已使用的电量信息以及对应的移动用电设备信息通过有线数据网络4传输给航站楼监控设备3；

所述的有线数据网络4为机场内部专用网络。

电源转换单元17为充电桩的供电装置，主要用于实现将市电转换为机场移动用电设备所需的电源，输出包括直流和交流两种，其中交流部分为经过稳压的市电接口；其直流和交流输出主要用于移动设备两种不同接口的充电。

如图3所示，电源转换单元17为本充电桩1的供电单元，其采用变压技术、稳压技术和变频技术将普通市电转化为两路电源，即稳定的市电和直流电；电源转换单元17包括：电源转换部171、直流输出部172和通用交流输出部173；其中：电源转换部171为电源整流和变频处理电路，其输入端与市电连接，两个输出端分别与直流输出部172和通用交流输出部173相连接；电源转换部171的作用是通过整流、滤波、变压后得到移动用电设备2使用的直流电以及稳定的50Hz通用交流电源；直流输出部172为直流电输出接口，其与移动用电设备2直流接口相连接，用于直流充电；通用交流输出部173为50Hz交流电输出接口，其与移动用电设备2的交流接口相连接，用于交流充电。

如图4所示，所述的监测和路径规划模块12为由微处控制器芯片构成的数据处理装置，其通过串行总线与主控模块11连接，用于完成监测和路径规划的相关计算，其读取自检信息(包括：充电桩工况、功率，判定移动用电设备2是否需要充电)、无线网络监测信息(包括：移动用电设备2的电量、位置信息和充电桩的位置信息、使用情况、功率信息以及机场路况信息)、定位信息(充电桩1和移动用电设备2相对位置)和当前的路况信息(机场路况信息)，最终为移动用电设备2规划最优路径，并将路径信息传送给主控模块11，然后主控模块11利用无线通信单元15通过无线网络发送给移动用电设备2和其他充电桩1。

本发明提供的自动引导充电的充电桩1功能是在充电桩1、移动用电设备2、航站楼监控设备3构成的整体网络前提下实现的，具体使用过程如下：

首先，封闭的机场中众多的充电桩1布局在机场不同位置，其和移动用电设备2通过无线网络组建起来，充电桩1和航站楼监控设备3之间用机场内部专用网络进行通信。

其次，充电桩1可将市电转换为充电所需的稳定的直流和交流，并有接口；充电桩1通过无线网络监测充电桩1、移动用电设备2的工况信息，并根据此类信息和机场路况为移动用电设备2规划最优路径，然后将路径发送给相应的移动用电设备2。

第三，移动用电设备驾驶员根据最优路径寻到目标充电桩1，通过UI操作界面13利用充电桩1给移动用电设备2进行充电。其中充电方式有多种：按时间充电、按电量充电、按金额充电等，另外在充电出现故障时可通过UI操作界面13进行急停操作。

第四，充电桩1记录下相应的移动用电设备2及操作员的基本信息和使用充电桩1情况以及充电桩1的工况信息，并将数据通过机场内部专用网络传输到航站楼监控设备3的数据库中保存，以供日后查询结算使用。

本发明提供的自动引导充电的充电桩具有良好的针对性：

首先可将市电转换为机场移动用电设备所需的直流和交流电源。

其次可对移动用电设备以及自身的状态进行监测，并且确定其在机场中的相对位置，规划好最优路径，然后通过无线网络主动引导用电单元进行充电。

第三可存储用电单元的用电情况，供机场和航空公司以及第三方查看，并结合机场的结算方式，采用月结、实时结等多种结算方式。

此发明不仅可以促进机场节能减排工作进程，还可提高机场自动化水平，加强机场对各种特种车辆的集中管理。

Claims (5)

1.一种自动引导充电的充电桩，其特征在于：所述的自动引导充电的充电桩包括：主控模块(11)、监测和路径规划模块(12)、UI操作界面(13)、存储模块(14)、无线通信单元(15)、有线通信单元(16)和电源转换单元(17)；其中：主控模块(11)为充电桩(1)的控制核心，负责数据的分类处理，各模块的工况监测，控制按时间、按电量、按金额多种充电方式以及数据的有线和无线传输，其分别与监测和路径规划模块(12)、UI操作界面(13)、存储模块(14)、无线通信单元(15)、有线通信单元(16)和电源转换单元(17)相连接；

监测和路径规划模块(12)通过无线通信单元(15)自动监测移动用电设备(2)以及充电桩(1)的状态；并通过485或者232接口将数据传给主控模块(11)进行判断与决策；

UI操作界面(13)为用户操作界面，由键盘和显示器组成；

存储模块(14)用于将每个操作员对应的移动用电设备(2)使用的电量、时间、时间段、充电方式以及充电桩(1)的运行状态、功率大小和操作人员信息进行存储；

无线通信单元(15)实现充电桩(1)和移动用电设备(2)之间的通信；

有线通信单元(16)负责将充电桩(1)的使用状态、故障状态、已使用的电量信息以及对应的移动用电设备信息通过有线数据网络(4)传输给航站楼监控设备(3)；

电源转换单元(17)为充电桩的供电装置，主要用于实现将市电转换为机场移动用电设备所需的电源。

2.根据权利要求1所述的自动引导充电的充电桩，其特征在于：所述的有线数据网络(4)为机场内部专用网络。

3.根据权利要求1所述的自动引导充电的充电桩，其特征在于：所述的主控模块(11)采用ARM或者FPGA高效处理芯片。

4.根据权利要求1所述的自动引导充电的充电桩，其特征在于：所述的电源转换单元(17)包括：电源转换部(171)、直流输出部(172)和通用交流输出部(173)；其中：电源转换部(171)为电源整流和变频处理电路，其输入端与市电连接，两个输出端分别与直流输出部(172)和通用交流输出部(173)相连接；直流输出部(172)为直流电输出接口，其与移动用电设备(2)直流接口相连接；通用交流输出部(173)为50Hz交流电输出接口，其与移动用电设备(2)的交流接口相连接。

5.根据权利要求1所述的自动引导充电的充电桩，其特征在于：所述的监测和路径规划模块(12)为由微处控制器芯片构成的数据处理装置。