CN108482145A - 导航型充电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导航型充电站，包括GPS定位仪、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，GPS定位仪用于接收所述充电站的GPS位置，每一个充电桩主体架构包括充电状态检测设备，ARM11处理器与GPS定位仪和多个充电桩主体架构的充电状态检测设备分别连接。通过本发明，能够根据将充电站的具体充电情况实时发送给导航信息网络，为电动车的充电导航提供数据基础。

Description

导航型充电站

本申请是申请号为2016100832401，申请日为2016年02月04日，发明创造名称为“导航型充电站”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及充电站领域，尤其涉及一种导航型充电站。

背景技术

导航，是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方法。导航分两类：(1)自主式导航：用飞行器或船舶上的设备导航，有惯性导航、多普勒导航和天文导航等；(2)非自主式导航：用于飞行器、船舶、汽车等交通设备与有关的地面或空中设备相配合导航，有无线电导航、卫星导航。在军事上，还要配合完成武器投射、侦察、巡逻、反潜和援救等任务。

当前，人们应用最广泛的是汽车导航，导航的具体内容包括指引汽车从一点运动到另一点，还包括标记经过位置的各种目标的相关信息，另外，汽车导航的一些扩展功能，例如，计算两点之间的最佳路线，或者搜索特定目标并确定到达目标的路线长度或时间，例如搜索附近加油站，并确定最近的加油站和到达最近加油站所需要的时间。

然而，现有技术中的汽车导航仅仅限于传统能源汽车，对于当前发展的如火如荼的新能源汽车，例如电动汽车，缺乏专门的导航系统，仍沿用传统能源汽车的导航系统，这样，对于一些应用是适用的，例如指引汽车从一点运动到另一点、计算两点之间的最佳路线，但是，如果在电动车电量即将耗尽，需要搜索附近合适的充电站时，这时最近的充电站并不一定是最合适的，如果最近的充电站非常忙碌，将无法为电动汽车提供充电服务，如果因为等待充电而电量耗尽，这对电动汽车的用户来说是最不愿意看到的情况。

由此可见，在电动汽车导航最合适的充电站时，需要考虑的主要因素应该是附近各个充电站的空闲状态，而距离是次要因素，充电站的空闲状态是根据充电站的充电桩主体架构数量、充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间来决定的，这就需要每一个充电站能够实时提供这些参考信息，然而，现有技术中的充电站并不提供这些信息。另外，现有技术中的充电站的结构不够合理，需要进行改造和整合以提高其工作效率。

因此，需要一种新的充电站，能够为电动汽车导航系统提供充电站的充电桩主体架构数量、充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间，并能够优化充电站每一个充电桩的现有结构，从而为电动汽车用户的使用提供方便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种导航型充电站，改造现有技术中的充电站设备，通过集成剩余充电时间检测仪和空闲状态检测仪来完成对充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间的检测，并通过无线通信设备及时将这些信息上报给远端的充电站管理服务器，为电动汽车导航网络的构建打下数据基础，另外，还对充电站的每一个充电桩进行结构改造，提高充电站的整体服务质量。

根据本发明的一方面，提供了一种导航型充电站，所述充电站包括GPS定位仪、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，GPS定位仪用于接收所述充电站的GPS位置，每一个充电桩主体架构包括充电状态检测设备，ARM11处理器与GPS定位仪和多个充电桩主体架构的充电状态检测设备分别连接。

更具体地，在所述导航型充电站中，包括：剩余充电时间检测仪，设置在每一个充电桩主体架构内，与对应充电桩主体架构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对应充电桩主体架构将蓄电池充满所需用的剩余充电时间；空闲状态检测仪，设置在每一个充电桩主体架构内，与对应充电桩主体架构的充电枪连接，用于确定对应充电桩主体架构是否处于空闲状态，相应地，发送空闲指示信号或占用指示信号；GPS定位仪，设置在充电站内，用于接收GPS卫星发送的、充电站的GPS位置；多个充电桩主体架构，每一个充电桩主体架构包括交流电接收设备、读卡器、打印机、显示屏、电能表、充电枪、三相插座、第一电涌保护设备、第二电涌保护设备、第一断路器、第二断路器、第一漏电保护设备、第二漏电保护设备、开关电源和电源转换设备；交流电接收设备用于接收交流线路，交流线路包括交流电源线和中线；第一断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与电能表的电源输入端连接，相应地，第一断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第一断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；第一漏电保护设备的两端与第一断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；第一电涌保护设备与第一断路器的输出端连接；第二断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与开关电源的输入端连接，相应地，第二断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第二断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；第二漏电保护设备的两端与第二断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；第二电涌保护设备与第二断路器的输出端连接；电能表的电源输出端与充电枪的输入端连接，电能表的数据输出端与ARM11处理器的RS485串口连接；充电枪的输出端包括三条线路，除了通过充电枪的输入端连接电能表的输出端的交流电源线和中线之外，还包括接地线；电源转换设备包括太阳能供电器件、切换开关和电压转换器，切换开关与太阳能供电器件和第二断路器的输出端分别连接，根据太阳能供电器件处的输出电压大小决定是否切换到第二断路器的输出端以由第二断路器的输出端供电，电压转换器与切换开关连接，用于将通过切换开关输入的电压转换为5V电压、3.3V电压或12V电压，为ARM11处理器、读卡器和显示屏提供电力供应；读卡器与ARM11处理器的第一RS232串口连接；打印机通过串口与ARM11处理器的第二RS232串口连接，打印机的电源接收端还与开关电源的输出端连接；显示屏与ARM11处理器的并行数据接口连接；ARM11处理器，与GPS定位仪连接，还与每一个充电桩主体架构的剩余充电时间检测仪和空闲状态检测仪分别连接，基于充电站的充电桩主体架构数量、充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间确定充电站的占用百分比，空闲充电桩主体架构数量占充电桩主体架构数量的百分比越高，占用百分比越高，占用充电桩主体架构的剩余充电时间越少，占用百分比越高；无线通信设备，与ARM11处理器连接，用于接收充电站的GPS位置和充电站的占用百分比，并将充电站的GPS位置和充电站的占用百分比通过无线通信链路发送给远端的充电站管理服务器。

更具体地，在所述导航型充电站中：打印机为微型打印机。

更具体地，在所述导航型充电站中：显示屏为液晶显示屏，其分辨率为980×540。

更具体地，在所述导航型充电站中：显示屏还用于显示充电站的占用百分比。

更具体地，在所述导航型充电站中：采用北斗星导航设备替换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导航型充电站的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的导航型充电站的电源转换设备的结构方框图。

附图标记：1GPS定位仪；2ARM11处理器；3充电桩主体架构；4太阳能供电器件；5切换开关；6电压转换器。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的导航型充电站的实施方案进行详细说明。

位于地球上空的同步卫星最初是用于军事和航空导航。美国政府在80年代时放宽了对同步卫星的使用限制，为其后来的广泛采用，打开了一个新天地。随后而来的商用通讯卫星，更是大大的增加了通讯卫星的准确性和覆盖度。

自打有了公路，就有了为人们指路的地图。然而，作为人们指路向导的地图，又常常成为造成人们关系紧张的根源。因为印制的地图常常不能够跟得上街道的变化，又难以辨认，就会造成开车的人责备旁边坐车的人不会看图，不能提供准确的指令。所以，能够利用高空上的卫星信号为汽车准确而又及时导航定位的卫星导航系统，就成了无价之宝。

汽车导航系统的发展非常迅速。人们不但可以在购买新车时选择导航系统作为选择配置，还可以在已有的汽车上安装该设备，甚至可以配置一台移动式的卫星导航系统，开那辆车就把它放到那辆车上，或者带着它去野游、爬山。为汽车驾车人指路的卫星导航系统.有下述4个重要因素：卫星信号、信号接收、信号处理和地图数据库。

但是，现有技术中的汽车导航系统都是为传统能源汽车服务的，当应用到电动汽车时，虽然在某些方面仍能使用，但也出现一些无法兼容的应用。例如，在找寻附近最合适的充电站设备时，这时，充电站的空闲状态应该是考虑的主要因素，充电站的距离应该是考虑的次要因素。而现有技术中的汽车导航系统由于缺乏充电站的充电状态上报数据以及相应的导航应用兼容式修改，导致其导航的充电站并不是最合适的。

由此可见，为了构建能适合电动汽车的导航应用，必须要能够将每一个充电站的空闲状态进行采集和上传，而现有技术中的充电站设备结构老化，功能单一，仅仅能够完成粗放式的充电功能，并不能对自身空闲状态进行采集和上传，同时自身的充电性能尚需完善。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种导航型充电站，改造现有的充电站，在提高其工作性能的同时，增加现场数据采集设备和现场数据通信设备，及时上报充电站的充电桩主体架构数量、充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间，从而提高充电站设备的智能化水准。

图1为根据本发明实施方案示出的导航型充电站的结构方框图，所述充电站包括GPS定位仪、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，GPS定位仪用于接收所述充电站的GPS位置，每一个充电桩主体架构包括充电状态检测设备，ARM11处理器与GPS定位仪和多个充电桩主体架构的充电状态检测设备分别连接。

接着，继续对本发明的导航型充电站的具体结构进行进一步的说明。

所述充电站包括：剩余充电时间检测仪，设置在每一个充电桩主体架构内，与对应充电桩主体架构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对应充电桩主体架构将蓄电池充满所需用的剩余充电时间。

所述充电站包括：空闲状态检测仪，设置在每一个充电桩主体架构内，与对应充电桩主体架构的充电枪连接，用于确定对应充电桩主体架构是否处于空闲状态，相应地，发送空闲指示信号或占用指示信号。

所述充电站包括：GPS定位仪，设置在充电站内，用于接收GPS卫星发送的、充电站的GPS位置；多个充电桩主体架构，每一个充电桩主体架构包括交流电接收设备、读卡器、打印机、显示屏、电能表、充电枪、三相插座、第一电涌保护设备、第二电涌保护设备、第一断路器、第二断路器、第一漏电保护设备、第二漏电保护设备、开关电源和电源转换设备。

交流电接收设备用于接收交流线路，交流线路包括交流电源线和中线；第一断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与电能表的电源输入端连接，相应地，第一断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第一断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；第一漏电保护设备的两端与第一断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接。

第一电涌保护设备与第一断路器的输出端连接；第二断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与开关电源的输入端连接，相应地，第二断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第二断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；第二漏电保护设备的两端与第二断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接。

第二电涌保护设备与第二断路器的输出端连接；电能表的电源输出端与充电枪的输入端连接，电能表的数据输出端与ARM11处理器的RS485串口连接；充电枪的输出端包括三条线路，除了通过充电枪的输入端连接电能表的输出端的交流电源线和中线之外，还包括接地线。

如图2所示，电源转换设备包括太阳能供电器件、切换开关和电压转换器，切换开关与太阳能供电器件和第二断路器的输出端分别连接，根据太阳能供电器件处的输出电压大小决定是否切换到第二断路器的输出端以由第二断路器的输出端供电，电压转换器与切换开关连接，用于将通过切换开关输入的电压转换为5V电压、3.3V电压或12V电压，为ARM11处理器、读卡器和显示屏提供电力供应；读卡器与ARM11处理器的第一RS232串口连接；打印机通过串口与ARM11处理器的第二RS232串口连接，打印机的电源接收端还与开关电源的输出端连接；显示屏与ARM11处理器的并行数据接口连接。

所述充电站包括：ARM11处理器，与GPS定位仪连接，还与每一个充电桩主体架构的剩余充电时间检测仪和空闲状态检测仪分别连接，基于充电站的充电桩主体架构数量、充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间确定充电站的占用百分比，空闲充电桩主体架构数量占充电桩主体架构数量的百分比越高，占用百分比越高，占用充电桩主体架构的剩余充电时间越少，占用百分比越高。

所述充电站包括：无线通信设备，与ARM11处理器连接，用于接收充电站的GPS位置和充电站的占用百分比，并将充电站的GPS位置和充电站的占用百分比通过无线通信链路发送给远端的充电站管理服务器。

可选地，在所述导航型充电站中：打印机为微型打印机；显示屏为液晶显示屏，其分辨率为980×540；显示屏还用于显示充电站的占用百分比；以及可以采用北斗星导航设备替换GPS定位仪。

另外，GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。

C/A码频率1.023MHz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。

导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

采用本发明的导航型充电站，针对现有技术无法为电动汽车导航服务网络提供充电站的空闲状态的技术问题，通过在充电站上集成多个数据检测设备，用于检测充电站的充电桩主体架构数量、充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间，并基于上述数据确定充电站的占用百分比，同时还改造了充电站内每一个充电桩的整体结构，从而为附近的电动汽车提供更准确的充电导航服务。

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 (9)

1.一种导航型充电站，所述充电站包括GPS定位仪、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，所述GPS定位仪用于接收所述充电站的GPS位置，所述每一个充电桩主体架构包括充电状态检测设备，所述ARM11处理器与所述GPS定位仪和所述多个充电桩主体架构的充电状态检测设备分别连接，其特征在于，所述充电站还包括：

剩余充电时间检测仪，设置在所述每一个充电桩主体架构内，与对应充电桩主体架构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所述对应充电桩主体架构将所述蓄电池充满所需用的剩余充电时间；

空闲状态检测仪，设置在所述每一个充电桩主体架构内，与对应充电桩主体架构的充电枪连接，用于确定所述对应充电桩主体架构是否处于空闲状态，相应地，发送空闲指示信号或占用指示信号。

2.如权利要求1所述的导航型充电站，其特征在于，所述ARM11处理器基于充电站的充电桩主体架构数量、充电站的空闲充电桩主体架构数量和充电站的每一个占用充电桩主体架构的剩余充电时间确定充电站的占用百分比。

3.如权利要求2所述的导航型充电站，其特征在于，所述充电站还包括无线通信设备，所述无线通信设备与所述ARM11处理器连接，用于接收所述充电站的GPS位置和所述充电站的占用百分比，并将所述充电站的GPS位置和充电站的占用百分比通过无线通信链路发送给远端的充电站管理服务器。

4.如权利要求1所述的导航型充电站，其特征在于：

所述GPS定位仪用于获取已知位置的卫星到所述充电站之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道所述充电站的具体位置。

5.如权利要求1所述的导航型充电站，其特征在于：

所述GPS定位仪设置在充电站内，用于接收GPS卫星发送的所述充电站的GPS位置；

所述每一个充电桩主体架构包括交流电接收设备、读卡器、打印机、显示屏、电能表、充电枪、三相插座、第一电涌保护设备、第二电涌保护设备、第一断路器、第二断路器、第一漏电保护设备、第二漏电保护设备、开关电源和电源转换设备；

所述交流电接收设备用于接收交流线路，所述交流线路包括交流电源线和中线；

所述第一断路器的输入端与所述交流电接收设备连接，所述第一断路器的输出端与所述电能表的电源输入端连接，相应地，所述第一断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，所述第一断路器包括两个开关，分别位于所述第一断路器的输入端和输出端的交流电源线和中线上；

所述第一漏电保护设备的两端与所述第一断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；

所述第一电涌保护设备与所述第一断路器的输出端连接；

所述第二断路器的输入端与所述交流电接收设备连接，所述第二断路器的输出端与所述开关电源的输入端连接，相应地，所述第二断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，所述第二断路器包括两个开关，分别位于所述第一断路器的输入端和输出端的交流电源线和中线上；

所述第二漏电保护设备的两端与所述第二断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；

所述第二电涌保护设备与所述第二断路器的输出端连接；

所述电能表的电源输出端与所述充电枪的输入端连接，所述电能表的数据输出端与所述ARM11处理器的RS485串口连接；

所述充电枪的输出端包括三条线路，除了通过所述充电枪的输入端连接所述电能表的输出端的交流电源线和中线之外，还包括接地线；

所述电源转换设备包括太阳能供电器件、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述第二断路器的输出端分别连接，根据所述太阳能供电器件处的输出电压大小决定是否切换到所述第二断路器的输出端以由所述第二断路器的输出端供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，用于将通过所述切换开关输入的电压转换为5V电压、3.3V电压或12V电压，为所述ARM11处理器、所述读卡器和所述显示屏提供电力供应；

所述读卡器与所述ARM11处理器的第一RS232串口连接；

所述打印机通过串口与所述ARM11处理器的第二RS232串口连接，所述打印机的电源接收端还与所述开关电源的输出端连接；

所述显示屏与所述ARM11处理器的并行数据接口连接。

6.如权利要求5所述的导航型充电站，其特征在于：

所述打印机为微型打印机。

7.如权利要求5所述的导航型充电站，其特征在于：

所述显示屏为液晶显示屏，其分辨率为980×540。

8.如权利要求5所述的导航型充电站，其特征在于：

所述显示屏还用于显示充电站的占用百分比。

9.如权利要求5所述的导航型充电站，其特征在于：

采用北斗星导航设备替换所述GPS定位仪。