专利名称：一种刷卡联网式电动车交直流充电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种刷卡联网式电动车交直流充电系统。
背景技术：
在提倡绿色环保、低碳经济的大环境下，轻型电动车因其便捷、环保、经济等优势得以飞速发展，同时因为国内交通条件限制，这类车正在成为我国部分人群出行代步的首选交通工具，使用增长速度很快。虽然具备优越的便捷性和经济性，但轻型电动车在续行里程和动力性能方面尚存不足，能随时方便的为轻型电动车提供能量补给，是解决轻型电动车应用突破“电池瓶颈”最有效的方法。对节能减排、发展经济，提高百姓生活质量有着重要意义。目前社会上提供轻型电动车充电服务的设备一般都是大电流快速充电，收费采用投币的方式。由于铅酸电池本身的特性，不适合大电流快速充电。采取这种充电方式必定会对电池的寿命和使用安全带来危害，而且这种用电收费不合理，只有应急时才会采用这种方式。这就需要一种能够顺应时代需求，满足应用需求的智能充电设备。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种采取物联网技术，智能化程度高、使用方便、安全可靠且大大节约成本的刷卡联网式电动车交直流充电系统。本实用新型所采用的技术方案是本实用新型包括充电设备、管理设备和通讯设备，所述充电设备包括供电设备和在若干区域内设置的一个或多个充电桩，所述一个或多个充电桩中至少包括一个主充电桩，所述主充电桩与其它充电桩间实现Zigbee短距离无线通讯，所述通讯设备包括CPU读写装置、GPRS模块、Zigbee模块、WAN广域网络，所述管理设备通过所述通讯设备与所述充电设备联络。所述供电设备包括触电保护空气开关和避雷器，所述供电设备的输入端连接电网，所述供电设备的输出端与所述充电设备、所述管理设备和所述通讯设备连接。所述充电桩包括交流充电电路和直流充电电路，所述交流充电电路和直流充电电路均包括有连接器控制单元和继电器，所述交流充电电路还包括自动监控单元，所述直流充电电路还包括AC/DC转换电路和MOD电路、断路/短路/防反接单元，所述交流充电电路和所述直流充电电路的输入端都连接所述供电设备的输出端，所述交流充电电路的输出端连接交流充电输出口，所述直流充电电路的输出端连接直流充电输出口，所述MOD电路连接所直流充电电路。所述充电桩和所述主充电桩均还包括触摸显示屏、刷卡器、状态灯、辅助电器、LED 照明、语音模块。所述管理设备包括温控模块，所述温控模块包括双路开关控制的温度控制单元。所述管理设备还包括对应适配连接的大尺寸彩色户外防暴触摸屏、CPU卡读写装置、交易事件和金额数据存储单元、外部通信接口。[0010]所述通讯设备采用RS485、TCP/IP、CAN总线或GPRS无线传输的传输方式。本实用新型的有益效果是由于本实用新型包括充电设备、管理设备和通讯设备， 所述管理设备通过所述通讯设备与所述充电设备联络，实时管理和控制充电设备的各种状态，充电桩与后台管理主机定期进行数据交互，一个区域内的多台充电桩通过Zigbee无线网络将需要上传的信息发送到安装有GPRS通讯模块的主设备上，当后台管理主机查询充电流水、电能消费、设备故障等信息时统一上传数据，充电过程中，所述管理设备实时对充电情况进行采样计算，实时扣费，当费率发生变化时，自动变换计算单价合理扣费；充电过程中充电模块自动完成交流道所设定的直流转换，MOD单元自动监测充电过程中的充电电压和电流，控制整个充电过程并将信息传导至中心管理模块；当电池充满、充电余额不足、 异常中断时，系统自动关断该路输出，并进行财务结算，结算后的金额保存在充电桩的非易失存储单元；用户结束充电行为时，进行二次刷卡，充电桩对充电卡进行财务统计并进行余额返还，返还成功，完成充电过程。所以本实用新型是一种采取物联网技术，智能化程度高、 使用方便、安全可靠且大大节约成本的电动车交直流充电系统，具有充电方式人性化、计费方式多样化、保护功能智能化、电池管理准确化、监控过程实时化、信息传输网络化等优点。
图1为本实用新型的系统结构示意框图；图2为本实用新型的工作原理结构示意框图；图3为本实用新型的使用操作流程图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型包括充电设备、管理设备和通讯设备。所述充电设备包括供电设备和若干区域内设置的一个或多个充电桩，所述一个或多个充电桩中至少包括一个主充电桩，所述主充电桩与其它充电桩间实现Zigbee短距离无线通讯。所述管理设备包括管理平台、中心管理模块、财务管理模块、温控模块，所述通讯设备包括CPU读写装置、GPRS模块、Zigbee模块、WAN广域网络，所述管理设备通过所述通讯设备与所述充电设备联络，实时管理和控制充电设备的各种工作状态。所述供电设备包括触电保护空气开关和避雷器，所述供电设备的输入端连接电网，所述供电设备的输出端与所述充电设备、所述管理设备和所述通讯设备连接。所述充电桩和所述主充电桩均包括交流充电电路和直流充电电路，所述交流充电电路和直流充电电路均包括有计量单元、连接器控制单元和继电器。所述交流充电电路还包括保护单元、自动监控单元，所述直流充电电路还包括AC/DC转换电路和MOD电路、断路 /短路/防反接单元。所述交流充电电路和所述直流充电电路的输入端都连接所述供电设备的输出端，所述交流充电电路的输出端连接交流充电输出口，所述直流充电电路的输出端连接直流充电输出口，所述MOD电路连接所述直流充电电路。所述充电桩还包括触摸显示屏、刷卡器、状态灯、辅助电器、LED照明、语音模块。所述温控模块包括双路开关控制的温度控制单元，解决了设备在北方寒冷冬季户外应用的难题，当温度过低的时候会自动保持在加热状态，采用PID算法，使设备内部常年保持在25 士 15°C。[0019]所述管理设备上的所述财务管理模块的硬件包括对应适配连接的大尺寸彩色户外防暴触摸屏、多种CPU卡读写装置、交易事件和金额数据存储单元、外部通信接口，所述财务管理模块与所述中心管理模块总线相连接。所述通讯设备采用RS485、TCP/IP、CAN总线或GPRS无线传输的传输方式，所有信息传输到中心管理模块通过管理平台处理，做到信息实时掌握和设备及时维护。所述 Zigbee通讯模块的使用使区域内的充电设备网络化，所有信息可以通过Zigbee网络汇集到各主充电桩上后再与中心管理模块通信。 本实施例中的原理及特点叙述如下本实用新型由充电模块、中心管理模块、计量模块、财务管理模块、通讯模块、温控模块桩体组成。充电模块包括交流和直流两种。其中交流充电电路包括连接器控制单元， 短路/断路保护单元、自动监控单元三个部分。直流充电包括连接器控制单元、AC/DC转换单元、短路/断路/防反接单元、电池性能管理单元四部分，交、直流充电电路的这些部分又分别与计量单元和财务管理模块连接；计量单元及中心保护控制模块又分别与财务管理模块和通信单元模块连接。自动计量财务管理模块的硬件包括大尺寸彩色户外防暴触摸屏，多种CPU卡读写装置，交易事件和金额数据存储单元，外部通信接口。充电模块通过电池性能管理模块分析用户电池的电压等级自动设定充电电压、电流参数。主连接器控制单元进行充电的启动/停止控制；充电启动后自动监控单元对车辆信息、充电电压、充电电流等充电情况进行实时监控；充电过程中电池性能管理单元对电池各参数实时监测，对电池性能进行智能化分析，智能保护单元提供多重软硬件保护，当出现过充，短路、断路、高温等情况时可及时切断充电回路，并进行声光报警。自动计量财务管理模块在用户刷卡后，根据用户选择的“充满为止”、“按时间充”、 “按金额充”、“按电量充”四种方式之一进行预扣费，预扣费金额按照充满可能最大容量的电池所需金额收取。充电过程中实时进行财务管理，当金额用完、电池充满、充电异常时进行金额结算和充电控制。数据采集和中心管理模块对计费信息、监控信息、电能性能信息进行采集，对充电和计费过程进行记录和控制。中心管理模块还包括定时单元，用于限定所有充电输出回路的工作时间。对充电记录和设备状态等信息通过RS485、TCP/IP、CAN总线或GPRS无线传输的方式传输到后台主机管理处，以便信息实时掌握和设备及时维护。Zigbee通讯模块的使用使区域内的充电设备网络化，所有信息可以通过Zigbee网络汇集到一台主充电桩上再与后台监控中心通信，大大节省了 GPRS模块和流量费用的支出。温控模块是由双路开关控制的温度控制单元，解决了设备在北方寒冷冬季户外应用的难题。当温度过低的时候会自动保持在加热状态，采用PID算法，使设备内部常年保持在 25士 15°C。本实用新型所述自动计量财务管理模块在用户通过CPU卡读写装置刷卡，充电设备自动进行预扣费，当卡内余额不足预扣费时，系统对用户进行人机界面和人机语音提醒， 成功扣费充电后将实时监测充电过程，当预扣金额为0、电池充满、充电异常等情况发生时， 自动切断充电回路进行财务结算，并将结算结果记入存储单元。当用户二次刷卡时，进行财务统计，如果预扣费没有消费完则进行余额返还。特别的是财务管理模块支持电价复费率， 财务管理模块自动进行波峰平谷时刻的电量统计，合理计费。本使用新型的有益效果是，该充电桩具有充电方式人性化、计费方式多样化、保护功能智能化、电池管理准确化、监控过程实时化、信息传输网络化等优点。充电设备布局及安装可选择小区、学校、超市或医院等半封闭场所的停车场，方便在停车的同时完成充电。每个停车场按需求可安装多个充电桩，可以是单桩体充电，也可以配合停车位设置充电口的位置。利用供电公司已有网点，备好储值卡和读写卡设备。供电公司网点销售充电专用储值卡，使用者购卡后按需充电，刷卡消费，充电前后均可查询卡内余额，统一用电计费，所有信息可上传至供电部门监控中心，方便统一售电管理。如图2所示，当设备启动时，温控器会自动判断当前环境温度，如果温度低于设备工作温度下限则自动开启加热处理，当温度加热到正常使用温度后，则进入PID调节，使温度保持在一个良好的范围。自动判断到当前环境温度属于该范围时则停止温度调节，关闭加热器。充电设备有交直流两种充电输出，用户选用直流供电时，只需使用提供的转接线连接待充轻型电动车和充电桩即可。如果用户希望使用自备的充电器进行充电，直接将充电器接入充电桩的的交流口即可。充电链路接通后，系统自动识别新接入的充电设备的电池极性和电压等级及其他性能，自动设置充电电压和充电电流基准。并将信息提示给用户，用户根据实际情况选择充电还是放弃。用户在触摸屏选择使用的充电口，再选择合适的充电方式、计量方式，然后在CPU卡读写装置上刷充电卡。当余额不足时，充电桩会通过显示屏和语音提示用户充值。用户刷卡成功，充电桩从用户卡预扣一定金额。然后通过控制连接开关接通充电回路。充电过程中，计量和财务管理模块实时对充电情况进行采样计算，实时扣费，当费率发生变化时，自动变换计算单价合理扣费。充电过程中充电模块自动完成交流道所设定的直流转换，MOD单元自动监测充电过程中的充电电压和电流，控制整个充电过程并将信息传导至中心管理模块。当电池充满、充电余额不足、异常中断时，系统自动关断该路输出，并进行财务结算，结算后的金额保存在充电桩的非易失存储单元。用户结束充电行为时，进行二次刷卡，充电桩对充电卡进行财务统计并进行余额返还，返还成功。完成充电过程。如图1所示，充电桩与后台管理主机定期进行数据交互，一个区域内的多台充电桩通过Zigbee无线网络将需要上传的信息发送到安装有GPRS通讯模块的主设备上，当后台管理主机查询充电流水、电能消费、设备故障等信息时统一上传数据。本实用新型可广泛应用于电动车充电领域。
权利要求1.一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，包括充电设备、管理设备和通讯设备，其特征在于所述充电设备包括供电设备和在若干区域内设置的一个或多个充电桩，所述一个或多个充电桩中至少包括一个主充电桩，所述主充电桩与其它充电桩间实现Zigbee短距离无线通讯，所述通讯设备包括CPU读写装置、GPRS模块、Zigbee模块、WAN广域网络，所述管理设备通过所述通讯设备与所述充电设备联络，实时控制充电设备的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，其特征在于所述供电设备包括触电保护空气开关和避雷器，所述供电设备的输入端连接电网，所述供电设备的输出端与所述充电设备、所述管理设备和所述通讯设备连接。
3.根据权利要求1所述的一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，其特征在于所述充电桩包括交流充电电路和直流充电电路，所述交流充电电路和直流充电电路均包括有连接器控制单元和继电器，所述交流充电电路还包括自动监控单元，所述直流充电电路还包括AC/DC转换电路和MOD电路、断路/短路/防反接单元，所述交流充电电路和所述直流充电电路的输入端都连接所述供电设备的输出端，所述交流充电电路的输出端连接交流充电输出口，所述直流充电电路的输出端连接直流充电输出口，所述MOD电路连接所述直流充电电路。
4.根据权利要求1或3所述的一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，其特征在于 所述充电桩和所述主充电桩均还包括触摸显示屏、刷卡器、状态灯、辅助电器、LED照明、语音模块。
5.根据权利要求1所述的一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，其特征在于所述管理设备包括温控模块，所述温控模块包括双路开关控制的温度控制单元。
6.根据权利要求1所述的一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，其特征在于所述管理设备还包括对应适配连接的大尺寸彩色户外防暴触摸屏、CPU卡读写装置、交易事件和金额数据存储单元、外部通信接口。
7.根据权利要求1所述的一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，其特征在于所述通讯设备采用RS485、TCP/IP、CAN总线或GPRS无线传输的传输方式。
专利摘要本实用新型公开了一种刷卡联网式电动车交直流充电系统，它包括充电设备、管理设备和通讯设备，所述充电设备包括供电设备和若干区域内设置的一个或多个充电桩，所述一个或多个充电桩中至少包括一个主充电桩，所述主充电桩与其它充电桩间实现Zigbee短距离无线通讯，所述通讯设备包括CPU读写装置、GPRS模块、Zigbee模块、WAN广域网络，所述管理设备通过所述通讯设备与所述充电设备联络，实时管理和控制充电设备的工作状态；所述充电桩还包括触摸显示屏、刷卡器、状态灯、辅助电器、LED照明、语音模块。本实用新型可广泛应用于电动车充电领域。
文档编号H02J7/02GK202210704SQ20112033916
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者刘成, 刘运龙, 张玉胜, 杨超, 王帮群, 王翰林, 薛丽华, 许文才, 赵小平, 马林国, 高鹏 申请人:刘运龙, 张玉胜, 杨超, 王帮群, 王翰林, 珠海赛迪生电气设备有限公司, 薛丽华, 赵小平, 马林国, 高鹏