CN110103752A - 一种有线无线一体桩及其充电控制方法 - Google Patents

一种有线无线一体桩及其充电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有线无线一体桩及充电控制方法，该一体桩包括主控制器、IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块、输入供电模块、充电功率模块、输出接口、无线充电发射模块和AC/DC模块。有线无线一体充电桩可以使汽车充电方式更灵活、更便捷，保留了传统带充电枪的有线充电桩的快充优势。新增了无线充电功能，使得充电桩功能更丰富，并保障了人身安全，且操作方便。

Description

一种有线无线一体桩及其充电控制方法
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种有线无线一体桩及充电控制方法。
背景技术
充电桩的种类划分如下：(1)按安装方式分，可分为落地式充电桩、挂壁式充电桩，落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位，挂壁式充电桩适合安装在靠近墙体的停车位；(2)按安装地点分，可分为公共充电桩和专用充电桩，公共充电桩是建设在公共停车场结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩，专用充电桩是建设单位自有停车场，为单位内部人员使用的充电桩，自用充电桩是建设在个人自有车位，为私人用户提供充电的充电桩，充电桩一般结合停车场的停车位建设，安装在户外的充电桩防护等级不应低于IP54。安装在户内的充电桩防护等级不应低于IP32；(3)按充电接口数分，可分为一桩一充和一桩多充；(4)按充电方式分，可分为直流充电桩，交流充电桩和交直流一体充电桩。
现有技术中，为了适应电动汽车的发展速度，在一些大中型城市，各家电力公司也对充电网络进行一定的布局，在繁华地段或者经过调研确定电动汽车出现频繁的地段，增加充电桩的数量，在一定程度上缓解了电动汽车充电难的技术问题，同时，对于拥有私家车位的城市居民，政府也鼓励他们在私家车位上建立自己的充电桩，从而保证自家电动汽车在出发前电力充足。然而，上述方式无法从根本上解决电动汽车充电难的问题，充电桩的分布和数量都无法满足活跃在城市各个大中小道路上的电动汽车的迫切需求。同时，现有技术中的充电桩需要占据新的公共资源，使得城市原本有限的公共空间更加捉襟见肘；而且，现有技术中的充电桩的结构单一，功能简单，例如均为单一的带充电枪的有线充电桩，由于充电枪太重，操作有一定的难度，也存在一定的安全隐患。
因此，需要一种具有新型充电桩，能够具有分布广泛且数量众多的分布特点，而且由于充电桩数量众多而城市公共空间非常有限，需要具有新的分布模式的充电桩能够不过多占用城市公共空间，同时能够完善自身的内部结构，提高自身的充电效率，丰富自身的辅助功能，从而满足电动汽车用户的各种需求，适应电动汽车管理方的管理需要。
发明内容
本发明实施例提供了一种有线无线一体桩及充电控制方法，用以解决现有充电桩结构单一、功能简单、操作难度大且存在一定的安全隐患。
本发明实施例提供了一种有线无线一体桩，包括：主控制器、IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块、输入供电模块、充电功率模块、输出接口、无线充电发射模块和AC/DC模块；
所述输入供电模块输入端与交流市电连接，输出端与充电功率模块的输入端和AC/DC模块的输入端连接，所述充电功率模块与主控制器双向连接，输出端与输出接口的输入端连接，所述AC/DC模块的输出端与无线充电发射模块的输入端相连接，所述无线充电发射模块与主控制器双向连接，所述主控制器与IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块和输出接口之间均双向连接。
进一步地，作为一个可执行方案，所述有线无线一体桩还包括直流电表，所述直流电表的一端与主控制器连接，另一端与充电功率模块的输出端及输出接口的输入端连接。
进一步地，作为一个可执行方案，所述有线无线一体桩还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块的一端与主控制器连接，另一端与充电功率模块的输出端及输出接口的输入端连接。
进一步地，作为一个可执行方案，所述有线无线一体桩还包括运营管理***，所述运营管理***与所述通信模块通讯连接。
进一步地，作为一个可执行方案，所述输出接口连接有充电枪。
进一步地，作为一个可执行方案，所述IC卡读卡器上设置有二维码，所述二维码为所述有线无线一体桩的唯一标识信息。
进一步地，作为一个可执行方案，所述主控制器与充电功率模块和输出接口之间采用CAN总线连接；
所述主控制器与IC卡读卡器和人机交互界面之间采用RS232通信协议连接；
所述主控制器与无线充电发射模块和直流电表之间采用RS485通信协议连接。
进一步地，作为一个可执行方案，所述无线充电发射模块的发射功率为3.7KW。
进一步地，本发明实施例还提供了一种如上述有线无线一体桩的充电控制方法，所述充电控制方法包括以下步骤：
步骤S11：用户通过IC卡读卡器刷卡将用户信息发送至主控制器；
步骤S12：主控制器控制人机交互界面模块显示选择有线充电和无线充电方式两种方式供用户选择，若选择有线充电方式，则需取下充电枪***汽车电池充电口，并执行步骤S13，若选择无线充电方式，则直接执行步骤S14；
步骤S13：主控制器根据接收到的用户在人机交互界面模块上操作而发送的有线充电信号，获取IC卡读卡器的用户信息，并通知绝缘检测电路自检，绝缘检测电路通过自检后，主控制器控制输入供电模块开始工作，充电功率模块输出功率，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***，继续步骤S15；
步骤S14：主控制器根据接收到的用户在人机交互界面模块上操作而发送的无线充电信号，获取IC卡读卡器的用户信息，并控制无线充电发射模块发射功率至具有无线充电接收模块的汽车的无线充电接收模块，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***；
步骤S15：用户通过人机交互界面模块确认充电结束；
步骤S16：运营管理***将充电计费数据发送至主控制器，主控制器在人机交互界面模块显示付费操作及数据；
步骤S17：用户通过IC卡读卡器刷卡付费，完成充电。
进一步地，本发明实施例还提供了另一种如上述有线无线一体桩的充电控制方法，所述充电控制方法包括以下步骤：
步骤S21：用户通过APP扫描IC卡读卡器上的二维码，与有线无线一体桩建立通信连接；
步骤S22：用户通过APP将用户信息发送至运营管理***；
步骤S23：用户APP显示有有线充电和无线充电方式两种方式，若选择有线充电方式，则需取下充电枪***汽车电池充电口，并执行步骤S24，若选择无线充电方式，则直接执行步骤S25；
步骤S24：主控制器根据接收到由运营管理***转发的用户在APP上操作而发送的有线充电信号，获取用户信息，并通知绝缘检测电路自检，绝缘检测电路通过自检后，主控制器控制输入供电模块开始工作，充电功率模块输出功率，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***，继续步骤S25；
步骤S25：主控制器根据接收到由运营管理***转发的用户在APP上操作而发送的无线充电信号，获取用户信息，并控制无线充电发射模块发射功率至具有无线充电接收模块的汽车的无线充电接收模块，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***；
步骤S26：用户通过APP确认充电结束；
步骤S27：运营管理***将充电计费数据发送至主控制器和APP；
步骤S28：用户通过APP付费，完成充电。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供了一种有线无线一体桩及充电控制方法，该一体桩包括主控制器、IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块、输入供电模块、充电功率模块、输出接口、无线充电发射模块和AC/DC模块。有线无线一体充电桩可以使汽车充电方式更灵活、更便捷，保留了传统带充电枪的有线充电桩的快充优势。新增了无线充电功能，使得充电桩功能更丰富，并保障了人身安全，且操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例一所述的有线无线一体桩的结构示意图；
图2所示为本发明实施例二所述的基于有线无线一体桩的充电控制方法流程示意图；
图3所示为本发明实施例三所述的基于有线无线一体桩的充电控制方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例一提供了一种有线无线一体桩，如图1所示，其为本发明实施例一所述的有线无线一体桩的结构示意图，包括主控制器、IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块、输入供电模块、充电功率模块、输出接口、无线充电发射模块和AC/DC模块；
所述输入供电模块输入端与交流市电连接，输出端与充电功率模块的输入端和AC/DC模块的输入端连接，所述充电功率模块与主控制器双向连接，输出端与输出接口的输入端连接，所述AC/DC模块的输出端与无线充电发射模块的输入端相连接，所述无线充电发射模块与主控制器双向连接，所述主控制器与IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块和输出接口之间均双向连接。
需要说明的是，有线无线一体由380v交流电源输入输入供电模块。充电功率模块主要通过输入供电模块提供的电压电流将交流电逆变为直流电，通过输出接口输出至车辆的电池，即，本发明实施例所述有线无线一体桩为直流有线无线一体桩。
另外，需要说明的是，人机交互界面模块，可以是LCD显示屏模块，在LCD显示屏上可以显示充电操作中所需要信息，例如显示有线充电或无线充电的选择信息，充电状态指示灯信息，充电付费信息等等。
再有，需要说明的是，有线无线一体桩配备的IC卡读卡器，是可以满足在线或离线状态下，完成充电刷卡交易的。
最后，需要说明的是，本发明实施例所述的有线无线一体桩的使用方式，不仅可以通过刷卡识别，通过人机交互界面模块进行充电操作，还可以通过终端APP进行充电操作，因为本发明实施例所述的有线无线一体桩的配置有通信模块，因此具备网络通信功能，所以可以很方便的与终端建立通信连接，具体地充电操作流程可参见后续实施例。
进一步地，作为一个可执行方案，所述有线无线一体桩还包括直流电表，所述直流电表的一端与主控制器连接，另一端与充电功率模块的输出端及输出接口的输入端连接。
该直流电表可以计算电动汽车充电所需总电量，从而可由主控制器上报给运营管理***，记录充电电量，确定收费标准，完成计费，简单直观。
进一步地，作为一个可执行方案，所述有线无线一体桩还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块的一端与主控制器连接，另一端与充电功率模块的输出端及输出接口的输入端连接。正因为具备绝缘检测模块，因此有线充电桩具备自检及故障报警功能，使得有线充电桩更为安全可靠。
进一步地，作为一个可执行方案，所述有线无线一体桩还包括运营管理***，所述运营管理***与所述通信模块通讯连接。具体地，运营管理***与所述通信模块可通过以太网或GPRS进行通讯连接。
进一步地，所述输出接口连接有充电枪，并且所述输出接口还具有开断电的功能，也就是说为了实现安全保护功能，在输出接口设置了急停开关，异常时，能够实现在充电过程中紧急切断输出电源。
具体地，所述IC卡读卡器上设置有二维码，所述二维码为所述有线无线一体桩的唯一标识信息。这样即可了解具体是哪个有线无线一体桩待使用，方便运营管理***进行控制管理。
具体地，所述主控制器与充电功率模块和输出接口之间采用CAN总线连接；
所述主控制器与IC卡读卡器和人机交互界面之间采用RS232通信协议连接；
所述主控制器与无线充电发射模块和直流电表之间采用RS485通信协议连接。
具体地，所述无线充电发射模块的发射功率为3.7KW。
优选的，3.7KW无线充电***基于磁耦合谐振式无线电能传输技术将能量以电磁波方式从无线充电发射模块传递到无线充电接收模块，经过滤波整流处理后提供稳定的直流电源供给车上的电池。
使用时，由380v交流电源输入输入供电模块，经过AC/DC模块将380V交流电经过AC/DC模块内的APFC整流电路产生400V直流电源，给到无线充电发射模块，该直流电源通过全桥高频逆变电路产生高频交流。高频交流电经过原边谐振网络补偿后，通过无线充电发射模块向外发射电磁能量，在电磁感应原理的作用下，在无线充电接收模块中产生相应频率的感应电流，该感应电流经过副边谐振补偿网络、高频整流电路后向电池提供直流电能。
本发明实施例提供了一种有线无线一体桩，该一体桩包括主控制器、IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块、输入供电模块、充电功率模块、输出接口、无线充电发射模块和AC/DC模块。有线无线一体充电桩可以使汽车充电方式更灵活、更便捷，保留了传统带充电枪的有线充电桩的快充优势。新增了无线充电功能，使得充电桩功能更丰富，并保障了人身安全，且操作方便。
实施例二
本发明实施例二提供了一种基于本发明实施例一所述有线无线一体桩的充电控制方法，如图2所示，其为本发明实施例二所述的充电控制方法的流程示意图，所述充电控制方法包括以下步骤：
步骤S11：用户通过IC卡读卡器刷卡将用户信息发送至主控制器；
步骤S12：主控制器控制人机交互界面模块显示选择有线充电和无线充电方式两种方式供用户选择，若选择有线充电方式，则需取下充电枪***汽车电池充电口，并执行步骤S13，若选择无线充电方式，则直接执行步骤S14；
步骤S13：主控制器根据接收到的用户在人机交互界面模块上操作而发送的有线充电信号，获取IC卡读卡器的用户信息，并控制输入供电模块开始工作，充电功率模块输出功率，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***，继续步骤S15；
具体的，主控制器可从直流电表和输出接口获取充电数据，所述充电数据可以是充电功率。
步骤S14：主控制器根据接收到的用户在人机交互界面模块上操作而发送的无线充电信号，获取IC卡读卡器的用户信息，并通知绝缘检测电路自检，绝缘检测电路通过自检后，主控制器控制无线充电发射模块发射功率至具有无线充电接收模块的汽车的无线充电接收模块，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***；
具体的，主控制器可从无线充电发射模块获取充电数据，而无线充电发射模块可从无线充电接收模块获取充电数据，所述充电数据可以是充电功率。
步骤S15：用户通过人机交互界面模块确认充电结束；
步骤S16：运营管理***将充电计费数据发送至主控制器，主控制器在人机交互界面模块显示付费操作及数据；
步骤S17：用户通过IC卡读卡器刷卡付费，完成充电。
实施例三
本发明实施例三提供了一种基于本发明实施例一所述有线无线一体桩的另一充电控制方法，如图3所示，其为本发明实施例三所述的充电控制方法的流程示意图，所述充电控制方法包括以下步骤：
步骤S21：用户通过APP扫描IC卡读卡器上的二维码，与有线无线一体桩建立通信连接；
步骤S22：用户通过APP将用户信息发送至运营管理***；
步骤S23：用户APP显示有有线充电和无线充电方式两种方式，若选择有线充电方式，则需取下充电枪***汽车电池充电口，并执行步骤S24，若选择无线充电方式，则直接执行步骤S25；
步骤S24：主控制器根据接收到由运营管理***转发的用户在APP上操作而发送的有线充电信号，获取用户信息，并通知绝缘检测电路自检，绝缘检测电路通过自检后，主控制器控制输入供电模块开始工作，充电功率模块输出功率，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***，继续步骤S25；
具体的，主控制器可从直流电表和输出接口获取充电数据，所述充电数据可以是充电功率。
步骤S25：主控制器根据接收到由运营管理***转发的用户在APP上操作而发送的无线充电信号，获取用户信息，并控制无线充电发射模块发射功率至具有无线充电接收模块的汽车的无线充电接收模块，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***；
具体的，主控制器可从无线充电发射模块获取充电数据，而无线充电发射模块可从无线充电接收模块获取充电数据，所述充电数据可以是充电功率。
步骤S26：用户通过APP确认充电结束；
步骤S27：运营管理***将充电计费数据发送至主控制器和APP；
步骤S28：用户通过APP付费，完成充电。
也就是说，通过本发明实施例所述的有线无线一体充电桩可以使汽车充电方式更灵活、更便捷，保留了传统带充电枪的有线充电桩的快充优势。新增了无线充电功能，使得充电桩功能更丰富，并保障了人身安全，且操作方便。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种有线无线一体桩，其特征在于，包括：主控制器、IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块、输入供电模块、充电功率模块、输出接口、无线充电发射模块和AC/DC模块；
所述输入供电模块输入端与交流市电连接，输出端与充电功率模块的输入端和AC/DC模块的输入端连接，所述充电功率模块与主控制器双向连接，输出端与输出接口的输入端连接，所述AC/DC模块的输出端与无线充电发射模块的输入端相连接，所述无线充电发射模块与主控制器双向连接，所述主控制器与IC卡读卡器、人机交互界面模块、通信模块和输出接口之间均双向连接。
2.如权利要求1所述的有线无线一体桩，其特征在于，所述有线无线一体桩还包括直流电表，所述直流电表的一端与主控制器连接，另一端与充电功率模块的输出端及输出接口的输入端连接。
3.如权利要求1所述的有线无线一体桩，其特征在于，所述有线无线一体桩还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块的一端与主控制器连接，另一端与充电功率模块的输出端及输出接口的输入端连接。
4.如权利要求1所述的有线无线一体桩，其特征在于，所述有线无线一体桩还包括运营管理***，所述运营管理***与所述通信模块通讯连接。
5.如权利要求1所述的有线无线一体桩，其特征在于，所述输出接口连接有充电枪。
6.如权利要求1所述的有线无线一体桩，其特征在于，所述IC卡读卡器上设置有二维码，所述二维码为所述有线无线一体桩的唯一标识信息。
7.如权利要求1所述的有线无线一体桩，其特征在于，所述主控制器与充电功率模块和输出接口之间采用CAN总线连接；
所述主控制器与IC卡读卡器和人机交互界面之间采用RS232通信协议连接；
所述主控制器与无线充电发射模块和直流电表之间采用RS485通信协议连接。
8.如权利要求1所述的有线无线一体桩，其特征在于，所述无线充电发射模块的发射功率为3.7KW。
9.一种基于权利要求1-7所述的有线无线一体桩的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法包括以下步骤：
步骤S11：用户通过IC卡读卡器刷卡将用户信息发送至主控制器；
步骤S12：主控制器控制人机交互界面模块显示选择有线充电和无线充电方式两种方式供用户选择，若选择有线充电方式，则需取下充电枪***汽车电池充电口，并执行步骤S13，若选择无线充电方式，则直接执行步骤S14；
步骤S13：主控制器根据接收到的用户在人机交互界面模块上操作而发送的有线充电信号，获取IC卡读卡器的用户信息，并通知绝缘检测电路自检，绝缘检测电路通过自检后，主控制器控制输入供电模块开始工作，充电功率模块输出功率，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***，继续步骤S15；
步骤S14：主控制器根据接收到的用户在人机交互界面模块上操作而发送的无线充电信号，获取IC卡读卡器的用户信息，并控制无线充电发射模块发射功率至具有无线充电接收模块的汽车的无线充电接收模块，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***；
步骤S15：用户通过人机交互界面模块确认充电结束；
步骤S16：运营管理***将充电计费数据发送至主控制器，主控制器在人机交互界面模块显示付费操作及数据；
步骤S17：用户通过IC卡读卡器刷卡付费，完成充电。
10.一种基于权利要求1-7所述的有线无线一体桩的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法包括以下步骤：
步骤S21：用户通过APP扫描IC卡读卡器上的二维码，与有线无线一体桩建立通信连接；
步骤S22：用户通过APP将用户信息发送至运营管理***；
步骤S23：用户APP显示有有线充电和无线充电方式两种方式，若选择有线充电方式，则需取下充电枪***汽车电池充电口，并执行步骤S24，若选择无线充电方式，则直接执行步骤S25；
步骤S24：主控制器根据接收到由运营管理***转发的用户在APP上操作而发送的有线充电信号，获取用户信息，并通知绝缘检测电路自检，绝缘检测电路通过自检后，主控制器控制输入供电模块开始工作，充电功率模块输出功率，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***，继续步骤S25；
步骤S25：主控制器根据接收到由运营管理***转发的用户在APP上操作而发送的无线充电信号，获取用户信息，并控制无线充电发射模块发射功率至具有无线充电接收模块的汽车的无线充电接收模块，同时，主控制器将充电数据和用户信息由通信模块上传至运营管理***；
步骤S26：用户通过APP确认充电结束；
步骤S27：运营管理***将充电计费数据发送至主控制器和APP；
步骤S28：用户通过APP付费，完成充电。
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