CN105953137A - 多功能路灯式充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能路灯式充电桩，所述充电桩被设置在人行道附近，包括LED路灯照明设备、电动车充电设备和电动车蓄电池状态检测设备，LED路灯照明设备用于基于附近音量确定是否提供LED灯管照明，电动车充电设备用于为电动车提供充电服务，电动车蓄电池状态检测设备用于对充电中的电动车进行蓄电池状态检测以便于确定是否维持电动车充电设备对电动车的充电服务。通过本发明，能够在有限的城市空间内为城市居民提供多种便民服务。

Description

多功能路灯式充电桩

技术领域

本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种多功能路灯式充电桩。

背景技术

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。

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，需要一种具有新的分布模式的充电终端，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，本发明提供了一种多功能路灯式充电桩，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，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。

根据本发明的一方面，提供了一种多功能路灯式充电桩，所述充电桩被设置在人行道附近，包括LED路灯照明设备、电动车充电设备和电动车蓄电池状态检测设备，LED路灯照明设备用于基于附近音量确定是否提供LED灯管照明，电动车充电设备用于为电动车提供充电服务，电动车蓄电池状态检测设备用于对充电中的电动车进行蓄电池状态检测以便于确定是否维持电动车充电设备对电动车的充电服务。

更具体地，在所述多功能路灯式充电桩中，包括：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、计量收费设备、路灯状态检测设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和嵌入式处理设备；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；嵌入式处理设备与AD转换器的输出端和充电控制设备分别连接，当接收到的实时电压数据大于等于预设电压阈值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应；其中，嵌入式处理设备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。

更具体地，在所述多功能路灯式充电桩中，所述充电桩还包括：不锈钢柜体，用于容纳充电桩的各个电子设备。

更具体地，在所述多功能路灯式充电桩中：无线通信接口为移动通信接口。

更具体地，在所述多功能路灯式充电桩中：GPS定位仪和无线通信接口被集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述多功能路灯式充电桩中：采用北斗星导航仪替换GPS定位仪。

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多功能路灯式充电桩的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的多功能路灯式充电桩的无线通信接口的结构方框图。

附图标记：1LED路灯照明设备；2电动车充电设备；3电动车蓄电池状态检测设备；4无线接收单元；5无线发送单元

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的多功能路灯式充电桩的实施方案进行详细说明。

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。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种多功能路灯式充电桩，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，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，解决了城市公共空间有限的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的多功能路灯式充电桩的结构方框图，所述充电桩被设置在人行道附近，包括LED路灯照明设备、电动车充电设备和电动车蓄电池状态检测设备，LED路灯照明设备用于基于附近音量确定是否提供LED灯管照明，电动车充电设备用于为电动车提供充电服务，电动车蓄电池状态检测设备用于对充电中的电动车进行蓄电池状态检测以便于确定是否维持电动车充电设备对电动车的充电服务。

接着，继续对本发明的多功能路灯式充电桩的具体结构进行进一步的说明。

所述充电桩包括：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。

所述充电桩包括：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。

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。

所述充电桩包括：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、计量收费设备、路灯状态检测设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和嵌入式处理设备。

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。

嵌入式处理设备与AD转换器的输出端和充电控制设备分别连接，当接收到的实时电压数据大于等于预设电压阈值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应。

其中，嵌入式处理设备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。

如图2所示，无线通信接口的结构可以设计如下：无线通信接口包括无线接收单元和无线发送单元，其中，无线接收单元用于完成无线数据的接收，无线发送单元用于完成无线数据的发送。

可选地，所述充电桩还包括：不锈钢柜体，用于容纳充电桩的各个电子设备；无线通信接口为移动通信接口；GPS定位仪和无线通信接口被集成在一块集成电路板上；以及可以采用北斗星导航仪替换GPS定位仪。

另外，充电桩的种类划分如下：

(1)按安装方式分，可分为落地式充电桩、挂壁式充电桩，落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位，挂壁式充电桩适合安装在靠近墙体的停车位；

(2)按安装地点分，可分为公共充电桩和专用充电桩，公共充电桩是建设在公共停车场(库)结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩，专用充电桩是建设单位(企业)自有停车场(库)，为单位(企业)内部人员使用的充电桩，自用充电桩是建设在个人自有车位(库)，为私人用户提供充电的充电桩，充电桩一般结合停车场(库)的停车位建设，安装在户外的充电桩防护等级不应低于IP54。安装在户内的充电桩防护等级不应低于IP32；

(3)按充电接口数分，可分为一桩一充和一桩多充；

(4)按充电方式分，可分为直流充电桩(栓)，交流充电桩(栓)和交直流一体充电桩(栓)。

采用本发明的多功能路灯式充电桩，针对现有技术无法解决的充电桩的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，通过将充电桩设置在城市路灯的硬件平台上，从而尽可能少地占用城市空间，同时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，另外，还改造了现有的充电桩的结构，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。

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)

1.一种多功能路灯式充电桩，所述充电桩被设置在人行道附近，包括LED路灯照明设备、电动车充电设备和电动车蓄电池状态检测设备，LED路灯照明设备用于基于附近音量确定是否提供LED灯管照明，电动车充电设备用于为电动车提供充电服务，电动车蓄电池状态检测设备用于对充电中的电动车进行蓄电池状态检测以便于确定是否维持电动车充电设备对电动车的充电服务。

2.如权利要求1所述的多功能路灯式充电桩，其特征在于，所述充电桩包括：

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、计量收费设备、路灯状态检测设备、市电输入接口、整流设备、稳压设备、变压设备和嵌入式处理设备；

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；

嵌入式处理设备与AD转换器的输出端和充电控制设备分别连接，当接收到的实时电压数据大于等于预设电压阈值时，控制充电控制设备以切断对充电插座的充电供应；

其中，嵌入式处理设备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。

3.如权利要求2所述的多功能路灯式充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括：

不锈钢柜体，用于容纳充电桩的各个电子设备。

4.如权利要求2所述的多功能路灯式充电桩，其特征在于：

无线通信接口为移动通信接口。

5.如权利要求2所述的多功能路灯式充电桩，其特征在于：

GPS定位仪和无线通信接口被集成在一块集成电路板上。

6.如权利要求2所述的多功能路灯式充电桩，其特征在于：

采用北斗星导航仪替换GPS定位仪。