基于泛在电力物联网的电瓶车规范化充电系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于充电桩技术领域，具体涉及一种基于泛在电力物联网的电瓶车规范化充电系统。


背景技术：

[0002]
电瓶车是现代拥堵的社会生活中十公里内不可或缺的交通措施，几乎每一个家庭都有一辆电瓶车，每个小区每时每刻都有或多或少的电瓶车在充电，而与此同时，电瓶车充电事故频发的报道也时有所见，无处不在的电瓶车在社会生活中埋下了不少安全隐患。另外，电瓶车内电瓶被盗现象也很常见。因此，一种能实现安全充电并防盗的电瓶车规范化充电系统是有存在必要性的。


技术实现要素：

[0003]
技术目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型公开了一种基于泛在电力物联网的电瓶车规范化充电系统，将电瓶车的充电信息、定位信息随时上传到泛在电力物联网中，通过智慧能源控制系统，实现状态感知和优化，可提高电瓶车的安全化、信息化和智能化发展。
[0004]
技术方案：本实用新型采用如下技术方案：一种基于泛在电力物联网的电瓶车规范化充电系统，其特征在于，包括移动端充电电池、固定端充电桩和泛在电力物联网，移动端充电电池、固定端充电桩和泛在电力物联网之间均通过无线方式通信；其中，
[0005]
移动端充电电池包括单片机模块以及分别与单片机模块连接的电源模块、传感模块、定位模块、复位模块、第一显示模块、控制模块、充电模块和第一通信模块；
[0006]
固定端充电桩包括计费控制单元以及分别与计费控制单元连接的第二通信模块、输入模块、第二显示模块、保护模块、计费模块和充电设备控制模块；
[0007]
移动端充电电池的充电模块与固定端充电桩的充电设备控制模块连接，移动端充电电池通过第一通信模块连接泛在电力物联网，固定端充电桩通过第二通信模块和充电设备控制模块连接泛在电力物联网。
[0008]
优选地，传感模块包括温湿度传感器、压力传感器和cds光敏电阻；传感模块采集的信息包括温度、湿度、震动和火花。
[0009]
优选地，定位模块采用gps定位模块，用于实现定位和时间记录。
[0010]
优选地，电源模块采用干电池或与太阳能电池板连接的蓄电池。
[0011]
优选地，计费模块包括传统电表、计时器和计算模块，传统电表和计时器分别与计算模块连接，计算模块由计费控制单元控制。
[0012]
优选地，保护模块包括传感器和控制电路，传感器包括温湿度传感器、压力传感器、cds光敏电阻和热敏传感器，传感器、计费控制单元、控制电路和充电设备控制模块依次连接。
[0013]
优选地，充电设备控制模块包括主控芯片、开关电路和通信接口，其中，主控芯片
连接2路通信接口，2路通信接口分别与充电模块和计费控制单元连接，开关电路连接计费控制单元和保护模块，用于控制2路通信接口的通断。
[0014]
优选地，输入模块采用键盘，第一显示模块和第二显示模块采用lcd显示屏；或者将输入模块与第二显示模块合二为一，采用触控屏操作。
[0015]
优选地，第一通信模块和第二通信模块采用wi-fi模块、lte模块、nb-iot模块或lora模块。
[0016]
有益效果：本实用新型具有如下有益效果：
[0017]
1、在电瓶车充电系统内设置传感器及通信模块，使电瓶车的充电信息、定位信息能随时上传到泛在电力物联网中，通过智慧能源控制系统，实现状态感知和优化，可提高电瓶车的安全化、信息化和智能化发展；
[0018]
2、电瓶车内设定位模块，与泛在电力物联网相连后，可实现实时定位、违规提醒、防盗寻车等功能，构建交通诚信数据库；
[0019]
3、公共场合的公用电瓶车联网后可便于管理人员统一调度。
附图说明
[0020]
图1为本实用新型中移动端充电电池的系统结构示意图；
[0021]
图2为本实用新型中固定端充电桩的系统结构示意图。
具体实施方式
[0022]
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0023]
泛在电力物联网是应用移动互联网、人工智能等现代信息技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互的智慧服务系统，可视化的能源流、信息流能将光伏发电、储能、地源热泵、各种家电连接在一起。
[0024]
本实用新型公开了一种基于泛在电力物联网的电瓶车规范化充电系统，包括由单片机模块控制的移动端充电电池和与泛在电力物联网相连的固定端充电桩。
[0025]
如图1所示，移动端充电电池包括单片机模块，用于移动端充电电池内各模块供电的电源模块，用于基本复位操作的复位模块，用于感知外界环境变化及电池充电量变化的传感模块，用于定位电瓶车位置的定位模块，用于显示充电信息与环境信息的第一显示模块，用于充电功能的充电模块，用于与固定端充电桩及泛在电力物联网交互的第一通信模块，以及由传感模块或第一通信模块决定相关控制操作的控制模块，其中，电源模块、传感模块、定位模块、复位模块、第一显示模块、控制模块、充电模块和第一通信模块均与单片机模块连接。
[0026]
单片机模块可选用stm32系列，如stm32f103v型号。
[0027]
电源模块可采用简单的干电池，或是太阳能电池板连接的蓄电池。
[0028]
传感模块需感知的信息有温度、湿度、震动、火花等环境量，可采用温湿度传感器、压力传感器、cds光敏电阻，温湿度传感器可选用的型号为aht20，压力传感器可选用的型号为hm90，cds光敏电阻可选用的型号为sg5506。传感模块将数据传输给单片机模块，单片机模块输出信号到控制模块，如温度超过某一设定高温，湿度大于某一设定阈值，震动幅度过大，检测到火花时，控制模块再发送指令给单片机模块来切断充电模块的充电操作，以保护
电瓶车规范化充电系统的安全。
[0029]
定位模块可采用gps定位模块实现定位和时间记录功能，定位功能一是为了防盗设计，二是以防违规地点行车停车。电瓶车内设gps定位模块，gps定位模块将数据发送至单片机模块，单片机模块再通过第一通信模块将数据发送至泛在电力物联网，可实现实时定位、违规提醒、防盗寻车等功能，比如规定家用电瓶车只能行驶在非机动车道上，若行驶至机动车道或人行道上时现场提醒，同时数据传输至泛在电力物联网，记录违规时间、地点、次数等信息，以此构建交通诚信数据库。公共场合的公用电瓶车联网后可便于管理人员统一调度。另外停车时，规定电瓶车只能停在规定的停车位置，若非如此，也给出提醒信息，并联网记录数据。gps定位模块可选用的型号为tk800b。
[0030]
复位模块通过简单的一键开关连接单片机模块的复位引脚实现系统复位操作。
[0031]
第一显示模块采用lcd显示屏幕，上面给出充电完成量、电流、电压、功率、充电时间、地点、充电次数、当前环境信息等参数。
[0032]
第一通信模块采用无线通信模块，如wi-fi模块、lte模块、nb-iot模块、lora模块，将移动端充电电池接入泛在电力物联网，即可认为将电瓶车接入泛在电力物联网。wi-fi模块可采用的型号为e103-w01-ipx；lte模块可采用的型号为hc-25；nb-iot模块可采用的型号为wh-gm5；lora模块可采用的型号为wh-l101-l-p。
[0033]
充电模块采用传统的蓄电池，其开始充电和断开充电由单片机模块通过控制模块进行控制，充电时的电压、电流、功率等参数由单片机模块存储并通过第一显示模块显示。
[0034]
控制模块是对传感模块、定位模块、第一通信模块的输出信息进行一系列反应操作的，单片机模块接收传感模块、定位模块、第一通信模块的输出信息后直接对控制模块进行控制，控制模块反过来通过单片机模块对充电模块和第一显示模块进行控制。包括：传感模块检测到过温、过湿、过震时，控制模块锁死充电开关；充电过程中充电模块输出的电流电压参数超标时，控制模块关断充电开关；第一通信模块接收到泛在电力物联网的指示操作时，控制模块接通或关断充电开关；定位模块与第一通信模块联合检测到电瓶车行车、停车位置不合适时，控制模块通过单片机模块控制第一显示模块给出警示信息，如语音提示、声光报警。
[0035]
固定端充电桩用于控制移动端充电电池的安全充电操作，并在充电的同时进行计费、安全保护、交互操作，并将数据上传至泛在电力物联网实现智慧化管理。如图2所示，固定端充电桩包括计费控制单元以及与计费控制单元连接的若干模块，包括用于与移动端充电电池的充电模块相连来实现充电操作的充电设备控制模块，与泛在电力物联网进行信息交互的第二通信模块，用于充电用户输入电瓶车充电参数及缴费信息或是其他操作的输入模块，用于显示电瓶车基本数据、充电信息、缴费情况的第二显示模块，用于充电的同时进行过流过压过温过湿等电路安全保护的保护模块，以及用于统计充电信息并转换出费用的计费模块。
[0036]
计费控制单元可采用单片机实现对各模块的控制操作，单片机可选用stm32系列，如stm32f103v型号；也可选用at89c51系列，如at89c51型号。
[0037]
其中，第二通信模块采用无线通信模块，如wi-fi模块、lte模块、nb-iot模块、lora模块，将固定端充电桩接入泛在电力物联网的信息网，实现联网监控。
[0038]
输入模块采用键盘，第二显示模块采用lcd显示屏，或是将输入模块与第二显示模
块合二为一，采用触控屏操作，增强直观性、互动性。
[0039]
保护模块是在环境量恶劣时禁止充电操作，保护移动端充电电池和固定端充电桩安全，可采用传感器与控制电路进行设计，传感器包括温湿度传感器、压力传感器、cds光敏电阻、热敏传感器，传感器与计费控制单元相连，计费控制单元再连接控制电路，控制充电设备控制模块开始充电和断开充电，环境不符合限定值则断开停止充电。
[0040]
计费模块由传统电表、计时器与计算模块组成，传统电表和计时器分别与计算模块连接，传统电表计算电量，计时器记录充电时长，计算模块内设有单价，通过电量、充电时长、单价来计算单次充电费用。计算模块由计费控制单元中的单片机控制，可采用的型号为compute module 3。
[0041]
充电设备控制模块将移动端充电电池的充电模块接入泛在电力物联网的能量网，即传统的电力网，完成充电操作。充电设备控制模块包括主控芯片、开关电路和通信接口。其中主控芯片采用了stm32f103v型号芯片；通信接口有2 路，其分别与充电模块、计费控制单元连接；开关电路由计费控制单元中的单片机或保护模块中的控制电路控制，计费控制单元和控制电路输出不同电压到开关电路，实现开关电路的通断，从而控制通信接口的通断，即充电的通断。
[0042]
本实用新型的工作过程如下：电瓶车需要充电时，用户将移动端充电电池的充电模块与固定端充电桩的充电设备控制模块连接。若保护模块和传感模块检测到当前环境恶劣，控制模块禁止充电操作并显示；若当前环境适合充电操作，用户输入电瓶车充电参数及缴费信息后开始充电。在充电过程中持续对环境、电压和电流进行检测，一旦出现异常情况，控制模块关断充电开关，停止充电。充电完成后，计费模块通过电量、充电时长、单价设置来计算单次充电费用并显示。
[0043]
定位模块实时输出电瓶车的当前位置信息，同时将包含当前位置信息的数据传输至泛在电力物联网，当行车、停车位置不合适时，控制模块控制第一显示模块给出警示信息，并记录违规时间、地点、次数等信息。
[0044]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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