通信基站充电桩整合装置的制作方法

本发明涉及电动车充电技术领域，特别是涉及一种通信基站充电桩整合装置。

背景技术：

随着汽车工业飞速发展，我国石油消耗对外依存度持续升高，石油短缺局面日益加剧。电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，今后的普及速度会异常迅猛，未来的市场前景也是异常巨大的。在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展，充/换电站作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，具有非常重要的社会效益和经济效益。一场兴建电动汽车充/换电站的运动已经在全国范围内展开。

随着中国大范围雾霾天气的持续影响，越来越多人把关注的焦点放在了以电力为主的新能源汽车上。使用电力的新能源汽车不会排放二氧化硫、粉尘等有害物质，对环境造成的影响也比燃油汽车小得多。正因为如此，政府部门也把对新能源汽车的关注放在了史无前例的位置。虽然新能源汽车得到了史无前例的关注，但是由于充电标准缺失等因素的影响，汽车充电站的建设却并没有跟上时代的脚步。既然仅靠车企并不足以推动充电站的建设，那么为了进一步推动新能源汽车的发展，国家则把建设充电桩的任务交给了铁塔公司。

铁塔公司的主要工作是通信基础设施的建设维护，铁塔公司也早已把目光投向了快速发展的新能源汽车市场。根据公开的资料，截止2015年底，铁塔公司已经彻底整合了三大运营商全国范围的铁塔基站资源。而三大运营商新建基站铁塔的需求，也必须通过铁塔公司才能实现。

现有技术还未出现单管塔充电桩整合的产品，且由于充电桩分为交流充电桩和直流充电桩两种，充电桩的体积差别很大，而单管塔的塔径是根据风压的大小来确定的，风压越大，管径越大，反之，风压越小，管径越小，例如，江西等省市的风压都不大，因此，单管塔的管径较小，无法布置充电桩，此外，现有的通信基站与充电桩的整合装置集成度较低，导致用户实际体验较差。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种通信基站充电桩整合装置，满足在风压较小的区域也可以在单管塔上布置充电桩，且集成度高，用户体验好。

根据本发明实施例的通信基站充电桩整合装置，包括一通信塔塔体，所述通信塔塔体采用通信单管塔，所述通信塔塔体上安装若干个挂壁式充电桩，每个所述挂壁式充电桩均包括充电桩壳体及设于所述充电桩壳体内的充电桩系统，所述充电桩系统包括处理器、集中器、电池管理单元、充电管理服务平台和电能计量芯片，所述处理器与所述集中器通过CAN总线进行数据通信，所述集中器与所述充电管理服务平台通过有线互联网或无线GPRS网络进行数据通信，所述电池管理单元通过CAN总线与所述处理器进行数据通信，所述电池管理单元用于监测待充电蓄电池的工作状态，所述电能计量芯片用于对电压信号和电流信号进行内部运算处理，所述充电服务管理平台用于提供用户对用户的充电过程进行刷卡计费，并对所述充电桩系统的基础数据进行集中管理。

根据本发明实施例的通信基站充电桩整合装置，通过在通信塔塔体上安装若干个挂壁式充电桩，很好的解决了塔径较小的单管塔的充电桩布置问题，且充电桩系统集成了处理器、集中器、电池管理单元、充电管理服务平台和电能计量芯片，所述电池管理单元用于监测待充电蓄电池的工作状态，所述电能计量芯片用于对电压信号和电流信号进行内部运算处理，所述充电服务管理平台用于提供用户对用户的充电过程进行刷卡计费，并对所述充电桩系统的基础数据进行集中管理，集成度高，能够有效提升用户体验度。

另外，根据本发明上述实施例的通信基站充电桩整合装置，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述挂壁式充电桩的数量为两个，两个所述挂壁式充电桩分别对称地安装在所述通讯塔塔体的两侧。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述充电桩系统还包括用于处理电压信号的电压信号处理单元和用于处理电流信号的电流信息处理单元，所述电压信号处理单元和所述电流信息处理单元分别与所述电能计量芯片连接，所述电压信号处理单元包括电压互感器和电压信号调理电路，所述电流信号处理单元包括电流互感器和电流信号调理电路，所述电压互感器和电流互感器用于对电压信号和电流信号进行滤波处理，所述电压信号调理电路和电流信号调理电路用于对所述电压互感器处理后的电压信号和所述电流互感器处理后的电流信号进行调理，并以差模电压形式将电压信号和电流信号发送至所述电能计量芯片。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述充电桩系统还包括显示模块和温湿度模块，所述显示模块用于为用户提供显示界面，所述温湿度模块用于监测所述通信基站充电桩整合装置运行环境的温湿度信息，所述温湿度模块监测的温湿度信息经所述处理器处理后，由所述显示模块向用户显示。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述显示模块采用LCD显示屏。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述充电桩系统还包括输出模块，所述输出模块用于用户输入控制信息，所述输出模块采用键盘。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述显示模块采用电容式触控显示一体机，用户通过所述电容式触控显示一体机输入控制信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述充电桩系统还包括报警模块，所述报警模块用于在所述充电桩系统出现异常时发出报警，所述报警模块采用声光报警器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电流互感器采用霍尔电流互感器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，其特征在于，所述处理器采用单片机、DSP处理器、ARM处理器、FPGA控制器、PLC中的任一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例提出的通信基站充电桩整合装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例提出的通信基站充电桩整合装置中充电桩系统的逻辑示意图

图3是本发明一实施例提出的通信基站充电桩整合装置在路面的布局示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明一实施例提出的通信基站充电桩整合装置，包括一通信塔塔体101，所述通信塔塔体101采用通信单管塔，所述通信塔塔体101上安装若干个挂壁式充电桩102，具体在本实施例中，所述挂壁式充电桩102的数量为两个，两个所述挂壁式充电桩102分别对称地安装在所述通讯塔塔体101的两侧，从而提升汽车充电时的空间利用率，本实施例提出的通信基站充电桩整合装置在路面的布局可参阅图3。请继续参阅图1，所述通信塔塔体101上还设有单管塔门103和充电接口104，所述充电接口104连接充电导线105。

在其中一个示例中，所述通信塔塔体101采用DGT(D)-30-0.45-3ZJ通信铁塔，铁塔高度为30米，在城市道路中，特别是绿化带中这个高度最为合适，而且能满足移动、联通、电信共建的需要，风压为0.45KN/m2，这个风压为江西省重现值为50年的平均风压，所述通信塔塔体101占地面积小，基础占用仅2m²，特别适用路边绿化带基站建设，所述通信塔塔体101含照明系统，可直接连接路灯照明，接时控器实现照明时间控制。

在其中一个示例中，所述挂壁式充电桩102的工作环境如下：

a)环境温度：正常工作环境温度20℃～150℃，存储温度40℃～+70℃

b)海拔高度≤2000m；

c)相对温度：5％～95％，无凝结。

充电桩尺寸如下：

高：335mm； 宽：470mm； 厚：135mm。

此外，所述挂壁式充电桩102的技术参数具体如下：

a)额定交流工作电压：220v；

b)额定交流工作电流：32A；

c)智能电能表准确度等级：2.0级；

d)剩余电流保护额定动作电流：30mA；

e)剩余电流保护额定动作时间：≤0.ls；

f)连接器动力线触头：AC220V，32A；

g)连接器机械操作寿命：≥10000次；

h)平均故障间隔时间：MTBF≥8760h。

本实施例中，每个所述挂壁式充电桩102均包括充电桩壳体及设于所述充电桩壳体内的充电桩系统，请参阅图2，所述充电桩系统包括处理器201、集中器202、电池管理单元203、充电管理服务平台204和电能计量芯片205。

所述处理器201与所述集中器202通过CAN总线进行数据通信，所述集中器202与所述充电管理服务平台204通过有线互联网或无线GPRS网络进行数据通信，所述电池管理单元203通过CAN总线与所述处理器201进行数据通信，为了安全起见，电量计费和金额数据可以进行安全加密，所述电池管理单元203用于监测待充电蓄电池的工作状态，所述电能计量芯片205用于对电压信号和电流信号进行内部运算处理，所述充电服务管理平台204用于提供用户对用户的充电过程进行刷卡计费，并对所述充电桩系统的基础数据进行集中管理。

所述处理器201可以采用单片机、DSP处理器、ARM处理器、FPGA控制器、PLC中的任一种，具体在本实施例中，所述处理器201采用ARM处理器，用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能，也可提供语音输出接口，实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式：包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电等。

所述充电桩系统还包括用于处理电压信号的电压信号处理单元2051和用于处理电流信号的电流信息处理单元2052，所述电能计量芯片205分别连接用于处理电压信号的电压信号处理单元2051和用于处理电流信号的电流信息处理单元2052。所述电压信号处理单元2051包括电压互感器和电压信号调理电路，所述电流信号处理单元2052包括电流互感器和电流信号调理电路，其中，所述电流互感器采用霍尔电流互感器，具体为HA2009霍尔电流互感器，选用所述电能计量芯片205差分电压输入范围为500mVp-P的电流通道。电流互感器满量程工作时，其输出最大电流为50mA。所述电压互感器和电流互感器用于对电压信号和电流信号进行滤波处理，所述电压信号调理电路和电流信号调理电路用于对所述电压互感器处理后的电压信号和所述电流互感器处理后的电流信号进行调理，并以差模电压形式将电压信号和电流信号发送至所述电能计量芯片205。具体地，所述电能计量芯片205采用CS5464计量芯片，CS5464在收到一个电能脉冲时产生中断，累加器对应增加一个脉冲，此时瞬时电压、电流相乘便得到瞬时功率。芯片内部微处理器通过功率对时间积分得到实际的电能。单片机P1.0～P1.3口分别与CS5464的SCLK、SDO、CS、SDI相连，进行数据交换。

本实施例中，所述电池管理单元203的主要功能是监控电池的工作状态(电池的电压、电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。所述电池管理单元203具体采用单片机自带的10位A/D转换功能，通过电阻分压的方式将蓄电池的电压信号通过运算放大器LM358构成的电压跟随器隔离、RC低通滤波电路的滤波后，送入单片机P1口进行A/D转换。所述电量监测模块还用于对所述待充电蓄电池的充电过程进行管理控制。具体地，所述电池管理单元203包括UC3906充电芯片。UC3906充电芯片内的基准电压变化特性和蓄电池电压的温度变化规律相同，使得蓄电池在较宽的温度范围内都处于最佳充电状态。UC3906内部的电压和电流比较器检测蓄电池当前的充电状态。电流采样是通过采集电阻RS两端电压，根据RS阻值算出充电电流，实时对蓄电池充电状态进行监控。当检测出电池已充满时，将向单片机发送停止充电命令，停止充电。

本实施例中，所述充电服务管理平台204主要有三个功能：充电管理、充电运营、综合查询。充电管理对系统涉及到的基础数据进行集中式管理，如电动汽车信息、电池信息、用户卡信息、充电桩信息；充电运营主要对用户充电进行计费管理；综合查询指对管理及运营的数据进行综合分析查询。所述充电服务管理平台204包括射频卡模块，所述射频卡模块用于对用户的充电过程进行刷卡计费，具体地，可以采用MF-RC522射频卡模块加Mifare卡刷卡计费。能够实现用户身份识别、费用扣取，信息存储的功能。芯片内部包含IS014443A帧处理、CRC校验和快速CRYPTO1加密算法。MF-RC522射频卡读写模块是经集束天线向Mifare卡发出无线载波信号，信号在Mifare卡的天线上耦合接收，经波形变换与滤波处理，再用电压模块对信号做稳压等调节处理得到相关数据，实现对Mifare卡扇区内原有的数据的读写，并以SPI总线方式传输到单片机。

本实施例中，所述充电桩系统还包括显示模块206和温湿度模块207。

所述显示模块206用于为用户提供显示界面，所述显示模块206可以采用LCD显示屏，所述充电桩系统还包括输出模块，所述输出模块用于用户输入控制信息，所述输出模块采用键盘，配置单色LCD与按键人机操作界面，充电方式可设置自动充满、按电量充、按金额充和按时间充；启动方式可选择立即启动和预约启动；充电过程中实时显示充电方式、时间、电量及费用信息。可以理解的，所述显示模块206还可以采用电容式触控显示一体机，用户通过所述电容式触控显示一体机输入控制信息，提升交互体验。所述温湿度模块207用于监测所述通信基站充电桩整合装置的温湿度信息，所述温湿度模块207监测的温湿度信息经所述处理器201处理后，由所述显示模块206向用户显示。

本实施例中，所述充电桩系统还包括报警模块208，所述报警模块208用于在所述通信基站充电桩整合装置出现异常时发出报警，如工作环境异常、系统软件错误等，所述报警模块208采用声光报警器。

本实施例中，所述充电桩系统的主回路包括输入断路器、输出控制接触器和充电接口连接器；二次回路包括“启停”控制继电器、“急停”按钮、运行状态指示灯，主电路输入断路器具备过载、短路和漏电保护功能；输出接触器控制电源的通断；连接器提供与电动汽车连接的冗电接口，具备锁紧装置和防误操作功能。二次电路提供“启停”控制与“急停”操作；信号灯提供“待机”、“充电”与“充满”状态指示，红灯常亮指示充电桩“待机”状态；绿灯闪烁指示充电桩“充电”状态；绿灯常亮指示充电桩“结束”状态，黄灯闪烁指示充电桩“异常”状态，包括联锁失败、断路器跳闸(过载保护、短路保护或漏电保护)。

本发明上述实施例提出的通信基站充电桩整合装置，通过在通信塔塔体上安装若干个挂壁式充电桩，很好的解决了塔径较小的单管塔的充电桩布置问题，且充电桩系统集成了处理器、集中器、电池管理单元、充电管理服务平台和电能计量芯片，所述电池管理单元用于监测待充电蓄电池的工作状态，所述电能计量芯片用于对电压信号和电流信号进行内部运算处理，所述充电服务管理平台用于提供用户对用户的充电过程进行刷卡计费，并对所述充电桩系统的基础数据进行集中管理，集成度高，能够有效提升用户体验度。

在图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。