CN105429254A - 一种具有车位锁功能的充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有车位锁功能的充电装置，控制箱内设置有充电模块、驱动模块、电源模块和控制模块，充电模块、驱动模块、电源模块均与控制模块相连；其中，控制箱上设置有交流电源接口，通过交流电源接口为电源模块提供电能，电源模块将电能分别输入至驱动模块、控制模块和充电模块，提供充电电能和工作电能；驱动模块与控制模块、车位锁相连，接收控制模块发出的车位锁控制命令，根据车位锁控制命令驱动车位锁解锁或上锁；挡车器上设置有充电接口，充电接口通过电源线与电动车辆相连，充电模块接收控制模块发出的充电控制命令，充电模块根据充电控制命令对电动车辆实现有线充电，和/或通过无线充电线圈对电动车辆实现无线充电。

Description

一种具有车位锁功能的充电装置
技术领域
本发明涉及充电装置技术领域，特别涉及一种具有车位锁功能的充电装置。
背景技术
2014年9月,新能源汽车被纳入国家战略,通过分析电动汽车在试点城市的发展情况发现，电动汽车充电是制约电动汽车发展的最大瓶颈。汽车电动化是未来发展趋势，而能否方便充电是电动汽车普及的重要因素之一。
目前，电动汽车充电主要分两种方式，一是建专门充电站；二是在车位上安装充电桩。专门的充电站一般提供直流快充，充满一辆电动汽车大约需要1个小时。频繁使用快充也会对充电电池造成损坏。很大程度上减少电动汽车电池的使用寿命。目前动力电池充电速度是一个瓶颈。并且，动力电池技术发展也相对缓慢。
2015年11月由国务院和住建委等部委联合印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》，指南里指出，到2020年新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足500万辆电动汽车充电需求。因此可以看出在车位上安装充电桩是电动汽车充电的主流发展方向。
目前，车位上使用的充电桩主要分为壁挂式和立柱式两种。现有充电桩存在以下不足：
1)充电柱安装时对车位所在位置和环境有要求，需要额外占用一定空间。安装到车位后对停车入库会造成很大的不便，严重时会造成财产损失。对于面积规划较小或间距较小的车位甚至不能安装充电桩。
2)根据网络调查得知，物业对充电桩进小区持反对态度，理由是电动汽车大量普及后会大大增加电网用电量对现有电网造成破坏造成安全隐患。现有的充电桩属于强电作业，安装到小区会对儿童和宠物造成电击伤害。
3)由于电动汽车属于市场初级阶段，充电基础设备仍在不断建设和完善，现有充电桩设置时位置分散，充电桩设备也是故障高发。造成很多电动汽车车主花费大量时间寻找充电桩，很多时候找到充电桩却发现充电桩所在车位被占用。严重时在寻找充电桩过程中电量耗尽趴在路上等待求援。为了解决充电桩车位被占用大都采用留人值守，充电桩异常时往往由车主报告。
4)现在充电桩一般提供固定功率充电，也不能和电网设备进行通信。为了满足充电需要对现有电网投入巨资进行改造。对充电桩大量普及带来不便。
5)充电桩成本高，功能单一，盈利模式差。目前电动汽车刚开始普及，因为充电桩功能单一，运营公司安装大量充电桩后只能闲置，占用大量资金，这也是大部分充电桩运营公司主动建充电站，而不主动向小区或单位大量建设充电桩的原因。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提出一种具有车位锁功能的充电装置，对电动车辆提供方便的充电功能，并且充电时无需特定区域，仅仅在停车位上完成即可。为电动车辆的普及奠定基础。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有车位锁功能的充电装置，包括：
挡车器、车位锁、充电模块和控制箱；
所述控制箱内设置有驱动模块、电源模块和控制模块，所述充电模块、驱动模块、电源模块均与所述控制模块相连；其中，
所述控制箱上设置有交流电源接口，通过所述交流电源接口为所述电源模块提供电能，所述电源模块将电能分别输入至所述驱动模块、控制模块和充电模块，提供充电电能和工作电能；
所述驱动模块与所述控制模块、所述车位锁相连，接收所述控制模块发出的车位锁控制命令，根据车位锁控制命令驱动所述车位锁解锁或上锁；
所述挡车器上设置有充电接口，所述充电接口通过电源线与电动车辆相连，所述充电模块接收所述控制模块发出的充电控制命令，所述充电模块根据充电控制命令对电动车辆实现有线充电，和/或通过无线充电线圈对电动车辆实现无线充电。
优选地，还包括标签接收器；其中，
所述标签接收器与所述控制模块相连；用于接收电动车辆上的无线标签ID信号，并将接收到的无线标签ID信号传输至控制模块。
优选地，所述控制模块进一步用于对所述无线标签ID信号进行验证，根据验证结果发送车位锁控制命令；以及在没有收到无线标签ID信号时，发出车位锁上锁的车位控制命令；其中，所述验证结果为成功，则所述车位锁控制命令为控制所述驱动模块实现车位锁解锁；所述验证结果为不成功，则所述车位锁控制命令为控制所述驱动模块实现车位锁上锁。
优选地，还包括：网络单元；其中，
所述网络单元与所述控制模块相连；用于将智能应用终端发出的控制命令传输至控制模块。
优选地，所述控制模块进一步用于根据所述智能应用终端发出的控制命令产生车位锁控制命令和/或充电控制命令。
优选地，还包括：传感器；其中，
所述传感器与所述控制模块相连；用于感测充电装置的温度、湿度、电流、电压，并将感测到的异常信息传输至控制模块。
优选地，所述控制模块进一步用于根据所述传感器传输的异常信息产生预警信号，并传输至智能应用终端。
优选地，所述车位锁上设置有设备ID区域和广告区域。
优选地，所述电源单元进一步地用于计量使用的充电电量和所需电费。
优选地，所述控制箱为防水防尘防爆技术的控制箱。
上述技术方案具有如下有益效果：
将车位锁和充电模块集成到一块，二者共用控制模块、网络模块、传感器及电源模块，因车位锁位于电动车辆底部，不方便充电操作，因此将充电接口放入挡车头内部，在车辆停放在车位提供安全保障的同时方便充电操作。充电接口使用时由控制模块根据操作指令和传感器检测值来决定充电模块的电源断开和连接。充电接口不使用时不带动力电，防止意外发生。提高装置的安全性。
在本技术方案中，使用220V或380V外部交流电源做为电源模块提供能量，除了为充电模块提供动力电源外，还解决传统车位锁因频繁更换电池拆装设备带来的可靠性等问题。
控制箱采用防水防尘防爆设计，安装后不需要拆卸部件，解决了防水防尘问题。提高装置的可靠性和安全性。
引入设备标志号可以通过使用手机APP等智能设备完成车位锁和充电操作，从而去掉读卡器和显示器件等部件来减低成本，且提高装置的稳定性，可靠性。
引入各种传感器实时检测设备状态，超出设计值是将设备异常状态主动上传服务器和报警。此功能方便充电用户的同时缩短装置异常时的维修时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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为本发明提出的具有车位锁功能的充电装置结构示意图之一；
图2为本发明的工作原理框图；
图3为本发明提出的具有车位锁功能的充电装置结构示意图之二；
图4为仅提供有线充电功能的充电装置结构示意图；
图5为仅提供无线充电功能的充电装置结构示意图；
图6为本发明提出的充电装置中充电模块外置的结构示意图；
图7为本发明提出的充电装置中充电模块内置的结构示意图；
图8为本发明提出的具有车位锁功能的充电装置结构示意图之三；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术方案的工作原理为：如图1所示，本装置包括一个采用防水防尘防爆技术的控制箱1，控制箱1提供交流电源接口2，控制箱1安装有可以升降的车位锁3，该车位锁具有车位锁挡车臂，车位锁挡车臂上设计了广告区域4和设备ID区域5，控制箱1提供无线充电线圈6，控制箱1使用导线7与有线充电接口9连接，有线充电接口9设置在挡车器8上，控制箱内安装本装置的电子控制设备，原理框图见图2。
电源模块由交流电源接口2提供能源，电源模块为控制模块和驱动模块提供变压整流后的直流电，为充电模块提供交流电，控制模块通过信号总线读取电源模块中的电量计费等信息再通过网络模块发送到服务器。
另外，控制模块上还设置有标签接收器，标签接收器通过RFID或蓝牙等获取无线标签ID信号，经过控制模块验证后向驱动模块发出控制指令，驱动模块控制车位锁3驱动车位锁挡车臂完成解锁过程；无线标签出了感应范围后，控制模块接收不到信号，控制模块向驱动模块发出上锁控制指令，车位锁3完成上锁过程，控制模块获取驱动模块的当前状态是否上锁并通过网络模块将车位锁状态发送到服务器，控制模块可通过网络模块获取解锁或上锁控制指令完成车位锁上锁和解锁功能。
有线充电接口9、无线充电线圈6均和电动车辆连接后，控制模块通过充电模块和电动车辆的BMS完成握手信号通讯，并通过网络模块将充电设备已连接状态发送到服务器；控制模块接收到网络模块的开始充电指令后控制充电模块中的接触器闭合将动力电通过导线7传输到充电接口9上，控制模块接收到网络模块的结束充电指令后，将充电接口9和充电模块的交流电断开；同理，充电模块也可以将动力电通过无线充电线圈6为安装无线充电的电动车辆提供充电，无线充电线圈6在空闲状态时为了保证安全强电是断开的。为了满足使用者多种用电需求(如电动自行车充电)，两路有线充电接口9和无线充电线圈6可独立工作，也可以同时工作；
控制模块通过传感器获取温度传感器、湿度传感器等检测，并将获取的检测值并发送到服务器，如果不在设定检测区间，则通过控制模块处理异常情况(如正在充电作业时，温度超出充电设定值，刚断开充电电源)，并通过网络模块将异常数据和消息发送到服务器。
基于上述工作原理，本发明提出一种具有车位锁功能的充电装置。包括：
挡车器、车位锁、充电模块、和控制箱；
所述控制箱内设置有驱动模块、电源模块和控制模块，所述充电模块、驱动模块、电源模块均与所述控制模块相连；其中，
所述控制箱上设置有交流电源接口，通过所述交流电源接口为所述电源模块提供电能，所述电源模块将电能分别输入至所述驱动模块、控制模块和充电模块，提供充电电能和工作电能；
所述驱动模块与所述控制模块、所述车位锁相连，接收所述控制模块发出的车位锁控制命令，根据车位锁控制命令驱动所述车位锁解锁或上锁；
所述挡车器上设置有充电接口，所述充电模块通过导线同时与所述充电接口、无线充电线圈、控制模块相连，所述充电接口通过电源线与电动车辆相连，所述充电模块接收所述控制模块发出的充电控制命令，所述充电模块根据充电控制命令对电动车辆实现有线充电，和/或通过所述无线充电线圈对电动车辆实现无线充电。
优选地，还包括标签接收器；其中，
所述标签接收器与所述控制模块相连；用于接收电动车辆上的无线标签ID信号，并将接收到的无线标签ID信号传输至控制模块。
优选地，所述控制模块进一步用于对所述无线标签ID信号进行验证，根据验证结果发送车位锁控制命令；以及在没有收到无线标签ID信号时，发出车位锁上锁的车位控制命令；其中，所述验证结果为成功，则所述车位锁控制命令为控制所述驱动模块实现车位锁解锁；所述验证结果为不成功，则所述车位锁控制命令为控制所述驱动模块实现车位锁上锁。
优选地，还包括：网络单元；其中，
所述网络单元与所述控制模块相连；用于将智能应用终端发出的控制命令传输至控制模块。
优选地，所述控制模块进一步用于根据所述智能应用终端发出的控制命令产生车位锁控制命令和/或充电控制命令。
优选地，还包括：传感器；其中，
所述传感器与所述控制模块相连；用于感测充电装置的温度、湿度、电流、电压，并将感测到的异常信息传输至控制模块。
优选地，所述控制模块进一步用于根据所述传感器传输的异常信息产生预警信号，并传输至智能应用终端。
优选地，所述车位锁上设置有设备ID区域和广告区域。
优选地，所述电源单元进一步地用于计量使用的充电电量和所需电费。
优选地，所述控制箱为防水防尘防爆技术的控制箱。
另外，除了图1的结构示意图之外，由于有些车主停车时习惯车头向外，有些车主习惯车头向里。本装置还可以通过挡车器前置方便有线充电使用者使用，如图3所示。
考虑到不同电动车辆的充电需求，该装置可以分别提供有线充电功能和无线充电功能。图4为仅提供有线充电功能的充电装置结构示意图，图5为仅提供无线充电功能的充电装置结构示意图。
对于本技术方案来说，充电模块可以设置在控制箱内。同时，为解决大功率充电而带来的体积变大问题，可以将充电模块设置在控制箱之外。如图6所示，为本发明提出的充电装置中充电模块外置的结构示意图，如图7所示，为本发明提出的充电装置中充电模块内置的结构示意图。
如图8所示，为本发明提出的具有车位锁功能的充电装置结构示意图之三。随着无线充电技术的发展，无线充电线圈可同控制箱合而为一。图8示意的充电模块、无线充电线圈均设置在控制箱内。
实施例：
本装置将控制箱1安装于车位前部更好的保护车位不被占用，挡车器8安装在车位后部，通过导线7将挡车器8和控制箱1想连接，并且，导线7埋入车位地面下。因本装置使用过程中情况复杂，下面按使用者使用情况分为不同场景进行描述。在本实施例中，控制模块通过微控制器(MCU)实现。
1)场景1：固定车位使用者使用车位锁功能
使用者驾驶电动汽车驶近到无线标签通讯有效距离时，MCU通过标签接收器接收到标签信号，由MCU验证后向驱动模块发送解锁指令，驱动模块通过车位锁3的挡车臂驱动器驱动车位锁挡车臂完成车位解锁。
使用者驾驶电动汽车汽车驶离出无线标签通讯有效距离时，MCU通过标签接收器接收不到标签信号，由MCU向驱动模块发送上锁指令，驱动模块通过挡车臂驱动器驱动车位锁挡车臂3完成车位上锁。
2)场景2：固定车位使用者使用有线充电及预约充电功能
使用者使用有线充电时，需要使用充电枪将有线充电接口9和电动汽车充电口连接，MCU通过充电模块和电动汽车BMS进行通讯，确认握手信号成功后将充电连接状态发送到服务器。使用者通过手机APP绑定的设备ID区域5上的ID或通过其他方式选择设备ID区域5上的ID，向使用的设备发出充电指令或预约充电指令。充电指令或预约充电指令由网络模块接收后，MCU根据指令产生控制信号，控制充电模块连通交流电开始充电并计费。
3)场景3：固定车位使用者使用无线充电及预约充电功能
使用者使用无线充电时，电动汽车停车时，MCU通过充电模块获取电动汽车接收线圈和充电装置上的无线充电线圈相对位置信息，并将位置信息使用网络模块发送到服务器。满足两个线圈相对位置后，使用者通过手机APP绑定的设备ID区域5上的ID或通过其他方式选择设备ID区域5上的ID，向使用的设备发出充电指令或预约充电指令，充电指令由网络模块接收后，经由MCU处理后控制充电模块连通交流电开始充电并计费。
4)场景4：亲朋好友临时使用车位时使用手机远程控制车位锁和充电功能
使用者通过手机向对应设备ID发送解锁指令到服务器，MCU使用网络模块接收到解锁指令后向驱动模块发送解锁指令，驱动模块通过车位锁的挡车臂驱动器驱动车位锁挡车臂完成车位解锁，车辆停在车位内。如果需要充电，等待待充电车辆满足充电后，通过手机发送充电指令开始充电并计费。
5)场景5：电动汽车车主临时使用车位充电功能
使用者使用手机APP查询附近空闲车位找到车位，输入或选择位于设备ID区域5上的ID向对应车位锁发出解锁指令到服务器，服务器根据使用者帐号余额有效后开始计算停车费并将解锁指令通过网络模块发送到MCU，MCU控制驱动模块驱动车位锁的挡车臂驱动器完成车位锁解锁操作。使用者操作电动汽车满足充电条件后，使用APP发送充电指令开始充电并计费。
6)场景6：停车场管理单位接到报警对车位锁进行维护
本装置在使用过程中因外部原因造成损坏时，如密封条开裂，挡车臂不能回位等，传感器中的湿度传感器和位移传感器数值超限，由MCU将该异常信息通过网络模块发送管理单位检测服务器，第一时间通知维修人员进行维护。
7)场景7：根据用电配额调节充电功率或暂停充电
服务器得到指定区域配电框用电超限后经过计算，向该区域内设备发送功率调节指令或暂停充电指令，MCU通过网络模块接收到控制指令后，控制充电模块完成功率调节或暂停充电。在用电情况恢复后服务器再通过发送功率调节指令或恢复充电指令完成功率调节或恢复充电功能。此功能可以实现在保持现有电网配电额的基础上完成电动汽车充电功能。
从本实施例可知，将车位锁和充电模块集成到一块，车位锁和充电模块共用MCU、网络模块、传感器及电源模块等，从而很大程度上降低成本，同时解决了电动汽车停车时可充电的问题，不用专门等到没有电的情况下再充电，为电动轿车的普及奠定基础。
本装置提供车位锁状态和充电状态远程查询功能，方便充电用户使用，减少充电用户寻找充电车位的宝贵时间。
因车位锁位于汽车底部，不方便充电操作，因此将充电接口放入挡车头内部，在车辆停放在车位提供安全保障的同时方便充电操作。充电接口使用时由MCU根据使用者操作指令和传感器检测值来决定充电模块的电源断开和连接。充电接口不使用时不带动力电，防止意外发生。提高装置的安全性。
控制箱采用密封防水防尘防爆设计，安装后不需要拆卸部件，解决了防水防尘问题。提高装置的可靠性和安全性。
使用220V或380V外部交流电源做为电源模块的电源，除了为充电模块提供动力电源外，还解决传统车位锁因频繁更换电池拆装设备带来的可靠性等问题。
引入设备标志号可以通过使用手机APP等智能设备完成车位锁和充电操作，从而去掉读卡器和显示器件等部件来减低成本，且提高装置的稳定性，可靠性。
引入各种传感器实时检测设备状态，超出设计值是将设备异常状态主动上传服务和报警。此功能方便充电用户的同时缩短装置异常时的维修时间。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有车位锁功能的充电装置，其特征在于，包括：
挡车器、车位锁、充电模块和控制箱；
所述控制箱内设置有驱动模块、电源模块和控制模块，所述充电模块、驱动模块、电源模块均与所述控制模块相连；其中，
所述控制箱上设置有交流电源接口，通过所述交流电源接口为所述电源模块提供电能，所述电源模块将电能分别输入至所述驱动模块、控制模块和充电模块，提供充电电能和工作电能；
所述驱动模块与所述控制模块、所述车位锁相连，接收所述控制模块发出的车位锁控制命令，根据车位锁控制命令驱动所述车位锁解锁或上锁；
所述挡车器上设置有充电接口，所述充电接口通过电源线与电动车辆相连，所述充电模块接收所述控制模块发出的充电控制命令，所述充电模块根据充电控制命令对电动车辆实现有线充电，和/或通过无线充电线圈对电动车辆实现无线充电。
2.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，还包括标签接收器；其中，
所述标签接收器与所述控制模块相连；用于接收电动车辆上的无线标签ID信号，并将接收到的无线标签ID信号传输至控制模块。
3.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于对所述无线标签ID信号进行验证，根据验证结果发送车位锁控制命令；以及在没有收到无线标签ID信号时，发出车位锁上锁的车位控制命令；其中，所述验证结果为成功，则所述车位锁控制命令为控制所述驱动模块实现车位锁解锁；所述验证结果为不成功，则所述车位锁控制命令为控制所述驱动模块实现车位锁上锁。
4.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于，还包括：网络单元；其中，
所述网络单元与所述控制模块相连；用于将智能应用终端发出的控制命令传输至控制模块。
5.如权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于根据所述智能应用终端发出的控制命令产生车位锁控制命令和/或充电控制命令。
6.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于，还包括：传感器；其中，
所述传感器与所述控制模块相连；用于感测充电装置的温度、湿度、电流、电压，并将感测到的异常信息传输至控制模块。
7.如权利要求6所述的充电装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于根据所述传感器传输的异常信息产生预警信号以及控制信号。
8.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于，所述车位锁上设置有设备ID区域和广告区域。
9.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于，所述电源单元进一步地用于计量使用的充电电量和所需电费。
10.如权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述控制箱为防水防尘防爆技术的控制箱。
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