一种电动自行车租赁点的集成充电系统的制作方法

本发明涉及电动自行车的充电技术，尤其涉及能够进行智能控制的充电桩的充电技术。

背景技术：

现在市场上的充电桩充电方式充电桩以恒定充电电流对桩上的电动自行车充电，或是符合三段式充电模式，对租赁方式来说，这种充电方式影响正常的租赁使用感。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种充电桩的集成充电系统，能够根据需求采用不同的方式对租赁式电动自行车进行充电，提高充电效率，最大程度迎合租赁需求。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种电动自行车租赁点的集成充电系统，包括充电柜和多个充电桩，多个充电桩均连接至电源模块并由电源模块提供电能，所述充电柜中设有充电控制器，充电桩能够为电动自行车的充电电池充电，每个充电桩均连接至充电控制器，所述集成充电系统还包括多个数据采集模块，多个数据采集模块分别对应多个充电桩，并用于采集该充电桩所连接的电动车充电电池的信息，所述数据采集模块包括电流采集电路和电压采集电路，电流采集电路和电压采集电路实时采集电动车充电电池的电压和电流数据，所述数据采集模块连接至充电控制器，所述充电控制器根据数据采集模块所采集的信息向其所对应的充电桩发送相应的充电控制指令。

所述集成充电系统还包括散热风扇模块，所述散热风扇模块包括安装在充电柜中对充电柜进行散热的主散热风扇以及分别安装在多个充电桩上的单桩散热风扇，所述主散热风扇和单桩散热风扇均连接至所述充电控制器，并由所述充电控制器控制其启闭。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

充电桩包括长方形壳体，其充电接口设置在长方形壳体内，长方形壳体的一侧开口，该开口能够容纳电动自行车充电电池的充电口进入其中与充电装置的充电接口结合进行充电，所述的单桩散热风扇安装在所述长方形壳体内。

所述电源模块包括至少两路并联的电源开关，所述电源开关能够独立进行充电工作，所述电源模块能够提供最大数量为20路的充电通道，单通道的最大充电功率为200w。

所述集成充电系统还包括温度检测模块，所述温度检测模块包括分别安装在每个充电桩内的单桩温度检测电路以及安装在充电柜中的主温度检测电路，所述单桩温度检测电路连接至充电桩内的恒流充电板并检测其工作温度和环境温度，所述主温度检测电路用于检测电源模块的工作温度和环境温度，所述单桩温度检测电路和所述主温度检测电路均连接至充电控制器，并将检测到的温度信息发送至充电控制器；

当所检测到的环境温度超过第一温度阈值（60℃）时，充电控制器控制控制主散热风扇和有充电行为的充电桩中的单桩充电风扇开启并发出高温报警指令，或者，当所检测到的工作温度超过第一温度阈值（60℃）时，充电控制器控制控制主散热风扇和有充电行为的充电桩中的单桩充电风扇开启并发出高温报警指令；

当所检测到的工作温度超过第二温度阈值（100℃）时，充电控制器发出超高温报警指令并将所有充电桩的充电电流限定为第一电流阈值以内，在经过一定时间后，如果所检测到的工作温度还未降到第二温度阈值以下，充电控制器断开电源模块的供电输出并关闭所有充电桩的充电接口。

所述散热风扇模块还包括多个霍尔检测器，所述霍尔检测器分别安装在主散热风扇和单桩散热风扇上并连接至充电控制器，当充电控制器发出开启散热风扇的命令后，霍尔检测器检测各个散热风扇的转速，如果风扇的转速没有达到预定值，充电控制器关闭电源模块的供电输出并关闭所有充电桩的充电接口。

当某一充电电池的电压在第一电压阈值和第二电压阈值之间时，充电控制器控制充电桩采用第一电流阈值为该充电电池充电，当某一充电电池的电压在第二电压阈值和第三电压阈值之间时，充电控制器控制充电桩采用第二电流阈值为该充电电池充电，当某一充电电池的电压达到第三电压阈值时，充电控制器控制充电桩采用第一电流阈值为该充电电池充电，其中，第一电压阈值＜第二电压阈值＜第三电压阈值，且，第一电流阈值＜第二电流阈值。

当某一充电电池的电压低于第一电压阈值时，充电控制器控制充电桩采用第一电流阈值为该充电电池充电，在经过第一时间阈值后，如果该充电电池的电压仍然低于第一电压阈值，充电控制器控制充电桩关闭对该充电电池的充电并发出报警。

在集成充电系统已接入不少于第一充电电池数量阈值的电动自行车充电电池的情况下，如果充电总电流满载，则集成充电系统每增加一组充电电池，充电控制器控制相应的充电桩停止对电量大于第一电量阈值的充电电池充电，并控制相应的充电桩对该组新增加的充电电池采用第一电流阈值进行充电；如果充电总电流低于满载最低电流，当新增加的充电电池的电压在第一电压阈值和第二电压阈值之间时，充电控制器控制充电桩采用第一电流阈值为该充电电池充电，当新增加的充电电池的电压在第二电压阈值和第三电压阈值之间时，充电控制器控制充电桩采用第二电流阈值为该充电电池充电，当新增加的充电电池的电压达到第三电压阈值时，充电控制器控制充电桩采用第一电流阈值为该充电电池充电。

当充电桩上所连接的电动自行车的充电电池的电量均超过第一电量阈值时，充电控制器控制充电桩采用第一电流阈值对电量未超过第二电量阈值的充电电池进行充电；当充电桩上所连接的电动自行车的充电电池的电量均超过第二电量阈值时，充电控制器控制充电桩采用第三电流阈值对电量充电电池进行充电，直至充满，其中，第三电流阈值＜第一电流阈值，第一电量阈值＜第二电量阈值。

恢复供电时，先将充电控制器复位到原始状态，并关闭所有的充电桩的充电端口输出及电源模块的交流供电，依次查询数据采集模块中的信息，重新开启相应的充电，对停止充电前已经充满电的不再提供充电。

本发明的有益效果是：本发明的系统通过设定至少两路并联且可以独立工作的开关电源来控制电源输出，实现了故障自动移除功能，通过设置散热模块来控制充电柜和充电桩在安全的温度范围内，并且还设有风扇检测，能够监控风扇的工作情况，此外，通过充电控制器对各个单桩充电桩进行智能控制，能对电动自行车智能化充电，当电动自行车电量少于50%时，充电桩可以快速给电池快充，使之在20min-30min可以到达80%的电量，此时该电动自行车可以进入租赁状态，如果没有出租，则充电桩会给电动自行车慢充，保证电池的使用寿命和安全，当电量到95%-98%时，充电桩停止给电动自行车充电，通过这种方式，既能够满足租赁需求，又能够一定程度地节约充电电能，同时还能够保护电池。

附图说明

图1是本发明的系统图。

图2是本发明的框架图。

图中标号：1-充电柜，2-充电桩，3-电源模块，4-充电控制器，5-电动自行车，6-充电电池，7-数据采集模块，8-主散热风扇，9-单桩散热风扇，10-霍尔检测器。

具体实施方式

本发明的电动自行车租赁点的集成充电系统，包括充电柜1和多个充电桩2，多个充电桩2均连接至电源模块3并由电源模块3提供电能，电源模块3可以是外接交流电，或者可以是集成在充电柜1中的蓄电池，所述充电柜2中设有充电控制器4，充电桩2能够为电动自行车5的充电电池6充电，每个充电桩2均连接至充电控制器4，所述集成充电系统还包括多个数据采集模块7，多个数据采集模块7分别对应多个充电桩2，当电动自行车5停好并将充电电池6连接至充电桩2时，数据采集模块7便能连接至相应的充电电池6对其信息进行采集，数据采集模块可以包括电流采集电路和电压采集电路，电流采集电路和电压采集电路实时采集电动车充电电池的电压和电流数据，数据采集模块7通过有线或无线的方式与充电控制器4连接并向其发送所采集的数据信息，充电控制器4根据数据采集模块7所采集的信息向其所对应的充电桩2发送相应的充电控制指令。

所述充电控制指令可以包括充电与否的指令和充电方式的指令，所述充电与否的指令是指充电开始和充电停止，所述充电方式的指令包括在对不同情况下对不同的充电桩所发出不同的充电指令，例如某种情况下，某些充电桩采用快充的方式对电动自行车充电，在某些情况下，充电桩对电动自行车采用慢充的方式。

所述集成充电系统还包括散热风扇模块，所述散热风扇模块包括安装在充电柜1中对充电柜1进行散热的主散热风扇8以及分别安装在多个充电桩上的单桩散热风扇9，所述主散热风扇8和单桩散热风扇9均连接至所述充电控制器4，并由所述充电控制器4控制其启闭。

充电桩2包括长方形壳体，其充电接口设置在长方形壳体内，长方形壳体的一侧开口，该开口能够容纳电动自行车充电电池的充电口进入其中与充电装置的充电接口结合进行充电，所述的单桩散热风扇9安装在所述长方形壳体内。

所述电源模块3包括至少两路并联的电源开关，所述电源开关能够独立进行充电工作，所述电源模块能够提供最大数量为20路的充电通道，单通道的最大充电功率为200w。

充电机采用2路1000w并联设计，智能选择轮流其中一路进行充电，当功率无法满足的情况下启动两路并联充电。当其中一路出现故障，将该路自动移除，保障系统可用性。

单通道功率在最大200w范围内可智能调节，智能判断电池情况进行充电功率调节，保证系统中在时间内提供可用车辆，并保障电池在充电过程中得到最大的保护。当该通道出现故障，停止该通道使用，并报告后台故障。

为了提高电源的可靠性，充电桩使用两组独立42v1kw的开关电源，两个开关电源可以独立工作或者并联工作以提高输出电流。最大充电总功率2000w，最大充电通道数20路，单通道最大功率200w。

充电机主控模块实时监控两个电源的工作状态，同时监控和调配单个电源的工作时间，以防止单个电源因为工作时间过长提前老化；恒流输出部分采用单片机控制，一共有20组恒流充电板，输出电流自动适配电池组。当电池充满电后关闭充电输出，当所有的输出端口没有电流时，延时10分钟关闭总电源。

充电机主控模块实时监测两组电源和20组恒流充电板的工作温度以及环境温，当环境温度高于60℃时发出高温警报,并开启全部散热风扇,当电源模块和单桩充电模块工作温度高于60℃时发出指令开启全部散热风扇,充电时如果电源模块和单桩充电模块温度高于100℃时，充电机主控模块发出超温警报,并发出指令降低并锁定所有的充电电流为2a,延时30分钟后,如果电源模块和单桩充电模块温度仍然高于100℃,关闭充电输出和电源板的交流输入,并发出警报，当电源模块和单桩充电模块温度降低至60℃后,充电机主控模块发出指令重新接入交流输入并按照原有的充电状态开启充电口。

当充电机主控模块发出开启散热风扇信号后，如果风扇转速没有达到预定值，充电机主控模块关闭所有的充电输出并发出警报信号。散热风扇使用带霍尔检测的风扇，以便监测风扇转速。

总充电电流超过25a,充电机主控模块发出指令开启两路电源并联使用，充电机主控模块依据接入电池组的电池剩余容量按照充电配置方案调整各个电池组的充电电流。

本发明的集成充电系统的充电方式具体来说是指：电池组电压在第一电压阈值20v和第二电压阈值30v之间，使用第一电流阈值最小电流（2a）充电，当电池组电压高于第二电压阈值30v时，使用第二电流阈值最大电流（5a)充电，当电池组电压达到第三电压阈值40v时使用第一电流阈值最小电流（2a)充电。

对新增电池组的充电规则是：当充电桩已经接入不少于10组电池组时，如果总充电电流在45a-50a（满载工作），则每新增1组电池组，将原来10组电池组中电量大于第一电量阈值（总电量的80%）的电池停止充电，该新增的1组电池组的充电电流限定为第一电流阈值2a，如果充电电流低于45a，则新接入电池组按照第二电流阈值最大电流5a进行充电，如果所有电池的电量均大于第一电量阈值（80%），则使用不超过第一电流阈值2a的电流启动对未满第二电量阈值（90%）的部分电池进行充电，如果所有电池的电量均大于第二电量阈值（总电量的90%），则采用第三电流阈值1a对未充满的电池进行充电，直到满电。

本发明的集成充电系统还包括温度采集电路，温度采集电路可以集成在充电柜中与充电柜中的充电控制器连接，同时也要和每个充电桩的充电接口连接，从而能够同时检测充电电池和充电控制器的温度，所述温度采集电路采集将实时采集的温度信息并发送至充电控制器。

当某个充电电池的温度超出某一个设定的温度阈值50℃时，充电控制器降低相应的充电桩的充电电压，并在一定时间后再次检测，如果温度仍然没有降到50℃以下，则关闭该充电桩的充电接口并发出报警信号，报警信号可以是设置在充电柜、充电桩、电动自行车或者充电电池上的声光报警器，如果是设置在充电柜中，则根据相应的充电桩的排列位置布置在对应的位置，或者在报警器附近标识出所对应的充电桩的编号，如果是设置充电桩、电动自行车或者充电电池上，则报警器设置在醒目的部位。

当电源模块和充电控制器的温度高于一个设定的温度阈值60℃时，充电控制器关闭所有充电输出直至温度降低到设定值再重新打开充电输出。

恢复供电时，充电控制器复位并关闭所有的充电端口及电源板交流供电，依次查询数据采集模块中的信息，根据信息并按照一定的充电规则重新开启相应的充电，对停止充电前已经充满电的不再提供充电。

本发明的基本流程是：数据采集模块采集电池组的电压，电量，电流，温度等信息，经过有线或无线的方式将信息上传给充电控制器，充电控制器根据上传的信息及不同桩的电池组信息判断对单个电池组或多个电池如何充电，确认充电分配方式后，将信息传给不同的充电桩，各个充电桩根据充电机主控模块提供充电信息，打开通电通道使电源模块提供电源，给不同桩的电池组充电。当充电控制器判断其中有一组或多组电池组有故障，则充电桩断开相对应的充电通道，保证充电桩的安全。