CN204679786U - 一种电动汽车智能充电管理系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车智能充电管理系统，所述系统由智能插座、智能交互终端、用户手机客户端、WIFI和GPRS网络组成。所述智能插座通过WIFI与智能交互终端连接；智能交互终端连接通过GPRS网络与用户手机客户端连接。电动汽车智能充电管理系统充分利用现有的WIFI技术、无线公网技术和手机客户端技术实现充电客户与智能充电插座之间的信息互动，智能充电插座能随时接收使用者的控制命令，并按使用者需求向使用者发送电动汽车充电状态和信息。本实用新型的建造成本、运维成本与原有的充电桩、充电站相比，基本可以忽略不计。本实用新型使电动汽车的充电变得十分方便简单。本实用新型可广泛用于电力用电终端预付费。

Description

一种电动汽车智能充电管理系统

      技术领域        

本实用新型涉及电动汽车智能充电技术，属电动汽车智能用电技术领域。

      背景技术    

电动汽车投运已有多年，但目前电动汽车的应用，特别是私家电动汽车的应用并不是十分普及，具体运行状况可归纳为：（１）电动汽车不普及，造成高价建立起来的充电桩基本处于闲置状态，充电桩除了占地费用，日常的维护成本也较高。（２）若电动汽车要普及投入运行，目前现有的充电桩还是太少了，用户充电艰难的原因阻碍了电动汽车的发展。

以上两个方面的问题互相制约，充电站和充电桩没普及，电动汽车就难以推广；电动汽车没推广建设充电站和充电桩就是极大地浪费。但从市场和政府的角度出发还是应首先发展充电站和充电桩，要普及和推广电动汽车就首先要解决电动汽车充电难的问题。目前电动汽车基本采用充电站或充电桩进行充电，但采用现有的充电站或充电桩充电还存在以下难题：（１）造价昂贵：充电桩存在的最大问题是建设投资大、运营成本高。若要建设家庭充电桩和公共充电设施，普通的慢充公共充电桩成本价约为1.4万元，若要加显示屏、支付系统及数据追踪器等设备，价格就可以上到3.6万元。为了提升效率，公共桩一般都是快充。快充桩成本约为每个20万-50万元。目前我国已建成的400余座充电站几乎没有盈利，全部处于亏损状态；比如在深圳运营的7座充电站，每年亏损1300万元。建桩成本高，运营还有巨额亏损，所以充电桩难以普及。（２）充电桩的兼容问题：根据2011年制定的国家标准GB/T20234，充电桩的接口分为直流接口和交流接口两种。目前，大部分充电桩生产企业主推直流接口，只有比亚迪主推交流接口。虽然国标上对电动汽车和充电设备的通信协议已有规定，但是一些部门和企业会在国标上增加一些自己的要求。譬如有的充电时，会先用脉冲电流测试，然后再直流恒流。部分企业从保护自己利益角度出发，生产出只适合自己电动汽车的充电桩。（３）配套设备：充电桩建设除了需要电源、资金外，还需要土地和当地物业的支持。在在寸土寸金的大城市，住宅用地尚且不足，哪来的地建设充电站、充电桩。高压充电桩对用电容量会有更大的要求，而一般小区的用电量、线路都已固定，安装充电桩意味着要调整小区的用电量，改造线路，物业公司要增加更多安全负担。

    以上三大难题造成充电桩建设困难，而充电桩建设困难又让电动车无处充电、难以普及。其实，电动车典型的应用场景是白天上下班用车。晚上回到家，在居民用电低谷时候，利用低价电充电。采用长时间慢充方式，也不一定非得充满，因为两次充电间隔只有一个白天的时间，行驶里程也未必很长。所以，电动汽车车主并不需要昂贵的充电桩，更需要的是一个充电插座。

空调插座最高可以支持3.5kW的设备，不追求峰值，扣取充电转化的效率因素，实际2kW是没有问题的。如果电动汽车一小时能充2度电，那么晚上22点开始到第二天早晨7点，9个小时可以充18千瓦时的电。可以支持100公里左右的纯电里程。而日常上下班一天很少超过50公里。

相对于昂贵的充电桩，充电插座的成本可以忽略不计，并且目前大多数电动汽车都具有市电充电的模式，虽然充电桩有各自的标准，但市电充电接口是相同的。针对这一状况，为解决使用充电桩充电的成本、兼容、配套三大难题，本实用新型提出了一种全新的思路：私家电动汽车采用智能充电插座充电，电动汽车通过智能充电插座充电的同时，充分利用WIFI技术和无线公网技术能随时接收使用者的控制命令，并按使用者需求向使用者发送电动汽车充电状态和信息。

发明内容    

本实用新型的目的是，为了解决目前由于充电桩价格高、占地费用贵、维护成本高、充电时间长、充电位置受限制，造成电动汽车难以普及的难题；本实用新型提出一种电动汽车智能充电管理系统。

本实用新型的技术方案如下，本实用新型电动汽车智能充电管理系统由智能插座、智能交互终端、WIFI或GPRS网络及用户手机客户端组成。智能插座通过WIFI与智能交互终端连接；智能交互终端连接通过GPRS网络与用户手机客户端连接。

智能插座以小区、写字楼、商场、医院、学校、企事业单位停车场为重点，每个停车场部署一个智能交互终端，停车场的每个停车位配备一个智能充电插座，只要将电网引出供电电源线与智能充电插座正确连接部署即可。智能插座通电后即可给电动汽车充电，同时可通过WIFI与智能交互终端进行通讯和信息交互，智能交互终端再通过无线公网与用户手机客户端进行通讯或信息交互。

智能充电插座由常规的电源插座、用电信息计量单元、WIFI通讯模块和控制模块所组成。由常规的电源插座、用电信息计量单元、WIFI通讯模块、控制模块和内置开关所组成。用电信息计量单元、WIFI通讯模块和控制模块均安装在常规的电源插座内；所述智能插座的内置开关，可受控制模块控制，对智能插座输出的通电、断电进行控制；用电信息计量单元与控制模块相连，控制模块连接WIFI通讯模块。

由于WIFI的无线覆盖半径小于100米，当车库面积较大时，只要有几个公共的路由器，即可使停车场所有的插座都可以联网。

常规的电源插座：将电动汽车市电充电插头插入智能插座即可将电网电源接通输入电动汽车给电池充电，智能插座具有内置开关，可受控制模块控制，对智能插座输出的通电、断电进行控制。

用电信息计量单元：由高电阻分压采样电路、锰铜片电流采样电路和计量芯片组成；输入的电压电流转变成小的采样电压电流信号，再进入计量芯片，获得用电量、电流、电压、有功功率的信息。智能充电插座通过WIFI方式将信息传送到智能交互终端。

WIFI通讯模块：在智能充电插座内嵌入一片WIFI模块，所述WIFI模块由无线收发器、功率放大器、低噪声放大器、收发切换器和天线五部分组成。无线收发器模块是WIFI通讯模块的核心器件，本实用新型无线收发器模块采用AR9220芯片，该芯片支持IEEE802.11n，兼容802.11b/g无线标准协议。支持双频，2.4GHz和5GHz，具备二发二收（2T2R）性能。AR9220在40MHz带宽时，最高的传输速率可以达到300Mbps。

控制模块通过WIFI通讯模块接收手机客户端的命令，再对插座供电进行通电、断电控制，同时也根据充电信息对插座供电进行通断或保护。

本实用新型智能交互终端由控制模块CPU、GPRS模块、WIFI通讯模块和其它辅助模块（包括电源、显示、键盘等）组成。是智能充电管理系统中的重要器件。在手机客户端和智能充电插座之间的通讯过程中，起着信息上传下达的中转站作用。

    控制模块主要包括微处理器RDC R8822, Flash 芯片(512K字节),SRAM 芯片(1M×16位),时钟芯片DS1820等。控制模块负责转发智能充电插座和手机客户端之间的通讯信息，负责存储智能充电插座与客户手机号之间的对应关系，负责管理整个充电流程。

    GPRS模块有1个SIM 卡槽、1个直流电源接口、1个天线接口。负责通过无线公网与手机客户端通讯和信息交互。在SIM 卡槽内插入1张SIM卡，比如该卡号码为136YYYY6789,则该号码为该智能交互终端的上行通讯地址。

    WIFI通讯模块：智能交互终端通过WIFI与智能充电插座进行通讯和信息交互。

手机客户端：本实用新型通过手机客户端，电动汽车车主还可以查询附近停车场的位置分布、具体位置、各停车场的智能充电插座数量、特别是空闲的数量。电动汽车车主可通过手机查找离自己最近的充电桩，或者直接预约自己方便的时间进行充电。

本实用新型与现有技术比较的有益效果是，本实用新型一种电动汽车智能充电管理系统解决了电动汽车无需到充电站、充电桩充电，只要在停车场即可完成智能充电的问题。电动汽车智能充电管理系统充分利用现有的WIFI技术、无线公网技术和手机客户端技术实现充电客户与智能充电插座之间的信息互动，智能充电插座能随时接收使用者的控制命令，并按使用者需求向使用者发送电动汽车充电状态和信息。本实用新型的建造成本、运维成本与原有的充电桩、充电站相比，基本可以忽略不计。但本实用新型使电动汽车的充电变得十分方便简单。

本实用新型能广泛用于有电动汽车充电的小区、写字楼、商场、医院、学校和企事业单位停车场。

附图说明    

图1为本实用新型系统结构原理图；

图2为智能充电插座原理框图。

具体实施方式

本实施例电动汽车智能充电管理系统由智能插座、智能交互终端、WIFI或GPRS网络及用户手机客户端组成。智能插座通过WIFI与智能交互终端连接；智能交互终端连接通过GPRS网络与用户手机客户端连接。

本实用新型的具体实施方式如下：用户在家用可以智能手机上的APP通过WIFI网络对智能充电插座的通电与否进行控制。智能充电插座没有电动汽车充电时是不通电的，当客户需要使用智能充电插座充电时，首先在智能充电插座上插上电动汽车充电插头，再运行手机客户端的APP，提出停车位充电插座的供电需求。当智能交互终端收到申请，就通过WIFI按设定的时间和要求，通知智能充电插座控制开关合闸为电动汽车充电，并确认对应的智能充电插座是否已经接通，再将情况反馈给用户手机客户端。

电动汽车充电具体流程如下：比如手机号138XXXX5678车主需要为电动汽车充电，他登录手机客户端软件，查看那个车位空闲，比如007车位空闲。车主将车停在007号车位并插上充电插头准备充电，但此时智能充电插座内置开关还处于断开状态。车主用手机通过手机客户端软件选择车位007，则客户端软件通过短信或微信将信息发送到智能交互终端，比如终端卡号码为136YYYY6789。智能交互终端收到手机客户端信息后，首先将客户手机号138XXXX5678与007车位形成关联并存储在智能交互终端中，再将007车位置于“在用”状态，防止其他车辆再选007车位。第三步再发送开始充电命令到007车位智能充电插座，007车位智能充电插座收到命令后即闭合开关，开始对电动汽车充电，并同时将007车位智能充电插座在充电信息发送到客户手机客户端。

本实用新型还可申请充电时间，比如电动汽车只在停车位充电2小时或5小时，甚至可以申请定时从几点充到几点。

当智能充电插座检测到有充电电压，但充电电流为0时，说明电动汽车充电完成。这时智能充电插座自动断开开关，并上报给智能交互终端，智能交互终端再将收到的“007车位充电完成”的状态信息发送到客户手机客户端。

Claims (10)

1.一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述系统由智能插座、智能交互终端、用户手机客户端、WIFI和GPRS网络组成；所述智能插座通过WIFI与智能交互终端连接；智能交互终端连接通过GPRS网络与用户手机客户端连接。

2.根据权利要求１所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述智能插座由常规的电源插座、用电信息计量单元、WIFI通讯模块、控制模块和内置开关所组成；用电信息计量单元、WIFI通讯模块和控制模块均安装在常规的电源插座内；所述智能插座的内置开关，可受控制模块控制，对智能插座输出的通电、断电进行控制；用电信息计量单元与控制模块相连，控制模块连接WIFI通讯模块。

3.根据权利要求２所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述用电信息计量单元，由高电阻分压采样电路、锰铜片电流采样电路和计量芯片组成；输入的电压电流转变成小的采样电压电流信号，再进入计量芯片，获得用电量、电流、电压、有功功率的信息；智能充电插座通过WIFI方式将信息传送到智能交互终端。

4.根据权利要求２所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述WIFI模块由无线收发器、功率放大器、低噪声放大器、收发切换器和天线五部分组成；无线收发器连接功率放大器，再连接低噪声放大器；低噪声放大器通过收发切换器连接天线。

5.根据权利要求２所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述控制模块通过WIFI通讯模块接收手机客户端的命令，再对插座供电进行通电、断电控制，同时也根据充电信息对插座供电进行通断或保护。

6.根据权利要求１所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述智能交互终端由控制模块CPU、GPRS模块、WIFI通讯模块和其它辅助模块组成。

7.根据权利要求２所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述控制模块主要包括微处理器RDC R8822, Flash 芯片,SRAM 芯片,时钟芯片DS1820。

8.根据权利要求４所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述无线收发器模块采用AR9220芯片，该芯片支持IEEE802.11n，兼容802.11b/g无线标准协议；支持双频，2.4GHz和5GHz，具备二发二收性能；AR9220在40MHz带宽时，最高的传输速率可以达到300Mbps。

9.根据权利要求６所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述GPRS模块有1个SIM 卡槽、1个直流电源接口、1个天线接口；负责通过无线公网与手机客户端通讯和信息交互。

10.根据权利要求６所述的一种电动汽车智能充电管理系统，其特征在于，所述其它辅助模块包括电源、显示、键盘。