CN207481674U - 一种多功能智能充电桩及充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能智能充电桩及充电系统，充电桩包括：控制芯片、联动机构和测量装置，通过通信协议实现实时、主动上报动态数据，并且只有在触发事件出现时才主动上报触发数据，使运营成本大幅降低，数据更为完善，且便于运营管理与事后查询；通过生成的控制信号实施对充电桩充电的控制，优化了控制流程，使充电桩控制的智能化水平得到提高；系统包括充电桩、智能端和管理端，通过在管理端进行用户认证，提升了平台的安全性，保护了经营者的权益；通过管理端与智能端的交互，让消费者能够实时掌握充电的动态及充电后的电量、费用等信息，提高了充电的可追溯性，使管理模式多样化。

Description

一种多功能智能充电桩及充电系统

技术领域

本实用新型涉及网络以及自动控制领域，具体涉及一种多功能智能充电桩及充电系统。

背景技术

随着网络信息技术的不断发展，使人们的生活越来越便捷，各个不同的领域均引入了网络信息技术对行业进行改造与革新，满足了人们日益增长的需求；同时为了适应环保要求，各式各样的电动车被投入市场，诸如：太阳能电动汽车、蓄电池电动汽车、电瓶车(普通)、滑板电瓶车、单轮电动车等。

因此，当今社会对在不同的地点进行电动车充电的需求急剧上升，充电桩应运而生。但是在使用充电桩的过程中，出现了不少问题，比如智能化水平低、使用中浪费大量人力等，在此背景下出现了网络信息技术与充电桩相结合的充电桩联网平台。现有技术中的充电桩联网平台包括充电终端、云端服务器，通过一定的通信协议完成两者间的充电量、费用、充电时间等静态数据信息的交互，从而使人员能够了解到静态数据信息，便于事后查询；并且具有一定程度的智能化，节省了人力。

现有技术的不足之处在于，现有的平台无法实时采集动态数据，数据形式单一，不够完善，不利于运营管理与事后查询；无法实时掌握充电的动态，可追溯性低；控制流程简单，智能化水平比较低；安保性能比较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多功能智能充电桩及充电系统，以解决上述不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多功能智能充电桩，包括充电桩，所述充电桩包括：控制芯片、联动机构和测量装置，

所述控制芯片，用以接收控制信号，控制所述联动机构进行充电；

所述测量装置与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号测得充电时的动态数据，并根据通信协议对其进行传输；所述动态数据至少包括电量变化；

所述通信协议被配置为：在检测到所述充电桩出现触发事件时，发出读取得到的触发数据，并据其生成所述控制信号；以及在所述电量变化达到设定阈值时，发出所述动态数据。

上述多功能智能充电桩，所述充电桩还包括设置单元，用以对所述充电桩内的充电桩参数进行初始化设置，并根据所述通信协议将所述充电桩参数上传至管理端，通过管理端将其转换为相应的控制信号。

上述多功能智能充电桩，所述测量装置包括传感装置、电量检测装置，

所述电量检测装置与所述控制芯片连接，用以在收到所述控制信号后，据其进行充电时的电量变化的周期性检测；

所述传感检测装置与所述控制芯片连接，用以在收到所述控制信号后，据其进行充电桩的工作状态数据的周期性检测。

上述多功能智能充电桩，所述联动机构包括地锁、电枪锁以及电堆，所述地锁设置于所述充电桩的底部与地面连接，所述电枪锁设置于所述充电桩上与电枪连接，

所述地锁与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号进行锁紧和松开；

所述电枪锁与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号进行锁紧和松开；

所述电堆与所述控制芯片连接，用以根据所控制信号进行供电与断电。

上述多功能智能充电桩，所述触发事件包括：通过会员卡触发、通过银行卡触发以及通过扫码触发。

上述多功能智能充电桩，所述通信协议还被配置为：通过心跳信号检测所述充电桩和所述管理端是否通讯中断，并在通讯中断时对所述动态数据和所述控制信号进行断点续传。

一种多功能智能充电系统，包括所述充电桩，所述充电桩包括：控制芯片、联动机构和测量装置，

所述控制芯片，用以接收控制信号，控制所述联动机构进行充电；

所述测量装置与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号测得充电时的动态数据，并根据通信协议对其进行传输；所述动态数据至少包括电量变化；

所述通信协议被配置为：在检测到所述充电桩出现触发事件时，发出读取得到的触发数据，并据其生成所述控制信号；以及在所述电量变化达到设定阈值时，发出所述动态数据；

还包括管理端和智能端，所述管理端分别与所述充电桩、所述智能端连接，

所述管理端，用以根据所述触发数据进行用户认证，并根据认证结果生成所述控制信号；所述控制信号的传输遵循所述通信协议；以及将所述动态数据和据其获得的费用提示信息，同步至所述智能端；

所述智能端，用以将所述动态数据或所述费用提示信息转换为显示数据，并通过显示插件对所述显示数据进行播放。

上电视多功能智能充电系统，所述智能端，还用以生成或取消预约命令，并发送给所述管理端，通过所述管理端判断充电桩是否出现空闲，若空闲，优先对发出预约的智能端发出充电提示信息。

上电视多功能智能充电系统，所述管理端，还用以根据所述电量变化计算获得充电费用，同时生成所述充电费用相应的支付链接，并根据所述充电费用和支付链接生成所述费用提示信息。

本实用新型提供的一种多功能智能充电桩，具有以下有益效果：

1)通过通信协议实现实时、主动上报动态数据，并且只有在触发事件出现时才主动上报触发数据，解决了轮询机制的实时性差，信息采集重复、无用，浪费流量以及浪费电量的问题，使运营成本大幅降低，数据更为完善，且便于运营管理与事后查询；

2)通过生成的控制信号实施对充电桩充电的控制，从而实现了管理端对充电桩的远程控制，优化了控制流程，使充电桩控制的智能化水平得到提高。

本实用新型还提供一种多功能智能充电系统，具有以下有益效果：

1)通过通信协议实现实时、主动上报动态数据，并且只有在触发事件出现时才主动上报触发数据，解决了轮询机制的实时性差，信息采集重复、无用，浪费流量以及浪费电量的问题，使运营成本大幅降低，数据更为完善，且便于运营管理与事后查询；

2)通过在管理端对用户身份、密码及欠费情况等进行认证，避免了欠费、恶意刷他人卡等不良现象发生，提升了平台的安全性，保护了经营者的权益；

3)通过生成的控制信号实施对充电桩充电的控制，从而实现了管理端对充电桩的远程控制，优化了控制流程，使充电桩控制的智能化水平得到提高；

4)通过管理端与智能端的交互，让消费者能够实时掌握充电的动态及充电后的电量、费用等信息，提高了充电的可追溯性，使管理模式多样化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的多功能智能充电桩的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多功能智能系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、管理端；2、充电桩；21、测量装置；211、电量检测装置；212、传感装置；22、控制芯片；23、联动机构；231、地锁；232、电枪锁；233、电堆；24、设置单元；3、智能端。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

如图1-2所示，为本实施例中的一种多功能智能充电桩2，包括充电桩2，所述充电桩2包括：包括控制芯片22、联动机构23和测量装置21，所述控制芯片22，用以接收控制信号，控制所述联动机构23进行充电；所述测量装置21与所述控制芯片22连接，用以根据所述控制信号测得充电时的动态数据，并根据通信协议对其进行传输；所述动态数据至少包括电量变化；所述通信协议被配置为：在检测到所述充电桩2出现触发事件时，发出读取得到的触发数据，并据其生成所述控制信号；以及在所述电量变化达到设定阈值时，发出所述动态数据。

具体的，联动机构23是指根据控制信号运行的各硬件设备，通过该上述硬件设备的动作，最终实现充电；控制信号是指充电桩2中的控制芯片22能够识别的，控制联动机构23按照顺序逻辑执行相应动作的指令；相应动作包括测量装置21对动态数据的采集，机械锁紧、松开动作等；智能端3可以为移动智能端3、智能显示设备等。动态数据是指上述硬件设备在工作时，测量装置21对其充电时的电流变化、电压变化、电量变化以及温度变化等数据信息进行检测，获取得到的相应的数据，该数据可反映各个设备实时的工作状态。通信协议是指管理端1与充电桩2进行信息数据交互时，需要遵循的规则，其规定了充电桩2读取到的触发数据、检测到的动态数据上传管理端1的条件，以及控制信号、控制信号对应的初始参数传输的规则；条件是指电量变化达到设定阈值，就将在该时间段内检测得到的动态数据上传管理端1；电量变化是指充电时联动机构23中电堆233，或充电电量的变化；设定阈值是指电量变化的上限值，即每当电量变化达到上限值时(达到后将重新统计，即以此为周期，实时生成相应检测信号)就会向管理端1上报测得的动态数据，以实时对各个硬件设备的电流、电压等运行情况进行监视并反馈至管理端1、智能端3；设定阈值可以为1Kw/h、0.5Kw/h、 0.1Kw/h，优选的，设定阈值为0.1w/h。触发事件是指刷卡、扫码等人为触发，不同的触发事件，对应不同的充电桩2参数，即在管理端1生成的控制信号不同；收到触发事件时充电桩2中的读写设备读取卡中或扫码端的触发数据；用户认证是指对上述读取得到的触发数据进行核对，看是否符合设定；触发数据为用户个人信息，其包括但不限于，个人会员信息、个人账户信息、密码信息、APP扫码信息、储蓄卡余额信息以及会员卡余额信息等，核对上述个人信息中的一项或多项即可。认证结果是指通过用户个人信息认证获得的是否合格的判断结果，若合格，则发出控制信号，并通过移动端APP或者充电桩2的HMI提示认证成功，同时进行控制相应的机械锁紧、松开动作等，以及在在动作执行完毕后进入充电状态，并进行动态数据的检测；若不合格，则通过移动端APP或者充电桩2的HMI进行相应的提示，如：个人账号存在欠费、个人账号不存在、个人账号重复登录、密码输入错误以及扫码信息过时等，并通过交互界面(手机APP、HMI等)引导用户进行相应的操作；比如出现个人账号存在欠费情况，并且账号下的磁卡或移动端APP内有余额，平台将通过磁卡或移动端APP自行扣除相应的费用；若账号内无余额，提示无余额存在欠费，程序直接被中止，从而避免了欠费不还的情况。予以显示是指通过智能端3实时进行动态数据的显示，使人员通过其能实时了解到充电桩2各项工作指数的变化；以及在充电结束时，在管理端1根据电量变化对充电电量的总变化进行计算，根据其得到费用提示信息，发送到智能端3 提示用户，并通过其进行相应额度的支付。

进一步的，控制芯片22与管理端1的各个单元通过路由器完成信息、信号交互，一个路由器可连接多个控制芯片22，在本实施例中，优选为一个路由器连接十个控制芯片22(即一个路由器对应十个充电桩2)。使硬件成本费大幅降低。

本领域的技术人员应当了解，所述控制芯片22型号为：Cortex-A8处理器 AM3354。

本发明提供的一种充电桩2联网云平台，具有以下有益效果：

1)通过通信协议实现实时、主动上报动态数据，并且只有在触发事件出现时才主动上报触发数据，解决了轮询机制的实时性差，信息采集重复、无用，浪费流量以及浪费电量的问题，使运营成本大幅降低，数据更为完善，且便于运营管理与事后查询；

2)通过生成的控制信号实施对充电桩2充电的控制，从而实现了管理端1对充电桩2的远程控制，优化了控制流程，使充电桩2控制的智能化水平得到提高。

进一步的的，所述通信协议还被配置为：通过心跳信号检测所述充电桩2和所述管理端1是否通讯中断，并在通讯中断时对所述动态数据和所述控制信号进行断点续传。在实际使用中，管理端1与充电桩2间会出现通讯中断的情况，通过周期性的发出心跳信号能检测到两者间的通讯是否中断，若检测到通讯中断，人员可及时作出检修，防止消费者在充电时长时间的等待，提高了用户体验以及充电的效率；由于一个充电桩2场地通常有多个充电桩2，但多个充电桩2均在平台上，通讯中断会导致在通讯中断时未读取的数据(控制信号、控制参数以及充电时的动态数据)也中断，如：读取刷卡信息中断、移动端APP扫码信息中断、扣费信息中断等；在这种情况下，协议规定断点的数据可以续传，提高了充电桩2的使用效率，能够节省用户的时间，并避免了重复操作现象的出现，提高了人员管理、运营的效率。

进一步的，所述充电桩2还包括设置单元24，用以对所述充电桩2内的充电桩2 参数进行初始化设置，并根据所述通信协议将所述充电桩2参数上传至管理端1，通过管理端1将其转换为相应的控制信号。在使用平台前，首先要进行充电桩2工作参数的初始化，即通过智能端3编辑上述参数，并上传至管理端1，在管理端1进行转换，转化成控制芯片22可识别的信号(控制信号)并发出；可根据不同的电动车提供不同充电电压、充电电流的充电形式，以保证对不同电瓶的兼容性。

优选的，所述触发事件包括：通过会员卡触发、通过银行卡触发以及通过扫码触发。可在充电桩2实现触发事件的判断，并根据判断结果生成相应的触发信号；如用户通过会员卡刷卡，则发出会员卡相对应的触发信号，管理端1就可以确定触发事件为会员卡刷卡的行为，从而可进入相应的数据库进行用户认证；可选的，也可以不判断为何种触发事件，直接进入管理端1进行用户认证。并且将在该选择的充电模式下的用户个人信息在云端进行存储，在费用扣除时直接调取对应支付需要认证的信息(卡号、密码等)。提供了多种充电模式，使消费者在没有会员卡、银行卡或者磁卡余额不足时，能够通过其他触发方式进行充电，大大提高了消费者的便利性，以及充电的兼容性。

进一步的，所述测量装置21包括传感装置212、电量检测装置211，所述电量检测装置211与所述控制芯片22连接，用以在收到所述控制信号后，据其进行充电时的电量变化的周期性检测；所述传感检测装置与所述控制芯片22连接，用以在收到所述控制信号后，据其进行充电桩2的工作状态数据的周期性检测。收到控制信号后，控制芯片22根据控制信号控制电量检测装置211按一定的检测周期进行充电电量变化的检测，只要接收到控制信号，电量检测装置211、传感装置212就进入工作状态，直至程序中止或充电结束方停止检测；通过电量检测装置211实现电量变化的检测；通过传感装置212实现联动机构23电流、电压变化的检测；并且仅在电量变化达到相应的阈值才进行动态数据的上传，很大程度避免了数据的重复上传，并且流量使用大幅减小，节省了运营成本。

进一步的，所述联动机构23包括地锁231、电枪锁232以及电堆233，所述地锁 231设置于所述充电桩2的底部与地面连接，所述电枪锁232设置于所述充电桩2上与电枪连接，所述地锁231与所述控制芯片22连接，用以根据所述控制信号进行锁紧和松开；所述电枪锁232与所述控制芯片22连接，用以根据所述控制信号进行锁紧和松开；所述电堆233与所述控制芯片22连接，用以根据所控制信号进行供电与断电。通过控制信号实现电枪锁232状态、地锁231状态和电堆233状态的动作控制及顺序动作的控制，进一步提升了智能化，使充电桩2不易被不法分子偷盗，提升了安保性；并且在不供电的状态下充电桩2将无法进行充电，保障了经营人员的权益。

如图2所示，为本实施提供的一种多功能智能充电系统，包括所述充电桩2，所述充电桩2包括：包括控制芯片22、联动机构23和测量装置21，所述控制芯片22，用以接收控制信号，控制所述联动机构23进行充电；所述测量装置21与所述控制芯片22连接，用以根据所述控制信号测得充电时的动态数据，并根据通信协议对其进行传输；所述动态数据至少包括电量变化；所述通信协议被配置为：在检测到所述充电桩2出现触发事件时，发出读取得到的触发数据，并据其生成所述控制信号；以及在所述电量变化达到设定阈值时，发出所述动态数据；还包括管理端1和智能端3，所述管理端1分别与所述充电桩2、所述智能端3连接，所述管理端1，用以根据所述触发数据进行用户认证，并根据认证结果生成所述控制信号；所述控制信号的传输遵循所述通信协议；以及将所述动态数据和据其获得的费用提示信息，同步至所述智能端3；所述智能端3，用以将所述动态数据或所述费用提示信息转换为显示数据，并通过显示插件对所述显示数据进行播放。

具体的，从充电开始至充电结束，管理端1通过累加器统计总共产生多少个电量变化，并结合设定阈值计算出总的电量变化，再根据每1Kw/h的价格计算获得本次充电的费用；同理，还可以根据不同的公式可以计算出其他动态数据在充电结束后的工作指数评分，即电流的波动、电压的波动以及温度的波动等数据，并在管理端1、智能端3据其生成显示数据，如：生成相应的表格，供管理人员和用户参考，通过这些数据，管理人员可以推断充电桩2的工作状态是否正常，是否需要检修等；用户可以推测出电动车的电瓶的损耗程度；让消费者能够实时掌握充电的动态，提高了充电的可追溯性；并且让管理人员可据此通知检修人员进行充电在的检修，以保证充电桩2始终能够正常运行。

本实用新型还提供一种多功能智能充电系统，具有以下有益效果：

1)通过通信协议实现实时、主动上报动态数据，并且只有在触发事件出现时才主动上报触发数据，解决了轮询机制的实时性差，信息采集重复、无用，浪费流量以及浪费电量的问题，使运营成本大幅降低，数据更为完善，且便于运营管理与事后查询；

2)通过在管理端1对用户身份、密码及欠费情况等进行认证，避免了欠费、恶意刷他人卡等不良现象发生，提升了平台的安全性，保护了经营者的权益；

3)通过生成的控制信号实施对充电桩2充电的控制，从而实现了管理端1对充电桩2的远程控制，优化了控制流程，使充电桩2控制的智能化水平得到提高；

4)通过管理端1与智能端3的交互，让消费者能够实时掌握充电的动态及充电后的电量、费用等信息，提高了充电的可追溯性，使管理模式多样化。

进一步的，所述管理端1，还用以根据电量变化计算获得充电费用，同时生成所述充电费用相应的支付链接，并根据所述充电费用和支付链接生成所述费用提示信息。支付链接的形式可以为直接通过银行卡刷卡支付、可以通过会员卡刷卡支付(即充电桩2上设有读取磁卡的区域)，也可以通过移动端APP(微信、支付宝等)扫码或直接支付；通过对电量变化的统计、计算得到充电费用，再生成相应额度的支付链接(即通过智能端3显示需支付的额度，当用户点击支付时，进行支付)，并且通过支付链接直接从会员卡、储蓄卡或者移动端APP中扣除相应费用。提供了多种支付方式，使消费者在没有会员卡、银行卡或者磁卡余额不足时，能够通过其他支付方式进行支付，大大提高了消费者的便利性，以及充电的兼容性。

进一步的，所述智能端3，还用以生成或取消预约命令，并发送给所述管理端1，通过所述管理端1判断充电桩2是否出现空闲，若空闲，优先对发出预约的智能端3 发出充电提示信息。实际使用中，充电桩2会出现被全部占用的情况，人员可通过智能端3完成预约，在充电桩2出现空闲时，优先通知已经预约的用户，将空闲充电桩2 的编号发给用户，使其能尽快到相应的位置充电；并且当一个充电桩2同时被多个用户预约时，按照预约时间将上述多个用户进行队列，优先通知最早预约的用户，依次类推；更加智能化，提升了人员运营、管理的效率，并且节省了用户亲自排队的时间，大大提高了用户的体验度。作为一种优选的实施方式，平台还采用报警机制，其他人若想占用时，经过用户认证，会反馈“插队、提示预约以及稍等已有预约”等信息，并发出报警，提示已被预约；这种情况下，管理端1将不会发出控制信号，因此，各个硬件设备也不会动作，充电无法进行；更进一步的，设有预约时间阈值，在超过该设定的时间阈值时，将解除报警机制，此时其他现场等待用户或者下一位预约用户将收到提示，可以进行充电。智能化程度进一步提高，并且防止了插队、非法占用等情况。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种多功能智能充电桩，包括充电桩，其特征在于，所述充电桩包括：控制芯片、联动机构和测量装置，

所述控制芯片，用以接收控制信号，控制所述联动机构进行充电；

所述测量装置与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号测得充电时的动态数据，并根据通信协议对其进行传输；所述动态数据至少包括电量变化；

所述通信协议被配置为：在检测到所述充电桩出现触发事件时，发出读取得到的触发数据，并据其生成所述控制信号；以及在所述电量变化达到设定阈值时，发出所述动态数据；

所述测量装置包括传感装置、电量检测装置，

所述电量检测装置与所述控制芯片连接，用以在收到所述控制信号后，据其进行充电时的电量变化的周期性检测；

所述传感检测装置与所述控制芯片连接，用以在收到所述控制信号后，据其进行充电桩的工作状态数据的周期性检测；

所述联动机构包括地锁、电枪锁以及电堆，所述地锁设置于所述充电桩的底部与地面连接，所述电枪锁设置于所述充电桩上与电枪连接，

所述地锁与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号进行锁紧和松开；

所述电枪锁与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号进行锁紧和松开；

所述电堆与所述控制芯片连接，用以根据所控制信号进行供电与断电。

2.根据权利要求1所述的多功能智能充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括设置单元，用以对所述充电桩内的充电桩参数进行初始化设置，并根据所述通信协议将所述充电桩参数上传至管理端，通过管理端将其转换为相应的控制信号。

3.根据权利要求1所述的多功能智能充电桩，其特征在于，所述触发事件包括：通过会员卡触发、通过银行卡触发以及通过扫码触发。

4.根据权利要求1所述的多功能智能充电桩，其特征在于，所述通信协议还被配置为：通过心跳信号检测所述充电桩和管理端是否通讯中断，并在通讯中断时对所述动态数据和所述控制信号进行断点续传。

5.一种多功能智能充电系统，包括所述充电桩，其特征在于，所述充电桩包括：控制芯片、联动机构和测量装置，

所述控制芯片，用以接收控制信号，控制所述联动机构进行充电；

所述测量装置与所述控制芯片连接，用以根据所述控制信号测得充电时的动态数据，并根据通信协议对其进行传输；所述动态数据至少包括电量变化；

所述通信协议被配置为：在检测到所述充电桩出现触发事件时，发出读取得到的触发数据，并据其生成所述控制信号；以及在所述电量变化达到设定阈值时，发出所述动态数据；

还包括管理端和智能端，所述管理端分别与所述充电桩、所述智能端连接，

所述管理端，用以根据所述触发数据进行用户认证，并根据认证结果生成所述控制信号；所述控制信号的传输遵循所述通信协议；以及将所述动态数据和据其获得的费用提示信息，同步至所述智能端；

所述智能端，用以将所述动态数据或所述费用提示信息转换为显示数据，并通过显示插件对所述显示数据进行播放。

6.根据权利要求5所述的多功能智能充电系统，其特征在于，所述智能端，还用以生成或取消预约命令，并发送给所述管理端，通过所述管理端判断充电桩是否出现空闲，若空闲，优先对发出预约的智能端发出充电提示信息。

7.根据权利要求5所述的多功能智能充电系统，其特征在于，所述管理端，还用以根据所述电量变化计算获得充电费用，同时生成所述充电费用相应的支付链接，并根据所述充电费用和支付链接生成所述费用提示信息。