CN107128194B - 一种智能充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池管理以及电池充电技术领域，具体的是一种智能充电系统，包括：包括服务端和多个充电站，每个充电站分别与服务端远程连接；每个充电站包括多个电池仓，每个电池仓分别用于放置适用于电动自行车的电池并为电池充电；每个充电站还包括：获取单元，第一通信单元；第一控制单元，用于获取服务端根据识别身份信息得到的识别结果反馈的第一控制指令，并根据控制指令控制电池仓为电池充电；服务端包括：识别单元，用于获取充电站上传的身份信息并进行识别，生成相应的识别结果；第一指令生成单元，连接识别单元，生成第一控制指令并下发至充电站。本发明的有益效果是能够延长电池的使用寿命，增强电池的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理以及电池充电技术领域，具体的是一种智能充电系统。
背景技术
随着电动自行车的普及，电动自行车的电池问题逐渐突显。电动自行车拥有者需要自行对电池充电与维护，但电动自行车拥有者往往缺乏相关的专业知识，难以保证电池的正常使用寿命。电动自行车充电站和汽车加油站相类似，是一种“加电”的设备，是一种高效率的充电器。可以给电动自行车、电动汽车、老年代步车等进行充电的设备。其中，按充电速度可分为快速充电站与慢速充电站。但是，快速充电站存在的不足是会对电动自行车电池及电池造成损害。电动自行车慢速充电站一般充电时间为3～4个小时。慢充的充电速度不及快充，但是能够弥补快充的不足，不会对电池和电池造成伤害。但是，无论上述的快充还是慢充，都需要使用者等待电池的充电时间，而这个等待的时间恰恰是对用户时间的浪费。但是该内容就会导致一个矛盾，就是如何衡量用户充电的等待时间与电池损耗之间的矛盾。现阶段该矛盾难以解决。
用户自行维护与充电时存在以下问题：
1.电池放在电动自行车上直接充电。这种充电方式需要保证在电动自行车停放处有电源接口，这将会导致城市居民高层用户充电不方便；
2.用户把电池取出，带进家内或者屋内充电。可以想象一般性小区电动车停车点都在居民的住宅楼下的停车场，当用户举着很重的电池四处移动时，此对用户将会造成非常巨大的困扰；
3.在实际充电中，对铅蓄电池来说，每次充电时间都比较长，都需要几个小时的充电时间，而且每次充电必须充满电才能使用；
4.无论是铅蓄电池还是锂电池，对一般用户来说，每次充电都是需要几个小时的等待时间，再充电过程中，不能继续使用电动自行车，给用户的出行带来一定的困扰；特别是在外出行使过程中，如果电动自行车的电池没电时，就严重影响了用户的出行。
目前现有的公共充电站存在以下问题：
1.不能区分电池的信号与参数；
2.客户在充电的时候需要长时间等待；
3.不能对充电的电池进行统一的管理。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种云端控制的，不需要用户自行维护电池的、只需要到充电站取用电池自行更换到电动车的智能充电系统，其中包括：
包括服务端和多个充电站，每个所述充电站分别与所述服务端远程连接；
每个所述充电站包括多个电池仓，每个所述电池仓分别用于放置适用于电动自行车的电池并为所述电池充电，每个所述电池具有唯一标识的身份信息；
每个所述充电站还包括：
获取单元，获取每个放置在所述电池仓内的所述电池的所述身份信息；
第一通信单元，连接所述获取单元，用于将所述身份信息发送至所述服务端，以供所述服务端进行识别；
第一控制单元，用于获取所述服务端根据识别所述身份信息得到的识别结果反馈的第一控制指令，并根据所述控制指令控制所述电池仓为所述电池充电；
所述服务端包括：
识别单元，用于获取所述充电站上传的所述身份信息并进行识别，生成相应的识别结果；
第一指令生成单元，连接所述识别单元，用于根据所述识别结果：
在所述身份信息表示所述电池通过识别时，生成指示所述充电站的相应的所述电池仓进行充电操作的所述第一控制指令并下发至所述充电站；以及
在所述身份信息表示所述电池未通过识别时，生成指示所述充电站的相应的所述电池仓不进行充电操作的所述第一控制指令并下发至所述充电站。
进一步的，在本发明较佳的实施例中，每个所述充电站还包括：
采集单元，用于采集所述充电站所在环境的环境信息；
收发单元，连接所述第一通信单元与所述采集单元，将所述环境信息通过所述第一通信单元发送至所述服务端中保存；
显示屏接口，连接所述收发单元，用于通过连接到外部的显示器显示所述环境信息；
输入接口，连接所述收发单元，用于连接外部的输入设备，所述输入设备通过所述输入接口读取所述收发模块中的所述环境信息。
进一步的，在本发明较佳的实施例中，所述服务器还连接到多个终端，用户通过所述终端向所述服务器发送开启所述充电站的所述充电仓的开仓请求指令，所述开仓请求指令包括用户所在的所述充电站的第一编号信息；
所述充电站中的所述电池仓根据所述开仓请求指令开启所述电池仓的仓门。
进一步的，在本发明较佳的实施例中，所述充电站还包括人机交互单元，用户通过所述人机交互单元向所述服务器发送对所述充电站的所述充电仓的开仓请求指令，所述开仓请求指令包括用户所在的所述充电站的第一编号信息；
所述充电站中的所述电池仓根据所述开仓请求指令开启所述电池仓的仓门。
进一步的，在本发明较佳的实施例中，
每个所述电池仓还包括：
采集模块，连接所述电池，用于采集放置在所述电池仓内的所述电池的电量状态信息，所述电量状态信息包括对应的所述电池的剩余电量信息、对应的所述电池所在的所述电池仓的第二编号信息，以及对应的所述电池所在的所述电池仓所在的所述充电站的所述第一编号信息；
数据包传输模块，连接所述采集模块，用于将所述电池的所述电量状态信息包括在一数据包中，并通过连接所述数据包传输模块的一第二通信模块将所述数据包发送至所述服务端。
进一步的，在本发明较佳的实施例中，
所述服务器还包括：
第二通信单元，用于接收所述开仓请求指令；
第一存储单元，连接所述第二通信单元，用于储存所述开仓请求指令；
第二存储单元，连接所述第二通信模块，用于储存所述数据包；
第一查找单元，分别连接所述第一存储单元和所述第二存储单元，用于查找出所述开仓请求指令中包括的所述第一编号信息与所述数据包中包括的所述第一编号信息相一致的所有所述电量状态信息；
第一比较单元，连接所述第一查找单元，用于比较并得到在所述第一查找单元中查找出的所有所述电量状态信息中的所述剩余电量信息的最大值，并输出对应的所述电池所在的所述电池仓的所述第二编号信息；
指令生成单元，连接所述第一比较单元，用于根据所述开仓请求指令中包括的所述第一编号信息和所述第一比较单元输出的所述第二编号信息生成开仓指令；
发送单元，连接所述指令生成单元，所述发送单元向关联于所述开仓请求指令中包括的所述第一编号信息的所述充电站下发所述开仓指令，以指示所述充电站开启关联于所述开仓指令的所述第二编号信息所对应的所述充电仓，以供使用者取用所述电池。
进一步的，在本发明较佳的实施例中，所述电池包括电池本体，由多个串联的锂电池组组成。
本技术方案的有益效果是：
1.本技术方案能够对电池进行统一的管理，进而使得电池的使用效率增高；
2.本技术方案可以为用户一直提供都满电的电池状态供用户使用，节省客户为电动自行车充电过程的时间；
3.本技术方案能够对充电的电池进行识别，进而避免假冒伪劣电池的使用。
附图说明
图1示出了本发明的一种智能充电系统的原理框图以及与服务器的连接关系；
图2示出了本发明的一种智能充电系统中的充电站有关多媒体输出框图；
图3示出了本发明的一种智能充电系统中的充电站、电池、服务端等对充电站的对电池仓开箱操作使用到的部件的原理图。
具体实施方式
下方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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下方结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种智能充电系统，其中，充电系统的原理图如图1所示，包括服务端2和多个充电站1，每个充电站1分别与服务端2远程连接；
每个充电站1包括多个电池仓14，每个电池仓14分别用于放置适用于电动自行车的电池3并为电池3充电，每个电池3具有唯一标识的身份信息；
每个充电站1还包括：
获取单元11，获取每个放置在电池仓14内的电池3的身份信息；
第一通信单元12，连接获取单元11，用于将身份信息发送至服务端2，以供服务端2进行识别；
第一控制单元13，用于获取服务端2根据识别身份信息得到的识别结果反馈的第一控制指令，并根据控制指令控制电池仓14为电池3充电；
服务端2包括：
识别单元21，用于获取充电站1上传的身份信息并进行识别，生成相应的识别结果；
第一指令生成单元22，连接识别单元21，用于根据识别结果：
在身份信息表示电池3通过识别时，生成指示充电站1的相应的电池仓14进行充电操作的第一控制指令并下发至充电站1；
在身份信息表示电池3未通过识别时，生成指示充电站1的相应的电池仓14不进行充电操作的第一控制指令并下发至充电站1。
具体的，在本发明上述较佳的实施例中，第二信息包括：充电站1所在位置的气象信息、环境温度湿度信息、充电站1的运行状态等信息。
具体的，在本发明上述较佳的实施例中，第一控制信息包括用户的需要跟换的电池3需求、用户当前电池3的使用状态等信息。
具体的，在本发明上述较佳的实施例中，第二控制信息包括开箱指令、告警信息等信息。
具体的，在本发明上述较佳的实施例中，用户通过终端5操作智能充电系统，智能充电系统根据用户的第一控制信息结合从远程服务端2获取的第二控制信息判断是否打开电池3充电单元的电池仓14中的电池3柜子，然后用户将已经使用的电池3放置到电池3柜中，充电站1则会识别电池3的ID，并开始进行计费。
需要指出的是，在本发明的本说明附图中，未示出连接到服务器或者连接到充电站的终端。但是不代表终端与服务器或终端与充电站不相连。
综上，本发明的技术方案中提供了一种智能充电系统，该充电站1通过对电池3进行身份识别、换取已经充好电的电池3而不是让用户等待充电的方法，解决了现有技术中用户在电池3充电的时候时间等待过长同时不当的充电方法会导致用电池3损坏的问题，实现了对于电池3的集中管理、高效充电的效果，在生产生活中通过本方案能够延长电池3的使用寿命、降低用户在充电时候的风险，真正意义上达到了电动车电池3充电的安全可靠，使得绿色出行成为可能。
优选地，在本发明的一种较佳的实施例中，每个充电站1还包括：
采集单元15，用于采集充电站所在环境的环境信息；
收发单元16，连接第一通信单元与采集单元15，将环境信息通过第一通信单元发送至服务端2中保存；
显示屏接口17，连接收发单元16，用于通过连接到外部的显示器显示环境信息；
输入接口17，连接收发单元16，用于连接外部的输入设备，输入设备通过输入接口17读取收发模块中的环境信息。
具体的，在本发明的上述较佳的实施例中，充电站1还包括音频输出接口，用于对用户进行告警、提示等音频设备的输出。
具体的，在本发明的一种较佳的实施例中，充电站1还包括人机交互单元，人机交互单元包括：
显示屏，通过显示屏接口17连接到收发单元16，用于显示充电站1的信息和环境信息；
输入设备，通过输入接口17连接到收发单元16，用于将使用者的交互信息传送到处理模块；
音频设备，通过音频输出接口连接到收发单元16，用于将音频信号转换成声信号。
具体的，在本发明较佳的实施例中，电池仓14还包括用于充电的充电单元，其中充电单元具体的为：
控制模块，连接第一通信单元，根据第一控制指令解析出用于控制电池3充电单元的操作指令以及输出脉宽调制信号；
识别模块，分别连接电池3和控制模块，用于识别电池3的身份信息，并将身份信息反馈至控制模块；
变压模块，分别连接到控制模块和识别模块，用于输出对电池3充电的充电电流；
输出控制模块，分别连接控制模块、变压模块和电池3，用于根据操作指令控制滤波器输出的充电电流是否对电池3输出。
具体的，在本发明上述较佳的实施例中，通信模块采用有线连接的方式与控制单元相连接，其中采用的协议为基带通信协议；控制模块采用的是一组单片机芯片控制组，本领域的技术人员应当知道，通过单片机输出操作指令以及脉宽调制信号是一种成熟的现有技术，出于节约说明书篇幅的角度考虑，在本文中不再进行赘述。
具体的，在本发明上述较佳的实施例中，电池3识别模块采用加密芯片实行有线接口识别方式。
最优选的，在本发明上述较佳的实施例中，电池3识别模块采用无线射频识别方式。
具体的，在本发明上述较佳的实施例中，直流-直流变压器为一种降压式变换电路(BUCK电路)和/或直流升压电路(BOOST电路)，用于将通过整流器输出的直流电进行升压和/或降压装换，本领域的技术人员已经知晓，在本技术领域中，通过BUCK电路和/或BOOST电路对直流电进行升压和/或降压是一种常见的技术手段，处于节约篇幅的角度，在本说明书中不再赘述。
优选地，在本发明的一种较佳的实施例中，服务器还连接到多个终端，用户通过终端向服务器发送开启充电站1的充电仓的开仓请求指令，开仓请求指令包括用户所在的充电站1的第一编号信息；
充电站1中的电池仓14根据开仓请求指令开启电池仓14的仓门。
优选地，在本发明的一种较佳的实施例中，充电站1还包括人机交互单元，用户通过人机交互单元向服务器发送对充电站1的充电仓的开仓请求指令，开仓请求指令包括用户所在的充电站1的第一编号信息；
充电站1中的电池仓14根据开仓请求指令开启电池仓14的仓门。
优选地，在本发明的一种较佳的实施例中，
每个电池仓14还包括：
采集模块141，连接电池3，用于采集放置在电池仓14内的电池3的电量状态信息，电量状态信息包括对应的电池3的剩余电量信息、对应的电池3所在的电池仓14的第二编号信息，以及对应的电池3所在的电池仓14所在的充电站1的第一编号信息；
数据包传输模块142，连接采集模块141，用于将电池3的电量状态信息包括在一数据包中，并通过连接数据包传输模块142的一第二通信模块143将数据包发送至服务端22。
优选地，在本发明的一种较佳的实施例中，
服务器还包括：
第二通信单元23，用于接收开仓请求指令；
第一存储单元24，连接第二通信单元23，用于储存开仓请求指令；
第二存储单元26，连接第二通信模块143，用于储存数据包；
第一查找单元25，分别连接第一存储单元24和第二存储单元26，用于查找出开仓请求指令中包括的第一编号信息与数据包中包括的第一编号信息相一致的所有电量状态信息；
第一比较单元27，连接第一查找单元25，用于比较并得到在第一查找单元25中查找出的所有电量状态信息中的剩余电量信息的最大值，并输出对应的电池3所在的电池仓14的第二编号信息；
指令生成单元28，连接第一比较单元27，用于根据开仓请求指令中包括的第一编号信息和第一比较单元27输出的第二编号信息生成开仓指令；
发送单元29，连接指令生成单元28，发送单元29向关联于开仓请求指令中包括的第一编号信息的充电站1下发开仓指令，以指示充电站1开启关联于开仓指令的第二编号信息所对应的充电仓，以供使用者取用电池3。
优选地，在本发明的一种较佳的实施例中，电池3由多个串联的锂电池3组组成。
具体的，用户租用电池3方式为：
1)用户租用电池3时，使用扫描充电站1的二维码或者条码或者用户登录APP后输入充电站1的数字编码或者数字序号确定从这台充电站1租用电池3；
2)用户通过手机APP使用微信或者支付宝等第三方的支付费用后，充电站1就会接到后台服务端2发送过来的允许用户租用电池3的指令以及告知充电站1的电池3保固系统释放电池3允许客户取走电池3，通过仓位指示灯或者其它方式告知用户其可以取用的电池3位置；
3)当用户在充电站1进行更换电池3时，需要用户先点击手机APP或者充电站1显示屏41上的换电池3按钮或者充电站1的实际物理按键或者使用已经租用的电池3更换为租用电池3或者其他人机交互方式。当充电站1能够通过传感器感知用户电池3的放入，待用户的将电池3正确放入到电池仓14内后，会通过有线方式(如UART、RS232、RS485、CAN等有线方式)或者无线方式(如蓝牙、NFC、RFID等无线方式)进行电池3辨识。通过有线或者无线方式，充电控制板和电池3内部的保护板上的处理器进行数据通信，将随机数和预置的已知规则糅合在一起产生的辨识数据发给对方经由后台服务端2进行数据比对完成确认，完成电池3辨识工作。当辨识不成功时，充电站1认为用户放入的不是本发明中使用的认可的或者是工作正常的电池3，不接受放入的物体，同时也不会弹出新的充满电的电池3，同时给后台控制端发送告警信息，通知维护人员进行到充电站1处查验和处理。如果之前租用电池3，则系统认为该电池3处于租赁状态中。如果可以确认是本发明中使用的的电池3，则需要到本发明中使用的指定地点处理或者拨打客服电话。
4)如果用户放入的电池3辨识成功为电池3，则系统会告知充电站1的控制中心和充电控制中心，控制中心控制充电站1机构锁定电池3，使电池3在电池仓14中时不被未经授权的情况下取出电池仓14，同时在充电站1的显示屏41上显示用户使用的情况，如使用时间、行使里程，行驶轨迹等用户使用的信息。
5)充电站1锁定电池3后，会根据电池3传输过来的数据通过充电站1的控制中心或者后台服务端2对数据进行解析，选择与电池3相匹配的充电电压和充电电流对电池3进行充电。
6)由后台服务端2根据当前充电站1的电池3信息，指定给用户电池3使用，优先选择电量较多的电池3分配给用户使用。后台服务端2发送指令到充电站1控制中心把指定的电池3号分配给用户，解锁指定的电池3，告知用户电池3在充电站1的位置，允许用户取走指定的电池3。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种智能充电系统，其特征在于，包括服务端和多个充电站，每个所述充电站分别与所述服务端远程连接；
每个所述充电站包括多个电池仓，每个所述电池仓分别用于放置适用于电动自行车的电池并为所述电池充电，每个所述电池具有唯一标识的身份信息；
每个所述充电站还包括：
获取单元，获取每个放置在所述电池仓内的所述电池的所述身份信息；
第一通信单元，连接所述获取单元，用于将所述身份信息发送至所述服务端，以供所述服务端进行识别；
第一控制单元，用于获取所述服务端根据识别所述身份信息得到的识别结果反馈的第一控制指令，并根据所述控制指令控制所述电池仓为所述电池充电；
所述服务端包括：
识别单元，用于获取所述充电站上传的所述身份信息并进行识别，生成相应的识别结果；
第一指令生成单元，连接所述识别单元，用于根据所述识别结果：
在所述身份信息表示所述电池通过识别时，生成指示所述充电站的相应的所述电池仓进行充电操作的所述第一控制指令并下发至所述充电站；以及
在所述身份信息表示所述电池未通过识别时，生成指示所述充电站的相应的所述电池仓不进行充电操作的所述第一控制指令并下发至所述充电站；
所述充电站还包括人机交互单元，用户通过人机交互单元向所述服务端发送对所述充电站的所述电池仓的开仓请求指令，所述开仓请求指令包括用户所在的所述充电站的第一编号信息；
所述服务端还连接到多个终端，用户通过所述终端向所述服务端发送开启所述充电站的所述电池仓的开仓请求指令，所述开仓请求指令包括用户所在的所述充电站的第一编号信息；
所述充电站中的所述电池仓根据所述开仓请求指令开启所述电池仓的仓门；
每个所述电池仓还包括：
采集模块，连接所述电池，用于采集放置在所述电池仓内的所述电池的电量状态信息，所述电量状态信息包括对应的所述电池的剩余电量信息、对应的所述电池所在的所述电池仓的第二编号信息，以及对应的所述电池所在的所述电池仓所在的所述充电站的所述第一编号信息；
数据包传输模块，连接所述采集模块，用于将所述电池的所述电量状态信息包括在一数据包中，并通过连接所述数据包传输模块的一第二通信模块将所述数据包发送至所述服务端；
所述服务端还包括：
第二通信单元，用于接收所述开仓请求指令；
第一存储单元，连接所述第二通信单元，用于储存所述开仓请求指令；
第二存储单元，连接所述第二通信模块，用于储存所述数据包；
第一查找单元，分别连接所述第一存储单元和所述第二存储单元，用于查找出所述开仓请求指令中包括的所述第一编号信息与所述数据包中包括的所述第一编号信息相一致的所有所述电量状态信息；
第一比较单元，连接所述第一查找单元，用于比较并得到在所述第一查找单元中查找出的所有所述电量状态信息中的所述剩余电量信息的最大值，并输出对应的所述电池所在的所述电池仓的所述第二编号信息；
指令生成单元，连接所述第一比较单元，用于根据所述开仓请求指令中包括的所述第一编号信息和所述第一比较单元输出的所述第二编号信息生成开仓指令；
发送单元，连接所述指令生成单元，所述发送单元向关联于所述开仓请求指令中包括的所述第一编号信息的所述充电站下发所述开仓指令，以指示所述充电站开启关联于所述开仓指令的所述第二编号信息所对应的所述电池仓，以供使用者取用所述电池。
2.根据权利要求1所述的智能充电系统，其特征在于，每个所述充电站还包括：
采集单元，用于采集所述充电站所在环境的环境信息；
收发单元，连接所述第一通信单元与所述采集单元，将所述环境信息通过所述第一通信单元发送至所述服务端中保存；
显示屏接口，连接所述收发单元，用于通过连接到外部的显示器显示所述环境信息；
输入接口，连接所述收发单元，用于连接外部的输入设备，所述输入设备通过所述输入接口读取所述收发单元中的所述环境信息。
3.根据权利要求1所述的智能充电系统，其特征在于，所述电池由多个串联的锂电池组组成。
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