本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备以及方法。
背景技术：
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。现在大部分纯电动汽车的车载电源可使汽车的续航里程约为150km-300km，导致电动汽车每行驶一定的公里数需要对其进行充电。因此，为满足电动汽车更长距离的可持续行驶需求，需要大范围、高密度的建设充电设备服务于电动汽车。
现有的充电设备如图1所示，包括充电设备包括管理中心，多个通过总线与管理中心电连接的充电桩。使用时，驾驶员找到一个空闲可用的充电桩，下车并连接充电桩。这时，管理中心与客户端连接绑定，并控制充电桩给该电动汽车进行充电，同时，管理中心用于采集充电桩的实时充电电量。充电结束后管理中心并将采集到的实时充电电量值转换成费用，发送至客户端，然后客户根据发送的账单进行缴费，完成给电动汽车的充电。
然而现有的充电设备使用的大多为220v的市电，因而郊区公路充电设备的建设需要配套变电站，造价成本高。现在开通充电设备的郊区公路主要集中在沿海少量高速公路，还有大量郊区公路急需建设充电设备，这就导致了电动汽车基本只能短途行驶。
技术实现要素：
本发明提供了一种基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备以及方法，以解决电动汽车只能短途行驶这一问题。
第一方面，本发明提供一种基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备，包括：绝缘罩，分别装设在所述绝缘罩上表面的支柱绝缘子以及电压互感器；
所述电压互感器用于将一次侧为110kv或220kv的电压输出为二次侧220v的电压；
所述支柱绝缘子的顶端装设有高压隔离开关，所述高压隔离开关一端与高压线路电连接，所述高压隔离开关另一端与所述电压互感器的一次侧电连接；
所述绝缘罩内设置有管理设备，多个与所述管理设备相连接的充电桩，以及多个与所述管理设备相连接的无线充电线圈，所述管理设备与所述电压互感器的二次侧电连接。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述管理设备包括：电源模块、通讯模块、检测模块以及控制模块；
所述电源模块，用于从所述电压互感器的二次侧取电，并为所述管理设备、所述充电桩以及所述无线充电线圈提供电力；
所述通讯模块，用于与客户端通讯，获取电动汽车的车辆信息，包括当前位置信息，当前速度信息、电池信息以及目的地信息，并将获取的车辆信息发送至所述控制模块；
所述检测模块，用于检测所述充电桩以及所述无线充电线圈的运行状态，并将检测的状态信息发送至所述控制模块；
所述控制模块，根据车辆信息以及状态信息优化调度方案，并将调度方案由所述通讯模块反馈至客户端。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述充电桩包括：直流电源、交流电源、充电控制模块，检测模块、计量模块以及显示模块；
所述检测模块，实时检测充电车辆的电池信息，并将电池信息发送给所述充电控制模块；
所述充电控制模块，根据接收的所述电池信息，选择直流电源或交流电源连接车辆电池组，并调整充电电压和充电电流，以及控制充电开始或结束；
所述计量模块，实时计量累计充电电量，充电结束后，将充电电量以及根据充电电量产生的费用分别发送至所述显示模块和所述客户端。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述无线充电线圈包括：线圈、充电控制模块，检测模块、计量模块以及显示模块；
所述检测模块，实时检测充电车辆的电池信息，并将电池信息发送给所述充电控制模块；
所述充电控制模块，根据接收的所述电池信息，并调整充电电压和充电电流，以及控制充电开始或结束；
所述计量模块，实时计量累计充电电量，充电结束后，将充电电量以及根据充电电量产生的费用分别发送至所述显示模块和所述客户端。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述显示模块，用于显示所述充电电量、所述费用、以及将所述充电电量和所述费用生成的二维码。
第二方面，本发明提供了一种电动汽车充电方法，应用于上述任意一项所述的基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备，包括如下步骤：
与客户端建立通讯，获取电动汽车的车辆信息，包括当前位置信息、当前速度信息、电池信息以及目的地信息；
根据电池信息确认车辆使用充电设备的类型为充电桩或无线充电线圈；
根据充电设备的运行状态，确定充电站；
根据车辆信息以及充电站制定调度方案；
将调度方案发送至客户端，并确认充电请求、充电站以及充电站中的充电位置；
基于充电请求，在车辆到达前空出充电位置，并等待车辆到达；
车辆到达后，检测电动汽车的当前电池信息，确定充电电压以及充电电流；
充电并计费；
实时检测电池信息，充电完成后，断开充电电源，结束计费并缴费。
结合第二方面，在一种实现方式中，确定充电站包括：
检测充电设备运行状态为是否使用中；
若未使用，则优先匹配空闲的充电设备，并根据空闲的充电设备位置确定充电站；
若使用中，则根据实时检测的充电中车辆的电池信息判断充电完成时间，再根据获取的车辆当前位置信息以及当前速度信息判断车辆到达时能否空出充电位置，若能空出充电位置则确定充电站。
结合第二方面，在一种实现方式中，制定调度方案包括：
根据车辆的当前位置信息以及目的地信息，判断车辆行车路线；
根据车辆的当前速度信息以及当前电池信息，判断到达目的地时电池的余量；
若车辆到达目的地时电池余量大于设定的阈值，则断开与客户端的通讯；
若车辆到达目的地时电池余量小于设定的阈值，则根据车辆行车路线以及电池余量，确定车辆能到达的充电站；
依次检测车辆可经过的充电站，根据车辆的电池余量范围匹配至少一个充电站。
结合第二方面，在一种实现方式中，制定调度方案还包括：
当车辆数量大于匹配的充电站中的充电位置数量时，优先匹配给电池余量少的车辆；
电池余量相同时，优先匹配给目的地距离远的车辆。
结合第二方面，在一种实现方式中，结束计费后，
显示充电电量、费用、以及将所述充电电量和所述费用生成的二维码；
将电子账单发送至客户端，客户根据电子账单缴费或扫显示的二维码缴费。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备以及方法，所述电压互感器用于将一次侧为110kv或220kv的电压输出为二次侧220v的电压，所述管理设备与所述电压互感器的二次侧电连接。因此，不管高压铁塔取电电压有多高，其二次侧额定电压都是220v，不需要设置变电站，就使得电动汽车充电设备工作的可靠安全性，因此成本低，有利于在郊区建设充电站点，解决电动汽车只能短途行驶这一问题。
同时，电动汽车充电方法，包括与客户端建立通讯，获取电动汽车的车辆信息，根据充电设备的运行状态，确定充电站，根据车辆信息以及充电站制定调度方案，将调度方案发送至客户端。因此，基于车辆调度方案，最大限度的利用充电设备，优化充电设备的使用，将最需要充电的车辆进行优先分配，使得车辆方便充电能够进行长途行驶。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有电动汽车充电设备结构示意图；
图2本发明提供的一种基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备结构示意图；
图3是本发明提供的一种电动汽车充电设备的结构示意框图；
图4是本发明提供的一种管理设备的结构示意框图；
图5是本发明提供的一种充电桩的结构示意框图；
图6是本发明提供的一种无线充电线圈的结构示意框图；
图7是本发明提供的一种电动汽车充电方法的流程示意图；
图8是本发明提供的一种确定充电站的流程示意图；
图9是本发明提供的一种调度方案的流程示意图。
其中，1-支柱绝缘子，2-高压隔离开关，3-电压互感器，4-管理设备，5-充电桩，6-无线充电线圈，7-绝缘罩。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备，如图2以及图3所示。电动汽车充电设备包括：绝缘罩7，分别装设在所述绝缘罩7上表面的支柱绝缘子1以及电压互感器3，所述电压互感器3用于将一次侧为110kv或220kv的电压输出为二次侧220v的电压，所述支柱绝缘子1的顶端装设有高压隔离开关2，所述高压隔离开关2一端与高压线路电连接，所述高压隔离开关2另一端与所述电压互感器3的一次侧电连接，所述绝缘罩7内设置有管理设备4，多个与所述管理设备4相连接的充电桩5，以及多个与所述管理设备4相连接的无线充电线圈6，所述管理设备4与所述电压互感器3的二次侧电连接。
所述高压隔离开关2能够在充电设备检修时将电设备整体从输电线路断开。优选地，充电设备还连接一个蓄电池，所述高压隔离开关2在空载时将充电设备整体从输电线路断开，有荷载时所述高压隔离开关2连接输电线路，断开时设备的检测，与客户端的通讯都通过蓄电池供电。
所述绝缘罩7具有绝缘和防雨的双重功能，保障了使用者的安全，也保障了设备以及充电车辆被雨淋，提高了设备的使用寿命。
电压互感器3优选地选择大容量型的电压互感器3，其最大输出功率在2.5-8kw之间。电压互感器3在运行时，一次侧绕组并联接在线路上，二次侧绕组并联接仪表或继电器，尽管一次侧电压很高，但二次侧却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。
因此不管高压铁塔取电电压有多高，电压互感器3二次侧额定电压都是220v，不需要设置变电站，就使得电动汽车充电设备工作可靠安全，因此成本低，有利于在郊区建设充电站点，解决电动汽车只能短途行驶这一问题。
请参阅图4，管理设备4包括：电源模块301、通讯模块304、检测模块303以及控制模块302。电源模块301，用于从所述电压互感器3的二次侧取电，并为管理设备4、充电桩5以及无线充电线圈6提供电力；
所述通讯模块304，用于与客户端通讯，获取电动汽车的车辆信息，包括当前位置信息，当前速度信息、电池信息以及目的地信息，并将获取的车辆信息发送至所述控制模块302；检测模块304，用于检测所述充电桩5以及所述无线充电线圈6的运行状态，并将检测的状态信息发送至所述控制模块302；控制模块302，根据车辆信息以及状态信息优化调度方案，并将调度方案由所述通讯模块304反馈至客户端。
控制模块302根据车辆的前位置信息以及目的地信息，然后调取地图信息，判断车辆行车路线；根据车辆的当前位置信息以及当前电池信息，判断到能够到达的充电站，以及到达沿途各充电站时电池的电量余量；根据当前位置信息以及当前速度信息，判断到达充电站的时间；根据当前位置信息，当前电池信息以及目的地信息，判断车辆到达目的地电池的电量余量。
调度方案根据上述信息制定，当车辆到达目的地电池的电量余量大于预设的阈值时，控制模块302控制通讯模块304与客户端断开联系；当车辆到达目的地电池的电量余量小于预设的阈值时，控制模块302控制通讯模块304与客户端建立联系。所以当车辆到达目的地电池的电量余量比较低时，由于路况以及车辆速度等原因，极有可能到达不了目的地，因此，在小于设定的电池余量时，与客户端建立联系提醒驾驶员，驾驶员根据实际情况进行确认充电请求。解决汽车长途行驶时，担心电池电量的问题，以及在郊区不方便寻找充电站导致电池电量用光，因而本装置有利于汽车的长途驾驶。
请参阅图5，充电桩5包括：直流电源502、交流电源503、充电控制模块501，检测模块505、计量模块504以及显示模块506；检测模块505，实时检测充电车辆的电池信息，并将电池信息发送给所述充电控制模块501；充电控制模块501，根据接收的所述电池信息，选择直流电源502或交流电源503连接车辆电池组，并调整充电电压和充电电流，以及控制充电开始或结束；计量模块504，实时计量累计充电电量，充电结束后，将充电电量以及根据充电电量产生的费用分别发送至所述显示模块506和所述客户端。
请参阅图6，所述无线充电线圈6包括：线圈605、充电控制模块601，检测模块604、计量模块602以及显示模块603；检测模块604，实时检测充电车辆的电池信息，并将电池信息发送给所述充电控制模块；充电控制模块601，根据接收的所述电池信息，并调整充电电压和充电电流，以及控制充电开始或结束；计量模块602，实时计量累计充电电量，充电结束后，将充电电量以及根据充电电量产生的费用分别发送至所述显示模块和所述客户端。603显示模块，用于显示所述充电电量、所述费用、以及将所述充电电量和所述费用生成的二维码。
在于客户端发送调度信息之前，管理设备4根据车辆电池信息，确定车辆需要充电桩5还是无线充电线圈6进行充电。确认后管理设备4检测充电桩5或无线充电线圈6的运行状态，即充电桩5或无线充电线圈6设备是否正常，是否空闲。结果若正常且空闲，然后再根据设定的调度规则匹配给最需要充电的车辆，以确保车辆能够满足长途行驶。一方面通过给客户端发送调度信息，方便驾驶员了解车辆信息以及充电站点的信息，降低驾驶员对车辆电量的担忧。另一方面，调度信息里包含充电位置，车辆到达充电位置的距离，车辆到达充电位置路线，车辆到达充电位置后的电池余量等信息，以便驾驶员确认充电请求，满足车辆长途行驶时，驾驶员能够快速的找到充电位置进行给车辆充电，且防止驾驶员找到充电位置后却发现在使用中或故障无法进行充电，降低长途驾驶的体验。
本发明还提供一种电动汽车充电方法，参阅图7。电动汽车充电方法可应用于上述任意一项基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备，方法包括如下步骤：
s1与客户端建立通讯，获取电动汽车的车辆信息，包括当前位置信息、当前速度信息、电池信息以及目的地信息。用于根据车辆的当前位置信息以及当前电池信息，判断到能够到达的充电站，以及到达沿途各充电站时电池的电量余量；根据当前位置信息以及当前速度信息，判断到达充电站的时间；根据当前位置信息，当前电池信息以及目的地信息，判断车辆到达目的地电池的电量余量；
s2根据电池信息确认车辆使用充电设备的类型为充电桩或无线充电线圈，若使用充电桩5进行充电，在检测充电设备运行状态时不检测无线充电线圈6的运行状态，反之也是如此，提高了检测的效率；
s3根据充电设备的运行状态，若检测到充电设备运行正常，且能够在车辆到达前有空出的充电位置，确定该位置的充电设备为充电站；
s4根据车辆信息以及充电站制定调度方案，基于车辆调度方案，最大限度的利用充电设备，优化充电设备的使用，将最需要充电的车辆进行优先分配，使得车辆方便充电能够进行长途行驶；
s5将调度方案发送至客户端，并确认充电请求、充电站以及充电站中的充电位置；
s6基于充电请求，在车辆到达前空出充电位置，并等待车辆到达；
s7车辆到达后，再次检测电动汽车的当前电池信息，确定充电电压以及充电电流，确保给车辆充电的电压以及电流符合车辆电池充电要求，保障充电安全，使得电视使用寿命长，提升用户体验；
s8确定充电电压以及充电电流后，进行充电并计费；
s9实时检测电池信息，若检测到电池温度，电压或电流有异常，立即调整充电电压以及充电电流，充电完成后，断开充电电源，结束计费并缴费。
上述方法，能够及时根据车辆以及充电设备的情况调度车辆，同时驾驶员也能够根据调度信息了解车辆信息以及充电站信息。方便驾驶员根据自己的需求以及充电站信息进行选择是否充电以及去哪里充电，降低驾驶员对车辆电量的担忧，并方便驾驶员能够快速的找到充电位置进行给车辆充电。防止驾驶员不了解充电站位置以及使用情况，担心车辆无法进行充电。因此，本方法能够消除驾驶员的担忧，满足车辆能够长途行驶。
优选地，确定充电站包括：检测充电设备运行状态为是否使用中，若未使用，则优先匹配空闲的充电设备，并根据空闲的充电设备位置确定充电站；若使用中，则根据实时检测的充电中车辆的电池信息判断充电完成时间，再根据获取的车辆当前位置信息以及当前速度信息判断车辆到达时能否空出充电位置，若能空出充电位置则确定充电站。利用该充电设备匹配规则，能够最大限度的调配空闲中的设备，能够让充电车辆分流，避免过多的车辆集中到一个充电站，导致充电效率低，体验差。
优选地，制定调度方案包括：根据车辆的当前位置信息以及目的地信息，判断车辆行车路线；根据车辆的当前速度信息以及当前电池信息，判断到达目的地时电池的余量；若车辆到达目的地时电池余量大于设定的阈值，则断开与客户端的通讯；若车辆到达目的地时电池余量小于设定的阈值，则根据车辆行车路线以及电池余量，确定车辆能到达的充电站；依次检测车辆可经过的充电站，根据车辆的电池余量范围匹配至少一个充电站。
上述阈值可根据充电站以及道路情况设置，市区或普通公路可设置大一些，郊区或高速公路设置小一些。例如，市区较为拥堵，平均车速低，因此相同的电量行驶的公里数比郊区小，因此在市区可以将阈值设置为电池电量余量的10％，避免了在市区走走停停消耗电量较大的情况下，电量用完而汽车行驶不到充电站。在高速公路或者郊区，道路宽广，且车辆较少，汽车行驶不会走走停停，这是车辆利用电能的效率较高，行驶的里程数较多，因此可以将阈值设置为电池电量余量的5％。具体而言，本方法可根据地段，车流量，道路情况等信息设置阈值，例如若道路交通灯较多，道路狭小，或者道路平整度角差，即使在郊区也可以将阈值设置为电池电量余量的10％。
根据车辆的电池余量范围匹配至少一个充电站，也就是说充电站根据电池余量信息进行匹配。在匹配之前先判断沿途能经过的充电站，以及经过充电站时的电池余量，将经过充电站时，电池余量还剩10-15％的车辆匹配给该车辆。也可以匹配多个充电站，例如，将经过充电站时，电池余量还剩15-20％的车辆匹配给该车辆或将经过充电站时，电池余量还剩20-25％的车辆匹配给该车辆等。这样驾驶员根据具体情况选择充电站，避免设备判断错误导致车辆无法到达充电站。
优选地，制定调度方案还包括：当车辆数量大于匹配的充电站中的充电位置数量时，优先匹配给电池余量少的车辆；电池余量相同时，优先匹配给目的地距离远的车辆。车辆电池余量较少的车辆是最急需充电的车辆，根据电池余量信息能够准确的分配给最需要充电的车辆。当车辆电池余量相同时，路途较远的车辆，不充电无法到达目的地，而路途较劲的车辆有可能在电池电量用完之前到达目的地，因此路途较远的车辆为最需要充电的车辆。
优选地，结束计费后，显示充电电量、费用、以及将所述充电电量和所述费用生成的二维码；将电子账单发送至客户端，客户根据电子账单缴费或扫显示的二维码缴费。
综上所述，本发明提供的一种基于高压铁塔取电的电动汽车充电设备，不需要设置变电站，就使得电动汽车充电设备工作的可靠安全性，因此成本低，有利于在郊区建设充电站点，解决电动汽车只能短途行驶这一问题。本发明还提供了一种电动汽车充电方法，可基于车辆调度方案，最大限度的利用充电设备，优化充电设备的使用，将最需要充电的车辆进行优先分配，最大限度的利用建设的充电设备，使得车辆方便充电能够进行长途行驶。
具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的电动汽车充电方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。