电动自行车智能充电桩及其充电控制方法技术

本发明专利技术涉及一种电动自行车智能充电桩及其充电控制方法，利用物联网的技术，通过有线或无线的方式，利用后台软件，进行远程监控，参数修改，把分散的充电插座集中管起来，解决现有充电插座处于独立控制，没有进行联网集中管理的局面，让消费者可随时在手机app端查看自己的消费状况及当前充电状态；可以精确计量电能，电压，电流，功率，电能计量精度超过1.0级；可以采用多种不同的结算方式，能最大限度的满足客户的需求。本发明专利技术利用电动自行车充电特性，具有充满自检，可以防止长时间充电，引起的电瓶过冲，防止降低电瓶寿命。也可以做到过载保护，防止超载使用插座引起的发热火灾等。

【技术实现步骤摘要】
电动自行车智能充电桩及其充电控制方法
本专利技术属于电动自行车充电设备领域，尤其是一种电动自行车智能充电桩及其充电控制方法。
技术介绍
城市的飞速发展，车辆增多，道路拥挤，城市限制摩托车的使用，电动自行车的兴起，电动自行车逐步代替摩托车，作为短距离的交通工具，电动自行车用电作为动力，无尾气排放，对改善城市环境起到一定作用，但由于电动自行车需要进行充电后才能有动力运行，方便充电是一个问题。在城市小区中，居民楼层也比较高，无法把车推进自己的家内，电瓶又比较重，充电也非常不方便，电动车主也大多采用私拉乱接临时插座给电动自行车进行充电；也有些用户把电瓶拆下来，拿到家充电，这些都具有安全隐患。从已有的资料反映，由于乱拉乱接给电动自行车充电而造成的火灾事故也很多，也有在家里充电，由于电瓶，充电器质量原因，充电引起的火灾事故，这些都给居民的生命财产带来直接的损失。如今电动自行车发展非常迅速，数量非常多，已经逐渐成为了短途的交通工具，考虑到充电的安全，迫切需要建设公共充电设备，方便电动车车主进行充电。但是公共充电桩的投资，如何进行收费，管理又是一个课题。现有充电桩有两种，交流充电桩和直流充电桩。直流充电桩一般都是用大电流快速给电瓶充电，虽然充电速度快，但是直流充电桩由于电动车电瓶电压种类多，接口品种多样，目前除了电动汽车有统一标准外，电动自行车还没有标准，电压电流的准确控制比较复杂，所以设计复杂，兼容性差，成本比较高，安全性差，由于大电流快速充电，严重影响电池寿命。所以不适合长期使用。而对于交流充电桩，使用车自带的充电器，这类充电桩除了汽车充电桩设计比较合理，目前电动自行车充电桩大多结构功能简单，或没有过载保护，或不能充满自动断电，严重影响电池的使用寿命，而且存在安全隐患。目前市面上汽车充电桩通过外接专用智能电能表进行计费，且体积比较大，成本高，但是对于电动自行车充电桩，由于成本的考虑，无法采用汽车充电桩的方案，大多没有电量计量功能，一般内部采用简单的电流采样，进行状态判断，也就无法按实结算，结算方式简单，一般按定长时间进行结算，如：5小时/元，现有的电动自行车充电桩大多采用投币的方式，少数采用刷卡的方式。取币，点币或给卡充值都需要人员不断的进行管理。现有充电桩大多不连网，无法远程监控和管理，使用者无法知道哪里的充电桩空闲，管理者也无法知道哪些充电桩充电忙，哪些使用率比较高。目前互联网的飞速发展，电子支付也逐渐成熟，这些技术，可以电动自行车充电进行收费，管理更好的利用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提出一种电动自行车智能充电桩及其充电控制方法，主要解决电动自行车充电困难的问题；解决现有充电站管理麻烦的问题；解决电动自行车充电桩无电能计量，无法按实际使用量进行结算的问题；解决安全保护功能缺陷的问题。本专利技术所采用的技术方案为：一种电动自行车智能充电桩，包括外壳，所述的外壳内表面设置有显示屏以及插座；所述的外壳内设置有充电控制装置；所述的充电控制装置包括单片机控制模块以及分别与单片机控制模块电路连接的电能及电参数测量模块、继电器状态检测模块、继电器控制模块、显示模块、充电器接入检测模块、数据存储模块、以太网通信模块以及无线通信模块；所述的单片机控制模块，控制所有部件协助运行；所述的充电器接入检测模块，与插座连接；用于检测充电器是否有效插入，在接触良好的情况下，才允许继电器进行充电；所述的电能及电参数测量模块，用于对充电电能进行计量，对充电器的充电特性进行数据采集，由单片机控制模块进行数据分析和存储；用于结算，充满判断，负荷判断；所述的继电器控制块，用于进行各种充电过程的控制，用于结算控制，负荷控制；所述的继电器检测模块，检测继电器的开合状态，用于判断继电器的控制故障，并给出指示；所述的数据存储模块，用于对计量数据，运行参数，用户的充电数据进行存储，防止数据丢失；所述的以太网通信模块以及无线通信模块，用于和连入互联网以及云端的管理系统进行数据的交换，传入用户的充电指令，并上报充电数据；所述的显示模块，与外壳表面的显示屏电路连接，显示本设备的二维码，方便用户进行扫描识别，不需要再贴其他的识别码，在充电过程中，可显示当前充电状态。进一步的说，本专利技术所述的充电器接入检测模块具有检测电路；所述的检测电路分别设置于继电器的两端；所述的检测电路包括电阻以及光电耦合器，检测插座是否有负载接入。同时，本专利技术还提供了一种电动自行车智能充电桩的充电控制方法，包括以下步骤：1)充电器插入插座中，充电器接入检测模块自动检测是否有插头插入且插头与插座接触状态是否良好；2)当有插头插入，且接触良好，充电桩显示屏背光点亮，显示二维码，3)通过app软件扫描二维码，将充电信息上传至服务端；4)充电桩主控单元接收服务端反馈的充电指令并控制继电器对电池进行充电；5)当电池充电充满后，主控单元发出控制指令停止对电池进行充电；并将本次充电信息返回至服务端；6)服务端根据充电信息计算充电费用并从账户中扣除。进一步的说，本专利技术当有插头插入，但接触不好，充电桩显示屏不亮，无法显示二维码，无法进行扫码充电。再进一步的说，本专利技术所述的充电信息包括充电桩信息，车主信息，本次充电电量以及充电时间。再进一步的说，本专利技术所述的步骤4)中，充电桩主控单元收到服务端发过来的充电指令，当前充电桩检测到的插头和插座接触良好，命令控制单元打开继电器进行充电，同时计量单元开始进行充电电量计量，主控单元采集多功能计量芯片的电量信息，当前功率计算并存储，判断当前充电负荷是否正常，如果超过设定负荷，将停止充电，充电桩显示屏显示当前正在充电，并且显示当前充电电量，充电时间，充电功率等相关充电信息。再进一步的说，本专利技术所述的步骤5)中，当电动车自行车电池充满后，充电检测单元根据电动车充充电器的充电曲线检测到电池充满，主控单元发出控制指令，控制继电器，停止充电，并将本次充电信息返回给云服务端，服务端根据本次实际充电信息进行相应结算，从账户中扣除本次充电费用。再进一步的说，本专利技术还包括当在充电过程中，如果充电插头被拔掉，插头检测单元检测到充电异常，插头被拔掉，将立即控制继电器，停止充电的，进入结算流程，并推送消息给车主。再进一步的说，本专利技术还包括若充电过程中断网，充电桩自动完成各种结算，并存储结算记录，等待网络的恢复；网络恢复后，仍然会自动进行结算。再进一步的说，本专利技术插头检测单元采用电流检测的方法，当插座上接入负载后，通过控制电路，在负载上会产生微弱的电流，单片机通过检测电路，根据流过的电流波形的变化判断是否有插头插入；当插头松动时，电流波形也会产生相应的变化，单片机根据波形的变化判断是否松动，然后执行相应的操作。本专利技术的有益效果是：1、人机交互：充电桩在液晶上显示二维码，空闲不显示，接触良好才显示，用户才可以使用手机软件扫码进行充电，充电过程中，显示当前，充电信息，充电完成，是否结算也有相应提示；2、手机app软件：用于扫码充电，可使用支付宝、微信等进行付款。使用更方便，无需另准备硬币或办卡，可查看充电信息、充电记录以及空闲充电桩的信息，方便用户使用；3、充电过程中，可以随时拔掉插头，检测到插头被拔掉后，会自动进行结算；4、结算功能多样化：充电插座内置进口高端计量芯片，可根据电能进行充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动自行车智能充电桩，包括外壳，其特征在于：所述的外壳内表面设置有显示屏以及插座；所述的外壳内设置有充电控制装置；所述的充电控制装置包括单片机控制模块以及分别与单片机控制模块电路连接的电能及电参数测量模块、继电器状态检测模块、继电器控制模块、显示模块、充电器接入检测模块、数据存储模块、以太网通信模块以及无线通信模块；所述的单片机控制模块，控制所有部件协助运行；所述的充电器接入检测模块，与插座连接；用于检测充电器是否有效插入，在接触良好的情况下，才允许继电器进行充电；所述的电能及电参数测量模块，用于对充电电能进行计量，对充电器的充电特性进行数据采集，由单片机控制模块进行数据分析和存储；用于结算，充满判断，负荷判断；所述的继电器控制块，用于进行各种充电过程的控制，用于结算控制，负荷控制；所述的继电器检测模块，检测继电器的开合状态，用于判断继电器的控制故障，并给出指示；所述的数据存储模块，用于对计量数据，运行参数，用户的充电数据进行存储，防止数据丢失；所述的以太网通信模块以及无线通信模块，用于和连入互联网以及云端的管理系统进行数据的交换，传入用户的充电指令，并上报充电数据；所述的显示模块，与外壳表面的显示屏电路连接，显示本设备的二维码，方便用户进行扫描识别，不需要再贴其他的识别码，在充电过程中，可显示当前充电状态。...

【技术特征摘要】
1.一种电动自行车智能充电桩，包括外壳，其特征在于：所述的外壳内表面设置有显示屏以及插座；所述的外壳内设置有充电控制装置；所述的充电控制装置包括单片机控制模块以及分别与单片机控制模块电路连接的电能及电参数测量模块、继电器状态检测模块、继电器控制模块、显示模块、充电器接入检测模块、数据存储模块、以太网通信模块以及无线通信模块；所述的单片机控制模块，控制所有部件协助运行；所述的充电器接入检测模块，与插座连接；用于检测充电器是否有效插入，在接触良好的情况下，才允许继电器进行充电；所述的电能及电参数测量模块，用于对充电电能进行计量，对充电器的充电特性进行数据采集，由单片机控制模块进行数据分析和存储；用于结算，充满判断，负荷判断；所述的继电器控制块，用于进行各种充电过程的控制，用于结算控制，负荷控制；所述的继电器检测模块，检测继电器的开合状态，用于判断继电器的控制故障，并给出指示；所述的数据存储模块，用于对计量数据，运行参数，用户的充电数据进行存储，防止数据丢失；所述的以太网通信模块以及无线通信模块，用于和连入互联网以及云端的管理系统进行数据的交换，传入用户的充电指令，并上报充电数据；所述的显示模块，与外壳表面的显示屏电路连接，显示本设备的二维码，方便用户进行扫描识别，不需要再贴其他的识别码，在充电过程中，可显示当前充电状态。2.如权利要求1所述的电动自行车智能充电桩，其特征在于：所述的充电器接入检测模块具有检测电路；所述的检测电路分别设置于继电器的两端；所述的检测电路包括电阻以及光电耦合器，检测插座是否有负载接入。3.一种电动自行车智能充电桩的充电控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)充电器插入插座中，插头检测单元自动检测是否有插头插入且插头与插座接触状态是否良好；2)当有插头插入，且接触良好，充电桩显示屏背光点亮，显示二维码，3)通过app软件扫描二维码，将充电信息上传至服务端；4)充电桩主控单元接收服务端反馈的充电指令并控制继电器对电池进行充电；5)当电池充电充满后，主控单元发出控制指令停止对电池进行充电；并将本次充电信息返回至服务端；6)服务端根据充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志军，徐国鑫，
申请(专利权)人：常州东晟合众节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32