CN105515128A - 智能化电动汽车充电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化电动汽车充电站，包括电动车统计设备、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，电动车统计设备用于统计充电站附近道路的电动车数量占据汽车数量的百分比，每一个充电桩主体架构都用于对电动车进行充电，ARM11处理器与电动车统计设备和多个充电桩主体架构分别连接，基于电动车统计设备的统计结果确定每一个充电桩主体架构的开关状态。通过本发明，能够根据充电站附近电动车具体使用情况，判断充电桩主体架构的充电开启状态，从而避免电力资源浪费。

Description

智能化电动汽车充电站

技术领域

本发明涉及智能电力管理领域，尤其涉及一种智能化电动汽车充电站。

背景技术

电动汽车是目前流行最广、节能环保的绿色出行交通工具。电动汽车配套的蓄电池，充完一次电可以续航的时间根据蓄电池的容量来决定，一般是固定不变的。一旦行驶途中没有电能，将使电动汽车驾驶员陷入尴尬的境地。

据调查，电动汽车驾驶员中至少有一半曾遭遇电动汽车“抛锚”，为了避免这一情况发生，电动汽车的管理者或推广者纷纷在城市的各个重点路段搭建电动电动汽车充电站，并电动汽车驾驶员提供各个充电站的具***置，从而便于驾驶员在发现电量不足时，立即寻找附近的充电站进行充电，解决电动汽车驾驶员的后顾之忧。

电动电动汽车充电站与手机充电站和汽车加油站相类似，是一种给电动汽车蓄电池“加电”的设备，可以快速的给电动汽车充电，为电动汽车提供续航能力。电动电动汽车充电站可以像汽车加油站一样，在沿街商店、街道社区、报刊亭旁、存车棚、投注点等处设置。

每一个电动电动汽车充电站可以由一个或多个充电桩组成，充电桩作为电动汽车的充电终端，除了为电动汽车提供电力之外，还可以具有定时、充满报警、电脑快充、密码控制、自识别电压、多重保护等功能，这样，一个充电站能够同时为多个电动汽车充电，提高充电的效率。

然而，由于充电桩发展历史较短，积累的经验较少，现有技术中的电动电动汽车充电站内的充电桩其结构比较粗犷，冗余度高，导致充电效率较为低下，而且提供的辅助功能偏少，给电动汽车的驾驶员带来的用户体验比较差。

同时，现有技术中的电动电动汽车充电站不具有智能化开关功能，无法根据附近道路的电动汽车具体数量设置自己内部充电桩的开启数量，只能凭借管理者的历史经验手工控制每一个充电桩是否进入省电或关闭状态，这样容易导致在附近道路上行驶的电动汽车很少时，充电站内所有充电桩全部运行，造成电力能源的浪费，或者，在附近道路上行驶的电动汽车很多时，只有少数甚至一个充电桩运行，无法为所有急需充电的电动汽车提供充电服务。

因此，需要一种新的电动汽车充电站，能够优化内部每一个充电桩的结构和功能，为电动汽车驾驶员提供更好的服务，同时，为充电站提供充电桩开启数量自动控制功能，能够基于附近道路电动汽车数量占据汽车数量的百分比自适应确定充电站内充电桩的开启数量，从而在节省电力能源，降低运营成本的同时，不影响对附近电动汽车的充电服务质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化电动汽车充电站，通过改造每一个充电桩的内部结构，提高充电桩的服务质量，更为关键的是，通过集成红外线传感阵列用于确定附近道路上经过的汽车总量，通过集成一氧化碳检测仪和一氧化氮检测仪用于确定附近道路上经过的油类汽车数量，从而进一步确定电动汽车数量，并通过计算电动汽车数量占据汽车数量的百分比以自适应确定充电站内充电桩的开启数量，从整体上提高充电站的智能化水平。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化电动汽车充电站，所述充电站包括电动车统计设备、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，电动车统计设备用于统计充电站附近道路的电动车数量占据汽车数量的百分比，每一个充电桩主体架构都用于对电动车进行充电，ARM11处理器与电动车统计设备和多个充电桩主体架构分别连接，基于电动车统计设备的统计结果确定每一个充电桩主体架构的开关状态。

更具体地，在所述智能化电动汽车充电站中，包括：一氧化氮检测仪，设置在红外线传感阵列附近，用于检测红外线传感阵列附近的一氧化氮浓度，并当一氧化氮浓度大于等于第一浓度阈值时，发出一氧化氮超标信号；一氧化碳检测仪，设置在红外线传感阵列附近，用于检测红外线传感阵列附近的一氧化碳浓度，并当一氧化碳浓度大于等于第二浓度阈值时，发出一氧化碳超标信号；红外线传感阵列，水平设置在充电站附近道路位置，由多个红外线传感单元组成，根据同时被触发的红外线传感单元的数量确定充电站附近道路是否存在汽车行驶通过，当确定存在汽车行驶通过时发出汽车通过信号，其中，红外线传感阵列的水平宽度大于等于最长汽车的长度，多个红外线传感单元为等间隔均匀分布；计时器，用于实时发送计时信号；多个充电桩主体架构，每一个充电桩主体架构包括充电控制设备、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、第二短路器、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；充电控制设备与交流电接收设备连接，用于切断或恢复交流电接收设备对交流线路的充电电力的接收；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；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；ARM11处理器，与计时器、红外线传感阵列、一氧化氮检测仪、一氧化碳检测仪以及每一个充电桩主体架构分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到一氧化氮超标信号和一氧化碳超标信号时，油类汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去油类汽车数量，汽车数量、油类汽车数量和电动车数量每天自动清零，基于电动车数量占据汽车数量的百分比确定充电站内充电桩主体架构的开启数量，电动车数量占据汽车数量的百分比越大，充电站内充电桩主体架构的开启数量越多；其中，三相插座连接三条线路，除了与电能表的电源输出端连接的交流电源线和中线之外，还包括接地线；其中，ARM11处理器对充电桩主体架构的开启关闭操作是通过对充电桩主体架构内的充电控制设备的控制来完成的。

更具体地，在所述智能化电动汽车充电站中：显示屏与ARM11处理器的并行数据接口连接。

更具体地，在所述智能化电动汽车充电站中：显示屏为液晶显示设备。

更具体地，在所述智能化电动汽车充电站中：显示屏用于显示电动车数量占据汽车数量的百分比。

更具体地，在所述智能化电动汽车充电站中：ARM11处理器和计时器都设置在充电站的控制箱内。

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智能化电动汽车充电站的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的智能化电动汽车充电站的电源转换设备的结构方框图。

附图标记：1电动车统计设备；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智能化电动汽车充电站的实施方案进行详细说明。

充电站的常见设置位置如下：

(1)、公共停车场：停车场是社会充电站最佳的地方之一，交通方便、出入方便。可与停车场租用一个车位，甚至是便角落位置即可，可以留有多个充电桩。

(2)、大型购物中心：此地放置充电站必然会受到购物中心欢迎，充电的人会顺便购买商品，这样，可与购物中心实现双赢。

(3)、可停车的路边地：城市停车越来越难，许多非主干道，都被允许用来临时停车，由于电动汽车快速充电站占用的地方非常小，可供电动汽车快速充电站放置的位置非常多，并且根据需要进行随时改动。

(4)、高速路服务区：在高速路服务区设置电动汽车快速充电站，就可连接周边城市，数量不多，但意义很大，他将大大增加电动汽车用户的信心。

(5)、居住小区：这是最贴近用户的地方，虽然小区内可以设置许多慢速充电桩，但有急事需要外出是几乎每个人都可能遇到的事情，慢速充电站必须与快速充电站结合起来才能发挥作用。

(6)、单位、写字楼等：一般单位与写字楼都有停车场地，单位购置充电站不仅可为本单位的电动汽车服务，也可为本单位员工电动汽车服务，当然也可允许社会车辆快速充电。

(7)、特殊景区，重要国道、偏远公路和用电无保障地域担忧须充电需求的地域可采用太阳能和风能等能源形式储能充电。

充电站的每一个充电桩的工作原理如下：平时(夜间优先)电网电力通过初级一次侧充电机向再生蓄电池进行储能充电，由于储能充电时没有时间要求，因而可用小电流慢速充电，充电电流可根据蓄电池电量自动安排充电时间，最大程度的使用夜间低谷电力。当需要为电动汽车充电时，根据电动汽车的允许最大充电电流和电压，通过次级二次侧快速充电机向电动汽车进行快速充电，由于充电过程是从储能蓄电池向电动汽车“倒电”，而不是直接取自电网，因而对电网没有任何干扰(如果直接从电网高功率取电，会严重干扰电网，不仅影响其他用户，而且威胁电网设备)。充电费用按实际充电量计算，非常方便。

通常，一个充电站内需要设置一个或多个充电桩以应对电动汽车扎推充电的情况，这时，充电站的管理者将面临一个难题：如何控制每一个充电桩的开启状态。如果全部充电桩全部开启但附近需要充电的电动汽车不多，将导致很多充电桩长期处于无电动汽车可充电的空闲状态，浪费一定的电力资源，相反，如果少量充电桩开启但附近需要充电的电动汽车很多，将导致很多电动汽车排队充电的情况发生，降低了充电效率，给用户带来不好的使用体验。

另外，现有技术中的充电桩的结构不够合理，功能较为单一，无法适应日益挑剔的电动汽车用户的需求。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化电动汽车充电站，首先，改造现有技术中的充电桩的结构，优化现有功能，增加必要的辅助功能；其次，在充电站内部集成多个汽车类型检测设备和统计设备，以基于电动汽车占据汽车总量的百分比自动控制充电站内部开启的充电桩的数量，从而，在不降低服务质量的同时，避免电力能源的过度浪费。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化电动汽车充电站的结构方框图，所述充电站包括电动车统计设备、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，电动车统计设备用于统计充电站附近道路的电动车数量占据汽车数量的百分比，每一个充电桩主体架构都用于对电动车进行充电，ARM11处理器与电动车统计设备和多个充电桩主体架构分别连接，基于电动车统计设备的统计结果确定每一个充电桩主体架构的开关状态。

接着，继续对本发明的智能化电动汽车充电站的具体结构进行进一步的说明。

所述充电站包括：一氧化氮检测仪，设置在红外线传感阵列附近，用于检测红外线传感阵列附近的一氧化氮浓度，并当一氧化氮浓度大于等于第一浓度阈值时，发出一氧化氮超标信号。

所述充电站包括：一氧化碳检测仪，设置在红外线传感阵列附近，用于检测红外线传感阵列附近的一氧化碳浓度，并当一氧化碳浓度大于等于第二浓度阈值时，发出一氧化碳超标信号。

所述充电站包括：红外线传感阵列，水平设置在充电站附近道路位置，由多个红外线传感单元组成，根据同时被触发的红外线传感单元的数量确定充电站附近道路是否存在汽车行驶通过，当确定存在汽车行驶通过时发出汽车通过信号，其中，红外线传感阵列的水平宽度大于等于最长汽车的长度，多个红外线传感单元为等间隔均匀分布。

所述充电站包括：计时器，用于实时发送计时信号。

所述充电站包括：多个充电桩主体架构，每一个充电桩主体架构包括充电控制设备、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、第二短路器、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；充电控制设备与交流电接收设备连接，用于切断或恢复交流电接收设备对交流线路的充电电力的接收。

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。

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。

所述充电站包括：ARM11处理器，与计时器、红外线传感阵列、一氧化氮检测仪、一氧化碳检测仪以及每一个充电桩主体架构分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到一氧化氮超标信号和一氧化碳超标信号时，油类汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去油类汽车数量，汽车数量、油类汽车数量和电动车数量每天自动清零，基于电动车数量占据汽车数量的百分比确定充电站内充电桩主体架构的开启数量，电动车数量占据汽车数量的百分比越大，充电站内充电桩主体架构的开启数量越多。

其中，三相插座连接三条线路，除了与电能表的电源输出端连接的交流电源线和中线之外，还包括接地线。

其中，ARM11处理器对充电桩主体架构的开启关闭操作是通过对充电桩主体架构内的充电控制设备的控制来完成的。

可选地，在所述智能化电动汽车充电站中：显示屏与ARM11处理器的并行数据接口连接；显示屏为液晶显示设备；显示屏用于显示电动车数量占据汽车数量的百分比；以及，ARM11处理器和计时器可以都被设置在充电站的控制箱内。

另外，新能源电动汽车越来越受到人们的关注，世界强国在电动汽车领域的竞争也愈演愈烈。

电动汽车有以下优点：①零排放。纯电动汽车使用电能，在行驶中无废气排出，不污染环境。②电动汽车比汽油机驱动汽车的能源利用率要高。③因使用单一的电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气***，所以结构较简单。④噪声小。⑤可在用电低峰时进行汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利用。

电动汽车的组成包括：电力驱动及控制***、驱动力传动等机械***、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制***是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制***由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

采用本发明的智能化电动汽车充电站，针对现有技术无法对充电站内部充电桩数量进行自动开启控制的技术问题，通过引入多个汽车类型检测设备和统计计算设备，确定附近道路上电动汽车占据汽车总量的百分比，以上述百分比作为充电站自动控制开启充电桩数量的依据，实现充电站的智能化管理，同时，优化充电站内每一个充电桩的结构，提高单个充电桩的充电性能。

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)

1.一种智能化电动汽车充电站，所述充电站包括电动车统计设备、ARM11处理器和多个充电桩主体架构，电动车统计设备用于统计充电站附近道路的电动车数量占据汽车数量的百分比，每一个充电桩主体架构都用于对电动车进行充电，ARM11处理器与电动车统计设备和多个充电桩主体架构分别连接，基于电动车统计设备的统计结果确定每一个充电桩主体架构的开关状态。

2.如权利要求1所述的智能化电动汽车充电站，其特征在于，所述充电站包括：

一氧化氮检测仪，设置在红外线传感阵列附近，用于检测红外线传感阵列附近的一氧化氮浓度，并当一氧化氮浓度大于等于第一浓度阈值时，发出一氧化氮超标信号；

一氧化碳检测仪，设置在红外线传感阵列附近，用于检测红外线传感阵列附近的一氧化碳浓度，并当一氧化碳浓度大于等于第二浓度阈值时，发出一氧化碳超标信号；

红外线传感阵列，水平设置在充电站附近道路位置，由多个红外线传感单元组成，根据同时被触发的红外线传感单元的数量确定充电站附近道路是否存在汽车行驶通过，当确定存在汽车行驶通过时发出汽车通过信号，其中，红外线传感阵列的水平宽度大于等于最长汽车的长度，多个红外线传感单元为等间隔均匀分布；

计时器，用于实时发送计时信号；

多个充电桩主体架构，每一个充电桩主体架构包括充电控制设备、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、第二短路器、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；

充电控制设备与交流电接收设备连接，用于切断或恢复交流电接收设备对交流线路的充电电力的接收；

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；

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；

ARM11处理器，与计时器、红外线传感阵列、一氧化氮检测仪、一氧化碳检测仪以及每一个充电桩主体架构分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到一氧化氮超标信号和一氧化碳超标信号时，油类汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去油类汽车数量，汽车数量、油类汽车数量和电动车数量每天自动清零，基于电动车数量占据汽车数量的百分比确定充电站内充电桩主体架构的开启数量，电动车数量占据汽车数量的百分比越大，充电站内充电桩主体架构的开启数量越多；

其中，三相插座连接三条线路，除了与电能表的电源输出端连接的交流电源线和中线之外，还包括接地线；

其中，ARM11处理器对充电桩主体架构的开启关闭操作是通过对充电桩主体架构内的充电控制设备的控制来完成的。

3.如权利要求2所述的智能化电动汽车充电站，其特征在于：

显示屏与ARM11处理器的并行数据接口连接。

4.如权利要求3所述的智能化电动汽车充电站，其特征在于：

显示屏为液晶显示设备。

5.如权利要求3所述的智能化电动汽车充电站，其特征在于：

显示屏用于显示电动车数量占据汽车数量的百分比。

6.如权利要求2所述的智能化电动汽车充电站，其特征在于：

ARM11处理器和计时器都设置在充电站的控制箱内。