智能充电站的制作方法

本实用新型涉及电子设备领域，尤其涉及的是一种智能充电站。

背景技术：

现有技术中，充电站一般都是通过刷卡，投币方式进行充电；依据使用的功率，进行卡级别分类，发放用户卡。办卡时用户需要知道自己电动车的充电功率。

现有技术中，充电过程中，再次刷卡则执行退费并停止充电，同时返还一定的金额；退还金额保持24小时记忆，即充电结束后，剩余的刷卡金额会系统里面存留24小时，期间回刷用户卡可以返还剩余金额，但超过24小时后刷卡将不再返还金额。

现有技术中，依据初始充电功率判定用户电动车的充电功率等级，并赋予响应的固定的充电时间。

已知的类似技术，其发放用户卡时，要求用户了解电动车的充电功率，以便选择合适的卡类别，取用合适的扣费和充电时间。这种操作方式会带来使用上的不方便。

首先，如果用户一旦拥有几辆充电功率各不相同的电动车，为了充电就需要对应开几张用户卡，否则就不能正常合理地使用。因为，按照这种依据充电功率而开设用户卡，相同的扣费下，必然是大功率的充电时间比小功率的充电时间少。如果拿小功率卡去充大功率车，则系统会判断为超功率使用从而停止充电，使充电过程不能正常进行；如果拿大功率卡充小功率车，充是可以正常充，但是由于充电时间较少，用户使用的电量和被扣除的费用并不相当，这对用户不公平。开多张不同级别用户卡，或者不经意的用错卡而导致充电异常，对用户来说都是比较反感的累赘和麻烦。

其次，大多数用户不懂也不愿意了解自己电动车的充电功率，他们更乐意直接付钱开卡，然后刷卡就可以完成一个安全而顺利的充电。他们并不想去了解什么卡类别、充电功率这些陌生麻烦的事情。这样的心理会影响产品的推广使用。

类似技术中，有些设备生产厂家，为了避开卡类别的带来不便，采取固定扣费，根据初始充电功率，给予对应的充电时间。这种方式是避开了分卡类别的麻烦，但是仅依靠初始功率而判定充电时间，之后不再将功率和充电时间关联，有很大的弊病。

具体是这样，由于固定的预扣费，通常都能购买足够的常用电动车的充电需求时间，即使是最大功率的电动车充电，预扣的费用也能够购买充满需要的最长时间，而且，由于有充满时自动断电，系统停止计费的功能，回刷卡时会按照使用的时间返还一定金额，所以，正常使用时，系统表现正常合理。但是，如果用户接上的是排座，开始时在排座上接一辆车，待系统根据初始充电功率赋予一定充电时间之后，再在排座上接上其他的车同时充电，那么这种付一次钱同时充几辆车这种蹭电的做法，对设备投放者就很不利。

类似技术中，有些厂家的设备，刷卡灵敏度比较低，而且存在偶尔性的退费紊乱情况。具体表现为刷卡时间比较长，感应距离很近，刷不了尺寸较小的卡，退费时，有时将用户卡的余额扣除掉很大的一部分，有时又给用户增加了一部分不合理的金额。这样的情况，给用户的体验感比较差。

类似的技术应用中，有些生产厂家的充电设备，功率检测上下偏差过大且没有规律。有的厂家设备，连功率都不检查，只是单纯给予固定的充电时间，时间结束则停止充电。这种情况，给用户的印象就是粗糙，层次含量低。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供这样一种充电站，一张用户卡就可以适应不同充电功率的电动车的充电，用户无需了解任何技术细节，简单方便；解决用户拉排座蹭电给设备投放商带来的利益损害，使消费使用对用户和设备投放商都公平合理。

本实用新型的技术方案如下：一种智能充电站，包括充电站主机，以及分别与充电站主机连接的刷卡板，投币器、微信支付器和12V开关电源；其中，充电站主机设置有10路输出模块、按键和数码显示管；10路输出模块设置有10路用于充电的供电输出，对应每一路供电输出，还设置有一电流信号检测处理电路；并且，充电站主机中还设置有根据检测电流计算充电功率、并根据充电功率控制10路输出模块的主控模块；主控模块分别与各电流信号检测处理电路、以及10路输出模块连接。

应用于上述技术方案，所述的智能充电站中，每一路用于充电的输出电流分别对应连接有一继电器和一保险丝，各继电器分别通过设置的继电器控制模块与主控模块连接。

应用于各个上述技术方案，所述的智能充电站中，分别设置有与10路用于充电的供电输出分别对应的数量相同的按键和数码显示管；各按键和数码显示管分别通过按键检测模块和数码显示管模块与主控模块连接。

采用上述方案，本实用新型通过10路电流信号检测处理电路，实时检测其对应充电输出电流，再经过主控模块一定的算法处理计算得到实时充电功率。得到实时充电功率后，将初始赋予的充电时间与当前的实时功率相关联，执行一定的算法处理调整充电时间运行的快慢，从而可以适应不同充电功率的电动车，免去了开多张用户卡的情况；并且，也降低了用户对充电方面知识的要求，实现了简单方便安全充电；同时也解决了用户拉排座同时充多辆车对设备投放者造成利益损害的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中电流信号检测处理电路的电路图；

图3为本实用新型的模块连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

本实施例提供了一种智能充电站，如图1所示，智能充电站包括充电站主机，以及分别与充电站主机连接的刷卡板，投币器、微信支付器和12V开关电源，充电站主机通过电动车充电器与外部需要充电的电动车连接，在充电时，先通过刷卡启动，并在冲充电完成后，通过投币器和微信支付器进行支付，12V开关电源用于为充电站主机提供电能。

其中，充电站主机设置有10路输出模块、按键和数码显示管，充电站主机设置有220V的AC输入端口，并且，10路输出模块设置有10路用于充电的供电输出，按键和数码显示管与10路用于充电的供电输出数量对应，即还分别设置有10个对应按键和对应的10个数码显示管。

并且，对应每一路供电输出的输出电流，还设置有一电流信号检测处理电路，电流信号检测处理电路的电路图如图2所示，电流信号检测处理电路采用高分辨率的电流互感器，合理且低成本的LM358电流信号检测处理电路设计和元件参数选择，可以检测出相对准确的充电电流，根据检测出的充电电流，可以通过电流与功率之间的公式，即可以计算出相对准确的充电功率。

如图2所示，电流信号检测处理电路在选择合适的电阻参数，可在测试点DP4端获得对称的、并且放大了一定程度的电流对应的电压信号，经过MCU的高速采样和一定的主控模块的处理，可获取较准确的充电电流。充电功率其中U为交流电有效值，在210～240V之间，取中间值225V，误差±15V；I为交流电流有效值，检测误差±30mA；为充电功率因数，由于绝大部分的电动车充电器均采用开关电源，工作原理基本一样，在整个充电过程功率因数都在0.55～0.65之间，取中间值0.6，误差±0.05。那么充电功率最大检测误差＝240*0.65*(I+0.03)-225*0.6*I＝7.2+21*I。可以看出，最大误差随电流增大而增大，但是由于中小功率电动车充电时交流输入电流不会超过2A，所以充电功率最大检测误差不大于7.2+21*2＝49.2W，而实际使用很少出现这种临界情况，即便是出现，由于最大偏差已经测定，系统设计留有裕量，将过载保护点设置在最大容量之下，并不会影响过载保护的检测。

在功率检测可靠的前提下，本实施例智能充电站在充电过程全程监控充电功率，并将充电时间和充电功率相关联，彻底解决之前刷卡带来的问题。

具体实现是这样的，将系统运行的功率分为几个等级，充电时间的倒计时按照功率等级执行快慢处理，也即功率等级越大，时间跑的越快，而用户看到时间数字是一样的，只是时间变化速率改变了。这在本质上，实际上实现了一个定电量充电的过程。例如，系统将功率等级分为4级，

1等级170W，时间720分钟；

2等级270W，时间480分钟；

3等级370W，时间350分钟；

4等级470W，时间270分钟；

这样的系统参数设置，使每个等级的最大使用电量是接近的。开始时系统赋予720分钟的充电时间，每60秒，时间减一。当出现170W<充电功率≤270W时，执行等级2的时间标准，这时充电时间变为480分钟，时间运行加快，时间变化的周期不再是60秒，而是60*480/720＝40秒。类似地，当出现270<充电功率≤370W时，执行等级3的时间标准，充电时间变为350分钟，时间变化周期＝60*350/720＝29秒。当充电功率>470W时，则发生过载保护，停止充电。等级切换只往大的等级跳转，即便后面功率下跌了，等级也不会退回到低等级。

一般情况下，单个电动自行车的充电功率都不会超过270W，所以480分钟即8个小时的充电时间已经足够使用，即便是碰到超过270W的情况，只不过是时间不足8小时，用户可以通过再刷一次卡累积充电时间就可以解决，所以这样的设置直接省去开多张卡的麻烦。如果发生用户拉排插同时充多辆车的情况，由于系统根据充电功率执行充电时间等级的切换，同时具备准确的过载保护检测，所以并不会损害设备投放者的利益，这对用户来说也是公平合理的。

而至于刷卡不灵敏，退费紊乱的情况，实质上是硬件和软件算法设计的不合理造成的问题。原则上，要提高灵敏度，硬件上要增强电磁场强度和辐射面积，则要增大环形线圈的面积，调整谐振电容，使谐振电压幅度尽量大，同时，使用辐射区域远离大面积的导体。退费紊乱，则是软件算法的不合理造成的，关键要处理好通信的中断和备份。我们采用FRAM实时记录每张卡的UID和使用情况，并对数据流进行一定的校验处理和数据备份，彻底解决了退费紊乱的问题。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。