CN105186596A - 一种路边智能充电设备及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于新能源应用以及电动车充电技术领域，提供了一种路边智能充电设备及充电方法，所述路边智能充电设备包括将风能转化为电能的风力发电装置；连于所述风力发电装置，用于存储电能的储能模块；连于所述储能模块，具备电动车充电接口的充电模块。本发明无需重新铺设电力线，降低了充电设备的建设成本；采用新能源发电，可以直接给路灯，指示灯供电，不需要使用电网的电能；采用分体式的设计，分离出风力发电装置、储能模块以及充电模块，便于安装和维修。因此，既解决了铺设成本高、充电场合受限的问题，也提高了风能利用率，同时增加了安装和维修的灵活性和便利性。

Description

一种路边智能充电设备及充电方法

技术领域

本发明涉及新能源应用以及电动车充电技术领域，尤其涉及一种路边智能充电设备及充电方法。

背景技术

目前，发展新能源汽车已成为全球工业的战略方向。电动车作为新能源的杰出代表具有节能环保等优点，已经成为取代传统的燃油汽车，引领汽车革命的重要发展趋势。在新能源政策支持下，预计2010—2015年我国年均新能源汽车需求量将达到35.2万辆，2015年需求量将达97.7万辆。与电动车配套的基础设施，如充电设备等，如果没有跟上电动车的增长速度，这将成为制约电动车普及的一个重要因素。

此外，由于铺设新的充电设备需要重新铺设电力线，在配套过程中，会大大增加建设成本，因此，已有的充电设备大都建立在停车场或者室内特定的充电场所，对于偏远的地方，如城市的郊区，高速公路，难以铺设新的充电设备，此时，电动车充电极其不方便，这也成为了阻碍电动车普及的因素之一。

综上所述，现有的充电设备，铺设成本高，导致充电场合受限，阻碍了电动车的普及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路边智能充电设备及充电方法，旨在解决现有的充电设备，铺设成本高，导致充电场合受限，阻碍了电动车的普及的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种路边智能充电设备，包括：

将风能转化为电能的风力发电装置；

连于所述风力发电装置，用于存储电能的储能模块；

连于所述储能模块，具备电动车充电接口的充电模块。

进一步地，在所述的路边智能充电设备中，所述风力发电装置包括集风器模块和发电模块；

所述集风器模块开设有导风管，以及与所述导风管相通的集风口；

所述发电模块开设有与所述集风口对接的管道，以及处于所述管道中，叶片与内转子连为一体的发电机组件；

所述发电机组件与所述储能模块相连接。

进一步地，在所述的路边智能充电设备中，所述发电机组件由第一圆筒、第二圆筒、支撑架、轴、轴承组、内转子、磁极以及电机定子组成，所述电机定子固定在所述第一圆筒的内壁上，所述支撑架固定在所述第二圆筒的内壁上，所述电机内转子通过所述轴和所述轴承组安装在所述支撑架上，所述电机内转子的内圈和外圈通过叶片相连，所述磁极装在内转子的外圈内。

进一步地，在所述的路边智能充电设备中，所述的路边智能充电设备还包括排风模块和支撑模块，所述集风器模块、所述发电机组件、排风模块和所述支撑模块，按照从高到低的顺序，依次通过法兰连接成一个整体。

进一步地，在所述的路边智能充电设备中，所述支撑模块包括空心圆柱、底板和若干块板筋，所述空心圆柱和所述底板固定连接成一个整体，所述若干块板筋焊接在所述底板上。

进一步地，在所述的路边智能充电设备中，所述充电模块内置于所述空心圆柱中。

进一步地，在所述的路边智能充电设备中，还包括：

位于所述集风器模块的顶部，由多块太阳能电池板组成的光伏发电模块。

进一步地，在所述的路边智能充电设备中，所述充电模块由人机交互模块、报警按钮、安防模块、身份识别模块、计费模块、电力变换装置模块、控制模块以及金属外壳构成；

所述人机交互模块、所述电动车充电接口、所述报警按钮、所述安防模块、所述身份识别模块、所述计费模块、所述电力变换装置模块分别连接所述控制模块；

所述人机交互模块、所述电动车充电接口、所述报警按钮、所述安防模块、所述身份识别模块、所述计费模块、所述电力变换装置模块、所述控制模块装载在所述金属外壳的空腔内。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述路边智能充电设备的充电方法，所述充电方法包括：

所述风力发电装置将风能转化为电能；

连于所述风力发电装置的储能模块接收并存储所述电能；

连于所述储能模块的充电模块，识别处于充电位的车辆是否为电动车，当识别到所述车辆为电动车时，引导所述车辆利用所述电动车充电接口充电。

进一步地，所述充电方法还包括：

所述充电模块读取当前时间和配置的电能回馈时间段；

若当前时间处于配置的电能回馈时间段内时，选择电能流通路径，将所述电动车的电能回馈给电网。

进一步地，所述充电方法还包括：

所述充电模块通过内置的摄像头，监控附近环境，生成监控图像；

当检测到路边智能充电设备出现被撞时，触发警报器报警，并上传所述监控图像至网上服务中心。

在本发明实施例中，路边智能充电设备包括了将风能转化为电能的风力发电装置；连于所述风力发电装置，用于存储电能的储能模块；连于所述储能模块，具备电动车充电接口的充电模块。通过风力发电装置，可将风能转化为电能，无需重新铺设电力线，也可以为电动车充电，因此可以解决了现有的充电设备，铺设成本高，导致充电场合受限，阻碍了电动车的普及的问题。其有益效果如下：

一.无需重新铺设电力线，降低了充电设备的建设成本；

二.采用新能源发电，即光伏发电，风力发电，可以直接给路灯，指示灯供电，不需要使用电网的电能，节约环保，节省自身耗电，节约能源，还可以根据电路的实际情况给电动车充电，缓解电网压力；

三.采用分体式的设计，分离出风力发电装置、储能模块以及充电模块，便于安装和维修；

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的路边智能充电设备的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发电机组件的爆炸示意图；

图3为本发明实施例提供的充电模块示意图；

图4为本发明实施例提供的路边智能充电设备的功能示意图；

图5为本发明实施例提供的电力变换装置的示意图；

图6为本发明实施例提供的安防模块的示意图；

图7是本发明实施例提供的基于路边智能充电设备的充电方法实施流程图；

图8是本发明实施例提供的选择电能流通路径的实施流程图；

图9是本发明实施例提供的触发报警的实施流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

参照图1，图1为本发明实施例提供的路边智能充电设备的整体结构示意图，详述如下：

一种路边智能充电设备及充电方法，包括光伏发电模块1、风力发电装置2、支撑模块3、充电模块4、路灯5以及储能模块6。

其中，所述光伏发电模块1由多块太阳能电池板组成，并且位于集风器模块21的顶部，其作用是实现太阳能和电能的转化以及防止雨水进入风力发电装置2中影响风力发电。

继续参照图1，所述风力发电装置2主要由集风器模块21、发电机组件22以及排气模块23组成。所述集风器模块21，发电机组件22以及排气模块23，按照描述的先后顺序分别通过法兰连接成一个整体。

继续参照图1，所述集风器模块21包括外层导风管和内层导风管，外层导风管和内层导风管之间通过肋板连接，外层导风管和内层导风管之间的空间被肋板分割形成多个外层风道，内层导风管中形成内层风道。外层导风管和内层导风管均呈喇叭状，外层导风管的开口角度大于内层导风管的开口角度。

其中，所述发电机组件的输出端连接变流器的第一端，所述变流器第二端连接述储能模块的电流输入端，构成储能电路。

继续参照图1，所述支撑模块3由空心圆柱31、底板33以及板筋32组成。具体而言，空心圆柱31和底板33焊接成一个整体，然后在底板33上焊上若干块板筋32来增加其支撑强度。

所述支撑模块3的作用在于固定支撑光伏发电模块1以及风力发电装置2，同时充电模块4安装在其空心圆柱31内，防止风吹雨淋而被腐蚀，影响充电设备的功能及使用寿命。

其中，所述路灯5由照明灯51、照明灯52组成，照明灯优选LED灯。

所述充电模块4通过路灯驱动模块，驱动路灯，以使路灯在夜间提供照明。

参照图1，所述摄像头461和路灯5都装在集风器模块21上。

为便于说明，路边智能充电设备工作原理如下：

风力发电装置2将风能转化为电能，向连接的储能模块6传输电流，储能模块6连接充电模块，充电模块通过电动车充电接口外接电动车的负载，向电动车充电。

在本发明实施例中，通过风力发电装置2，将风能转化为电能，无需重新铺设电力线，也可以为电动车充电，因此可以解决了现有的充电设备，铺设成本高，导致充电场合受限，阻碍了电动车的普及的问题，此外，将光伏发电模块以及风力发电装置2产生的电能，存储在储能电池中，在电网突然断电时，储能电池可作为备用电源，为电动车充电。

实施例二

参照图2，图2为本发明实施例提供的发电机组件的爆炸示意图，详述如下：

所述发电机组件22主要由第一圆筒221、第二圆筒222、支撑架223、轴224、轴承组225、内转子226、磁极227以及电机定子228组成。

具体而言，电机定子228固定在第一圆筒221的内壁。支撑架223固定在第二圆筒222的内壁。电机内转子226通过轴224和轴承组225安装在支撑架223上，电机内转子226的内圈和外圈通过叶片相接。磁极227装在内转子226的外圈。优选地，磁极227以表贴式装在内转子226的外圈。

轴224的一端做成整流罩形状，作用在于调整风向，使风更多地流经内转子叶片部分。

最后将第一圆筒221和第二圆筒222通过法兰连接就组成了发电机组件22。

需要说明的是，第一圆筒221的长度比第二圆筒222要长，作用在于为进入管道内的风提供一段加速距离。

在本发明实施例中，风力发电装置采用发电机组件内置于管道的设计，通过集风器可以搜集到各个方向的风能，使叶片在管道中转动，带动发电机组件发电，提高了风能转为电能的效率。

实施例三

参照图3和图4，图3为本发明实施例提供的充电模块示意图，图4为本发明实施例提供的路边智能充电设备的功能示意图，详述如下：

所述充电模块4主要由人机交互模块41、电动车充电接口42、报警按钮43、金属外壳44、控制模块45、安防模块46、身份识别模块47、计费模块48及电力变换装置模块49组成。

所述控制模块45、安防模块46、身份识别模块47、计费模块48及电力变换装置模块49都装在金属外壳44的空腔内。

其中，金属外壳的材料优选不锈钢。

继续参照图3，故障诊断模块410采用检测芯片，用于诊断出路边智能充电设备的故障。

继续参照图3，所述人机交互模块41由指示灯411、触摸屏412、刷卡模块413以及按键模块414组成。

其中，指示灯411由“正在充电”，“充电完成”，“故障”三个指示灯构成。

所述人机交互模块41位于金属外壳44前面。

所述触摸屏412既可以作为显示屏显示内容，也可以在屏上直接进行输入操作。

其中，所述触摸屏优选电容屏，以有效地进行人机交互。

刷卡模块413的刷卡模式包括插入式和无线接触式中的至少一种。

其中，刷卡模块413优选近场通信模块(NearFieldCommunication，NFC)，主要用于支付充电费用。所述按键模块414的作用同触摸屏，都是为电动车主提供相应的输入操作，安装按键模块的目的是防止触摸屏失灵，以供不时之需。

继续参照图3和图4，所述电动车充电接口为直流接口、交流接口或交直流一体化的接口。

其中，所述电动车充电接口优选联合充电系统(CombinedChargingSystem，CCS)标准的接口。在联合充电系统中，将所有接口统一起来，一个接口就能够实现交流充电或者直流充电。

继续参照图3和图4，所述报警按钮13装在金属外壳44前表面，其作用在于为人们提供紧急报警服务。

参照图4，所述控制模块45主要包括微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)和数据信息采集单元。

在本实施例中，控制模块控制着电动车充电，同时控制着光伏发电、风力发电、电网输电以及电能流通路径(VehicletoGrid，V2G)，根据实际用电情况改变电能流通路径，从而高效率地使用电能。

实施例四

参照图4和图6，图6为本发明实施例提供的安防模块的示意图，详述如下：

所述安防模块46主要包括摄像头461、安防控制芯片462、报警器463以及存储卡464。

所述摄像头461、所述报警器463以及所述存储卡464分别连接所述安防控制芯片462。

其中，所述安防模块46主要用于发生交通事故，充电设备被撞时，能自动切断主回路，保护人生及整个充电环境的安全，第一时间向网上服务中心报警，让其派相关人员来现场处理，同时将现场情况保存到存储卡中以及上传到网上服务中心，供相关部门使用。

其中，存储卡464优选一定容量的SD卡。

其中，安防模块中还应包含GPS定位模块，主要显示充电设备的位置。

继续参照图4，所述身份识别模块47主要包括读卡器和语音引导模块。所述身份识别模块是用来识别处于充电位的车辆是否为电动车。

其中，所述身份识别模块由读卡器和连于读卡器的语音引导模块构成，所述语音引导模块由语音芯片以及连于所述语音芯片的扬声器构成。

其中，读卡器的目标对象是有电动车信息的标签。

本实施例中，电动车装上无源电子车牌，电动车的信息已经储存在电子车牌中，当电动车停在充电位时，身份识别模块能自动识别车辆身份。

语音引导模块的作用在于：如果是电动车，提示车主按照步骤完成充电操作；如果是非电动车或者是还没有上电子车牌的电动车停在充电位，提示非电动车走开或者引导电动车去其它地方充电。

继续参照图4，所述计费模块48采用计费芯片，用于记录车主在人机交互模块选择充电模式后的费用情况，将数据发送到触摸屏显示。

继续参照图4，所述电力变换装置模块49主要包含五个电力变换装置(491、492、493、494、495)，作用在于根据电路相应的要求将光伏发电、风力发电，电网输的电变换为电路所需的电。所述5个电力变换装置各自带有过压、欠压、过流、漏电等保护，当工作出现异常，故障指示灯亮，并且将信息保存到安防系统模块中的存储卡，同时上传到网上服务中心，呼叫相关部门来处理。

在本实施例中，报警按钮和安防系统给人们提供了报警服务，增加了充电设备的社会服务功能。

实施例五

参照图4和图5，所述储能模块6采用多个储能电池串联构成的电池组，优选地，将储能电池做好防水防潮措施埋在地下，其作用在于存储光伏发电模块、风力发电装置及电网的电。

下面结合图4和图5对本发明所提出的路边智能充电设备的电能的流通路径做具体的介绍。

当储能模块6电量未满时，控制模块45发出信号让光伏发电模块1通过电力变换装置491，风力发电装置2通过电力变换装置493，或者电网通过电力变换装置495经过直流母线，再通过电力变换装置492给储能模块6充电，直到充满为止。

参照图5，储能模块6可以通过电力变换装置495经过直流母线给路灯5供电；储能模块6可以通过电力变换装置495经过直流母线，再经电力变换装置494到达电动车充电接口42，给电动车充电，此功能可以防止电网突然断电而出现的紧急情况。

继续参照图5，电网可以电网通过电力变换装置495经过直流母线，再通过电力变换装置494到达电动车充电接口42，给电动车充电。

其中，电动车可以作为一个大容量的移动电池，当在晚上不用时，电动车的电能可以通过电力变换装置494经直流母线，再经电力变换装置495回馈给电网，实现V2G功能，缓解电网高峰压力。

上述所提到的电能的流通路径指的是：控制模块45中的MCU根据数据信息采集单元的数据，选择电能流通的路径。

在本实施例中，路边智能充电设备可以选择电能流通路径V2G，当安装在小区时，电能回馈时间段设置为晚上时，若当前时间处于晚上，则将电动车的电能回馈给电网，以消除电网高负荷时的压力。

实施例六

下面结合图4和图6对本发明所提出的路边智能充电设备的安防系统做详细的介绍。

摄像头461二十四小时监控的附近环境，并通过安防控制芯片462把周围情况录制存放到存储卡464当中，同时通过控制模块47备份到网上服务中心。当路边智能充电设备出现被撞等意外或者故障，不止会把当前情况保存到存储卡，备份到网上服务中心，还会触发警报器463报警，同时呼叫网上服务中心安排相关人员处理。当报警按钮43触发时，控制模块45也会控制安防模块46报警，并且将录像保存备份，同时呼叫网上服务中心安排相关人员处理。对于长时间占领充电位而不执行充电操作的车辆，安防模块47也会记录下该车的相关信息，发给交警，开罚单。

下面结合图4对本发明所提出的路边智能充电设备给电动车充电过程做详细的描述。

当车辆停在充电位时，身份识别模块47自动识别车辆的身份。如果是电动车装有无源电子车牌，身份识别模块47中打卡器读取无源电子车牌中信息，确认该车有充电的权利，同时开启身份识别模块47中语音引导模块，引导车主进行下一步操作，即将充电线(车主自带)的两端分别插到电动车和电动车充电接口42，同时语音引导车主在人机交互模块的触摸屏或者按键模块选择指定的充电模式，例如按时间充电，按电量充电，自动充满，按里程充电，快充，慢充等，车主选择充电模式后，语音提示车主在刷卡模块413处刷卡，然后又在触摸屏上选择合适的支付模式，例如支付宝，网银，充值卡等，当在触摸屏上确认支付方式后，控制模块45选择合适的电能路径给电动车充电，同时计费模块启动，费用和电动车的电池状态在触摸屏上显示，“正在充电”指示灯亮，当充电完成后，“充电完成”指示灯亮，同时语音提醒充电完成，请车主再次在刷卡模块处刷卡，并拔下充电线，整个充电过程完毕，整个充电过程语音引导。当身份识别模块47识别出车辆是非电动车或者是还没有上电子车牌的电动车停在充电位时，提示非电动车走开或者引导电动车去其它地方充电。对于长时间占领充电位而不执行充电操作的车辆，安防模块47也会记录下该车的相关信息，发给交警，开罚单。

实施例七

参考图7，图7是本发明实施例提供的基于路边智能充电设备的充电方法实施流程图，详述如下：

S701，所述风力发电装置2将风能转化为电能；

S702，连于所述风力发电装置2的储能模块6接收并存储所述电能；

S703，连于所述储能模块6的充电模块4，识别处于充电位的车辆是否为电动车，当识别到所述车辆为电动车时，引导所述车辆利用所述电动车充电接口充电。

实施例八

参考图8，图8是本发明实施例提供的选择电能流通路径的实施流程图，详述如下：

S801，所述充电模块4读取当前时间和配置的电能回馈时间段；

S802，若当前时间处于配置的电能回馈时间段内时，选择电能流通路径，将所述电动车的电能回馈给电网。

实施例九

参考图9，图9是本发明实施例提供的触发报警的实施流程图，详述如下：

S901，所述充电模块4通过内置的摄像头，监控附近环境，生成监控图像；

S902，当检测到路边智能充电设备出现被撞时，触发警报器报警，并上传所述监控图像至网上服务中心。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种路边智能充电设备，其特征在于，包括：

将风能转化为电能的风力发电装置；

连于所述风力发电装置，用于存储电能的储能模块；

连于所述储能模块，具备电动车充电接口的充电模块。

2.根据权利要求1所述的路边智能充电设备，其特征在于，所述风力发电装置包括集风器模块和发电模块；

所述集风器模块开设有导风管，以及与所述导风管相通的集风口；

所述发电模块开设有与所述集风口对接的管道，以及处于所述管道中，叶片与内转子连为一体的发电机组件；

所述发电机组件与所述储能模块相连接。

3.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述发电机组件由第一圆筒、第二圆筒、支撑架、轴、轴承组、内转子、磁极以及电机定子组成，所述电机定子固定在所述第一圆筒的内壁上，所述支撑架固定在所述第二圆筒的内壁上，所述电机内转子通过所述轴和所述轴承组安装在所述支撑架上，所述电机内转子的内圈和外圈通过叶片相连，所述磁极装在内转子的外圈内。

4.根据权利要求1所述的路边智能充电设备，其特征在于，所述的风力发电装置还包括排风模块和支撑模块，所述集风器模块、所述发电机组件、排风模块和所述支撑模块，按照从高到低的顺序，依次通过法兰连接成一个整体。

5.根据权利要求4所述的路边智能充电设备，其特征在于，所述支撑模块包括空心圆柱、底板和若干块板筋，所述空心圆柱和所述底板固定连接成一个整体，所述若干块板筋焊接在所述底板上。

6.根据权利要求2所述的路边智能充电设备，其特征在于，还包括：

位于所述集风器模块的顶部，由多块太阳能电池板组成的光伏发电模块。

7.根据权利要求1所述的路边智能充电设备，其特征在于，所述充电模块由人机交互模块、报警按钮、安防模块、身份识别模块、计费模块、电力变换装置模块、控制模块以及金属外壳构成；

所述人机交互模块、所述电动车充电接口、所述报警按钮、所述安防模块、所述身份识别模块、所述计费模块、所述电力变换装置模块分别连接所述控制模块；

所述人机交互模块、所述电动车充电接口、所述报警按钮、所述安防模块、所述身份识别模块、所述计费模块、所述电力变换装置模块、所述控制模块装载在所述金属外壳的空腔内。

8.一种基于权利要求1所述的路边智能充电设备的充电方法，其特征在于，所述充电方法包括：

所述风力发电装置将风能转化为电能；

连于所述风力发电装置的储能模块接收并存储所述电能；

连于所述储能模块的充电模块，识别处于充电位的车辆是否为电动车，当识别到所述车辆为电动车时，引导所述车辆利用所述电动车充电接口充电。

9.根据权利要求8所述的充电方法，其特征在于，其特征在于，所述充电方法还包括：

所述充电模块读取当前时间和配置的电能回馈时间段；

若当前时间处于配置的电能回馈时间段内时，选择电能流通路径，将所述电动车的电能回馈给电网。

10.根据权利要求8所述的充电方法，其特征在于，其特征在于，所述充电方法还包括：

所述充电模块通过内置的摄像头，监控附近环境，生成监控图像；

当检测到路边智能充电设备出现被撞时，触发警报器报警，并上传所述监控图像至网上服务中心。