CN105634090A - 一体化集成式充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体化集成式充电系统，所述充电系统包括GPS定位仪、LED灯管、LED驱动设备和充电电压变化率检测设备，GPS定位仪用于提供充电系统的GPS位置，LED灯管和LED驱动设备协同操作，用于为附近提供路灯照明，充电电压变化率检测设备用于在充电系统为电动汽车充电时，实时检测充电电压变化率，充电电压变化率用于确定电动汽车是否充电完毕。通过本发明，能够将LED照明、汽车充电和汽车导航集成到一个设备上，进一步节省城市公共设施所占用的空间。

Description

一体化集成式充电系统

技术领域

本发明涉及充电系统领域，尤其涉及一种一体化集成式充电系统。

背景技术

新能源纯电动汽车作为传统能源汽车的替代方案，越来越受到人们的关注，世界各国在电动汽车领域的竞争也愈演愈烈。目前，电动车辆发展的瓶颈除了在于电动车辆的一些技术难点，更重要的是缺乏便利的充电网络和充电终端。在充电终端没有广泛布局在各个城市内，以及充电终端本身充电效率低下的情况下，电动汽车的用户在驾驶时总是需要关注剩余电量，担心出现电力耗尽而搁浅在道路上的尴尬情况发生。

现有技术中，为了适应电动汽车的发展速度，在一些大中型城市，各家电力公司也对充电网络进行一定的布局，在繁华地段或者经过调研确定电动汽车出现频繁的地段，增加充电终端的数量，在一定程度上缓解了电动汽车充电难的技术问题，同时，对于拥有私家车位的城市居民，政府也鼓励他们在私家车位上建立自己的充电终端，从而保证自家电动汽车在出发前电力充足。然而，上述方式无法从根本上解决电动汽车充电难的问题，充电终端的分布和数量都无法满足活跃在城市各个大中小道路上的电动汽车的迫切需求。

同时，现有技术中的充电终端需要占据新的公共资源，使得城市原本有限的公共空间更加捉襟见肘；而且，现有技术中的充电终端的结构单一，功能简单，例如缺乏充满电后的自动断开功能，无法满足电动汽车用户日益增长的多元化需求。

因此，需要一种具有新的充电设备，能够分布在城市的每一条道路上，由于充电终端数量众多而城市公共空间非常有限，需要具有新的分布模式的充电终端能够不过多占用城市公共空间，同时能够完善自身的内部结构，提高自身的充电效率，丰富自身的辅助功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种一体化集成式充电系统，改造现有技术中的充电系统的内部结构，提高充电系统的充电效率，增加充电系统的充完电后的自动断开功能，增加导航信息的上传功能以及增加充电系统充电状态上传功能，更为关键的是，将原本独立分布在城市各个公共区间内的充电系统设置在路灯装置上，以城市路灯为硬件平台，实现充电系统分布均匀、数量众多的特点。

根据本发明的一方面，提供了一种一体化集成式充电系统，所述充电系统包括GPS定位仪、LED灯管、LED驱动设备和充电电压变化率检测设备，GPS定位仪用于提供充电系统的GPS位置，LED灯管和LED驱动设备协同操作，用于为附近提供路灯照明，充电电压变化率检测设备用于在充电系统为电动汽车充电时，实时检测充电电压变化率，充电电压变化率用于确定电动汽车是否充电完毕。

更具体地，在所述一体化集成式充电系统中，包括：剩余充电时间检测仪，与充电系统上正充电的电动汽车的蓄电池连接，用于基于蓄电池的当前电量确定充电系统将蓄电池充满所需用的剩余充电时间；空闲状态检测仪，与充电系统的充电插座连接，用于确定充电系统是否处于空闲状态，相应地，发送空闲指示信号或占用指示信号；GPS定位仪，设置在充电系统上，用于接收GPS卫星发送的、充电系统的GPS位置；无线通信接口，设置在充电系统上，用于与远端的充电系统管理服务器建立双向无线通信链路；第一电阻，一端与电动汽车的蓄电池的充电正端连接；测量互感器，二次侧负端与电动汽车的蓄电池的充电负端连接，二次侧正端与第一电阻的另一端连接；第二电阻，一端与测量互感器的一次侧负端连接，另一端与测量互感器的一次侧正端连接；第三电阻，一端与测量互感器的一次侧正端连接；第四电阻，一端与第三电阻的另一端连接，另一端与运算放大器的输出端连接；运算放大器，输入负端与第三电阻的另一端连接，输入正端与测量互感器的一次侧负端连接，输入正端接入一个正的参考电压；AD转换器，输入端与运算放大器的输出端连接，输出端即测量的实时电压数据；计时器，用于提供计时信号；充电控制设备，与充电插座连接，用于切断或恢复对充电插座的充电供应；一体化结构，包括LED灯管、LED驱动设备、振动传感设备、充电插座、过压保护设备、过流保护设备、路灯状态检测设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和MSP430单片机；市电输入接口用于接入市政交流电；整流设备与市电输入接口连接，用于将220V市政交流电整流为直流电；稳压设备与整流设备连接，用于对直流电进行稳压处理；变压设备与稳压设备连接，用于对稳压后的直流电进行变压处理以获得LED灯管所需要的工作电压；充电插座与变压设备连接，用于与电动汽车的充电插头连接，对电动汽车的电池进行充电；过压保护设备与充电插座连接，用于为充电插座的充电电压提供过压保护；过流保护设备与充电插座连接，用于为充电插座的充电电流提供过流保护；振动传感设备用于检测附近的音量大小，以确定是否向LED驱动设备发送打开控制信号或关闭控制信号；LED驱动设备与振动传感设备和LED灯管分别连接，用于向LED灯管发送打开控制信号或关闭控制信号以控制LED灯管的打开或关闭；MSP430单片机与AD转换器的输出端、计时器和充电控制设备分别连接，基于AD转换器和计时器的输出确定实时电压数据的电压变化率，当电压变化率小于等于预设变化率阈值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应；其中，MSP430单片机还与剩余充电时间检测仪、空闲状态检测仪、GPS定位仪和无线通信接口分别连接，将充电系统的GPS位置无线发送给远端的充电系统管理服务器，还将空闲指示信号或占用指示信号无线发送给远端的充电系统管理服务器，以及在无线发送占用指示信号时将蓄电池充满所需用的剩余充电时间无线发送给远端的充电系统管理服务器。

更具体地，在所述一体化集成式充电系统中，所述充电系统还包括：计量收费设备，用于基于充电插座的充电电量确定向电动汽车用户请求的充电费用。

更具体地，在所述一体化集成式充电系统中：计量收费设备与充电插座连接。

更具体地，在所述一体化集成式充电系统中：计量收费设备设置在一体化结构内。

更具体地，在所述一体化集成式充电系统中：市政交流电为220V交流电。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的一体化集成式充电系统的结构方框图。

附图标记：1GPS定位仪；2LED灯管；3LED驱动设备；4充电电压变化率检测设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的一体化集成式充电系统的实施方案进行详细说明。

用于电动汽车充电的充电系统的技术实现如下：充电系统中充电器通过把带电线的插头插入电动汽车上配套的插座中，电能就输入蓄电池对其充电。充电器设置了一个锁止杠杆以利于插入和取出插头，同时杠杆还能提供一个确定已经锁紧的信号以确保安全。根据充电器和车上电池管理系统相互之间的通讯，功率转换器能在线调节充电功率，而且充电器能显示充电电压、充电电流、充电量和充电费用。

然而，现有技术中的充电系统结构单一、功能简单，导致充电效率不高，无法实现对电动汽车充完电后自动断开的功能；尤为明显的是，现有技术中的充电系统都是独立设置在城市公共空间内，一个充电系统就占据一个固定的城市公共空间，这个被占用的城市公共空间只能用于对电动汽车充电，而再也不能有其他公共服务功能，导致城市公共空间越来越少。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种一体化集成式充电系统，优化原有的充电系统的结构，增加功能设备，提高充电效率，尤其关键的是，采用城市内分布均匀、数量众多的LED路灯作为充电系统的硬件平台，在实现节能照明的同时，有效节省了城市公共空间。

图1为根据本发明实施方案示出的一体化集成式充电系统的结构方框图，所述充电系统包括GPS定位仪、LED灯管、LED驱动设备和充电电压变化率检测设备，GPS定位仪用于提供充电系统的GPS位置，LED灯管和LED驱动设备协同操作，用于为附近提供路灯照明，充电电压变化率检测设备用于在充电系统为电动汽车充电时，实时检测充电电压变化率，充电电压变化率用于确定电动汽车是否充电完毕。

接着，继续对本发明的一体化集成式充电系统的具体结构进行进一步的说明。

所述充电系统包括：剩余充电时间检测仪，与充电系统上正充电的电动汽车的蓄电池连接，用于基于蓄电池的当前电量确定充电系统将蓄电池充满所需用的剩余充电时间；空闲状态检测仪，与充电系统的充电插座连接，用于确定充电系统是否处于空闲状态，相应地，发送空闲指示信号或占用指示信号。

所述充电系统包括：GPS定位仪，设置在充电系统上，用于接收GPS卫星发送的、充电系统的GPS位置；无线通信接口，设置在充电系统上，用于与远端的充电系统管理服务器建立双向无线通信链路。

所述充电系统包括：第一电阻，一端与电动汽车的蓄电池的充电正端连接；测量互感器，二次侧负端与电动汽车的蓄电池的充电负端连接，二次侧正端与第一电阻的另一端连接；第二电阻，一端与测量互感器的一次侧负端连接，另一端与测量互感器的一次侧正端连接；第三电阻，一端与测量互感器的一次侧正端连接；第四电阻，一端与第三电阻的另一端连接，另一端与运算放大器的输出端连接；运算放大器，输入负端与第三电阻的另一端连接，输入正端与测量互感器的一次侧负端连接，输入正端接入一个正的参考电压。

所述充电系统包括：AD转换器，输入端与运算放大器的输出端连接，输出端即测量的实时电压数据；计时器，用于提供计时信号；充电控制设备，与充电插座连接，用于切断或恢复对充电插座的充电供应。

所述充电系统包括：一体化结构，包括LED灯管、LED驱动设备、振动传感设备、充电插座、过压保护设备、过流保护设备、路灯状态检测设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和MSP430单片机。

市电输入接口用于接入市政交流电；整流设备与市电输入接口连接，用于将220V市政交流电整流为直流电；稳压设备与整流设备连接，用于对直流电进行稳压处理；变压设备与稳压设备连接，用于对稳压后的直流电进行变压处理以获得LED灯管所需要的工作电压；充电插座与变压设备连接，用于与电动汽车的充电插头连接，对电动汽车的电池进行充电；过压保护设备与充电插座连接，用于为充电插座的充电电压提供过压保护；过流保护设备与充电插座连接，用于为充电插座的充电电流提供过流保护。

振动传感设备用于检测附近的音量大小，以确定是否向LED驱动设备发送打开控制信号或关闭控制信号；LED驱动设备与振动传感设备和LED灯管分别连接，用于向LED灯管发送打开控制信号或关闭控制信号以控制LED灯管的打开或关闭。

MSP430单片机与AD转换器的输出端、计时器和充电控制设备分别连接，基于AD转换器和计时器的输出确定实时电压数据的电压变化率，当电压变化率小于等于预设变化率阈值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应。

其中，MSP430单片机还与剩余充电时间检测仪、空闲状态检测仪、GPS定位仪和无线通信接口分别连接，将充电系统的GPS位置无线发送给远端的充电系统管理服务器，还将空闲指示信号或占用指示信号无线发送给远端的充电系统管理服务器，以及在无线发送占用指示信号时将蓄电池充满所需用的剩余充电时间无线发送给远端的充电系统管理服务器。

可选地，所述充电系统还包括：计量收费设备，用于基于充电插座的充电电量确定向电动汽车用户请求的充电费用；计量收费设备与充电插座连接；计量收费设备设置在一体化结构内；以及，市政交流电可选用220V交流电。

另外，运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。他是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。

运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

采用本发明的一体化集成式充电系统，针对现有技术充电系统过多占用城市空间以及结构老化、充电效率不高的技术问题，一方面，改造了现有的充电系统的结构，增加多个充电辅助功能，提高充电效率和充电的自动化水平；另一方面，通过将充电系统设置在LED路灯的硬件平台上，从而在实现节能照明的同时，尽可能少地占用城市空间，而且能够借助城市路灯分布广泛、数量众多的特点，满足各条道路上的电动汽车的充电需求。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种一体化集成式充电系统，所述充电系统包括GPS定位仪、LED灯管、LED驱动设备和充电电压变化率检测设备，GPS定位仪用于提供充电系统的GPS位置，LED灯管和LED驱动设备协同操作，用于为附近提供路灯照明，充电电压变化率检测设备用于在充电系统为电动汽车充电时，实时检测充电电压变化率，充电电压变化率用于确定电动汽车是否充电完毕。

2.如权利要求1所述的一体化集成式充电系统，其特征在于，所述充电系统包括：

剩余充电时间检测仪，与充电系统上正充电的电动汽车的蓄电池连接，用于基于蓄电池的当前电量确定充电系统将蓄电池充满所需用的剩余充电时间；

空闲状态检测仪，与充电系统的充电插座连接，用于确定充电系统是否处于空闲状态，相应地，发送空闲指示信号或占用指示信号；

GPS定位仪，设置在充电系统上，用于接收GPS卫星发送的、充电系统的GPS位置；

无线通信接口，设置在充电系统上，用于与远端的充电系统管理服务器建立双向无线通信链路；

第一电阻，一端与电动汽车的蓄电池的充电正端连接；

测量互感器，二次侧负端与电动汽车的蓄电池的充电负端连接，二次侧正端与第一电阻的另一端连接；

第二电阻，一端与测量互感器的一次侧负端连接，另一端与测量互感器的一次侧正端连接；

第三电阻，一端与测量互感器的一次侧正端连接；

第四电阻，一端与第三电阻的另一端连接，另一端与运算放大器的输出端连接；

运算放大器，输入负端与第三电阻的另一端连接，输入正端与测量互感器的一次侧负端连接，输入正端接入一个正的参考电压；

AD转换器，输入端与运算放大器的输出端连接，输出端即测量的实时电压数据；

计时器，用于提供计时信号；

充电控制设备，与充电插座连接，用于切断或恢复对充电插座的充电供应；

一体化结构，包括LED灯管、LED驱动设备、振动传感设备、充电插座、过压保护设备、过流保护设备、路灯状态检测设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和MSP430单片机；

市电输入接口用于接入市政交流电；

整流设备与市电输入接口连接，用于将220V市政交流电整流为直流电；

稳压设备与整流设备连接，用于对直流电进行稳压处理；

变压设备与稳压设备连接，用于对稳压后的直流电进行变压处理以获得LED灯管所需要的工作电压；

充电插座与变压设备连接，用于与电动汽车的充电插头连接，对电动汽车的电池进行充电；

过压保护设备与充电插座连接，用于为充电插座的充电电压提供过压保护；

过流保护设备与充电插座连接，用于为充电插座的充电电流提供过流保护；

振动传感设备用于检测附近的音量大小，以确定是否向LED驱动设备发送打开控制信号或关闭控制信号；

LED驱动设备与振动传感设备和LED灯管分别连接，用于向LED灯管发送打开控制信号或关闭控制信号以控制LED灯管的打开或关闭；

MSP430单片机与AD转换器的输出端、计时器和充电控制设备分别连接，基于AD转换器和计时器的输出确定实时电压数据的电压变化率，当电压变化率小于等于预设变化率阈值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应；

其中，MSP430单片机还与剩余充电时间检测仪、空闲状态检测仪、GPS定位仪和无线通信接口分别连接，将充电系统的GPS位置无线发送给远端的充电系统管理服务器，还将空闲指示信号或占用指示信号无线发送给远端的充电系统管理服务器，以及在无线发送占用指示信号时将蓄电池充满所需用的剩余充电时间无线发送给远端的充电系统管理服务器。

3.如权利要求2所述的一体化集成式充电系统，其特征在于，所述充电系统还包括：

计量收费设备，用于基于充电插座的充电电量确定向电动汽车用户请求的充电费用。

4.如权利要求3所述的一体化集成式充电系统，其特征在于：

计量收费设备与充电插座连接。

5.如权利要求3所述的一体化集成式充电系统，其特征在于：

计量收费设备设置在一体化结构内。

6.如权利要求2所述的一体化集成式充电系统，其特征在于：

市政交流电为220V交流电。