一种基于公交车站台的智能充发电装置的制作方法

本发明一种基于公交车站台的智能充发电装置涉及公交站台智能化领域，具体的是一种能为电动自行车、电动汽车以及民用手机提供充电服务的公交车站台智能充发电装置。

背景技术：

随着社会的进步与发展，对节能、绿色、环保、智能化提出更高的要求，电动交通工具逐渐取代燃油交通工具是必然趋势。

纯电动乘用车相比同类型汽油车能够节能约50%，纯电动公交车相比常规燃油公交车能够节能30%。根据美国环保署发布信息，纯电动版福克斯的综合能效达到了44公里/升燃油(将电能折算为燃油)，相比福克斯汽油车约15公里/升的综合能效评级，电动汽车的能效优势十分显著。我国对节能、环保、高效提出了更高的社会需求前提下，国家政策的扶持与补助力度加大，使电动交通工具驾驶成本的低廉，促使民众对电动交通工具的购买欲望越来越强。新型充电电池以及相应的先进充电设备的研发以及智能管理系统已成为世界电器设备公司及研究单位争相开发的热点。

在电动交通工具使用中，电池充电是必需解决的核心问题之一。我国现有充电桩存在布点较少、位置不合理、效率不高、管理服务智能化程度不高等问题，严重制约了电动汽车的发展与普及；因而有效增加充电站和充电桩的数量和布局是电动汽车发展的急需条件。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述不足之处，提供一种基于公交车站台的智能充发电装置，利用现有的公交站台，在其顶端安装光伏板且与路灯电源配合，将站台改造成电网供电、发电上网以及与充电设施配套的一体化建筑形体，以促进城市生活的节能环保和便捷高效。

本发明是采取以下技术方案实现的：

一种基于公交车站台的智能充发电装置包括主控模块、光伏发电模块和充电模块；主控模块分别与光伏充电模块以及充电模块相联；主控模块对光伏充电模块和充电模块发出控制指令，方便工作人员进行维护；

所述光伏发电模块由太阳能电池板和逆变器组成，太阳电池板安装在公交站台顶部；所述太阳能电池板的输出端子与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与路灯线路相连；太阳能电池板在有光照情况下，将光能转换成电能，再通过逆变器转变为低压交流电后通过路灯线路上网；

充电模块具有充电桩，所述充电桩上设有可供电动自行车、电动汽车以及民用手机三类标准充电接口和LCD显示屏，为电动公交车、电动小汽车、电动自行车、以及手机充电；LCD显示屏实时显示充电量、充电时间和充电费用。

主控模块设置在站台内，主控模块包括主控核心子模块、控制子模块、人机交互子模块、灯光照明子模块、充电检测子模块、通信子模块和电源模块；

主控核心子模块分别与控制子模块、人机交互子模块、灯光照明子模块、充电检测子模块以及通信子模块相联；

电源模块为主控模块中的其他子模块提供电源；

主控核心子模块用于进行信息处理、信息存储和时间读取等,所述信息包括光伏充电模块发电电能量和发电功率曲线数据、充电桩空闲状态、充电桩已使用时间、充电桩使用率、充电桩使用高峰统计和记录充电桩使用事件；主控核心子模块具有CPU、串行存储器（SPI FLASH）以及时钟芯片；所述CPU采用市售的ARM CORTEX M3核CPU,主频为72MHZ，能够满足对信息的处理要求；串行存储器采用8MB 存储容量SPI FLASH，满足对存储容量的要求；时钟芯片采用市售的RX8025T时钟芯片，时钟芯片内集成温补时钟晶振，可以控制每天时钟误差在正负0.5秒每天，满足对信息时间统计的要求。

控制子模块用于控制光伏充电模块和充电模块工作或停止工作，方便工作人员进行维护；具体的是控制子模块采用第一接触器实现对光伏发电模块接通和断开操作，采用第二接触器实现对充电模块接通和断开操作；所述第一接触器采用市售的24V功率继电器控制的200A容量接触器，第二接触器采用24V功率继电器控制的400A容量接触器。

人机交互子模块具有键盘和显示器，通过键盘和显示器向主控核心子模块发送命令和查看智能充发电装置运行状态。

灯光照明子模块与站台上的灯具相连，采用时钟电路、光敏电阻以及继电器控制灯具电源的通断，所述继电器采用市售的24V功率继电器，用于调节照明灯光的明暗，使得照明灯根据光线明暗以及设定时间亮、灭。

充电检测子模块采用计量芯片对充电桩的电压、电流、功率和电能进行检测，并能检测每个充电桩的充电状态以及充电时间等信息；所述计量芯片采用市售的ATT7022E计量芯片。

通信子模块采用无线通信模块以GPRS方式进行无线通信，把智能装置的信息传送给上位机即统一管理中心，也可由上位机上的统一管理中心以一定权限来直接控制智能装置，用户也可以通过手机APP访问统一管理中心查询到充电桩的地理信息和充电桩的使用状态；所述无线通信模块支持GPRS和短消息双通道传输数据；支持多中心数据通信；采集串口设备数据，支持远程参数设置和程序升级。

电源模块从路灯供电系统取电并经过开关电源后产生电源。

基于公交车站台的智能充发电装置工作时，太阳能电池板在有光照情况下，将光能转换成电能，再通过逆变器转变为低压交流电后通过路灯线路上网。

当待充电车辆或手机与充电模块进行连接进行充电时，主控核心子模块中的充电检测子模块检测到充电动作后，记录对应充电桩使用的时间和充电桩类型，并将所述正在使用中的充电桩的类型以及充电时间传送到主控模块中的主控核心子模块，主控核心子模块对所述信息进行存储，主控模块通过通信子模块把所述充电桩的使用时间和类型信息通传到主站，方便查看和统计。

当需要对光伏发电模块维护时，通过主控模块中的人机交互子模块发送命令使控制子模块发生动作，切掉光伏发电模块中的逆变器与路灯线路和太阳能电池板的连接，即把强电与光伏发电模块分开保住维护人员的安全；维护后，再通过主控模块中的人机交互子模块发送命令使控制子模块发生动作，投上光伏发电模块中的逆变器与路灯线路和太阳能电池板的连接，使光伏发模块正常工作。

当晚上时光线变暗时，主控模块通过灯光照明子模块把站台灯光打开；当天亮时，主控模块通过灯光照明子模块把站台灯光关掉。实现对站台灯光的控制，也可通过主站查看和控制站台灯光。

发明优点：

1、由于本发明是基于公交站台的发电、供电、充电一体化建筑形体，可以模块化组合生产和安装，因此适合推广普及，而且节约了现有资源，每个城市几百至数千个站台发电和充电的经济收益可以有良好预期。

2、推动了电动交通工具的发展，可大幅减少石油的消耗，减轻车主的驾乘成本。电动汽车利用谷时充电，峰时发电上网，可削峰填谷，减少电网损耗。

3、采用照明控制，随着国家对现有路灯照明进行的LED改造的推进，现有路灯照明用电量将节省60%，节省下这部分电力可供电动交通工具充电使用。

4、解决了电动交通工具充电难的问题，使得电动汽车得以良性快速发展，电动自行车和手机充电也为市民提供了便利，推广到每个城市几百到上千个公交站台的发供充电一体化应用，将极大便利电动汽车的出行。

5、采用光伏发电则是遵循清洁替代的引导,不受资源分布地域的限制，充分利用现有的公交站台的优势，因地制宜、聚少成多。促进电动汽车的发展则在节能减排方面意义重大。公交站台光伏发电容量计算：光伏发电容量，公交站台太阳能电池板面积估计10平米，发电功率800-1000瓦，苏北全年日照2200-3000小时，每年一个站台1760度-3000度发电量，每发一度电，国家补贴0.42元，国家以脱硫煤电价标准收购用不完的自发电，价格也是0.42元。即发电全部上网每度电0.84元，则可收入为2500元左右。

6、利用公交站台还可以有智能化的一些拓展。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明的主控模块框图；

具体实施方式

一种基于公交车站台的智能充发电装置包括主控模块、光伏发电模块和充电模块；主控模块分别与光伏充电模块以及充电模块相联；主控模块对光伏充电模块和充电模块发出控制指令，方便工作人员进行维护；

所述光伏发电模块由太阳能电池板和逆变器组成，太阳电池板安装在公交站台顶部；所述太阳能电池板的输出端子与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与路灯线路相连；太阳能电池板在有光照情况下，将光能转换成电能，再通过逆变器转变为低压交流电后通过路灯线路上网；

充电模块具有充电桩，所述充电桩上设有可供电动自行车、电动汽车以及民用手机三类标准充电接口和LCD显示屏，为电动公交车、电动小汽车、电动自行车、以及手机充电；LCD显示屏实时显示充电量、充电时间和充电费用。

主控模块设置在站台内，主控模块包括主控核心子模块、控制子模块、人机交互子模块、灯光照明子模块、充电检测子模块、通信子模块和电源模块；

主控核心子模块分别与控制子模块、人机交互子模块、灯光照明子模块、充电检测子模块以及通信子模块相联；

电源模块为主控模块中的其他子模块提供电源；

主控核心子模块用于进行信息处理、信息存储和时间读取等,所述信息包括光伏充电模块发电电能量和发电功率曲线数据、充电桩空闲状态、充电桩已使用时间、充电桩使用率、充电桩使用高峰统计和记录充电桩使用事件；主控核心子模块具有CPU、串行存储器（SPI FLASH）以及时钟芯片；所述CPU采用市售的ARM CORTEX M3核CPU,主频为72MHZ，能够满足对信息的处理要求；串行存储器采用8MB 存储容量SPI FLASH，满足对存储容量的要求；时钟芯片采用市售的RX8025T时钟芯片，时钟芯片内集成温补时钟晶振，可以控制每天时钟误差在正负0.5秒每天，满足对信息时间统计的要求。

控制子模块用于控制光伏充电模块和充电模块工作或停止工作，方便工作人员进行维护；具体的是控制子模块采用第一接触器实现对光伏发电模块接通和断开操作，采用第二接触器实现对充电模块接通和断开操作；所述第一接触器采用市售的24V功率继电器控制的200A容量接触器，第二接触器采用24V功率继电器控制的400A容量接触器。

人机交互子模块通过键盘和显示器向主控核心子模块发送命令和查看智能充发电装置运行状态。

灯光照明子模块与站台上的灯具相连，采用时钟电路、光敏电阻以及继电器控制灯具电源的通断，所述继电器采用市售的24V功率继电器，用于调节照明灯光的明暗，使得照明灯根据光线明暗以及设定时间亮、灭。

充电检测子模块采用计量芯片对充电桩的电压、电流、功率和电能进行检测，并能检测每个充电桩的充电状态以及充电时间等信息；所述计量芯片采用市售的ATT7022E计量芯片。

通信子模块采用无线通信模块以GPRS方式进行无线通信，把充发电装置的信息传送给上位机即统一管理中心，也可由上位机上的统一管理中心以一定权限来直接控制智能装置，用户也可以通过手机APP访问统一管理中心查询到充电桩的地理信息和充电桩的使用状态；所述无线通信模块支持GPRS和短消息双通道传输数据；支持多中心数据通信；采集串口设备数据，支持远程参数设置和程序升级。

电源模块从路灯供电系统取电并经过开关电源后产生电源。

所述充电桩设置在公交车站台，在公交车站台旁设有充电停车位，充电桩的设置既不会影响公交的进出站也不会占用车道。

作为本发明的进一步扩展，用户根据LCD显示屏指示选择充电模式；所述充电模式包括按时计费充电、按电量充电、自动充满和按里程充电等。

作为本发明的进一步扩展，在所述充电桩的LCD显示屏上电动汽车的充电模式的选择还包括快充和慢充，用户能够根据需要选择，慢充时间约为7-8小时，快充时间在2-3小时左右。

作为本发明的进一步扩展，充电模块采用基于RFID射频技术的刷卡扣费模式，充电模块可实现用户自助刷卡扣费、用户鉴定、余额查询、计费查询等功能，也可以提供语音输出接口，实现语音交互。采用光载无线技术，通过光纤接入TD-LED电力光纤无线网，以总站为中心组网，将 WiFi 无线射频信号远距离分布到各站点，汇聚节点通过各站点接入 WiFi 无线网络，这样通过 WiFi 无线网络将充电设备的数据上传到控制中心，以实现充电桩数据的远程无线采集。

充电模块还设有监控保护单元，该单元对充电桩的进线输入电压，充电输出电压、电流，充电接口连接状态，车载电池管理系统状态，车载电池状态等进行实时监测，一旦出现异常，能够及时切断电源输出，保护电动车辆、电池及充电设备本身的安全。

本发明装置通过已经建立的光纤宽带网络加入WIFI网络，用户通过连接WIFI，下载APP，实现认证，支付，资讯等功能。这样人们可以在任何时间通过WEB端、或者微信APP客户端查询充电桩的详细地理位置、使用情况、支付费用情况，同时还可以对充电桩提前使用预约服务；WIFI热点让用户链接，在用户充电等待时间种中有了网络的体验，有了网络，用户可以浏览网页，观看娱乐，体育，视频，新闻等。