CN105162186B - 一种电动车智能充电系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车智能充电系统及充电方法，充电系统包括手机客户端、后台服务器、智能供电装置和充电插座；手机客户端、后台服务器和智能电供电装置三者之间通过互联网进行通信；智能供电装置通过充电插座为外部充电电池进行充电。充电方法包括：充电电池通过电源线连接充电插座；智能供电装置将充电电流和充电电池的剩余电量发送给后台服务器；后台服务器将充满电所需时间和费用发送给手机客户端，手机客户端将是否充电的信息反馈给后台服务器；后台服务器根据手机客户端反馈的信息，通知智能供电装置选择为充电电池进行充电或不进行充电。本发明的有益效果为：适于推广应用，便于用户对电动车的充电电池进行方便、快捷地充电。

Description

一种电动车智能充电系统及充电方法

技术领域

本发明属于电动车辆充电技术领域，具体涉及一种电动车智能充电系统及充电方法。

背景技术

电动自行车作为一种经济、方便、节能的代步工具，在我国占有很大的市场。目前，电动自行车主要使用铅酸蓄电池供电，受蓄电池蓄电能力的限制，电动自行车在行驶一定的里程后，必须使用充电器对蓄电池进行充电。

现有充电电池的充电方式大体分为以下三种：1)电动车用户自行解决，用户通过从家里拉出一根电源线为电动车充电，这是目前大部分电动车用户的主流充电方式，这种充电方式使得小区里蜘蛛网一样的电源线随处可见，存在不美观、不安全和不方便的问题。2)小区物业在车棚提供普通的充电插座，这种充电方式目前极少采用，电费、维护、管理和安全隐患等原因，致使小区的物业最大程度的容忍着小区电动车用户自行解决电动车充电的问题而不去完善这项基础设施。3)有些商家提供电动车快速充电站，这种设备一般摆放在闹市区附近，无法真正实现便民的目的。另外，这种快速充电站技术还不完善，基本都是采用深度负脉冲技术进行充电，这种方法无法给充电电池冲满电，理论上能冲70％～80％，实际不满70％，这样电动车用户回家后还得给充电电池充电。而且持续的大电流供电偶尔使用是可行的，经常这样充电就会对充电电池造成非常大的伤害。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种适于推广应用的电动车智能充电系统及充电方法。

本发明所采用的技术方案为：一种电动车智能充电系统包括手机客户端、后台服务器、智能供电装置和充电插座；所述手机客户端、所述后台服务器和所述智能电供电装置三者之间通过互联网进行通信；所述充电插座通过电源线与所述智能供电装置连接，所述智能供电装置通过所述充电插座为外部充电电池进行充电。

进一步地，所述充电插座上设置服务代码，所述服务代码与其所在的所述充电插座是一一对应的。

进一步地，所述智能供电装置包括220V交流电源、充电控制模块、充电电路、充电电池检测模块和无线通信模块，所述220V交流电源通过所述充电控制模块与所述充电电路连接，所述充电电池检测模块和所述无线通信模块均与所述充电控制模块连接；所述充电电池检测模块检测与所述充电插座连接的充电电池所需要的充电电压和充电电流，并将检测结果传输至所述充电控制模块，所述充电控制模块控制所述充电电路输出相应的充电电压和充电电流为电动车的充电电池进行充电；所述无线通信模块用于与所述手机客户端或所述后台服务器进行通信。

更进一步地，所述充电控制模块包括微处理器、继电器和电量检测模块，所述微处理器通过所述继电器与所述充电电路的输入端连接，所述充电电路的输出端通过所述充电插座与外部充电电池连接；所述电量检测模块与所述微处理器和外部充电电池连接，所述电量检测模块将检测到的外部充电电池的剩余电量传输至所述微处理器，所述微处理器控制所述继电器通断，实现对外部充电电池的智能充电。

更进一步地，所述充电控制模块中还设置有定时器和触摸显示模块，所述定时器和触摸显示模块均与所述微处理器连接；所述定时器通过所述触摸显示模块设定并显示充电时间；所述电量检测模块检测到的外部充电电池的剩余电量传输至所述微处理器进行处理后，发送到所述触摸显示模块进行显示。

更进一步地，所述充电控制模块中还设置有充电状态指示电路和漏电检测电路；所述充电状态指示电路连接在所述继电器与充电电路之间，用于指示所述充电电路的充电状态；所述漏电检测电路与所述微处理器连接，所述漏电检测电路将检测到的漏电流值传输至所述微处理器，所述微处理器将接收到的漏电流值与预设的漏电流报警阈值进行比较，并根据比较结果控制所述继电器动作。

更进一步地，所述充电控制模块中还设置有电压电流检测电路，所述电压电流检测电路与所述微处理器连接，所述电压电流检测电路将检测到的充电电池的充电电压和充电电流均传输至所述微处理器，所述微处理器将接收到的电压值与电压报警阈值进行比较，将接收到的电流值与电流报警阈值进行比较，并根据比较结果控制所述继电器动作。

更进一步地，所述充电控制模块中还设置有雷击保护电路，所述雷击保护电路一端接地，其余两端分别与所述充电插座的火线端和零线端连接。

进一步地，所述充电插座设置在一保护盒中，所述保护盒包括一盒体和设置在所述盒体上的门禁装置，所述门禁装置包括微控制器、通断电检测模块和电磁锁，所述通断电检测模块对所述门禁装置是否通电进行检测，并将检测到的通电或断电状态信号传输至所述微控制器，所述微控制器控制电磁锁打开或关闭。

一种基于所述电动车智能充电系统的电动车智能充电方法，其包括以下步骤：1)电动车的充电电池通过电源线连接充电插座；2)充电电池检测模块检测充电电池所需要的充电电压和充电电流，并传输至微处理器；电量检测模块检测充电电池的剩余电量并传输至微处理器；微处理器对收到的充电电流和充电电池的剩余电量进行处理后通过无线通信模块发送给后台服务器；3)后台服务器计算得到充电电池充满电所需要的时间和充满电所需要的费用，并通过网络发送给手机客户端；手机客户端通过网络将同意充电或不同意充电的信息反馈给后台服务器；4)当手机客户端通过网络将同意充电的信息反馈给后台服务器时，后台服务器将同意充电的信息发送给智能供电装置，智能供电装置通过充电插座为充电电池进行充电，其具体过程为：(1)充电插座上的服务代码和服务时间输入手机客户端中，手机客户端将服务代码和服务启动时间通过网络发送给后台服务器；(2)后台服务器对接收到的服务代码和服务启动时间进行解析，后台服务器通过无线通信模块将服务控制信号发送给智能供电装置；(3)智能供电装置接收到服务控制信号，根据充电电池检测模块检测到的充电电池所需要的充电电压和充电电流，充电控制模块控制充电电路为充电电池进行充电；保护盒自动锁死，电动车的充电电池通过充电插座进行充电；当电量检测模块检测到电动车的充电电池充电完成时，微处理器通过继电器控制充电插座断电，保护盒打开；充电完成后，智能供电装置通过无线通信模块将充电完成信号和服务结束时间发送给后台服务器；(4)后台服务器根据接收到的充电完成信号、服务结束时间和服务启动时间计算得到本次充电服务所需费用，并将费用信息通过网络发送给手机客户端；5)当手机客户端通过网络将不同意充电的信息反馈给后台服务器时，后台服务器将不同意充电的信息发送给智能供电装置，智能供电装置不为充电电池进行充电；当后台服务器在t1时间内未收到手机客户端反馈的任何信息时，则后台服务器自动判定为不同意充电。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明通过设置手机客户端、后台服务器、智能供电装置和充电插座，使得用户能够自行、方便地对电动车的充电电池进行充电。本发明便于推广应用，能够真正解决电动车充电问题。另外，本发明还能够大大减少因电动车充电而引起的安全隐患问题，利国利民。

附图说明

图1是本发明电动车智能充电系统的结构示意图；

图2是本发明电动车智能充电系统中智能供电装置的结构示意图。

图中：1、手机客户端；2、后台服务器；3、智能供电装置；4、充电插座；5、充电电池；31、220V交流电源；32、充电控制模块；33、充电电路；34、充电电池检测模块；35、无线通信模块；321、微处理器；322、继电器；323、电量检测模块；324、定时器；325、触摸显示模块；326、充电状态指示电路；327、漏电检测电路；328、电压电流检测电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供了一种电动车智能充电系统，其包括手机客户端1、后台服务器2、智能供电装置3和充电插座4。其中，手机客户端1、后台服务器2和智能电供电装置3三者之间通过互联网进行远程通信。充电插座4通过电饭锅的电源线或电脑的电源线等普通电源线与智能供电装置3连接，智能供电装置3通过充电插座4为外部充电电池5进行充电。使用智能供电装置3和充电插座4为充电电池5进行充电，节省了现有技术中使用的电动车专用充电器。多个充电插座4可以同时为多个充电电池5进行充电。各充电插座4上设置服务代码，服务代码与其所在的充电插座4是一一对应的。

在一个优选的实施例中，如图2所示，智能供电装置3包括220V交流电源31、充电控制模块32、充电电路33、充电电池检测模块34和无线通信模块35。220V交流电源31通过充电控制模块32与充电电路33连接，充电电池检测模块34和无线通信模块35均与充电控制模块32连接。充电电池检测模块34检测与充电插座4连接的充电电池5所需要的充电电压的大小以及充电电流的大小和方向，并将检测到的充电电压和充电电流传输至充电控制模块32，充电控制模块32根据接收到的充电电压和充电电流控制充电电路33输出相应的充电电压和充电电流为电动车的充电电池5进行充电，一方面充电电压和充电电流的大小可以满足充电电池5的充电需求，另一方面充电电流的方向可以为充电电池5提供正确的极性，避免连接错误使充电电池5出现烧坏的故障。无线通信模块35用于与手机客户端1或后台服务器2进行通信。

进一步地，充电控制模块32包括微处理器321、继电器322和电量检测模块323。微处理器321通过继电器322与充电电路33的输入端连接，充电电路33的输出端通过充电插座4与外部充电电池5连接。电量检测模块323与微处理器321和外部充电电池5连接，电量检测模块323将检测到的外部充电电池5的剩余电量传输至微处理器321，微处理器321根据接收到的剩余电量控制继电器322通断，实现对外部充电电池5的智能充电。

在一个优选的实施例中，如图2所示，充电控制模块32中还设置有定时器324和触摸显示模块325。定时器324和触摸显示模块325均与微处理器321连接。定时器324通过触摸显示模块325设定并显示充电时间。充电时间设定完成后，微处理器321控制继电器322与充电电路33导通。定时器324停止计时后，微处理器321控制继电器322与充电电路33断开，停止为外部充电电池5进行充电。另外，电量检测模块323检测到的外部充电电池5的剩余电量传输至微处理器321进行处理后，发送到触摸显示模块325进行显示，便于用户实时掌控充电电池5的充电状况。

在一个优选的实施例中，如图2所示，充电控制模块32中还设置有充电状态指示电路326，充电状态指示电路326连接在继电器322与充电电路33之间，用于指示充电电路33的充电状态。

在一个优选的实施例中，如图2所示，充电控制模块32中还设置有漏电检测电路327，漏电检测电路327与微处理器321连接。漏电检测电路327包括零序电流互感器和运算放大器。零序电流互感器检测电路中的剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至运算放大器进行放大，放大后的电流信号传输至微处理器321，微处理器321对接收到的电流信号进行模数转换和开方运算等处理后得到漏电流值，微处理器321将得到的漏电流值与预设的漏电流报警阈值进行比较。当漏电流值大于漏电流报警阈值时，微处理器321控制继电器322断开，切断220V交流电源31供电，以保护充电插座4的用电安全。

在一个优选的实施例中，如图2所示，充电控制模块32中还设置有电压电流检测电路328，电压电流检测电路328与微处理器321连接，其包括分压滤波电路、电能计量模块、电流互感器和滤波电路。

充电电池5的充电电压通过分压滤波电路送入电能计量模块。电能计量模块将接收到的信号转换成有功功率，并以高频脉冲的形式送入微处理器321，微处理器321对接收到的高频脉冲进行处理后得到电压值，并将得到的电压值与预设的电压报警阈值进行比较，当电压值大于电压报警阈值时，微处理器321控制继电器322断开，切断220V交流电源31供电，以保护充电插座4的用电安全，从而起到过压保护的作用。

电流互感器将检测到的充电电池5的充电电流通过滤波电路送入电能计量模块。电能计量模块将接收到的信号转换成有功功率，并以高频脉冲的形式送入微处理器321，微处理器321对接收到的高频脉冲进行处理后得到电流值；微处理器321将得到的电流值与预设的电流报警阈值进行比较，当电流值大于预设的电流报警阈值时，微处理器321控制继电器322断开，切断220V交流电源31供电，以保护充电插座4的用电安全，从而起到过流保护的作用。

在一个优选的实施例中，充电控制模块32中还设置有雷击保护电路，雷击保护电路一端接地，其余两端分别与充电插座4的火线端和零线端连接。进一步，雷击保护电路采用一浪涌保护器，浪涌保护器的接地端与地线连接，其火线端与充电插座4的火线端连接，其零线端与充电插座4的零线端连接。当雷雨天雷电的尖峰高频脉冲通过供电线路串入智能供电装置3内威胁到充电插座4上的充电电池5时，浪涌保护器吸收干扰脉冲，起到保护充电电池5的作用。

在一个优选的实施例中，为保证电动车能够通过充电插座4安全、稳定地进行充电，将充电插座4设置在一保护盒中。保护盒包括一盒体和设置在盒体上的门禁装置，门禁装置包括微控制器、通断电检测模块和电磁锁，通断电检测模块对门禁装置是否通电进行检测，并将检测到的通电或断电状态信号传输至微控制器，微控制器根据接收到的通电状态信号控制电磁锁关闭，即电动车充电的过程中，盒体处于闭合状态；或者微控制器根据接收到的断电状态信号控制电磁锁打开，即无电动车充电或电动车充电完成时，盒体处于打开状态。

基于电动车智能充电系统，本发明还提供了一种电动车智能充电方法，其包括以下步骤：

1)电动车的充电电池5通过电源线连接充电插座4。

2)智能供电装置3中的充电电池检测模块34检测充电电池5所需要的充电电压和充电电流，并传输至充电控制模块32中的微处理器321；电量检测模块323检测充电电池5的剩余电量并传输至微处理器321；微处理器321对收到的充电电流和充电电池5的剩余电量进行处理后通过无线通信模块35发送给后台服务器2。

3)根据充电电池5所需的充电电流和剩余电量，后台服务器2计算得到充电电池5充满电所需要的时间和充满电所需要的费用，并通过网络发送给手机客户端1。手机客户端1通过网络将同意充电或不同意充电的信息反馈给后台服务器2。

4)当手机客户端1通过网络将同意充电的信息反馈给后台服务器2时，后台服务器2将同意充电的信息发送给智能供电装置3，智能供电装置3通过充电插座4为充电电池5进行充电，其具体过程为：

(1)充电插座4上的服务代码和服务时间输入手机客户端1中，手机客户端1将服务代码和服务启动时间通过网络发送给后台服务器2。

(2)后台服务器2对接收到的服务代码和服务启动时间进行解析，后台服务器2通过无线通信模块35将服务控制信号发送给智能供电装置3。

(3)智能供电装置3接收到服务控制信号，根据充电电池检测模块34检测到的充电电池5所需要的充电电压和充电电流，充电控制模块32控制充电电路33为充电电池进行充电。

保护盒自动锁死，电动车的充电电池5通过充电插座4进行充电；当电量检测模块323检测到电动车的充电电池5充电完成时，微处理器321通过继电器322控制充电插座4断电，保护盒打开。充电完成后，智能供电装置3通过无线通信模块35将充电完成信号和服务结束时间发送给后台服务器2。

(4)后台服务器2根据接收到的充电完成信号、服务结束时间和服务启动时间计算得到本次充电服务所需费用，并将费用信息通过网络发送给手机客户端1。

5)当手机客户端1通过网络将不同意充电的信息反馈给后台服务器2时，后台服务器2将不同意充电的信息发送给智能供电装置3，智能供电装置3不为充电电池5进行充电。另外，当后台服务器2在t1时间内未收到手机客户端1反馈的任何信息时，则后台服务器2自动判定为不同意充电。

上述步骤4)中，如果充电电池5在充电过程中被人恶意拔掉电动车端的插头，充电电池检测模块34检测到没有正确的电流输出，微处理器321通过继电器322切断该充电插座4的电源，同时将充电异常信息通过无线通信模块35发送给给后台服务器2。后台服务器2根据接收到的充电异常信息生成中停验证码，并将充电异常信息和中停验证码均发送给手机客户端1；同时，后台服务器2将中停充电控制信息通过无线通信模块35反馈给智能供电装置3。中停充电控制信息的内容为：如果充电电池5在t2时间内重新连接充电插座4，且后台服务器2能够收到手机客户端1反馈的中停验证码，则智能供电设备通过充电插座4继续为充电电池5进行充电；否则，后台服务器2重新计算服务费用，并将计算得到的费用信息通过网络发送给手机客户端1。其中，收费时间为服务启动时间至智能供电装置3自动断电的时间，时间精确到分钟。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动车智能充电系统，其特征在于：它包括手机客户端、后台服务器、智能供电装置和充电插座；所述手机客户端、所述后台服务器和所述智能供电装置三者之间通过互联网进行通信；所述充电插座通过电源线与所述智能供电装置连接，所述智能供电装置通过所述充电插座为外部充电电池进行充电；

所述智能供电装置包括220V交流电源、充电控制模块、充电电路、充电电池检测模块和无线通信模块，所述220V交流电源通过所述充电控制模块与所述充电电路连接，所述充电电池检测模块和所述无线通信模块均与所述充电控制模块连接；所述充电电池检测模块检测与所述充电插座连接的充电电池所需要的充电电压和充电电流，并将检测结果传输至所述充电控制模块，所述充电控制模块控制所述充电电路输出相应的充电电压和充电电流为电动车的充电电池进行充电；所述无线通信模块用于与所述手机客户端或所述后台服务器进行通信；

所述充电控制模块中还设置有电压电流检测电路，所述电压电流检测电路与微处理器连接，其包括分压滤波电路、电能计量模块、电流互感器和滤波电路；

所述充电电池的充电电压通过分压滤波电路送入所述电能计量模块，所述电能计量模块将接收到的信号转换成有功功率，并以高频脉冲的形式送入所述微处理器，所述微处理器对接收到的高频脉冲进行处理后得到电压值，并将得到的电压值与预设的电压报警阈值进行比较，当电压值大于电压报警阈值时，所述微处理器控制继电器断开，切断所述220V交流电源供电。

2.如权利要求1所述的一种电动车智能充电系统，其特征在于：所述充电插座上设置服务代码，所述服务代码与其所在的所述充电插座是一一对应的。

3.如权利要求1所述的一种电动车智能充电系统，其特征在于：所述充电控制模块中还设置有定时器和触摸显示模块，所述定时器和触摸显示模块均与所述微处理器连接；所述定时器通过所述触摸显示模块设定并显示充电时间；电量检测模块检测到的外部充电电池的剩余电量传输至所述微处理器进行处理后，发送到所述触摸显示模块进行显示。

4.如权利要求1所述的一种电动车智能充电系统，其特征在于：所述充电控制模块中还设置有充电状态指示电路和漏电检测电路；

所述充电状态指示电路连接在所述继电器与充电电路之间，用于指示所述充电电路的充电状态；

所述漏电检测电路与所述微处理器连接，所述漏电检测电路将检测到的漏电流值传输至所述微处理器，所述微处理器将接收到的漏电流值与预设的漏电流报警阈值进行比较，并根据比较结果控制所述继电器动作。

5.如权利要求1所述的一种电动车智能充电系统，其特征在于：所述充电控制模块中还设置有雷击保护电路，所述雷击保护电路一端接地，其余两端分别与所述充电插座的火线端和零线端连接。

6.如权利要求1或2所述的一种电动车智能充电系统，其特征在于：所述充电插座设置在一保护盒中，所述保护盒包括一盒体和设置在所述盒体上的门禁装置，所述门禁装置包括微控制器、通断电检测模块和电磁锁，所述通断电检测模块对所述门禁装置是否通电进行检测，并将检测到的通电或断电状态信号传输至所述微控制器，所述微控制器控制电磁锁打开或关闭。

7.一种基于如权利要求1～6任一项所述的电动车智能充电系统的电动车智能充电方法，其包括以下步骤：

1)电动车的充电电池通过电源线连接充电插座；

2)充电电池检测模块检测充电电池所需要的充电电压和充电电流，并传输至微处理器；电量检测模块检测充电电池的剩余电量并传输至微处理器；微处理器对收到的充电电流和充电电池的剩余电量进行处理后通过无线通信模块发送给后台服务器；

3)后台服务器计算得到充电电池充满电所需要的时间和充满电所需要的费用，并通过网络发送给手机客户端；手机客户端通过网络将同意充电或不同意充电的信息反馈给后台服务器；

4)当手机客户端通过网络将同意充电的信息反馈给后台服务器时，后台服务器将同意充电的信息发送给智能供电装置，智能供电装置通过充电插座为充电电池进行充电，其具体过程为：

(1)充电插座上的服务代码和服务时间输入手机客户端中，手机客户端将服务代码和服务启动时间通过网络发送给后台服务器；

(2)后台服务器对接收到的服务代码和服务启动时间进行解析，后台服务器通过无线通信模块将服务控制信号发送给智能供电装置；

(3)智能供电装置接收到服务控制信号，根据充电电池检测模块检测到的充电电池所需要的充电电压和充电电流，充电控制模块控制充电电路为充电电池进行充电；保护盒自动锁死，电动车的充电电池通过充电插座进行充电；当电量检测模块检测到电动车的充电电池充电完成时，微处理器通过继电器控制充电插座断电，保护盒打开；充电完成后，智能供电装置通过无线通信模块将充电完成信号和服务结束时间发送给后台服务器；

(4)后台服务器根据接收到的充电完成信号、服务结束时间和服务启动时间计算得到本次充电服务所需费用，并将费用信息通过网络发送给手机客户端；如果充电电池检测模块检测到没有正确的电流输出，微处理器通过继电器切断充电插座的电源，同时将充电异常信息通过无线通信模块发送给给后台服务器；后台服务器根据接收到的充电异常信息生成中停验证码，并将充电异常信息和中停验证码均发送给手机客户端；同时，后台服务器将中停充电控制信息通过无线通信模块反馈给智能供电装置；中停充电控制信息的内容为：如果充电电池在t2时间内重新连接充电插座，且后台服务器能够收到手机客户端反馈的中停验证码，则智能供电设备通过充电插座继续为充电电池进行充电；否则，后台服务器重新计算服务费用，并将计算得到的费用信息通过网络发送给手机客户端，收费时间为服务启动时间至智能供电装置自动断电的时间；

5)当手机客户端通过网络将不同意充电的信息反馈给后台服务器时，后台服务器将不同意充电的信息发送给智能供电装置，智能供电装置不为充电电池进行充电；当后台服务器在t1时间内未收到手机客户端反馈的任何信息时，则后台服务器自动判定为不同意充电。