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技术领域

本实用新型涉及市政设施与供电、供气设施相结合的技术领域，特别是涉及一种基于路灯的车用能源交换机。

背景技术

在全世界石油能源逐渐枯竭的大背景下，不依靠汽油、柴油驱动的各种新型清洁能源汽车不断涌现，其中目前比较成熟的技术是天然气汽车和电动汽车，有逐步替代传统汽油汽车的趋势。作为一种清洁高效的能源，天然气汽车的污染小、燃料安全性高。传统的天然气汽车依靠压缩天然气为燃料，其燃料的添加依赖城市中建设的天然气加气站。传统的电动汽车则依靠车载蓄电池作为电源，通过电机驱动汽车行驶，但是电动汽车充电慢、充电难成为了制约电动汽车行业发展的瓶颈。同时，大规模建设加气站、充电站不仅会占用城市宝贵的土地资源，同时天然气公司和电力公司分别要铺设站点所需的专用管线，前期投资巨大、站点选址制约条件多、投资回报期长，难以大规模普及。同时随着混合动力汽车进入市场，以天然气、电能混合动力的电动汽车将在市场中拥有一定的保有量，加气、充电装置分布的不合理势必会影响到车辆的使用。

针对电动汽车充电难的问题，一种可行的方案是利用城市路灯系统进行改造，在路灯基座上增加电动汽车的充电设施，实现路灯和充电桩的一体化，能够有效减小充电设施的占地面积，同时一体化路灯能够利用现有的路灯供电系统，成本较新建专用的汽车充电站大为减少。但是这种一体化路灯只能对电动汽车进行充电，而V2G（Vehicle-to-grid）技术则要求电能在电网和汽车之间能够双向流动，电动汽车作为一个可控负荷，对电力系统的负荷调节具有不可忽视的作用，但这种新的技术并没有在该方案中得到实施。针对传统的天然气汽车和天然气、电能混合动力汽车，天然气的添加仍然依靠传统的天然气加气站完成，而在城区中心建设大型加气站，具有占地面积大、审批困难、危险性高等问题。以上问题均未得到有效的解决，阻碍了新型清洁能源汽车的普及和推广。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种基于路灯的车用能源交换机，能够实现各类新型清洁能源汽车便捷快速地充电、加气。该方案通过对现有的路灯系统进行升级，并适当地对天然气管道进行改造，可以方便地应用于小区、停车场、主干道等多种场所，有效提高了路灯供电线路的使用率，同时能够实现电动汽车随时随地利用V2G技术向电网输电，有利于电网的调峰调频，实现电动汽车参与电力市场的行为。

本实用新型的技术方案为：

一种基于路灯的车用能源交换机，包括：LED照明模块、人机交互模块、能源交换机模块及路灯基座，所述LED照明模块、人机交互模块、能源交换机模块均设置在路灯基座上，且所述人机交互模块与能源交换机模块连接；

所述人机交互模块包括触摸屏、键盘输入装置、刷卡器及读卡器，所述触摸屏、键盘输入装置、读卡器均与刷卡器连接；所述能源交换机模块包括电能充电装置和天然气加气装置。

其中，所述电能充电装置包括充电接口、充电电缆；所述天然气加气装置包括天然气加气接口、天然气加气软管。

其中，所述LED照明模块包括路灯灯罩、LED路灯灯具、灯杆，所述路灯灯罩设置在LED路灯灯具上方，所述灯杆的一端连接LED路灯灯具，所述灯杆的另一端连接路灯基座。

其中，所述路灯灯罩包括散热盖板。

其中，所述人机交互模块的刷卡器具有识别Chip-and-Pin技术芯片卡的功能。

其中，所述人机交互模块的读卡器具有NFC功能。

其中，所述能源交换机模块具有电能计量、燃气计量、信号处理和传输、通信功能。

其中，所述能源交换机模块的电能充电装置具有V2G功能，能够实现电动汽车中存储的电能通过路灯向电网的电能输送过程。

其中，所述能源交换机模块中的电能充电装置的充电接口具有通信端口，能够实现与汽车的信息交换；

所述能源交换机模块中的天然气加气装置的天然气加气接口具有通信端口，能够实现与汽车的信息交换。

其中，所述路灯基座具有电能端口、天然气端口、通信端口，分别连接至城市配电网、城市天然气管网、城市通信网络。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的一种基于路灯的车用能源交换机，同时包括了电能充电装置和天然气加气装置，能够实现为纯电动汽车提供电能、为天然气汽车提供天然气、为插电式混合动力汽车同时提供电能和天然气以及电动汽车利用该装置向电网输电参与电力市场等多种功能。相比于传统的基于LED路灯的充电桩，本实用新型中所述人机交互模块可以实现自助服务功能，通过人机交互界面车主可以自选上述任何一种功能服务，并实时监测汽车中电能或天然气的实时储量。可见，通过对现有的城市路灯供电系统、城市天然气管网进行适当改造，实现各类新型清洁能源汽车便捷快速充电、加气、对电网进行调节等功能。本实用新型能够方便地应用于小区、停车场、主干道等多种场所，提高了路灯供电线路的使用率。具有改造成本小、收益高，能够同时解决电动汽车充电困难、天然气汽车加气难的问题，具有很广阔的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种基于路灯的车用能源交换机的立体结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种基于路灯的车用能源交换机的左视图。

图中：

1-LED照明模块、1a-路灯灯罩、1b-LED路灯灯具、1c-灯杆、2-人机交互模块、2a-触摸屏、2b-键盘输入装置、2c-刷卡器、2d-读卡器、3-能源交换机模块、4-电能充电装置、4a-充电接口、4b-充电电缆、5-天然气加气装置、5a-天然气加气接口、5b-天然气加气软管、6-路灯基座。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本实用新型的实施例，对本实用新型的方案做进一步说明。该实施例仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1、2所示，本实用新型是一种基于路灯的车用能源交换机，包括：LED照明模块1、人机交互模块2、能源交换机模块3、路灯基座6，所述LED照明模块1、人机交互模块2、能源交换机模块3均设置在路灯基座6上，且所述人机交互模块2与能源交换机模块3连接。

所述LED照明模块1包括路灯灯罩1a、LED路灯灯具1b、灯杆1c，用于给路面提供基本的照明。所述路灯灯罩1a设置在LED路灯灯具1b上方，所述灯杆1c的一端连接LED路灯灯具1b，所述灯杆1c的另一端连接路灯基座6。

所述人机交互模块2包括触摸屏2a、键盘输入装置2b、刷卡器2c、读卡器2d。所述触摸屏2a、键盘输入装置2b、读卡器2d均与刷卡器2c连接。

所述能源交换机模块3包括电能充电装置4和天然气加气装置5。所述电能充电装置4包括充电接口4a、充电电缆4b；所述天然气加气装置5包括天然气加气接口5a、天然气加气软管5b。

所述路灯基座6具有电能端口、天然气端口、通信端口，分别连接至城市配电网、城市天然气管网、城市通信网络。

本实用新型所述的一种基于路灯的车用能源交换机，同时包括了电能充电装置4和天然气加气装置5，能够实现为纯电动汽车提供电能、为天然气汽车提供天然气、为插电式混合动力汽车同时提供电能和天然气以及电动汽车利用该装置向电网输电参与电力市场等多种功能。相比于传统的基于LED路灯的充电桩，本实用新型中所述人机交互模块可以实现自助服务功能，通过人机交互界面车主可以自选上述任何一种功能服务，并实时监测汽车中电能或天然气的实时储量。可见，通过对现有的城市路灯供电系统、城市天然气管网进行适当改造，实现各类新型清洁能源汽车便捷快速充电、加气、对电网进行调节等功能。本实用新型能够方便地应用于小区、停车场、主干道等多种场所，提高了路灯供电线路的使用率。具有改造成本小、收益高，能够同时解决电动汽车充电困难、天然气汽车加气难的问题，具有很广阔的市场前景。

其中，所述路灯灯罩1a包括散热盖板。

所述人机交互模块2的刷卡器2c具有识别Chip-and-Pin技术芯片卡的功能。所述人机交互模块2的读卡器2d具有NFC功能。所述能源交换机模块3具有电能计量、燃气计量、信号处理和传输、通信、控制功能。所述能源交换机模块3的电能充电装置4具有V2G（Vehicle-to-grid）功能，能够实现电动汽车中存储的电能通过路灯向电网的电能输送过程。所述能源交换机模块3中电能充电装置4的充电接口4a和所述天然气加气装置5的天然气加气接口5a均具有通信端口，能够实现与汽车的信息交换。

使用时，车主根据自己的汽车类型选择对应的能源交换装置，纯电动汽车选择电能充电装置4，天然气汽车选择天然气加气装置5，天然气、电能混合动力汽车则根据自身车辆实时储能状况选择对应的电能充电装置4或天然气加气装置5。

下面以纯电动汽车为例，对该实施例进行进一步解释。

车主需要进行充电时，将车停靠在路边具有能源交换机装置的路灯旁。泊车完毕后，车主将充电接口4a插入车身外部插口，充电接口4a检测到车辆接入后，建立通信信道，激活人机交互模块2。触摸屏2a显示车辆电池实施储能状况，车主根据自身需求输入预期充电完成时间和预期电池电量，并选择刷卡或者在线支付的支付方式。对于刷卡方式，车主将电力公司提供的具有Chip-and-Pin技术的芯片卡插入刷卡器2c中，系统读取车辆信息和卡片余额等信息并在触摸屏2a上显示，车主通过键盘输入装置2b输入付款密码支付电费后离开。对于在线支付方式，将下载了车用能量管理app的具有NFC功能的手机放置于读卡器2d感应部位，车主在智能手机终端输入相应的支付密码即可完成支付。支付完毕后，系统根据电动汽车电池组的实时电量、车主的充电需求、电网的调节需求确定相应的充电控制策略，通过V2G技术控制电动汽车的充放电过程，既能实现电动汽车在预期时间内完成充电，又能实现车辆向电网提供调节功能，实现电力系统“削峰填谷”，避免在用电高峰期加重电网负担。预期充电完成时间到时，路灯向车主的手机发送短信或者app推送，提醒车主取车。取车时，车主再次刷卡或者刷手机即可完成充电，同时将充电过程中电动汽车对电网输电进行调节所得的收益即时返还给车主的芯片卡或手机中。

本文中所描述的具体实施例仅是对本实用新型作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。