一种充电终端的制作方法

本实用新型涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种可应用于共享电动助力自行车的充电终端。

背景技术：

共享单车的出现方便了人们的短途出行，缓解了城市的交通拥堵，减轻了公共交通的压力，受到人们欢迎，但自行车的行速度较慢，通常为时速10多公里左右，现代社会的生活工作的节奏不断加快，城市版图又不断扩大，在日常出行中出发点至目的地很有一定的路程，在一些城市新区，从居住地到地铁站也超过5公里，用在路上的时间成本很高。自行车在时效性上已不能满足部分人群的需求。

因而继共享自行车之后，一些城市推出了共享电动助力自行车(又可称为共享电动车、共享电动自行车、租赁电动车、租赁电动助力自行车、租赁电动自行车等)，电动助力自行车由于速度比自行车快，能节省了出行时间，又不必用怎样消耗体力，使之更受人们的欢迎，但是下列几个重要因素一直制约着租赁电动助力自行车的运营和发展。

但是，现有技术存在以下缺陷：

在现有电池技术中，电动车的电池一般只能供车辆使距离四五十公里左右，车辆行驶几小时电量就耗尽了，而给车辆正常电池充电续行时间需要4-5小时之久，车辆在充电期间内不能使用，再者充电站点又严重不足致使实际充电时间更长，进一步地降低了车辆的可使用时间，基于各种客观因素，大量的分布建设配套充电站也不太现实，因而给车辆换电池是目前最合适的方法。租赁公司派出员工(换电员)给无电车辆换电池，然而车辆停放点是非常分散的，机乎是分布于城市每个角落，很多时候是东一辆西一辆。分散又是共享交通工具的必然特性。但分散会给车辆换电带来巨大的工作量，再加上车辆又是流动性的，有些时候当换电员赶往车辆实施换电时，车辆在换电员到来前正好被用户骑走了，基于上述这些客观因素，虽然租赁公司在换电事务投入了非常巨大，但人力并不能渗透到城市每个角落，导致很多无电车辆未能得到及时换电。有的甚至无电四五天了也未能给换上电。

上述因素是制约着租赁电动助力自行车发展主要因素。电动助力自行车租赁行业要实现可持续性发展，相信只有建立在上述问题得以有效解决的基础上。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种充电终端，其应用于代充电管理中，对代充电的充电位置进行监管，保证充电的安全性。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种充电终端，包括：

充电设备，用于在插接电池时为电池充电；

定位模块，安装于充电设备上，用于获取充电设备的地理位置信息；

控制模块，安装于充电设备上，用于接收充电设备的地理位置信息并将所述充电设备的地理位置信息通过无线通讯模块发送给外部的服务器，以判断所述充电设备是否位于约定位置为电池充电。

进一步地，所述充电终端进一步包括充电管理模块，所述充电管理模块设置于充电设备中，所述充电管理模块与控制模块电性连接。

进一步地，所述电池内设置有一存储器，所述存储器存储有电池编号，所述存储器与控制模块相连，以将所述电池编号通过控制模块经无线通讯模块发送给所述服务器。

进一步地，所述充电终端进一步包括显示屏，所述显示屏与控制模块相连，用于显示电池充电过程的电池电量或者电池电量比例。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型应用于代充电管理中，对代充电的充电位置进行监管，保证充电的安全性，从而在应用于租赁电动车时，可解决电池充电问题。

附图说明

图1为有偿代充电的充电管理系统的结构框图；

图2为图1中电池终端的结构框图；

图3为本实用新型充电终端的结构框图；

图4为有偿代充电的充电管理方法的流程图。

其中：1、电池终端；11、电器箱；12、第一控制模块；13、电池A；131、电池电量采样模块；14、电池B；141、电池电量采样模块；15、微显示屏；16、扫描器；17、存储器；18、GPS模块；19、第一无线通讯模块；110、开锁装置；111、电池切换开关；112、电源输出端；2、充电终端；21、第二控制模块；22、充电设备；23、充电管理模块；24、电池；25、GPS模块；26、第二无线通讯模块；27、显示屏；3、通讯设备；4、服务器；5、Internet网络。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例

本实用新型主要针对有偿代充电的充电管理系统中的充电终端进行监管，以保证充电的安全性。因此，有必要先引出有偿代充电管理系统的概念。为解决租赁电动车的电池充电管理问题，本实用新型提出一种全新的概念：通过挖掘隐藏的社会力量资源，建立一支以兼职为主的代充电人队伍有偿为租赁电动车辆提供充电换电服务。电动车租赁公司根据代充电人电业务情况支付代充电人相关电费和劳务费用。

本实用新型的代充电人队伍主要来源于于以下行业的从业人员之如：快递、送餐或送水等物流人员、出租小货车及小汽车司机、报纸派送人员、上门收卖废品人员、电动车摩托车载客人员等，这些行业的工作方式具有较高流动性。运用他们给车辆代充电有很多优点：一、分散性广、紧密关联强。由于上述代充电人的工作地或居住地是紧密跟随着城市人群的，即，哪里有人群哪里就有他们的身影，并且他们的数量多寡又与人群数量相关联。他们之间与人群形成了一种自然而成的、科学的匹配关系。而各种交通共享车辆的投放就是一种匹配性的投放。代充电人的分布域点与数量与共享交通工具的分布特性与数量等基本是形成一种对应关系。因而本发代充电人队伍与共享交通车配是一种吻合的与科学的匹配。二、是低成本。因充电人实施充换电工作是带有顺带性质的，比如：快递人员派件途中的就可顺道给缺电车辆换电，这里就省下了不少交通成本和时间成本，从而也即是降低了租赁公司成本。三、这是本实用新型具有的另一层意义是：由于代充电队伍人员主要是来自社会低薪阶层，这类人群大部份又是担起家庭经济的重担，压力比较大。代充电工作给他们利用本职工作中的便利，不必增加太多工作量及时间的情况下给他们增加部分经济收入。

本实用新型一种充电终端，主要应用于租赁电动车上的电池(本申请中提到的电池，均为可充电电池)的充电管理上。请参照图1所示，该充电管理系统主要由以下几部分组成：电池终端1、充电终端2、通讯设备3和服务器4。其中，电池终端为设置于电动车上，主要目的是：对电池电量进行监测以及电池的存取控制等；充电终端2主要用于对电池进行充电；服务器4主要用于对各种数据参数例如电池电量数据、电池编号、电动车编号等进行分析、处理和存储；通讯设备3即为述各行业代充电人的移动通讯设备，可以是智能手机、平板电脑、智能手表、导航仪等具有通信功能的设备，用于与服务器4和电池终端1进行通讯，用于身份认证、寻找电池和存取电池等。

请参照图2所示，电池终端1包括电器箱11、第一控制模块12、微显示屏15、扫描器16、存储器17、GPS模块18、第一无线通讯模块19、电池电量采样模块以及开锁装置110等组成。

其中，电器箱11用于存放或安装电池以及除电器箱11外的其余电池终端1中的器件。第一控制模块与微显示屏15、扫描器16、存储器17、GPS模块18、第一无线通讯模块19、电池电量采样模块以及开锁装置110均电性连接，电池安装于电器箱11中设置的电池安装槽内，电池电量采样模块安装于电器箱11中，同时，电池电量采样模块的输入端和电池之间可通过连接线实现电性连接，当然作为另一种实施方式，电池电量采样模块位于电池安装槽某处，当电池安装于该电池安装槽中时，正好与电池电量采样模块的输入端插接在一起。电池电量采样模块的输出端连接至第一控制模块12，用于将采集到的电池电量信息发送给第一控制模块12，与第一控制模块12相配合的存储器17中存储有充电预设阈值，该充电预设阈值为一定义值，一般情况下，可以理解为小于该充电阈值时，则电动车就无法行进或者无法行进超过一定的距离。该存储器17中还存储有电动车编号，即每个电动车对应一唯一电动车编号，同时，每个电池内均设置有一存储有该电池对应的电池编号的微存储器，当电池安装于对应的电动车时，第一控制模块12可以读取该电池编号；而且第一控制模块12可以通过GPS模块18采集到电池或电动车的位置信息。当电池电量采样模块采集到的电池电量信息小于上述的充电预设阈值时，则第一控制模块12生成一充电请求信息，该充电请求信息包括电池电量、电池编号、电动车编号、电池位置信号，充电请求信息通过第一无线通讯模块19经Internet网络5向服务器4发送，服务器4存储该充电请求信息并将电动车编号和电池位置信号发送至通讯设备3。通讯设备3根据电池位置信号和电动车编号可以找到要充电的电动车内的电池。服务器4可以发送给离电池位置最近的通讯设备(即将电池位置和通讯设备的位置相比较)，当然作为一种趣味性操作，服务器4可以发送给若干个通讯设备，由该多个通讯设备进行竞争代充，即先到先得，在先到者打开该电动车的电器箱11后，则对应的第一控制模块12向服务器4发送一接单信号，服务器4则向其他的之前被发送充电请求信息的通讯设备发送已被接单信息，避免其他的通讯设备的使用者做无用功。作为趣味性有偿代充电的一种实现形式，代充电人可以圈定一个待充电的电池，被圈定的电池在一定的时间内(例如30min)不能被其他代充电人取走，避免了浪费劳动力。圈定待充电的电池的方法是根据自己的位置向服务器发送圈定自己附近的某一个代充电的电池，被圈定的电池的电器箱在一定的时间内(例如30min)只有该代充电人的二维码才能打开。当然，圈定电池也不能无限制距离的圈定，即服务器判断代充电人的位置与其待圈定的电池之间的距离，当该距离小于一定的设定值(例如1km等)时，圈定才能实现，而且，每个代充电人同时圈定电池的个数(例如1-2个)也要有一定的限制。

作为另外一种实施方式，可通过微显示屏15对电池的电量进行显示，然后根据代充电人根据培训知识判断是否需要对电池进行充电，从而在需要充电时打开电器箱11，还有另外一种实施方式，在电器箱11的外壳上安装一个或多个指示灯，当电池电量小于充电预设阈值时，则指示灯持续发光或闪烁发光来提醒需要充电。上述三种(通过信号发送到通讯设备、微显示屏15显示以及指示灯指示)任何一种或多种的结合均可完成对需充电的电池进行寻找。

实现电控锁最简单的例子：电控锁可以采用气缸实现，即将气缸本体固定于电器箱11中，气缸的伸缩端固定连到电箱门上。电控锁还可以是现有各种智能门锁、智能保险柜锁的结构，还可以是现有共享单车上的智能锁结构，电控锁和开锁装置可以为一整体结构。

找到电池后，则需要打开电器箱11来取出电池，电器箱11的电箱门通过电控锁(即电动门锁)实现与电器箱11本体的锁紧，并通过开锁装置110实现对电控锁的解锁。解锁的方式有以下两种：一种是通过电器箱11表面安装的扫描器实现，此种情况下，服务器4在向通讯设备3发送充电请求信息(即电动车编号和电池位置信号)时，发送一条码，条码可以是条形码、一维码、二维码、三维码等，然后代充电人手持该条码的通讯设备被扫描器16扫描后，由第一控制模块12控制开锁装置对电控锁的解锁。第二种是将每个电动车上均设置一条码，条码可以是条形码、一维码、二维码、三维码等，然后通过通讯设备扫描电动车上的条码，再后将通讯设备扫描的信息与服务器4在向通讯设备3发送电动车编号信息在服务器4中进行比对，如果一致，则第一控制模块12驱动开锁装置110对电控锁进行解锁。解锁后第一控制模块12同时也将通讯设备的ID(或者是代充电人注册的账号)发送给服务器。

电池可以采用一块，也可以采用两块或者更多块，这里以两块为例，即电池A 13和电池B 14，电器箱11内设置两个电池安装槽，同时配备与电池A 13和电池B 14分别电性连接的电池电量采样模块131和电池电量采样模块141；另外在于电动车的动力机构(即电机)的连接之间设置一电池切换开关111，改电池切换开关的控制端连接至第一控制模块12，其输入端分别与电池A 13和电池B 14连接，其输出端通过电源输出端112连接到电动车的动力机构上，电池切换开关111可以是两个，例如三极管或MOS管等，或者继电器，分别与电池A 13和电池B 14配合，也可以是单刀双掷开关，以NPN三极管为例，第一控制模块12设置两个输出控制端分别连接两个NPN三极管的基极，两个NPN三极管的集电极通过插头连接分别连接至电池A 13和电池B 14的输出端；两个NPN三极管的发射极均连接到电源输出端112上。当检测到电池A 13的电池电量小于充电预设阈值时，则控制与电池A 13连接的NPN三极管截止，与电池B 14连接的NPN三极管导通，则实现电池B 14为电动车供电。

代充电人打开电器箱11后，取出需充电电池(如果是两块电池，则微显示屏15分别对应显示两块电池的电池电量，找到电池电量低于充电预设阈值的电池取下即可)后携带至充电终端2处充电即可。

请参照图3所示，充电终端2主要由第二控制模块21、GPS模块25、带有充电管理模块23的充电设备22、显示屏27和第二无线通讯模块26组成，其中，充电管理模块用于对电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断与预警、充电与预充控制、均衡管理和热管理等，同时，这些数据也可以发送至服务器4。带有充电管理模块23的充电设备22可以采用常规充电桩内的充电模块对电池24充电，第二控制模块21读取电池24中存储器存储的电池编号并将该电池编号通过第二无线通讯模块26经Internet网络5发送给服务器4，GPS模块25用于采集充电终端2的位置信号，并将该充电终端2的位置信号发送给服务器4；服务器4根据上述第二控制模块21发送的电池编号查询对应的通讯设备的ID(或者是代充电人注册的账号)，并根据该通讯设备的ID查询代充电人的充电终端的位置(存储于服务器中)，将查询到的代充电人的充电终端的位置与第二控制模块21发送的位置信号进行比对，实现对充电终端的充电作业位置进行监管。充电完毕后的电池可以安装于任意电池被取下的电动车上，识别电池被取下的电动车可以通过向服务器4发送请求，通过服务器4获取周边被取下电动车的位置，也可以通过微显示屏的显示功能(未有显示或者仅有一个显示)，因为每次取下电池后在一定时间内(例如30s)未有操作，则电控锁自动上锁，所以每次放回电池时，需要向服务器发送对应的电动车编号，然后根据上述取电池时相同的方法解锁并放回电池。

服务器4主要用于存储、分析、处理和传送数据，以此可以将服务器4划分成存储器、数据处理器、和计费系统以及信息收发模块；其中，存储器主要存储充电请求信息和计费请求信息，充电请求信息包括但不限于电池编号、电动车编号、电池电量、电池位置，计费请求信息包括电池编号、充电后电量；另外还包括通讯设备ID、充电终端位置，电池被取下和被放回的时间等；这些存储的信息均由信息收发模块与Internet网络5进行通讯实现，数据处理器和计费系统的功能将在下述的充电管理方法中进行。

针对上述充电终端的充电管理方法，请参照图4所示，主要包括以下步骤：

在实现充电管理之前，代充电人首先需要进行实名注册，注册的方式包括现场登记、下载运营管理平台应用的软件App登记以及关注运营管理平台公众号登记中的任一种。其过程如下：

1、提交资料：包括身份证、拍摄上传个人照片、充电场所地址、该场所电力数据资料；2、现场确认(或平台审核通过或公众号审核头通过)后发放注册账号，注册账号与通讯设备ID绑定；3、以纸质或电子形式签立服务合同；4、交纳充电终端及电池押金；5、现场或运营管理平台或公众号对代充电人充电知识及安全作业培训考核；6、运营平台发放终端充电设备；上述均完成即可接单。

S101、电池终端发送充电请求信息。

充电请求信息包括电池电量、电池编号、电动车编号和电池位置信息；在电池电量小于充电预设阈值时，电池终端才会产生充电请求信息发送到服务器(也可以在微显示屏上显示待充电信息)，服务器对该充电请求信息进行存储，同时转发相关信息(电动车编号和电池位置信息)至距离该电动车较近的一个或多个通讯设备。

当代充电人根据电动车编号和电池位置信息找到该待充电电池后(也可以是代充电人根据微显示屏显示信息现场发现带充电电池)，向服务器发送解锁电器箱请求，服务器发送二维码(也可以是一维码、三维码或者条形码等)到该通讯设备，二维码有效期为24小时，二维码期满后服务器再次发送新的二维码。

S102、取出并搬运电池至充电终端。

代充电人将收到的二维码贴合于扫描器上，由扫描器对二维码进行扫描并将扫描到的二维码信息通过第一控制模块经第一无线通讯模块、Internet网络发送给服务器，服务器对二维码进行验证，验证通过后，向第一无线通讯模块发送验证通过信息，由第一无线通讯模块控制开锁装置解锁电控锁，服务器并根据二维码信息获取通讯设备ID或者代充电人的注册账号进行存储，同时，并记录解锁时间，依此定义为代充电人取出电池时间。当然，也可以是通过通讯设备中微信扫一扫功能对电动车的二维码进行扫描后发送给服务器进行判断实现解锁。

对于将充电请求信息发送给多个通讯设备以提高充电趣味的情况，服务器则会向其他未解锁电器箱的通讯设备发送已接单信息，避免其他代充电人做无用功。

代充电人拔下与动力结构连接的电源线，从电池安装槽上拔出待充电电池，并把电器箱关上后携带电池至充电终端处，因为一个充电终端可以实现对多个充电电池的充电，因此，在此过程中，不妨碍该代充电人再取出其他待充电电池。

S103、为电池充电。

代充电人将电池插入充电设备上，同时，将电池一接口(该接口连接电池内部的存储有其电池编号的存储器)连接至第二控制模块；第二控制模块将该电池编号发送给服务器，服务器根据第二控制模块发送的电池编号查询对应的通讯设备ID，并根据该通讯设备ID查询代充电人的充电终端的位置(预先存储于服务器中)，然后将查询到的代充电人的充电终端的位置与充电终端中GPS模块采集的该充电终端的位置信号进行比对，实现对充电终端的充电作业位置进行监管；当二个位置不相同时，则认为代充电人未在规定地点对电池进行充电，存在潜在危险，服务器向其通讯设备发送告警信号，当然，也可以在充电管理模块增加一开关，服务器可以在位置不一致时通过第二控制模块控制该开关断开，停止对电池的充电。

S104、将电池安装至电动车中。

充电完毕后(由充电终端的显示屏显示的电量大于达标预设阈值为准)，取下电池，寻找被任意被取下电池的电动车进行电池安装。

寻找电动车可以是通过服务器下发代充电人附近的被取下电池的电动车的位置信息，还可以是代充电人自行根据微显示屏的显示(缺少电池，则微显示屏不显示或者在两块电池的情况下，微显示屏只显示一个电池电量信息)寻找。找到后，同步骤S101-S102，代充电人向服务器发送解锁电器箱请求，服务器发送二维码到其通讯设备，将二维码与扫描器相配合实现解锁电器箱。

解锁后，代充电人将电池安装于相应的电池安装槽内，并将动力机构的电源线插接于电池上，向服务器发送计费请求信息，该计费请求信息包括但不限于电池编号、充电后电池电量和放置时间。

服务器根据充电后电池电量与达标预设阈值进行比对来判断此次充电是否达标，如果充电后电池电量不小于达标预设阈值，则向代充电人的通讯设备发送充电达标，反之，则向代充电人的通讯设备发送充电不达标，此次充电无效信息。

代充电人关闭电器箱，此次充电结束。

S105、服务器对该代充电人的充电行为进行计费。

计费方式可以是一次一结，但优选为多日结或月结。

以月结为例。计费方式包括以下过程：

1、将每次充电后电池电量与该次充电前的电池电量相减，乘以单位电价，再乘以本月的充电次数，得到该代充电人的电量费用，即成本，该成本不计无效充电；

2、将本月的充电次数乘以单位劳务费，等到该代充电人的劳务费；这里需要说明一点：对于一些偏远位置的待充电电池(何为偏远位置由服务器自定义，例如在该待充电电池附近五公里内的充电终端的个数小于10个时)，服务器可以指定某个距离最近的代充电人去取电进行充电(换电)，对于这种指定的换电情况，可以根据距离等难度给代充电人增加一定的其劳务费；

3、充电时效奖罚：每次取下电池到安装电池的时间差，如果该时间差小于12小时，则满足充电时效，无效充电不计算在内，如果不满足充电时效的次数大于设定值(例如三次)，则扣除一定的劳务费，反之，不满足充电时效的次数小于或等于设定值，则奖励一定的劳务费；

4、无效充电次数奖罚：当无效充电次数大于一设定值(例如三次)，则扣除一定的劳务费，反之，则奖励一定的劳务费。

主要是上述前两点的相加得到该代充电人当月的费用，之所以增加后两点，主要为了提高代充电人的安全意识和负责态度。

需要说明的是：上述充电管理仅仅是一种实现方式，在该方式中，代充电人只是将待充电的电池拿回充电，以此计算费用。还有一种情况是代充电人从该运营管理平台的发起方先领取一电池，对该电池充电完成后去再执行上述步骤，即先充电-换下待充电电池-将待充电电池带回充电-换下待充电电池-将待充电电池带回充电，以此循环。此时，计算成本即该代充电人的电量费用可在充电终端完成，即，在充电终端设置一电池电量采样模块，每次充电前后对电池电量进行采样并发送服务器实现费用计算，相对来说，这种方式更加便捷。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。