专利名称：一种基于云计算平台的电动汽车充电桩的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动汽车充电桩设备，尤其涉及一种基于云计算平台的电动汽车充电桩，用来为电动充电汽车的电池充电，并实现对充电过程的规划、计费、有序用电管理。
背景技术：
目前我国正面临着资源紧缺、环境压力的两大战略难题，因此具有节能环保优势的电动汽车越来越受到重视，正引发新一轮汽车工业的变革。在推动电动汽车的普及过程中，除了技术突破和标准统一外，相关基础设施建设也必须同步开展。目前各地都在投 入巨资建设电动汽车充电站和充电桩等与新能源汽车相关的配套充电设施，均预示着电动汽车进入全面普及阶段。而随着充换电站与充电桩数量的增加，充电设备对电网的影响也越来越大，尤其是充电桩的工作模式、规划布局与使用频率等因素都会对周遭电网产生很大影响，时间与地域上相对集中的使用会使电网的谷峰差率变大，降低电网的安全性，并会造成一定的经济损失和资源浪费，甚至会引起其它设备的负载率增高，发生安全事故。尤其电动汽车交流充电桩需要的充电时间比较长，对电网的潜在危害性更大，如何有效地监控与规划充电桩的使用，如何对充电桩进行有序充电控制，如何既满足用户的充电需求又能够符合电网的运行限制，就成为了亟待解决的问题。中国第201010617141. X号发明专利中，实现了自动选择闲时时段进行充电，但它所使用的时间继电器方式仅仅将充电时间强制规定在某一时间段，没有考虑到具体电网谷峰等参数与电网进行实时互动，缺乏灵活性；中国第201110148661. 5号发明专利中将充电桩组织为区域网络以实现与电网的实时双向信息互动，实现对充电过程的远程控制，不过这种方式所采用的Zigbee通讯方式只能实现桩与桩之间的短距离通信，控制时所依据的标准也只是桩附近Zigbee通讯范围内的充电数据，无法参考整个区域范围内的电网参数来制定充电桩运行计划，不能真正地对用电操作进行调度，实现有序用电。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了实现充电桩在充电过程的有序充电管理，以解决大规模充电桩对电网产生影响的问题，而提供的一种基于云计算平台的电动汽车充电桩。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案—种基于云计算平台的电动汽车充电桩，该充电桩包括云客户端、通信模块、监控板、电池监控模块、充电监控模块、充电机监控模块、IC卡读写器、数字电表、人机交互装置、微型打印机；其中，所述云客户端分别与通信模块、监控板、电池监控模块、充电监控模块、充电机监控模块、IC卡读写器、数字电表、人机交互装置、微型打印机双向通信；监控板与充电桩的主控板连接，实现模拟量采集、开关量采集和输出控制；电池监控模块采集电池监控数据、充电监控模块采集充电过程监控数据、充电机监控模块采集充电机监控数据、数字电表记录用电数据，同时云客户端通过通信模块与云服务器端双向通信，向云服务器端上传数据并接收云服务器端下发的命令。所述通信模块采用GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、WIFI或电力无线专网完成云客户端与云服务器端的数据交互。所述监控板包括模拟量采集单元、开关量采集单元和输出控制单元，三者通过RS485方式与云客户端双向通信连接。所述人机交互装置包括显示单元与键盘单元，其中显示单元为显示屏、触摸屏、指示灯中的至少一种，通过VGA接口与云客户端连接；键盘单元通过IO接口与云客户端连接。所述IC卡读写器通过RS232/USB方式与云客户端双向通信连接，通过RS485方式与数字电表双向通信连接。·所述充电监控模块通过CAN总线和/或RJ45方式与云客户端双向通信连接。所述数字电表通过RS232方式与云客户端连接。所述电池监控模块和充电机监控模块通过CAN总线与云客户端双向通信连接，同时充电机监控模块还通过RS485方式与云客户端双向通信连接，电池监控模块通过CAN总线读取电动汽车上的电池数据，充电机监控模块通过CAN总线读取充电机上的数据。所述微型打印机通过RS232方式与云客户端单向通信连接。所述云客户端米用Intel Pentium M 或 Intel Celeron M(Dothan)处理器和Windows Xp Embedded多任务嵌入式操作系统,实现信息采集记录、信息查询显示,视频监控、通信和急停控制的并行执行。本实用新型提供了显示与输入功能的人机交互装置、提供输出打印功能的微型打印机、提供卡信息读写功能的IC卡读写器、提供电量信息的数字电表、提供模拟量/开关量采集与输出功能的监控板、提供电池数据采集功能的电池监控模块、提供充电机运行数据采集功能的充电机监控模块、提供电动汽车充电过程数据采集功能的充电监控模块、提供通讯功能的通信模块，云客户端连接于各功能单元之间。云客户端是整个设备的核心部分，采用超低功能Intel Pentium M或IntelCeleron M(Dothan)处理器和Windows Xp Embedded多任务嵌入式操作系统,能够满足信息采集记录、信息查询显示，视频监控、通信和急停控制等多任务的并行执行。上述电动汽车充电桩，可通过通信模块与云服务器端进行数据交互，将充电桩的充电机参数、计量计费信息、电池监控信息、充电过程监控信息传送至云服务器端，同时云服务器端将控制信息、参数设置信息、分时电价信息、设备运行控制命令等传送至充电桩。本实用新型所采用的云计算模式具有分布式海量存储、快速备份/恢复、高速计算能力，能够上传/下载云服务器端的部署配置信息，一次配置后再维修或更换设备时直接从云端下载配置信息；采用端对端的安全线路通讯模式，保证数据安全；交易信息能够直接保存到云端以供数据监控与汇总；电动汽车充电桩本身不需要设置运行模式，能够根据云服务器端发回的控制命令进行运行，实现有序用电；充电计费操作交由云服务器根据用电时间、区域、方式等多方面因素进行计算，方式更为灵活，同时使设备具有高可靠性和良好的可维护性，适合在复杂工业环境中应用，并且响应快、传输速度快、即实时性高。[0024]本实用新型的有益效果是I、使用基于云计算平台的电动汽车充电桩，实现了由云服务器对充电桩进行控制，能够根据电网当前的谷峰参数、用电时间、区域、用电方式、充电桩运行状态等多方面因素对充电桩的使用进行规划，实现有序用电，降低充电设备对电网的影响，提高电网安全性。2、使用基于云计算平台的电动汽车充电桩，实现了将充电过程数据全部上传，既保证数据安全也便于对设备运行进行监控；同时由云服务器端综合考虑用电时间、区域、方式等多方面因素进行计费，保证计费准确性与合理性。3、采用云计算模式实现设备配置信息的上传与下载，更新或更换设备后能够多次下载使用，无须重新配置设备。4、系统采用模块化设计，独立性高，可扩展性好，提高了系统的灵活性，并使得系·统的开放性大大提高，有利于系统维护、扩展和功能增加。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的充电业务处理流程图。其中，I、云客户端，2、通信模块,3、监控板,4、电池监控模块,5、充电监控模块,6、充电机监控模块，7、IC卡读写器，8、数字电表，9、人机交互装置，10、微型打印机，20、云服务器端。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。图I中，基于云计算平台的电动汽车充电桩，它包括安装在充电桩内的云客户端1，通信模块2，监控板3，电池监控模块4，充电监控模块5，充电机监控模块6，IC卡读写器7，数字电表8，人机交互装置9，微型打印机10，云客户端I通过通信模块2与云服务器端20通信。通信模块2可以通过GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、WIFI、电力无线专网或其它远距离无线通讯网络完成云客户端I与云服务器端20的数据交互；监控板3通过RS485方式与云客户端I双向通信连接；人机交互装置9通过VGA接口 /10接口与云客户端I连接；IC卡读写器7通过RS232/USB方式与云客户端I双向通信连接，通过RS485方式与数字电表双向通信连接；充电监控模块5通过CAN总线和/或RJ45方式与云客户端I双向通信连接；电池监控模块4和充电机监控模块6通过CAN总线与云客户端I双向通信连接，同时充电机监控模块6还通过RS485方式与云客户端I双向通信连接，电池监控模块4通过CAN总线读取电动汽车上的电池数据，充电机监控模块6通过CAN总线读取充电机上的数据；微型打印机10通过RS232方式与云客户端I单向通信连接。云客户端I是整个设备的核心部分，采用超低功能Intel Pentium M或IntelCeleron M(Dothan)处理器和Windows Xp Embedded多任务嵌入式操作系统,能够满足信息采集记录、信息查询显示，视频监控、通信和急停控制等多任务的并行执行。通信模块2能够通过GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、WIFI、电力无线专网或其它远距离无线通讯网络实现云客户端2与云服务器端20的数据交互。监控板3通过RS485方式与充电桩的主控板连接，包括模拟量采集模块、开关量采集模块和输出控制模块，实现模拟量采集、开关量采集和输出控制。充电监控模块5通过CAN总线和/或RJ45方式与云客户端I双向通信连接，实现充电过程数据的采集。充电机监控模块6通过CAN总线和RS485方式与云客户端I双向通信连接，并通过CAN总线读取充电机上的数据。IC卡读写器7通过RS232/USB方式与云客户端I双向通信连接，通过RS485方式与数字电表双向通信连接，通过接触式/非接触式对IC卡进行读取操作，实现计费功能。数字电表8通过RS485方式与IC卡读写器7连接，并通过RS232方式与云客户端I连接，实现电量数据采集。人机交互装置9包括显示单元和键盘单元，其中显示单元为显示屏、触摸屏、指示灯中的至少一种，通过VGA接口与云客户端连接，实现数据输出功能；键盘单元通过IO接口与云客户端I连接，实现数据输入功能。微型打印机10通过RS232方式与云客户端单向通信连接，实现票据打印功能。本实用新型的工作流程(I)设备启动后由通信模块2向云服务器端20发送信息并接收传回的配置信息，并传送至中央处理单元云客户端I并保存应用。(2)图2中，进行充电操作时首先由云客户端I通过通信模块2向云服务器端20发求请求，经云服务器端20根据充电桩所处区域、时间、电网谷峰值等参数判断是否能够启用该设备，并将控制命令传回通信模块2，并发至中央处理单元云客户端I保存并应用；充电过程中电池监控模块4所采集的电池监控数据、充电监控模块5所采集的充电过程监控数据、充电机监控模块6所采集的充电机监控数据、电表数据等全部传送至云客户端I通过通信模块2上传至云服务器端20进行保存和监控，数据发生异常时由云服务器端20发送设备控制命令至通信模块2，由云服务器端20综合区域、时间、电网谷峰值等参数控制充电桩运行状态，减小电网压力，实现有序用电。(3)充电结束时由云客户端I进行费用计算并将结果发送至通信模块2，由云客户端I通过IC卡读写器7进行扣费操作，由云服务器端20综合全网因素进行综合计费。(4)由人机交互装置9对充电桩进行相应设置，并由通信模块2将配置信息上传至云服务器端20，并在设备重启时、更新时或更换设备时通过通信模块2根据设备ID从云服务器端20上下载相应的配置信息，每次更换或重启设备后不需要再重新对设备进行设置。基于云计算平台的电动汽车充电桩上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
权利要求1.一种基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，该充电桩包括云客户端、通信模块、监控板、电池监控模块、充电监控模块、充电机监控模块、IC卡读写器、数字电表、人机交互装置、微型打印机； 其中，所述云客户端分别与通信模块、监控板、电池监控模块、充电监控模块、充电机监控模块、IC卡读写器、数字电表、人机交互装置、微型打印机双向通信；监控板与充电桩的主控板连接，实现模拟量采集、开关量采集和输出控制；电池监控模块采集电池监控数据、充电监控模块采集充电过程监控数据、充电机监控模块采集充电机监控数据、数字电表记录用电数据，同时云客户端通过通信模块与云服务器端双向通信，向云服务器端上传数据并接收云服务器端下发的命令。
2.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，基于云计算平台的电动汽车充电桩所述通信模块采用GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、WIFI或电力无线专网完成云客户端与云服务器端的数据交互。
3.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，所述监控板包括模拟量采集单元、开关量采集单元和输出控制单元，三者通过RS485方式与云客户端双向通信连接。
4.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，所述人机交互装置包括显示单元与键盘单元，其中显示单元为显示屏、触摸屏、指示灯中的至少一种，通过VGA接口与云客户端连接；键盘单元通过IO接口与云客户端连接。
5.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，所述IC卡读写器通过RS232/USB方式与云客户端双向通信连接，通过RS485方式与数字电表双向通信连接。
6.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，所述充电监控模块通过CAN总线和/或RJ45方式与云客户端双向通信连接。
7.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，所述数字电表通过RS232方式与云客户端连接。
8.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，所述电池监控模块和充电机监控模块通过CAN总线与云客户端双向通信连接，同时充电机监控模块还通过RS485方式与云客户端双向通信连接，电池监控模块通过CAN总线读取电动汽车上的电池数据,充电机监控模块通过CAN总线读取充电机上的数据。
9.如权利要求I所述的基于云计算平台的电动汽车充电桩，其特征是，所述微型打印机通过RS232方式与云客户端单向通信连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于云计算平台的电动汽车充电桩，云客户端分别与通信模块、监控板、电池监控模块、充电监控模块、充电机监控模块、IC卡读写器、数字电表、人机交互装置、微型打印机双向通信；同时云客户端通过通信模块与云服务器端双向通信，向云服务器端上传数据并接收云服务器端下发的命令。本实用新型采用云计算模式实现设备配置信息的上传与下载，更新或更换设备后能够多次下载使用，无须重新配置设备。系统采用模块化设计，独立性高，可扩展性好，提高了系统的灵活性，并使得系统的开放性大大提高，有利于系统维护、扩展和功能增加。
文档编号G07F17/00GK202748879SQ20122031265
公开日2013年2月20日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者张宗慧, 袁弘, 张秉良, 张海龙, 张明江 申请人:山东鲁能智能技术有限公司