CN105882449A - 一种基于地图导航的充电桩***及其使用方法 - Google Patents

一种基于地图导航的充电桩***及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于地图导航的充电桩***及其使用方法，该***包括电动汽车电池管理***实时监控车载动力电池的电量，当电量少于一定值时，给微处理器发送充电需求，并通过GPS定位装置获取汽车地理位置，并通过无线通信***与充电桩的信息给出最佳充电桩的地理信息，然后由内置地图进行线路导航，同时通过无线通信***将充电需求的信号发送至充电桩，充电装置根据充电需求进行太阳能蓄电，并将电量保存至蓄电池内。本发明不仅能够准确定位充电桩位置，能够合理安排行驶路径，还可以合理安排充电桩电力分配，大大缩短充电时间。

Description

一种基于地图导航的充电桩***及其使用方法
技术领域
本发明属于互联网技术领域，具体涉及一种基于地图导航的充电桩***及其使用方法。
背景技术
能源短缺是一个在世界上非常严重的问题。许多人担心，地球上的能源资源将被耗尽，如果我们在一个未经检查的方式使用它们。这一点，大多数人同意，将导致严重的问题，甚至危机，并危及人类的生存。 一方面，大多数人都同意，这个问题可以在某种方式解决。一个是保护和拯救我们的能源。能源不仅是指煤炭，石油或天然气，而且货物，土地和水等许多国家已经认识到在他们的能源使用浪费。他们正试图以节省能源。例如，一些国家有日光节能照明***使用较少的电力。一些城市实施水，如储户在公共厕所和酒吧。有些人对执行用电，用水过度严厉的惩罚，和耕作的土地。通过这些手段，人们希望在能源资源的消耗可放缓。然而，保护不能单独解决的问题。另一种方式，也许是最好的我认为，是开发新的能源资源。显然，不管我们怎样努力，以节约能源资源，如何丰富他们的情况，我们将使用它们迟早。我认为有许多能源资源，我们可以开发和利用。我们不必仅仅依靠目前的传统能源资源。还有许多其他的能源资源，我们可以发展，如核能，水力和太阳能。
随着资源问题的不断重视，以及环境污染等问题的关注，电动汽车越来越受宠。纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别（异）在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。相对于加油站而言，它由公用超快充电站。纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。
纯电动汽车时速快慢，和启动速度取决于驱动电机的功率和性能，其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小，车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等，它们体积，比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。
纯电动汽车的驱动电机有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分，再有交流步进电机等，它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速，有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。
纯电动汽车在不断受宠的同时，一个相当现实的问题却直接制约着纯电动汽车的使用。目前市场上以汽油为动力或者混合动力的汽车为主，汽车加油站遍地都是，而纯电动汽车而言，其电力加油站相对较少，并且分布不均匀，且分布点相对模糊，并且电动汽车的充电与充电桩的发电也需要相对较长的时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于地图导航的充电桩***及其使用方法，不仅能够准确定位充电桩位置，能够合理安排行驶路径，还可以合理安排充电桩电力分配，大大缩短充电时间。
一种基于地图导航的充电桩***，其特征在于：包括：
电动汽车电池管理装置，用于检测和监控电动汽车车载动力电池的实时电量，当实时电量低于标准电量时，则认为电量不足，给微处理器发送实时电量不足的状态信号。此标准电量可以预先设定，选择为总电量的20%-40%。
GPS定位装置，包括车载地图和定位单元，用于获取电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息，并且将所述的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息传递给微处理器。
无线通信装置，用于发送汽车电池不足的状态信号至充电桩，同时接收充电桩的位置信息，其与微处理器连接，同时与充电桩的无线信号相连。
充电桩，用于电动汽车的充电装置，其与无线通信装置相连，给无线通信装置发送状态信息。
微处理器，用于总控制和传递信息给所述的无线通信装置、GPS定位装置和电动汽车电池管理装置。
作为优选，所述充电桩包括无线接收装置和太阳能蓄电装置，所述的无线接收装置接收充电信号，所述的太阳能蓄电装置进行太阳能蓄电，并将电量保存至太阳能蓄电装置内。
作为优选，所述充电桩包括与所述的太阳能蓄电装置相连的燃料发电装置，用于进行燃料发电，并将电量保存至所述的太阳能蓄电装置内。
作为优选，所述GPS定位装置设有显示面板，所述的显示面板采用液晶显示装置。
作为优选，所述电动汽车电池管理装置设置有封存电量，将汽车总体电量的5%作为电量，用于应急使用，同时也作为其电池保护电量。
一种基于地图导航的充电桩***的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，所述的电池管理装置检测电动汽车车载动力电池的实时电量；
步骤2，所述的电池管理装置判断所述的实时电量与所述的标准电量的大小，当所述的实时电量低于所述的标准电量时，发送电量不足信号给微处理器；
步骤3，所述的微处理器发送获取电动汽车的地理位置信息信号给GPS定位装置；
步骤4，所述的GPS定位装置获取电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息，并且将所述的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息通过所述的无线通信装置传递给微处理器；
步骤5，所述的微处理器根据所述的GPS定位装置传来的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息判定最近距离的充电桩；
步骤6，电动汽车根据所述GPS定位装置的车载地图并进行导航至步骤5所述的最近距离的充电桩，所述微处理器通过无线通信装置发送充电信号给充电桩。
作为优选，步骤1所述的检测电动汽车车载动力电池的实时电量包括，检测电池的外特性参数（如电压、电流、温度等）。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用电动汽车电池管理***，实时监控车载动力电池的电量和地理位置信息，规划出最近的充电桩位置，并通过微处理器进行定位导航，安排合理路径，节省了时间，资源优化配置。
2、本发明采用在显示面板用于GPS定位装置，能够清晰准确地给出导航路线，相比较于直接语音导航，更加清晰。
3、采用燃料发电装置能够在太阳能发电无法使用或者电量不足的时候，直接进行发电，保证充电桩的正常使用。
4、电池管理***能够进行5%电量的封存，便于对蓄电池的保护，同时也作为应急电源使用。
附图说明
图1为基于地图导航的充电桩***的结构示意图。
图2为电池管理***主控模块的***框图。
图3为数据采集框架图。
图4为主模块程序流程图。
图5为数据采集模块（MCU）软件设计流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种基于地图导航的充电桩***，包括：
电动汽车电池管理装置，用于检测和监控电动汽车车载动力电池的实时电量，当实时电量低于标准电量时，则认为电量不足，给微处理器发送实时电量不足的状态信号，此时的标准电量预设为总电量的20%。
GPS定位装置，包括车载地图和定位单元，用于获取电动汽车的地理位置信息和96
充电桩的地理位置信息，并且将所述的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息传递给微处理器。
无线通信装置，用于发送汽车电池不足的状态信号至充电桩，同时接收充电桩的位置信息，其与微处理器连接，同时与充电桩的无线信号相连。
充电桩，用于电动汽车的充电装置，其与无线通信装置相连，给无线通信装置发送状态信息。
微处理器，用于总控制和传递信息给所述的无线通信装置、GPS定位装置和电动汽车电池管理装置。
充电桩包括无线接收装置和太阳能蓄电装置，所述的无线接收装置接收充电信号，所述的太阳能蓄电装置进行太阳能蓄电，并将电量保存至太阳能蓄电装置内。
充电桩包括与所述的太阳能蓄电装置相连的燃料发电装置，用于进行燃料发电，并将电量保存至所述的太阳能蓄电装置内。
GPS定位装置设有显示面板，所述的显示面板采用液晶显示装置。
电动汽车电池管理装置设置有封存电量，将汽车总体电量的5%作为封存电量，用于应急使用，同时也作为其电池保护电量。
一种基于地图导航的充电桩***的使用方法，包括如下步骤：
步骤1，所述的电池管理装置检测电动汽车车载动力电池的实时电量；
步骤2，所述的电池管理装置判断所述的实时电量与所述的标准电量的大小，当所述的实时电量低于所述的标准电量时，发送电量不足信号给微处理器；
步骤3，所述的微处理器发送获取电动汽车的地理位置信息信号给GPS定位装置；
步骤4，所述的GPS定位装置获取电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息，并且将所述的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息通过所述的无线通信装置传递给微处理器；
步骤5，所述的微处理器根据所述的GPS定位装置传来的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息判定最近距离的充电桩；
步骤6，电动汽车根据所述GPS定位装置的车载地图并进行导航至步骤5所述的最近距离的充电桩，所述微处理器通过无线通信装置发送充电信号给充电桩。
根据权利要求6所述的一种基于地图导航的充电桩***的使用方法，其特征在于：步骤1所述的检测电动汽车车载动力电池的实时电量包括，检测电池的外特性参数（如电压、电流、温度等）。
其电池管理***主控模块的***框图如图2所示，数据采集框架图如图3所示。
硬件设计为：使用LTC6803-2/4作为数据采集模块，其中它具有以下特点：可测量多达 N个串联电池的电压；可堆叠式架构；可支持多种电池化学组成和超级电容器；可单独寻址的串行接口；0.25% 的最大总测量误差；符合 ISO26262 标准的***进行设计；可在13ms 完成一个***中所有电池的测量；板上温度传感器和热敏电阻输入；具数据包误差检验功能的 1MHz 串行接口；可在电池随机连接的情况下保持安全；内置自测试功能电路；具内置噪声滤波器的 ΔΣ 转换器；导线开路连接故障检测；12μA 待机模式电源电流。
主控制模块单片机采用型号为Freescale的16位 MC9S12XEP100（MCU）来实现，时钟频率在16MHz，MC9S12XEP100具有12K内部RAM，2K内部EEPROM，128KFLASH，144脚QFP封装。
***电源模块设计：本电池管理***使用到的供电电源为宽范围转变成5V。
采用隔离电源模块得到电压检测、电流检测、绝缘监测、温度检测用供电电源。
在电源输入前端加入二极管完成反向保护，两级滤波电路有利于***的抗干扰性。
电流采样设计：在整车的电池组实际工况中，电流的变化范围为-300A 至 +300A（精度：1A）之间，为了保证电流采集的精度，采用全范围等精度较高的分流器检测电池组总电流。信号经调理后送高速AD进行数模转换和电流积分运算，数字信号经光耦隔离后输入MCU进行处理。
温度采样设计：电池组温度也是影响电池组性能的重要参数，电池组温度过高或过低会造成电池组不可逆转破坏。本***采用热敏式温度传感器，把每个温度传感器的电阻值通过电阻分压回路进行采样电压值，采用热敏电阻的电压值、温度值对应表来进行读取温度值，温度检测精度为1℃。
采用CAN收发器来进行MCU与动力总成控制***及其他控制器之间CAN通信。CAN通信采用了共模扼流圈滤波等技术，通信抗干扰能力强，通信比较稳定。CAN通信能够用于动力总成控制***与MCU间的数据通信及程序的标定与诊断。CAN收发器波特率为250kbps，数据结构采用扩展帧（29位ID值）。
如图4所示为主模块程序流程图，图5所示为数据采集模块（MCU）软件设计流程图。
以上所述仅为本发明的一些实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于地图导航的充电桩***，其特征在于：包括：
电动汽车电池管理装置，用于检测和监控电动汽车车载动力电池的实时电量，当实时电量低于标准电量时，则认为电量不足，给微处理器发送实时电量不足的状态信号；
GPS定位装置，包括车载地图和定位单元，用于获取电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息，并且将所述的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息传递给微处理器；
无线通信装置，用于发送汽车电池不足的状态信号至充电桩，同时接收充电桩的位置信息，其与微处理器连接，同时与充电桩的无线信号相连；
充电桩，用于电动汽车的充电装置，其与无线通信装置相连，给无线通信装置发送状态信息；
微处理器，用于总控制和传递信息给所述的无线通信装置、GPS定位装置和电动汽车电池管理装置。
2.根据权利要求1所述的基于地图导航的充电桩***，其特征在于：所述充电桩包括无线接收装置和太阳能蓄电装置，所述的无线接收装置接收充电信号，所述的太阳能蓄电装置进行太阳能蓄电，并将电量保存至太阳能蓄电装置内。
3.根据权利要求2所述的基于地图导航的充电桩***，其特征在于：所述充电桩包括与所述的太阳能蓄电装置相连的燃料发电装置，用于进行燃料发电，并将电量保存至所述的太阳能蓄电装置内。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于地图导航的充电桩***，其特征在于：所述GPS定位装置设有显示面板，所述的显示面板采用液晶显示装置。
5.根据权利要求1所述的基于地图导航的充电桩***，其特征在于：所述电动汽车电池管理装置设置有封存电量，将汽车总体电量的5%作为电量，用于应急使用，同时也作为其电池保护电量。
6.一种基于地图导航的充电桩***的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，所述的电池管理装置检测电动汽车车载动力电池的实时电量；
步骤2，所述的电池管理装置判断所述的实时电量与所述的标准电量的大小，当所述的实时电量低于所述的标准电量时，发送电量不足信号给微处理器；
步骤3，所述的微处理器发送获取电动汽车的地理位置信息信号给GPS定位装置；
步骤4，所述的GPS定位装置获取电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息，并且将所述的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息通过所述的无线通信装置传递给微处理器；
步骤5，所述的微处理器根据所述的GPS定位装置传来的电动汽车的地理位置信息和充电桩的地理位置信息判定最近距离的充电桩；
步骤6，电动汽车根据所述GPS定位装置的车载地图并进行导航至步骤5所述的最近距离的充电桩，所述微处理器通过无线通信装置发送充电信号给充电桩。
7.根据权利要求6所述的一种基于地图导航的充电桩***的使用方法，其特征在于：步骤1所述的检测电动汽车车载动力电池的实时电量包括，检测电池的外特性参数。
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