一种充电单元、充电站及其工作方法与流程

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种充电单元、充电站及其工作方法。

背景技术：

手机充电站是一种比提供电源插座更人性化的服务装置，它集成了个人手机充电器的功能，不需要手机充电器就能给手机充电。其基本原理是把交流电转换为符合手机使用的直流电，再设计为多路输出，为多个用户使用。

手机充电站的应用场合一般为公共场合，如车站、机场，服务对象不固定且人流量大。目前的手机充电站采用的方式是在一个充电柜表面直接牵引出来若干充电接头，无安全保护机制，需要用户手持手机进行充电，用户身体占用很大的空间，一般为0.5米（肩膀宽度），普通的手机充电（加油）站宽度约1米，在空间上仅能容纳两人的身体，虽然充电站设计了很多充电接头，但却在空间上限制了使用人数，造成了巨大的资源浪费。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种充电单元。所述充电单元包括能够封闭的腔体、设置于腔体内的使用状态检测模块及至少一个充电接口；所述腔体的腔门配置有电子锁，每个电子锁具有自己的地址码；

所述使用状态检测模块包括电流检测电路与物体检测电路；所述电流检测电路用于对充电接口的充电电流进行检测，以确定放入腔体的物体是否正常充电；所述物体检测电路用于对腔体内是否存在充电物体进行判断。

进一步的，所述充电单元还包括安全监测模块，所述安全监测模块具有温湿度检测电路和/或烟雾检测报警电路。

进一步的，充电接口包括micro Usb和/或Mini Usb和/或Lightning。

一种充电站，其特征在于，包括充电柜体、充电站管理系统。

所述充电柜体上设置有上述的充电单元。

所述充电柜管理系统包括身份信息读取装置、存储模块、中央控制模块；身份信息读取装置、存储模块、信号处理模块均与中央控制模块连接，信号处理模块与各个充电单元柜的使用状态检测模块连接或者与使用状态检测模块和安全监测模块两者均连接。

所述身份信息读取装置用于接受个人身份信息输入，并将身份信息传输到中央处理单元。

所述存储模块植入有充电单元格信息表，所述充电单元信息表格存储有各个充电单元的电子锁地址码、对应的个人身份信息。

所述信号处理模块用于将使用状态检测模块传输过来的信号或者使用状态检测模块和安全监测模块两者传输过来的信号进行A/D转化后发送到中央处理模块。

中央控制模块用于根据接收到的个人信息进行充电单元信息表格中个人信息的存储或者清除、根据信号处理模块传输的信号判断充电单元的使用状态或者使用状态和安全状态、向电子锁发送开锁指令、根据充电电流检测信号及物品检测电路信号判断充电单元的状态。

进一步的，所述身份信息读取装置为身份证感应识别装置和/或具有输入键盘的触摸屏和/或生物特征识别模块。

进一步的，所述充电单元的腔体内嵌入充电柜体内，所述腔体的腔门采用不透明材料制作。

进一步的，所述充电单元悬挂于充电柜体外表面，腔体及其腔门均采用不透明材料制作。

上述充电站的工作方法包括如下步骤：

步骤一：身份信息读取装置工作，当获取到用户信息后传输到中央控制模块。

步骤二：中央控制模块在充电单元信息表中检索是否存在接收到的用户信息，如果已经存在，则判定为原有用户，否则判断为存手机的新用户。

步骤三：当为原有用户时，中央控制模块发送开锁指令到该用户信息对应的充电单元的电子锁，腔门打开。

当为新用户时，中央控制模块按照预定规则选定一个为空闲状态的充电单元，并发送开锁指令到该充电单元的电子锁。

步骤四：当为原有用户时，原有用户取出或者不取出手机后关闭腔门。

当为新用户时，新用户存入或者不存入手机后关闭腔门。

步骤五：使用状态检测模块对充电单元进行检测，中央控制模块根据检测结果判断充电单元的使用状态，并采取相关措施。

进一步的，在步骤五中，使用状态的判断方法为：如果既检测到物体，也有充电电流时，判定为占用状态；如果检测到物体却没有充电电流时，判定为非正常使用状态；如果只检测到充电电流，没有检测到物体，说明内部充电电路出现了短路；如果有充电电流也没有检测到物体，说明充电单元为空闲状态。

进一步的，在步骤五中，占用状态下，如果是原有用户，则中央处理模块不对充电单元信息表采取任何操作，如果是新用户，则中央处理单元将新用户信息存入充电单元信息表；非正常使用状态需要采取相应的报警措施；内部充电电路出现了短路，需要报警维修；空闲状态下，当为原有用户时，删除其用户信息，当为新用户时，不采取任何操作。

本发明的有益效果为：

本发明将充电站的空间规划出若干充电单元，并在各个充电单元引入安全保护机制，不仅解决了空间利用问题，还解决了手机在充电过程中的安全问题，实现人机分离的充电方式。采用本发明，充电空间需求大幅缩小，充电站的空间得以效利用，在同等条件下，能同时充电的用户数至少提高一个数量级，真正发挥了手机充电（加油）多人使用的价值，且各个充电单元采用智能控制，十分方便，具有极好的应用前景。

附图说明

图1为充电单元内嵌入充电柜体结构透视图。

图2为充电站工作流程图。

具体实施方式

本发明所述充电站包括充电柜体、充电柜管理系统。下面分别予以介绍。

一.充电柜体

充电柜体的作用是提供充电平台，将交流电或者其他形式的电能转化为适合给手机充电的电流。

所述充电柜体可为任意形状，其外表面设置有若干充电单元，充电单元可以内嵌入充电柜体内（如图1所示），也可以为悬挂于充电柜体外。每个充电单元可以放置至少一个手机。

内嵌式的充电单元包括可封闭的腔体、设置于腔体内的使用状态检测模块及至少一个充电接口。所述腔体的腔门设置有一个电子锁。充电站管理系统为每个充电单元的电子锁分配一个地址码，并受开锁指令控制，从而实现充电单元腔门的开启和关闭。

悬挂式的充电单元设计可以实现单元格数量最大化，其结构类似于宾馆进门插卡的设计，包括一个悬挂腔体，顶部设置有一个腔门，此腔门的大小以仅能覆盖手机和充电线为标准，单个充电单元占用（体积）最小，可实现服务容量最大化。内嵌式设计由于至少要保留人手操作的空间，腔体的体积较大。

优选的，腔门采用不透明材料制成，以避免外界了解里面手机情况。

所述充电接口包括针对当前手机的充电电压设计的直流充电接口，一般为5.0-5.5V，接口种类可以为micro Usb和/或Mini Usb和/或Lightning,以覆盖当前手机所有可充电方式。优选的，将交流电转换为直流电的电源转换部分采用模块化设计，安装不同的模块可提供不同的输出电压，以适应不同标准的手机充电。当手机的充电标准或接口发生改变时，只需更换电源变换模块或者接口，不必改动其它部分。充电接口所在位置一般为上、下、左、右，通过调整手机姿态，可使手机的充电接口处于顶部或左（右）侧共两个位置，用无正反接头，可以减少拉拽和充电线的长度，防止在使用过程中充电线被安全罩夹坏。充电接头采用专门的无正反接头。

使用状态检测模块用于对充电单元的使用状态进行判断，其包括电流检测电路、物体检测电路。

电流检测电路采用现有的检测模块或者检测芯片，用于在对设置的各个充电接口的充电电流进行检测，以确定手机是否正常充电。任一一个充电接口具有充电电流都说明手机在正常充电。

所述物体检测电路用于对腔体内是否存在充电物体进行判断，可以采用现有的红外检测电路或者光电探测器电路。

在此需要说明，设置物体检测电路和电流检测电路设置的目的有两个：一是为新用户正确使用充电单元提供双重保障，二是判断原来用户关闭腔门后是否留下手机继续在里面充电，防止系统误将还在使用的充电单元提供给新用户。这部分的具体判断流程在后续的工作流程中具有详细描述。

一般而言，使用状态检测模块的检测结果分为以下四种情况：

1.既检测到物体，也有充电电流，说明充电单元正常使用，为占用状态。

2.只检测到物体却没有充电电流，说明充电单元处于非正常使用状态。这种情况需要采取相应的报警措施。

3.只检测到充电电流，没有检测到物体。说明内部充电电路出现了短路，需要报警维修。

4.既没有充电电流也没有检测到物体，说明充电单元为空闲状态。

配合中央处理模块的的报警措施，可以设置有相关的报警设备。

优选的，所述充电单元还可以增加安全监测模块，以保障充电柜的安全使用。所述安全检测模块具有如温湿度检测电路和/或烟雾检测报警电路等。

优选的，充电柜体还设置有用于进行广告播放的显示屏。

二.充电柜管理系统

充电柜管理系统用于对各个充电单元的使用进行管理。

充电柜管理系统包括身份信息读取装置、存储模块、信号处理模块、中央控制模块。身份信息读取装置、存储模块、信号处理模块均与中央处理模块连接，信号处理模块与使用状态检测模块连接。当具有安全监测模块时，信号处理模块还应与其连接。

身份信息读取装置设置在充电柜体表面，用于将获得的用户信息传输给中央控制模块。其可为身份证感应识别装置和/或具有输入键盘的触摸屏和/或生物特征识别模块（如虹膜识别、指纹识别等）。身份证感应识别装置、触摸屏用于用于获取身份证号码，生物特征识别模块用于或者用户的生物特征。实际使用过程中身份证号码及生物特征可以任选一样或者均选择。

存储模块植入有充电单元信息表格。充电单元信息表格存储有各个充电单元的电子锁地址码、对应的个人身份信息。具有用户信息说明对应的充电单元被占用，没有用户信息说明对应的充电单元空闲。单元信息表格设立的有益效果是在充电过程中建立用户个人信息与手机、手机与充电单元之间的对应关系，更好的保证充电单元不被非法使用。

所述信号处理模块用于将使用状态检测模块传输过来的信号或者使用状态检测模块和安全监测模块两者传输过来的信号进行A/D转化后发送到中央处理模块。

中央控制模块用于根据接收到的个人信息进行充电单元信息表格中用户信息的存储或者清除、根据信号处理模块传输的信号判断充电单元的使用状态或者使用状态和/或安全状态、向电子锁发送控制指令、根据充电电流检测信号及物品检测电路信号判断充电单元的状态。

下面结合图2对充电站的存取工作流程进行步骤性说明。

步骤一：身份信息读取装置工作，当获取到用户信息后传输到中央控制模块.

步骤二：中央控制模块在充电单元信息表中检索是否存在接收到的用户信息，如果已经存在，则判定为原有用户，否则判断为存手机的新用户.

步骤三：当为原有用户时，中央控制模块发送开锁指令到该用户信息对应的充电单元的电子锁，腔门打开。

当为新用户时，中央控制模块按照预定规则选定一个为空闲状态的充电单元，并发送开锁指令到该充电单元的电子锁。

在此需要说明，充电单元的选择可以是随机的，也可以根据实际情况进行人为制定。

步骤四：当为原有用户时，原有用户取出或者不取出手机后关闭腔门；

当为新用户时，新用户存入或者不存入手机后关闭腔门；

步骤五：使用状态检测模块对充电单元进行检测，中央控制模块根据检测结果判断充电单元的使用状态，并采取相关措施。

具体而言，可分为以下四种：

1.检测到物体，也有充电电流时，判定为占用状态。占用状态下，如果是原有用户，则中央处理模块不对充电单元信息表采取任何操作，如果是新用户，则中央处理单元将新用户信息存入充电单元信息表。

2. 检测到物体却没有充电电流时，判定为非正常使用状态，需要采取相应的报警措施。

3.只检测到充电电流，没有检测到物体。说明内部充电电路出现了短路，需要报警维修。

4.有充电电流也没有检测到物体，说明充电单元为空闲状态。当为原有用户时，删除其用户信息，当为新用户时，不采取任何操作。

当具有安全监测模块时，安全检测模块是随时工作的，其与中央处理模块的交互也是随时进行，当信号异常时，中央处理模块将采取相关报警措施。