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技术领域

本发明涉及充电站领域，尤其涉及一种多功能电动汽车充电站。

背景技术

充电站包括多个充电桩，其中，每一个充电桩的工作原理如下：平时 (夜间优先)电网电力通过初级一次侧充电机向再生蓄电池进行储能充 电，由于储能充电时没有时间要求，因而可用小电流慢速充电，充电电流 可根据蓄电池电量自动安排充电时间，最大程度的使用夜间低谷电力。当 需要为电动汽车充电时，根据电动汽车的允许最大充电电流和电压，通过 次级二次侧快速充电机向电动汽车进行快速充电，由于充电过程是从储能 蓄电池向电动汽车“倒电”，而不是直接取自电网，因而对电网没有任何 干扰(如果直接从电网高功率取电，会严重干扰电网，不仅影响其他用户， 而且威胁电网设备)。充电费用按实际充电量计算，非常方便。

一般地，一个充电站内需要设置一个或多个充电桩以应对电动汽车扎 推充电的情况，这时，充电站的管理者将面临一个难题：如何控制每一个 充电桩的开启状态。如果全部充电桩全部开启但附近需要充电的电动汽车 不多，将导致很多充电桩长期处于无电动汽车可充电的空闲状态，浪费一 定的电力资源，相反，如果少量充电桩开启但附近需要充电的电动汽车很 多，将导致很多电动汽车排队充电的情况发生，降低了充电效率，给用户 带来不好的使用体验。

另外，现有技术中的充电桩的结构不够合理，功能较为单一，无法适 应日益挑剔的电动汽车用户的需求。

因此，需要一种新的充电站，能够改造现有技术中的充电桩的结构， 增加更多的辅助功能，满足充电用户的各种需求；同时能够在充电站内部 集成多个汽车类型检测设备和统计设备，以基于电动汽车占据汽车总量的 百分比对充电站内部开启的充电桩的数量进行自动化控制，提高充电站的 节能效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种多功能电动汽车充电站，引入 车辆类型检测设备用于检测充电站附近道路的汽车的类型，并基于检测结 果进行充电站内充电桩开启数量的判断和控制，从而改善充电站的节能效 果；另外，通过对充电站内的每一个充电桩的结构改造，优化其内部结构 并增加辅助功能，从整体上提高充电站的充电服务水平。

根据本发明的一方面，提供了一种多功能电动汽车充电站，所述充电 站包括车辆类型检测设备、飞思卡尔MC9S12芯片和多个充电桩主体，车 辆类型检测设备用于检测充电站附近道路的汽车的类型，每一个充电桩主 体都用于对电动车进行充电，飞思卡尔MC9S12芯片与车辆类型检测设备 和多个充电桩主体分别连接，用于基于车辆类型检测设备的检测结果确定 充电站附近道路的电动车数量占据汽车数量的百分比，并进一步确定对所 述充电站内多个充电桩主体的开闭控制策略。

更具体地，在所述多功能电动汽车充电站中，包括：尾气检测设备， 设置在充电站附近道路上的尾气检测点，用于检测尾气检测点附近的氮氧 化合物浓度，并当氮氧化合物浓度大于等于预设浓度阈值时，发出尾气浓 度超标信号；汽车检测设备，设置在充电站位置，包括存储设备和GPRS 通信设备，存储设备用于预先存储GPS电子地图，GPRS通信设备与存储 设备连接，接收交管中心发送的、GPS电子地图中充电站附近道路上行驶 车辆的GPS实时数据，当GPS实时数据与尾气检测点的GPS位置相同时， 发出汽车通过信号；多个充电桩主体，每一个充电桩主体包括电力供应设 备、电力供应插头和充电控制设备；充电控制设备与电力供应设备连接， 用于切断或恢复电力供应设备对充电电力的接收，以实现对相应充电桩主 体的开启关闭操作；电力供应设备包括第一开关、第二开关、上拉电压接 入端、第一电阻、第一交流电源线输入端、第一交流电源线输出端、第一 中线输入端、第一中线输出端、第一接地端、电压检测器和第一输出接口， 第一开关位于第一交流电源线输入端和第一交流电源线输出端之间，第二 开关位于第一中线输入端和第一中线输出端之间，第一电阻的一端连接上 拉电压，另一端连接电压检测器，第一输出接口包括四个输出端，分别为 第一交流电源线输出端、第一中线输出端、第一接地端和第一电阻的另一 端；电力供应插头包括第二交流电源线输入端、第二交流电源线输出端、 第二中线输入端、第二中线输出端、第二接地端、第二电阻、第三开关、 第三电阻和第二输出接口，第二交流电源线输入端、第二中线输入端和第 二接地端与第一交流电源线输出端、第一中线输出端和第一接地端分别连 接，第二交流电源线输出端、第二中线输出端与第二交流电源线输入端、 第二中线输入端分别连接，第三电阻的一端与第一电阻的另一端连接，另 一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第二接地端连接，第三 开关的一端与第二接地端连接，另一端与第三电阻的另一端连接，第二输 出接口包括三个输出端，分别为第二交流电源线输出端、第二中线输出端 和第二接地端，第二输出接口用于与电动汽车的充电插头连接；定时器， 用于实时提供定时信号；飞思卡尔MC9S12芯片，与定时器、汽车检测设 备、尾气检测设备和每一个充电桩主体分别连接，当接收到有汽车通过信 号时，汽车数量自加1，当接收到有汽车通过信号且接收到尾气浓度超标 信号时，油类汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去油类汽车数量， 汽车数量、油类汽车数量和电动车数量每小时自动清零，基于电动车数量 占据汽车数量的百分比关闭充电站内充电桩主体，电动车数量占据汽车数 量的百分比越大，关闭的充电站内充电桩主体的数量越少；其中，电压检 测器根据其所在位置的电压来判断电力供应插头的第二输出接口是否与 电动汽车的充电插头完全连接。

更具体地，在所述多功能电动汽车充电站中，还包括：显示设备，与 飞思卡尔MC9S12芯片连接，用于显示电动车数量占据汽车数量的百分比。

更具体地，在所述多功能电动汽车充电站中：显示设备为液晶显示屏。

更具体地，在所述多功能电动汽车充电站中，还包括：充电站控制箱， 由不锈钢材料制造而成。

更具体地，在所述多功能电动汽车充电站中：飞思卡尔MC9S12芯片 和定时器都位于充电站控制箱内。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的多功能电动汽车充电站的结构方框 图。

附图标记：1车辆类型检测设备；2飞思卡尔MC9S12芯片；3充电 桩主体

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的多功能电动汽车充电站的实施方案进行 详细说明。

据调查，电动汽车驾驶员中至少有一半曾遭遇电动汽车“抛锚”，为 了避免这一情况发生，电动汽车的管理者或推广者纷纷在城市的各个重点 路段搭建电动汽车充电站，并电动汽车驾驶员提供各个充电站的具体位 置，从而便于驾驶员在发现电量不足时，立即寻找附近的充电站进行充电， 解决电动汽车驾驶员的后顾之忧。

电动汽车充电站与手机充电站和汽车加油站相类似，是一种给电动汽 车蓄电池“加电”的场所，可以快速的给电动汽车充电，为电动汽车提供 续航能力。电动汽车充电站可以像汽车加油站一样，在沿街商店、街道社 区、报刊亭旁、存车棚、投注点等处设置。

每一个电动汽车充电站可以由一个或多个充电桩组成，充电桩作为电 动汽车的充电终端，除了为电动汽车提供电力之外，还可以具有定时、充 满报警、电脑快充、密码控制、自识别电压、多重保护等功能，这样，一 个充电站能够同时为多个电动汽车充电，提高充电的效率。

然而，由于充电桩发展历史较短，积累的经验较少，现有技术中的电 动汽车充电站内的充电桩其结构比较粗犷，冗余度高，导致充电效率较为 低下，而且提供的辅助功能偏少，给电动汽车的驾驶员带来的用户体验比 较差。

同时，现有技术中的电动汽车充电站不具有智能化开关功能，无法根 据附近道路的电动汽车具体数量设置自己内部充电桩的开启数量，只能凭 借管理者的历史经验手工控制每一个充电桩是否进入省电或关闭状态，这 样容易导致在附近道路上行驶的电动汽车很少时，充电站内所有充电桩全 部运行，造成电力能源的浪费，或者，在附近道路上行驶的电动汽车很多 时，只有少数甚至一个充电桩运行，无法为所有急需充电的电动汽车提供 充电服务。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种多功能电动汽车充电站，能够 优化充电站内部每一个充电桩的结构，增加充电站的服务功能，为电动汽 车驾驶员提供更好的服务，更重要的是，为充电站提供充电桩开启数量自 动控制功能，从而避免无效的电力资源被浪费。

图1为根据本发明实施方案示出的多功能电动汽车充电站的结构方框 图，所述充电站包括车辆类型检测设备、飞思卡尔MC9S12芯片和多个充 电桩主体，车辆类型检测设备用于检测充电站附近道路的汽车的类型，每 一个充电桩主体都用于对电动车进行充电，飞思卡尔MC9S12芯片与车辆 类型检测设备和多个充电桩主体分别连接，用于基于车辆类型检测设备的 检测结果确定充电站附近道路的电动车数量占据汽车数量的百分比，并进 一步确定对所述充电站内多个充电桩主体的开闭控制策略。

接着，继续对本发明的多功能电动汽车充电站的具体结构进行进一步 的说明。

所述充电站包括：尾气检测设备，设置在充电站附近道路上的尾气检 测点，用于检测尾气检测点附近的氮氧化合物浓度，并当氮氧化合物浓度 大于等于预设浓度阈值时，发出尾气浓度超标信号。

所述充电站包括：汽车检测设备，设置在充电站位置，包括存储设备 和GPRS通信设备，存储设备用于预先存储GPS电子地图，GPRS通信设 备与存储设备连接，接收交管中心发送的、GPS电子地图中充电站附近道 路上行驶车辆的GPS实时数据，当GPS实时数据与尾气检测点的GPS位 置相同时，发出汽车通过信号。

所述充电站包括：多个充电桩主体，每一个充电桩主体包括电力供应 设备、电力供应插头和充电控制设备。

充电控制设备与电力供应设备连接，用于切断或恢复电力供应设备对 充电电力的接收，以实现对相应充电桩主体的开启关闭操作；电力供应设 备包括第一开关、第二开关、上拉电压接入端、第一电阻、第一交流电源 线输入端、第一交流电源线输出端、第一中线输入端、第一中线输出端、 第一接地端、电压检测器和第一输出接口，第一开关位于第一交流电源线 输入端和第一交流电源线输出端之间，第二开关位于第一中线输入端和第 一中线输出端之间，第一电阻的一端连接上拉电压，另一端连接电压检测 器，第一输出接口包括四个输出端，分别为第一交流电源线输出端、第一 中线输出端、第一接地端和第一电阻的另一端。

电力供应插头包括第二交流电源线输入端、第二交流电源线输出端、 第二中线输入端、第二中线输出端、第二接地端、第二电阻、第三开关、 第三电阻和第二输出接口，第二交流电源线输入端、第二中线输入端和第 二接地端与第一交流电源线输出端、第一中线输出端和第一接地端分别连 接，第二交流电源线输出端、第二中线输出端与第二交流电源线输入端、 第二中线输入端分别连接，第三电阻的一端与第一电阻的另一端连接，另 一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第二接地端连接，第三 开关的一端与第二接地端连接，另一端与第三电阻的另一端连接，第二输 出接口包括三个输出端，分别为第二交流电源线输出端、第二中线输出端 和第二接地端，第二输出接口用于与电动汽车的充电插头连接。

所述充电站包括：定时器，用于实时提供定时信号。

所述充电站包括：飞思卡尔MC9S12芯片，与定时器、汽车检测设备、 尾气检测设备和每一个充电桩主体分别连接，当接收到有汽车通过信号 时，汽车数量自加1，当接收到有汽车通过信号且接收到尾气浓度超标信 号时，油类汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去油类汽车数量， 汽车数量、油类汽车数量和电动车数量每小时自动清零，基于电动车数量 占据汽车数量的百分比关闭充电站内充电桩主体，电动车数量占据汽车数 量的百分比越大，关闭的充电站内充电桩主体的数量越少。

其中，电压检测器根据其所在位置的电压来判断电力供应插头的第二 输出接口是否与电动汽车的充电插头完全连接。

可选地，在所述多功能电动汽车充电站中，还包括：显示设备，与飞 思卡尔MC9S12芯片连接，用于显示电动车数量占据汽车数量的百分比； 显示设备为液晶显示屏；所述多功能电动汽车充电站还包括：充电站控制 箱，由不锈钢材料制造而成；以及飞思卡尔MC9S12芯片和定时器可以都 位于充电站控制箱内。

另外，GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统 (Transit)，1958年研制，1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组 成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定 位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取 得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS的研制 埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统 存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感 到迫切需要一种新的卫星导航系统。

为此，美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18 颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于1967年、1969年和1974 年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这 是GPS精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗 卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的 都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星 测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1％时也能将其检 测出来。伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础。海军 的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动 态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而 且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防 部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领 导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美 国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代 表。

最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生了，该方案将24颗 卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星，地球上任 何一点均能观测到6至9颗卫星。这样，粗码精度可达100m，精码精度 为10m。由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量，改为将18 颗卫星分布在互成60度的6个轨道上，然而这一方案使得卫星可靠性得 不到保障。1988年又进行了最后一次修改：21颗工作星和3颗备用星工 作在互成60度的6条轨道上。这也是GPS卫星所使用的工作方式。

GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天 候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三 部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助 系统组成。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三 是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达 10米内。

采用本发明的多功能电动汽车充电站，针对现有技术对充电站内部充 电桩的开启数量无法科学控制以及充电桩功能单一的技术问题，一方面， 通过引入多个汽车类型检测设备和统计计算设备，确定附近道路上电动汽 车占据汽车总量的百分比，以上述百分比作为充电站自动控制开启充电桩 数量的依据，从而科学地节省大量电力资源，另一方面，通过改良充电站 内每一个充电桩的内部结构，增加必要的辅助功能，以满足电动汽车用户 的各种需求。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施 例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离 本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术 方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的 范围内。