CN105634091A - 智能化电动车充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化电动车充电桩，包括路灯灯管、电动车充电电压检测设备和充电桩导航数据采集设备，路灯灯管用于提供照明功能，电动车充电电压检测设备用于检测电动车的充电电压，充电桩导航数据采集设备用于充电桩的导航信息，充电桩的导航信息用于为附近电动车的充电导航提供参考数据。通过本发明，能够为附近电动车提供重要的充电导航信息，节省电动车寻找便捷充电桩的查询时间，为电动车用户提供更多方便。

Description

智能化电动车充电桩

技术领域

本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种智能化电动车充电桩。

背景技术

当前，充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

充电桩的技术实现如下：充电桩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，一方面，现有技术中的充电桩结构单一、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；另一方面，现有技术中的充电桩都是独立设置在城市公共空间内，一个充电桩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。

因此，需要一种新的城市充电桩，能够优化原有的充电桩的结构，增加功能设备，提高充电效率，尤其关键的是，能够采用城市内分布均匀、数量众多的路灯作为充电桩的硬件平台，解决城市公共空间有限的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化电动车充电桩，一方面，将原本独立分布在城市各个公共区间内的充电桩设置在路灯装置上，以城市路灯为硬件平台，利用城市路灯分布均匀、数量众多的特点，以迎合城市各个位置上的电动汽车的充电需求，避免对原本有限的城市公共空间的占用；另一方面，改造现有技术中的充电桩的内部结构，提高充电桩的充电效率，增加充电桩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桩充电状态上传功能。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化电动车充电桩，所述充电桩包括路灯灯管、电动车充电电压检测设备和充电桩导航数据采集设备，路灯灯管用于提供照明功能，电动车充电电压检测设备用于检测电动车的充电电压，充电桩导航数据采集设备用于充电桩的导航信息，充电桩的导航信息用于为附近电动车的充电导航提供参考数据。

更具体地，在所述智能化电动车充电桩中，包括：定时器，用于提供计时数据；第一电阻，一端与电动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；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；剩余充电时间检测仪，与充电桩上正充电的电动车的蓄电池连接，用于基于蓄电池的当前电量确定充电桩将蓄电池充满所需用的剩余充电时间；空闲状态检测仪，与充电桩的充电插座连接，用于确定充电桩是否处于空闲状态，相应地，发送空闲指示信号或占用指示信号；GPS定位仪，设置在充电桩上，用于接收GPS卫星发送的、充电桩的GPS位置；无线通信接口，设置在充电桩上，用于与远端的充电桩管理服务器建立双向无线通信链路；一体化结构，包括路灯灯管、灯管驱动设备、振动传感设备、充电插座、过压保护设备、过流保护设备、计量收费设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和凌阳SPCE061A芯片；市电输入接口用于接入220V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路灯灯管所需要的工作电压；充电插座与变压设备连接，用于与电动车的充电插头连接，对电动车的电池进行充电；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；计量收费设备与充电插座连接，用于基于充电插座的充电电量确定向电动车用户请求的充电费用；振动传感设备用于检测附近的音量大小，以确定是否向灯管驱动设备发送打开控制信号或关闭控制信号；灯管驱动设备与振动传感设备和路灯灯管分别连接，用于向路灯灯管发送打开控制信号或关闭控制信号以控制路灯灯管的打开或关闭；凌阳SPCE061A芯片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，将充电桩的GPS位置无线发送给远端的充电桩管理服务器，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桩管理服务器，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桩管理服务器；其中，凌阳SPCE061A芯片还与AD转换器的输出端、定时器和充电控制设备分别连接，基于AD转换器和定时器的输出确定实时电压数据的每秒增量，当每秒增量为负值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应。

更具体地，在所述智能化电动车充电桩中，所述充电桩还包括：路灯状态检测设备，用于采集路灯灯管的各种工作状态。

更具体地，在所述智能化电动车充电桩中：路灯状态检测设备与灯管驱动设备集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述智能化电动车充电桩中：无线通信接口为GPRS通信接口。

更具体地，在所述智能化电动车充电桩中：采用凌阳SPCE061A芯片内置的计时单元替换定时器。

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智能化电动车充电桩的结构方框图。

附图标记：1路灯灯管；2电动车充电电压检测设备；3充电桩导航数据采集设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化电动车充电桩的实施方案进行详细说明。

随着经济的发展和人们生活水平的提高，汽车进入了千家万户。汽车在为人们带来便利的同时也引出不少难题。首先，使用传统能源的汽车尾气排放过多，给城市带来了大气污染，极端情况下会造成PM2.5和PM5的雾霾天气，其次，使用传统能源的汽车带来一定的噪声问题，给附近城市居民带来不小的困扰，再次，使用传统能源的汽车由于自身结构的问题，例如发动机本身要占据一定空间，导致单个汽车体积较大，为城市的停车场带来挑战；以及还能造成能源耗尽以及城市拥堵问题。如何克服传统能源汽车给城市带来的各种危机，是城市管理者和汽车研发者探讨的焦点。

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。

当前，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，当前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，当前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。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化电动车充电桩，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。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化电动车充电桩的结构方框图，所述充电桩包括路灯灯管、电动车充电电压检测设备和充电桩导航数据采集设备，路灯灯管用于提供照明功能，电动车充电电压检测设备用于检测电动车的充电电压，充电桩导航数据采集设备用于充电桩的导航信息，充电桩的导航信息用于为附近电动车的充电导航提供参考数据。

接着，继续对本发明的智能化电动车充电桩的具体结构进行进一步的说明。

所述充电桩包括：定时器，用于提供计时数据；第一电阻，一端与电动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。

所述充电桩包括：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；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。

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

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

一体化结构，包括路灯灯管、灯管驱动设备、振动传感设备、充电插座、过压保护设备、过流保护设备、计量收费设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和凌阳SPCE061A芯片。

市电输入接口用于接入220V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路灯灯管所需要的工作电压；充电插座与变压设备连接，用于与电动车的充电插头连接，对电动车的电池进行充电。

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；计量收费设备与充电插座连接，用于基于充电插座的充电电量确定向电动车用户请求的充电费用。

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

凌阳SPCE061A芯片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，将充电桩的GPS位置无线发送给远端的充电桩管理服务器，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桩管理服务器，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桩管理服务器。

其中，凌阳SPCE061A芯片还与AD转换器的输出端、定时器和充电控制设备分别连接，基于AD转换器和定时器的输出确定实时电压数据的每秒增量，当每秒增量为负值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应。

可选地，在所述智能化电动车充电桩中，所述充电桩还包括：路灯状态检测设备，用于采集路灯灯管的各种工作状态；路灯状态检测设备与灯管驱动设备集成在一块集成电路板上；无线通信接口为GPRS通信接口；以及可以采用凌阳SPCE061A芯片内置的计时单元替换定时器。

另外，模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。

模拟数字转换器的分辨率是指，对于允许范围内的模拟信号，它能输出离散数字信号值的个数。这些信号值通常用二进制数来存储，因此分辨率经常用比特作为单位，且这些离散值的个数是2的幂指数。例如，一个具有8位分辨率的模拟数字转换器可以将模拟信号编码成256个不同的离散值(因为2^8＝256)，从0到255(即无符号整数)或从-128到127(即带符号整数)，至于使用哪一种，则取决于具体的应用。

采用本发明的智能化电动车充电桩，针对现有技术充电桩无法满足城市各条道路上的电动汽车用户的需求的技术问题，首先，以道路旁边的路灯为搭载平台，每一个路灯上设置一个充电桩，以方便附近电动汽车的充电；其次，对现有充电桩的内部结构进行优化，提高其充电效率；最后，在现有充电桩上增加多个功能模块，例如导航信息上传模块、充电状态上传模块以及充满断开模块，从而满足了城市电动汽车管理者和使用者的各种需求。

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)

1.一种智能化电动车充电桩，包括路灯灯管、电动车充电电压检测设备和充电桩导航数据采集设备，路灯灯管用于提供照明功能，电动车充电电压检测设备用于检测电动车的充电电压，充电桩导航数据采集设备用于充电桩的导航信息，充电桩的导航信息用于为附近电动车的充电导航提供参考数据。

2.如权利要求1所述的智能化电动车充电桩，其特征在于，所述充电桩包括：

定时器，用于提供计时数据；

第一电阻，一端与电动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；

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；

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

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

GPS定位仪，设置在充电桩上，用于接收GPS卫星发送的、充电桩的GPS位置；

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

一体化结构，包括路灯灯管、灯管驱动设备、振动传感设备、充电插座、过压保护设备、过流保护设备、计量收费设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和凌阳SPCE061A芯片；

市电输入接口用于接入220V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路灯灯管所需要的工作电压；

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

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；

计量收费设备与充电插座连接，用于基于充电插座的充电电量确定向电动车用户请求的充电费用；

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

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

凌阳SPCE061A芯片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，将充电桩的GPS位置无线发送给远端的充电桩管理服务器，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桩管理服务器，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桩管理服务器；

其中，凌阳SPCE061A芯片还与AD转换器的输出端、定时器和充电控制设备分别连接，基于AD转换器和定时器的输出确定实时电压数据的每秒增量，当每秒增量为负值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应。

3.如权利要求2所述的智能化电动车充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括：

路灯状态检测设备，用于采集路灯灯管的各种工作状态。

4.如权利要求3所述的智能化电动车充电桩，其特征在于：

路灯状态检测设备与灯管驱动设备集成在一块集成电路板上。

5.如权利要求2所述的智能化电动车充电桩，其特征在于：

无线通信接口为GPRS通信接口。

6.如权利要求2所述的智能化电动车充电桩，其特征在于：

采用凌阳SPCE061A芯片内置的计时单元替换定时器。