具有费用结算前置判断功能的充电桩的制作方法

本发明涉及电动自行车充电领域，更具体的说，尤其涉及具有费用结算前置判断功能的充电桩。

背景技术：

随着人们对交通工具的需求加深与国家对环保政策的大力宣传，电动自行车逐渐成为人民短途出行的首选交通工具之一。“中国电动自行车产业创新高峰论坛”数据显示，中国电动自行车截止2013年保有量突破2亿辆，这可以说是交通工具行业的一场大变革。然而，随着电动自行车的拥有率越来越高，电动自行车“充电难”的问题也越来越明显。最具代表性的是电动自行车的电量不够往返一次的消耗，需要在往返的途中进行充电补给。因此，很多商家纷纷进入了电动自行车充电补给这一块市场，其中绝大部分商家都是采用“设立充电桩为需要充电的用户提供付费充电服务”的方法，随之而来的是市场上出现了各种类型的电动自行车充电桩。目前，大部分充电桩采用的支付方式都是以投币为主，也有部分供电桩支持刷卡支付、微信或支付宝等网络支付。但归根结底，以上支付方式都可归类为计时模式，比如一元钱供电三或四个小时不等；这种计费模式简单明了，但不合理之处也很明显：比如对于不同型号的电动自行车，其充电功率从150w到600w不等，甚至有些用户会付费为其它用电设备供电，由此带来的问题是计费单价偏高，否则可能会出现运营商亏损，即补贴电费的情况。与此同时，此类供电桩的结算单位只能精确到“元”，这对于经常需要充电的用户来说非常不合理。

归根结底，上述问题的出现主要是相关功能受限于充电桩的整体架构方法，比如没有云支付模块的充电桩只能使用投币的方式进行支付，这大大限制了充电桩使用时的计费、找零等其它相关功能。而这些功能也同时决定了其潜在消费用户的范围。比如只能进行投币的充电桩的消费用户绝大部分为临时需要充电的用户，对于长期需要充电的用户来说，此类充电桩不符合他们的长期消费利益。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题，提出了具有费用结算前置判断功能的充电桩，该充电桩能够通过刷卡、微信、支付宝等支付方式，尽可能的为用户支付提供方便，同时能够准确计算用户的耗电量、合理击飞，把结算单元从“元”精确到“分”，并且对用户的充电功率进行了限制，功率超过600w的电动车将无法付费充电，最大程度的确保了供电线路的安全。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：具有费用结算前置判断功能的充电桩，包括电路保护模块、供电模块、电量计算模块、通讯模块、刷卡模块和费用结算前置判断模块，所述电路保护模块包括设置在主线路上的空气开关和漏电保护器，所述供电模块包括主线路分出的十条输出线路和设置在每条输出线路上的继电器与充电插座；供电桩的机箱外壳上印有代表供电桩id的二维码；所述电量计算模块采用电量计量芯片，实时监测电量的消耗；通讯模块用于实现充电桩和云服务器之间的通讯连接，刷卡模块用于用户通过刷卡实现费用的缴纳。

所述的费用结算前置判断模块用于对电动自行车完成充电状态或物理连接状态进行判断，结算前置判断模块自动运行，费用结算前置判断模块自动判断事件发生的类别，并根据事件发生的类别执行不同的应对方法；若电动自行车完成充电，费用结算前置判断模块经过逻辑判断成立后会断开充电桩的供电系统与输电线的内置连接，防止充电桩内的设备再持续消耗电量；若用户不小心断开了物理连接，费用结算前置判断模块允许用户在10秒钟的时间内进行重新连接；若用户有急事需要离开，费用结算前置判断模块会在10秒钟后为用户结算费用并初始化系统，等待下一位用户的到来。

进一步的，所述供电桩内还设置有lora模块和掉电保护模块，所述供电桩的lora模块通过lora物联网基站连接公网云端，每一个供电桩通过lora模块将数据发送到lora物联网基站中，所述lora物联网基站与公网云端相互连接，lora物联网基站通过以太网或gprs将数据传输到公网云端。

进一步的，所述供电桩内还设置有功率限制模块，所述功率限制模块对每条输出线路上的充电功率进行识别，并根据充电功率判断是否进行充电；当用户待充电的电动自行车充电功率大于或等于600w时，供电桩会拒绝充电并发出无法充电的语音提示；若电动自行车的充电功率小于600w，但如果进行充电则会使供电桩输电线的总负载功率大于或等于2500w，则供电桩会拒绝充电并发出稍后充电的语音提示；只有同时满足充电功率小于600w和总负载功率小于2500w的情况才允许用户进行充电。

进一步的，所述供电桩内还设置有掉电保护限制模块，所述掉电保护模块在供电桩正常使用的情况下以心跳包的方式将供电桩每条输出线路的数据传输给公网云端，在供电桩断电后在公网云端打包出距离断电时间最近且代表供电桩所有输出线路状态的数据大包并将该数据大包在供电桩恢复供电后发送至供电桩中，由供电桩控制各个输出线路以断电前的状态继续工作。

进一步的，功率限制模块包括单片机、工作状态指示模块、数据检测模块、继电器、设定功率显示模块、实测功率显示模块、光电耦合电路和a/d转换模块，单片机分别连接工作状态指示模块、设定功率显示模块、实测功率显示模块、光电耦合电路、a/d转换电路，a/d转换电路连接数据检测模块，光电耦合电路与继电器连接，继电器和数据检测模块与保护模块串联，单片机完成数据处理和输出控制功能，数据检测模块完成对负载用电回路电流的采集功能，光电耦合电路和继电器完成控制负载用电回路通断的功能，保护模块完成短路保护功能。

进一步的，所述充电桩内置实时监测模块，在充电桩工作的过程中，充电桩通过实时监测模块实时监控着电动自行车的充电状态，同时记录电动自行车的耗电量并换算成充电费用；当充电费用大于或等于预付金额时，充电桩停止供电；当充电费用小于预付金额时，判断充电功率是否小于指定值；若充电功率大于指定值，则继续供电；若充电功率小于指定值，则判断物理连接是否断开，如果物理连接没有断开，则延迟一个小时后停止充电并结算费用；若物理连接断开，则延迟10s后再次判断物理连接是否断开，若此时物理连接恢复，则继续充电，否则停止充电并结算费用。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过费用结算前置判断模块判断电动自行车视充电完成状态还是断开连接状态，使用户即便电动自行车与充电桩的连接断开再10s以内也可以进行重新连接，方便用户对充电桩的使用。

2、本发明通过功率限制模块对用户的充电功率进行了限制，功率超过600w的电动自行车将无法付费充电，且当充电桩输电线的最大功率大于2500w时也无法进行付费充电，最大程度的确保了供电线路的安全；由于电动自行车的实时充电功率通常在100～200w之间，所以2500w的总功率完全能够满足十个充电位的电动自行车同时充电。

3、本发明内部设置有电量计量模块和电费计量模块，能准确的测出电瓶车使用电的度数，可以反映不同充电功率的电动自行车的真实电量消费，打破传统通过时间计算费用，对用户更加的公平，并且可以防止商家亏损或倒贴电费。

4、本发明通过功率限制模块对电动自行车的充电功率进行限制，既可以实现对充电桩的单个充电位进行功率控制，也控制总功率，防止因为功率过载导致的各种危害，提高了充电桩使用的安全系数。

5、本发明能够实现预约充电，且能够通过刷卡、微信、支付宝等支付方式，尽可能的为用户支付提供方便，同时能够准确计算用户的耗电量、合理计费，把结算单元从“元”精确到“分”，极大地提高了电费计算的合理性，提高用户充电积极性，也预防了因为用户采用大功率电器充电对营运商造成的经济损失。

附图说明

图1是本发明具有费用结算前置判断功能的充电桩的基本结构示意图。

图2是本发明费用结算前置判断模块的工作流程示意图。

图3是本发明功率限制模块的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～3所示，具有费用结算前置判断功能的充电桩，包括电路保护模块、供电模块、电量计算模块、通讯模块、刷卡模块和费用结算前置判断模块，所述电路保护模块包括设置在主线路上的空气开关和漏电保护器，所述供电模块包括主线路分出的十条输出线路和设置在每条输出线路上的继电器与充电插座；供电桩的机箱外壳上印有代表供电桩id的二维码；所述电量计算模块采用电量计量芯片，实时监测电量的消耗；通讯模块用于实现充电桩和云服务器之间的通讯连接，刷卡模块用于用户通过刷卡实现费用的缴纳。

所述的费用结算前置判断模块用于对电动自行车完成充电状态或物理连接状态进行判断，结算前置判断模块自动运行，费用结算前置判断模块自动判断事件发生的类别，并根据事件发生的类别执行不同的应对方法；若电动自行车完成充电，费用结算前置判断模块经过逻辑判断成立后会断开充电桩的供电系统与输电线的内置连接，防止充电桩内的设备再持续消耗电量；若用户不小心断开了物理连接，费用结算前置判断模块允许用户在10秒钟的时间内进行重新连接；若用户有急事需要离开，费用结算前置判断模块会在10秒钟后为用户结算费用并初始化系统，等待下一位用户的到来。

所述供电桩内还设置有lora模块和掉电保护模块，所述供电桩的lora模块通过lora物联网基站连接公网云端，每一个供电桩通过lora模块将数据发送到lora物联网基站中，所述lora物联网基站与公网云端相互连接，lora物联网基站通过以太网或gprs将数据传输到公网云端。

所述供电桩内还设置有功率限制模块，所述功率限制模块对每条输出线路上的充电功率进行识别，并根据充电功率判断是否进行充电；当用户待充电的电动自行车充电功率大于或等于600w时，供电桩会拒绝充电并发出无法充电的语音提示；若电动自行车的充电功率小于600w，但如果进行充电则会使供电桩输电线的总负载功率大于或等于2500w，则供电桩会拒绝充电并发出稍后充电的语音提示；只有同时满足充电功率小于600w和总负载功率小于2500w的情况才允许用户进行充电。

所述供电桩内还设置有掉电保护限制模块，所述掉电保护模块在供电桩正常使用的情况下以心跳包的方式将供电桩每条输出线路的数据传输给公网云端，在供电桩断电后在公网云端打包出距离断电时间最近且代表供电桩所有输出线路状态的数据大包并将该数据大包在供电桩恢复供电后发送至供电桩中，由供电桩控制各个输出线路以断电前的状态继续工作。

功率限制模块包括单片机、工作状态指示模块、数据检测模块、继电器、设定功率显示模块、实测功率显示模块、光电耦合电路和a/d转换模块，单片机分别连接工作状态指示模块、设定功率显示模块、实测功率显示模块、光电耦合电路、a/d转换电路，a/d转换电路连接数据检测模块，光电耦合电路与继电器连接，继电器和数据检测模块与保护模块串联，单片机完成数据处理和输出控制功能，数据检测模块完成对负载用电回路电流的采集功能，光电耦合电路和继电器完成控制负载用电回路通断的功能，保护模块完成短路保护功能。

进一步的，所述充电桩内置实时监测模块，在充电桩工作的过程中，充电桩通过实时监测模块实时监控着电动自行车的充电状态，同时记录电动自行车的耗电量并换算成充电费用；当充电费用大于或等于预付金额时，充电桩停止供电；当充电费用小于预付金额时，判断充电功率是否小于指定值；若充电功率大于指定值，则继续供电；若充电功率小于指定值，则判断物理连接是否断开，如果物理连接没有断开，则延迟一个小时后停止充电并结算费用；若物理连接断开，则延迟10s后再次判断物理连接是否断开，若此时物理连接恢复，则继续充电，否则停止充电并结算费用。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。