一种新型充电桩的制作方法

1.本实用新型涉及充电桩领域，特别是涉及一种新型充电桩。


背景技术：

2.随着社会的发展，工业减排已经初见效果，而汽车尾气的排放已经成为城市中最大的污染源；如何治理汽车尾气已经成为当代亟需解决的问题，寻找清洁能源才是治理汽车尾气的真正意义所在，其中电能首当其冲，电能成为代替汽油的第一选择；电动汽车的出现给治理汽车尾气带来了希望。但随着电动汽车的普及，不断扩大的电动汽车的市场占有率对充电桩的使用需求不断提高，充电桩成为实现电动汽车普及应用的前提条件，在使用过程中却发现充电桩的问题越来越大，比如，充电桩充电时发热的安全问题，充电桩的充电计量计时问题，充电桩的稳定性问题，充电桩操作便捷性的问题以及充电车位被燃油车占用的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够保证充电桩使用效率，提高充电桩充电时的安全运行水平的新型充电桩。
4.本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：
5.一种新型充电桩，包括充电桩本体，所述充电桩本体内设置有控制存储单元，所述控制存储单元上分别连接有人机交互模组、车辆识别及地锁控制模组、电能采集模块、计时对时模块、通信模块、环境信息采集模块和can总线接口；
6.人机交互模组：所述人机交互模组上设置有触摸屏，通过所述触摸屏提交充电需求，提交的充电需求经过所述控制存储单元输送给所述can总线接口；通过所述触摸屏提交的查看电池状态和设置充电参数需求，经过所述通信模块传送给充电桩的管理后台；
7.车辆识别及地锁控制模组：车辆识别及地锁控制模组包括车辆识别模组和地锁控制模组，车辆识别模组通过在充电桩本体上安装的图像采集控制系统上的摄像头对车辆外观和车牌类型进行拍照，并在控制存储单元内将拍照的图片与控制存储单元内预先存储的车辆的外观和车牌类型进行对比，地锁控制模组根据对比结果进行动作或不动作，并具有语音提示功能。
8.对比的时候是根据摄像头拍到的车辆的外观和车牌类型，跟控制存储单元内预先存储的车辆的外观和车牌类型进行对比，控制存储单元内预先存储的车辆的外观包括四轮车外观、三轮车外观和二轮车外观；储存的车牌类型包括燃油车车牌颜色和新能源车车牌颜色；只有对比结果为：四轮车外观且为新能源车车牌颜色的情况下，地锁控制模组上的地锁才会落下放行；其他情况下，地锁控制模组上的地锁不动作，即不放行。
9.电能采集模块；在所述控制存储单元收到充电需求后，经所述can总线接口将充电需求发给所述电能采集模块，进行充电，同时所述电能采集模块对电网参数进行采集，通过对电网参数的采集，完成使用电能量计量；
10.环境信息采集模块；所述环境信息采集模块上采用温湿度传感器进行环境的信息采集；
11.can总线接口；所述控制存储单元与所述电能采集模块之间的通信接口，所述can总线接口上的can总线可实现各充电单元的级联，自主增加或减少充电单元；所述can总线的芯片电源中加入了能够滤波的电感和电容，并在输出端加上了瞬态二极管，输出回路中串入了自恢复保险，同时还加入了共模电感；
12.所述计时对时模块和所述通信模块分别进行网络对时和上传充电桩的实时状态；
13.所述控制存储单元包括控制处理器和控制存储器；
14.所述电能采集模块、环境信息采集模块、人机交互模组和车辆识别模组将采集的信息传输给所述控制存储单元后，所述控制存储单元将接收到的信息在所述人机交互模组上的所述触摸屏进行显示，并控制所述地锁控制模组动作，同时，所述控制存储单元将接收到的信息通过所述通信模块发送给充电桩的充电桩的管理后台，所述电能采集模块的状态控制信息通过所述can总线接口与所述控制存储单元进行通信。
15.所述通信模块上设置有5g模组及其相应的5g接口和塑料光纤模块及其塑料光纤接口，所述通信模块包括无线通信和有线通信。
16.所述通信模块中的有线通信是先通过所述塑料光纤接口连接塑料光纤对充电桩的数据传输进行服务，然后通过光纤转换模块与普通光纤进行连接后，再与充电桩的管理后台进行数据的交互传送。
17.所述计时对时模块间隔固定的时间段通过5g网络进行对时，以保证各充电单元或模块的充电通道开始、结束时间的准确性。
18.所述环境信息采集模块上的所述温湿度传感器采用基于锥形无芯光纤级联光纤布拉格光栅结构的光纤温湿度传感器。
19.本实用新型的积极有益效果是：
20.1、本实用新型中设置有can总线接口，并在can总线的芯片电源加入了电感和电容进行滤波，在输出端加上了瞬态二极管进行保护，输出回路中串入了自恢复保险进行过流保护，还加入了共模电感，用于对总线进行滤波保护，提高了can总线通信的稳定性及抗干扰性能，使得充电桩充电的持续性和稳定性得到很大提升；同时，can总线的使用，可将每个充电单元作为can总线的节点，可在一定范围内自由控制充电单元数量，新增充电单元只需通过串口向充电单元发送其编码来配置不重复的通道号即可将其连入系统，通道扩展非常方便。
21.2、本实用新型中在对充电桩的实时状态进行环境信息的采集时，采用了基于锥形无芯光纤级联光纤布拉格光栅结构的光纤温湿度传感器，提高了对充电桩充电时的状态温度进行监控的能力，进而使得对充电桩充电时的安全运行能力得到提升。
22.3、本实用新型中通过充电桩上安装的图像采集控制系统上的摄像头对车辆外观和车辆车牌进行拍照对比，并与充电车位地锁关联，避免非新能源车随意占用车位的乱象，提高了充电桩使用的效率。
23.4、本实用新型中设置有计时对时模块，每间隔一定的固定时间就会通过5g 网络对充电桩进行一次对时，以保证充电单元充电通道开始、结束时间的准确性。
附图说明
24.图1是本实用新型一种新型充电桩的结构框图；
25.图2是本实用新型一种新型充电桩中的can总线的接线结构图；
26.图3是本实用新型一种新型充电桩中的带车位与充电桩之间位置的示意图；
27.图4是图3中充电桩的放大图；
28.图5是本实用新型一种新型充电桩中的光纤通信示意图；
29.图6是本实用新型一种新型充电桩中的光纤温湿度传感器结构示意图。
具体实施方式
30.下面将参照附图1、图2、图3、图4、图5和图6更详细地描述本实用新型的实施例。虽然附图中显示了本实用新型的某些实施例，然而应当理解的是，本实用新型可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实用新型。应当理解的是，本实用新型的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实用新型的保护范围。
31.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。
32.本实用新型实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
33.图中：1-充电桩本体，2-停车位，3-地锁，4-触摸屏，5-摄像头，6-信号接收控制器，7-充电枪。
34.实施例：一种新型充电桩，包括充电桩本体1，充电桩本体1内设置有控制存储单元，控制存储单元包括控制处理器和控制存储器，控制存储单元上分别连接有人机交互模组、车辆识别及地锁控制模组、电能采集模块、计时对时模块、通信模块、环境信息采集模块和can总线接口。
35.每个充电桩均分别对应一个停车位2，每个停车位2上均设置有一个与对应的充电桩相联动的地锁3。
36.人机交互模组上设置有触摸屏4，以便完成充电桩人机操作交互的需求，通过触摸屏4提交充电需求，提交的充电需求经过控制存储单元输送到can总线接口，经can总线接口将充电需求发给电能采集模块，进行充电，同时电能采集模块对电网参数进行采集，通过对电网参数的采集，完成使用电能量计量，比如电压和电流进行计算；还可以通过触摸屏4提交查看电池状态和设置充电参数，经过通信模块传送给充电桩的管理后台。
37.人机交互模组通过和控制存储单元连接，在触摸屏4上完成充电信息、电能计量、结算信息等的显示，并完成从开始充电到最终结账整个操作流程界面，无需用户事先掌握详细的充电流程，按照界面显示信息进行操作即可。
38.基于新能源车牌和燃油车车牌颜色和标识不一样的特征，车辆识别及地锁控制模组包括车辆识别模组和地锁控制模组，车辆识别模组通过在充电桩本体1上安装的图像采集控制系统上的摄像头5对进入充电车位的车辆外观和车牌类型进行拍照，并在控制存储单元内将拍照的图片与控制存储单元内预先存储的车辆的外观和车牌类型进行对比，地锁控制模组根据对比结果进行动作或不动作，并具有语音提示功能。
39.对比的时候是根据摄像头5拍到的车辆的外观和车牌类型，跟控制存储单元内预
先存储的车辆的外观和车牌类型进行对比，控制存储单元内预先存储的车辆的外观包括四轮车外观、三轮车外观和二轮车外观；储存的车牌类型包括燃油车车牌颜色和新能源车车牌颜色；只有对比结果为：四轮车外观且为新能源车车牌颜色的情况下，地锁控制模组上的地锁3才会落下放行；其他情况下，地锁控制模组上的地锁3不动作，即不放行，即不开放停车位2。
40.对于对比结果为新能源车的，充电桩发出“车位充电优先，仅停车超时收费”的语音提示，并将控制信号发送给地锁3的信号接收控制器6联动地锁3自动落下，对新能源车辆进行放行；对于仅停车的车辆，控制存储单元会监控停车时长，并由计时对时模块对停车时长进行计时，并予以收费。
41.环境信息采集模块的主要作用是通过预设在充电桩上的温湿度传感器对充电桩周围和充电过程中的状态信息进行采集；比如在极端暴雨天气下，通过温湿度传感器采集充电桩周围环境的的温度和湿度，并上传到控制存储单元。
42.同时，为了提高对充电状态的检测灵敏度和准确度，通过温湿度传感器还能对充电过程中的充电状态如充电桩高温状态进行采集。
43.温湿度传感器采用了基于锥形无芯光纤级联光纤布拉格光栅结构的光纤温湿度传感器，光纤温湿度传感器由单模光纤（smf）串联一段一定长度锥形无芯光纤（ncf）并级联上一段的光纤布拉格光栅（fbg） 组成，然后在锥区ncf上上喷涂一层聚乙烯醇（pva）高分子化合物复合纳米纤维膜组成的。光源在该结构中首先从smf传输到ncf锥区中，在这个过程中，由于ncf模场直径的变化，会产生一部分损耗；经过ncf锥区的光，进入满足布拉格条件光栅会再返回并再次经过ncf锥区。在该光纤温湿度传感器吸附水蒸气后，在该结构的外层pva纳米纤维膜上的折射率和厚度会发生变化，进而引起光信号的传输损耗发生变化，然后对fbg作为反射滤光片反射后并经过ncf的光进行分析，实现对湿度的测量，同时，通过对温度的变化引起fbg中心波长的变化来实现温度的测量，进而完成对充电桩周围温湿度环境信息的测量，确保充电桩的安全使用。
44.环境信息采集模块将这些信息采集之后，发送给控制存储单元，控制存储单元经通信模块将信息传给充电桩的管理后台。
45.can总线接口主要的作用是实现控制存储单元与充电单元即电能采集模块之间的通信接口，同时，为提高can总线通信的稳定性及抗干扰性能，在该can总线的芯片电源中加入了电感(l)和电容(c)进行滤波，并在输出端加上了瞬态二极管(tvs)进行保护，在总线输出回路中串入了自恢复保险(fu)进行过流保护，还加入了共模电感(cmc)，用于对总线进行滤波保护，提高了can总线通信的稳定性及抗干扰性能，使得充电桩充电的持续性和稳定性得到很大提升。
46.控制存储单元通过通信模块接收到充电桩的管理后台的控制信号后，通过 can总线传输到电能采集模块的can节点，can总线的使用，可将每个充电单元作为can总线的节点，可在一定范围内自由控制充电单元数量，新增充电单元只需通过串口向充电单元发送其编码来配置不重复的通道号即可将其连入系统，通道扩展非常方便。
47.所以可连接多个电能采集模块，实现级联，电能采集模块根据自身地址编码读取can信息后实现充电的启停，并将充电过程的状态信息通过 can 总线再传输给充电桩的管理后台。
48.在充电桩中的通信模块，为了保证充电桩上传数据和接收控制数据的稳定安全性，本充电桩采用了有线和无线两种通信方式，并且都采用了保证高带宽，高稳定性的通信模式。
49.无线模式通过5g模组和5g接口，采用5g的通信模式，使得在充电桩接收充电需求延迟低，稳定性高。
50.为了在通信方式上设置双重的保险，本充电桩也设计了有线的通信方式，通过塑料光纤接口连接塑料光纤对充电桩的数据传输进行服务，塑料光纤具有柔韧性好，在狭小空间内易部署等特点，根据这个特点，本充电桩首先进行塑料光纤进行通信，然后通过光纤转换模块与普通光纤进行连接后，再与系统控制端进行数据的交互传送。
51.为了保证本充电桩的计时的准备性，设计了计时对时模块，每间隔固定时间通过5g 网络对充电桩进行一次对时，以保证各充电单元或模块的充电通道开始、结束时间的准确性。
52.所述电能采集模块、环境信息采集模块、人机交互模组和车辆识别模组将采集的信息传输给所述控制存储单元后，控制存储单元将接收到的信息在人机交互模组上的触摸屏4进行显示，并控制地锁控制模组动作，同时，控制存储单元将接收到的信息通过通信模块发送给充电桩的充电桩的管理后台，电能采集模块的状态控制信息通过can总线接口与控制存储单元进行通信。
53.在具体实践过程中：车辆进入停车位2
54.①
车辆需进入停车位2时，首先由车辆识别及地锁控制模组通过在充电桩本体1上安装的图像采集控制系统上的摄像头5对车辆进行拍照并在控制存储单元内进行对比，若对比结果为新能源车，则联锁放下车位地锁3，车辆进入充电车位，同时发出“车位充电优先，仅停车超时收费”的提示；若对比结果为其他车辆，则不予放行停车。
55.②
对于放行的新能源车辆，充电桩在第一时间内未检测到充电动作信息的，则由计时对时模块对停车时长进行计时，并予以收费。
56.③
对于放行的新能源车辆，充电桩在第一时间内检测到充电动作信息的，所说的充电动作信息,是指充电枪7离开充电桩，并插入新能源车充电插口，然后在触摸屏4上进行充电需求的提交。
57.提交的充电需求经过控制存储单元输送到can总线接口，经can总线接口将充电需求发给电能采集模块，进行充电，同时计时对时模块开始进行充电计时，电能采集模块对电网参数进行采集，完成对充电时长和电能量计量；同时，将充电信息等相关信息通过通信模块传送给充电桩的管理后台。
58.④
新能源汽车完成充电之后，在触摸屏4上进行结束充电操作，并完成计费和缴费操作，拔出充电枪7，放回充电桩原来位置；同时车辆驶出充电位后，车辆识别及地锁控制模组上的摄像头5并没有拍摄到原本停在停车位2上的车辆后，则认为车辆离开，联锁控制地锁3抬起。
59.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实
用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。