阅读说明：本技术 一种基于停车场的电动汽车储充管理系统及方法 (Electric automobile storage and charging management system and method based on parking lot ) 是由 孔舰 王明辉 陈盛旺 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于停车场的电动汽车储充管理系统及方法,包括若干前排充电桩和若干直流转换机；前排充电桩上配置有直流充电枪和交流充电枪；前排充电桩内配置有交流充电模块和取电模块；取电模块的输入端与380V电缆电连接,取电模块具有第一输出端和第二输出端,其中第一输出端输出220V交流电压,第二输出端输出380V交流电压；交流充电模块的输入端电连接于取电模块的第一输出端；前排充电桩的后侧设置有第一连接头,直流转换机的前后两侧对应地设置有与第一连接头适配的第二连接头；直流转换机的内部安装有用于驱动第二连接头前后伸缩的伸缩驱动机构。本发明具有成本低的优势。(The invention provides an electric vehicle storage and charging management system and method based on a parking lot, which comprises a plurality of front row charging piles and a plurality of direct current converters; a direct current charging gun and an alternating current charging gun are arranged on the front row of charging piles; an alternating current charging module and a power taking module are arranged in the front row charging pile; the input end of the power taking module is electrically connected with the 380V cable, and the power taking module is provided with a first output end and a second output end, wherein the first output end outputs 220V alternating voltage, and the second output end outputs 380V alternating voltage; the input end of the alternating current charging module is electrically connected to the first output end of the power taking module; a first connector is arranged on the rear side of the front row of charging piles, and second connectors matched with the first connectors are correspondingly arranged on the front side and the rear side of the direct current converter; and a telescopic driving mechanism for driving the second connector to stretch back and forth is arranged in the direct current converter. The invention has the advantage of low cost.)

一种基于停车场的电动汽车储充管理系统及方法

技术领域

本发明属于新能源技术领域，特别地，涉及一种基于停车场的电动汽车储充管理系统及方法。

背景技术

充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

慢速充电一般采用交流充电，快速充电一般采用直流充电。目前市面上的充电桩基本都是交流充电桩，因为其价格便宜，一般只需要几千块钱。而直流充电桩的数量较少，这是因为其采用了大功率器件，一般价格在十万左右。因此，对于一个停车场来说，如果给全部车位都配上直流充电桩，造价非常地高。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种基于停车场的电动汽车储充管理系统，具有成本低的优势。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于停车场的电动汽车储充管理系统，包括若干前排充电桩和若干直流转换机；所述直流转换机的数量N₁与前排充电桩的数量N₂的关系为：N₁≤N₂/2-2；所述前排充电桩分为两排，两排前排充电桩之间安装有轨道，所述直流转换机依次安装于所述轨道上，其底部具有与轨道适配的电动滚轮组件；所述轨道上设置有若干与所述前排充电桩对应的位置标记部件，所述直流转换机的底部安装有用于检测所述位置标记部件的位置传感器；所述前排充电桩上配置有直流充电枪和交流充电枪；沿着所述轨道铺设有380V线缆，所述前排充电桩内配置有充电管理模块、交流充电模块和取电模块；所述取电模块的输入端与380V电缆电连接，所述取电模块具有第一输出端和第二输出端，其中第一输出端输出220V交流电压，第二输出端输出380V交流电压；所述交流充电模块的输入端电连接于取电模块的第一输出端；

所述前排充电桩的后侧设置有第一连接头，所述直流转换机的前后两侧对应地设置有与第一连接头适配的第二连接头；所述直流转换机的内部安装有用于驱动所述第二连接头前后伸缩的伸缩驱动机构；所述第一连接头和第二连接头的内部均设置有输入线路和输出线路，当第一连接头与第二连接头对接时，对应的输入线路与输出线路连通；所述充电管理模块配置有第一可控开关和第二可控开关，所述交流充电枪通过第一可控开关与交流充电模块电连接，所述直流充电枪通过第二可控开关与所述第一连接头内的输出线路电连接；

所述直流转换机内配置有控制模块、储电模块和直流充电模块；所述电动滚轮组件与第二控制模块电连接；所述直流充电模块的输出端与所述第二连接头内的输出线路连接，输入端与所述第二连接头内的输入线路电连接；所述第一连接头的输入线路与取电模块的第二输出端电连接，输出线路与直流充电枪电连接；

所述充电管理模块和控制模块均配置有无线通信模块，以进行信息交互。

优选地，所述第二连接头上安装有用于检测其与第一连接头是否对接的第一传感器；所述第一传感器与控制模块电连接。

优选地，两个第二连接头通过第一切换开关与直流充电模块电连接，所述第一切换开关与控制模块电连接。

优选地，所述直流转换机的左右两侧分别安装有相互适配的第三连接头和第四连接头，所述第三连接头和第四连接头的结构分别与第一连接头和第二连接头相同；所述第三连接头通过第二切换开关分别与两个第二连接头电连接；所述第四连接头通过第三切换开关分别与两个第二连接头电连接；所述第三连接头和第四连接头通过第四切换开关与直流充电模块电连接；所述第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关均与控制模块电连接；

所述第三连接头上安装有用于检测其与第四连接头是否对接的第二传感器；所述第二传感器与控制模块电连接。

本发明的第一个目的是提供一种电动汽车储充管理方法，具有成本低的优势。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种电动汽车储充管理方法，包括上述的一种基于停车场的电动汽车储充管理系统，该方法包括：

直流转换机向各个前排充电桩汇报当前位置和使用状态；

前排充电桩根据用户的选择启用交流充电模式或直流充电模式，其中，当启用交流充电模式时：启用交流充电模块为交流充电枪供电以进行交流充电；当启用直流充电模式时：前排充电桩查询是否存在空闲的直流转换机；若不存在空闲的直流转换机，则提示用户；若存在空闲的直流转换机，则查询其所在位置是否存在使用中的直流转换机；若不存在使用中的直流转换机，则向距离最近的一个空闲的直流转换机发送调用指令；对应的直流转换机接收到调用指令后，移动至与该前排充电桩的位置；直流转换机移动完成后，控制对应的第二连接头伸出并与第一连接头完成对接；对接完成后，直流转换机向对应的前排充电桩发送对接完成指令；前排充电桩接收到对接完成指令后，启用直流充电模块为直流充电枪供电以进行直流充电；若存在使用中的直流转换机，则查询空闲的直流转换机是否在其相邻位置，若在相邻位置，则向该使用中的直流转换机和空闲的直流转换机发送转接指令，该两个直流转换机根据辅助指令控制相应的第三连接头和第四连接头伸出，完成对接，并在完成对接后开启相应的第二切换开关或第三切换开关和第三可控开关或第四可控开关开启；之后，两个直流转换机向对应的前排充电桩发送转接完成指令；前排充电桩接收到转接完成指令后，启用被调用的直流转换机内的直流充电模块为直流充电枪供电以进行直流充电；若不在相邻位置，则取消调用，并提示用户。

优选地，若所在位置不存在使用中的直流转换机，还包括：

前排充电桩在发送调用指令时，查询其与被调用的直流转换机之间存在处于使用状态中的直流转换机的数量是否大于1；若大于1，则停止调用，并提示用户；若等于1，则向处于使用状态中的直流交换机发送中断指令；处于使用状态中的直流交换机接收到中断指令后，立即与对应的前排充电桩进行中断脱离程序，同时对应的前排充电桩进入充电中断程序；

处于使用状态中的直流交换机在完成脱离程序后，移动至与该发出调用指令的前排充电桩的位置，进行对接；之后，该被调用的直流转换机则与该处于充电中断状态的前排充电桩完成对接，对接完成后，该处于充电中断状态的前排充电桩恢复充电程序。

优选地，还包括：

当前排充电桩启用交流充电模式时，若其所在的位置存在直流转换机，则根据其它的直流转换机的位置和使用状态向相所有的直流转换机发送位置调整指令；接收到位置调整指令的直流转换机则移动至合适的位置。

本发明技术效果主要体现在以下方面：1、利用对接和转接技术，减少了直流充电桩的数量，降低了成本；2、采用较优的调用策略，使得直流转换机的利用更加合理。

附图说明

图1为实施例中电动汽车储充管理系统的布局示意图；

图2为实施例中直流转换机的结构示意图；

图3为实施例中前排充电桩和直流转换机的电气模块图；

图4为实施例中直流转换机的电气模块图；

图5为实施例中第一连接头～第四连接头的分布示意图。

附图标记：1、前排充电桩；11、第一连接头；2、直流转换机；21、第二连接头；211、输入线路；212、输出线路；213、触头；214、第一传感器；22、第三连接头；23、第四连接头；24、伸缩驱动机构；25、直流充电模块；26、电动滚轮组件；241、连接杆；4、位置标记部件；5、位置传感器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

参照图1、图2，本实施例提供了一种基于停车场的电动汽车储充管理系统，包括若干前排充电桩1和若干直流转换机2，其中，直流转换机2的数量N1与前排充电桩1的数量N2的关系为：N1≤N2/2-2。在具体实施时，一般N2的数量在5个以上。前排充电桩1分为两排，两排前排充电桩1之间安装有轨道，直流转换机2依次安装于轨道上，其底部具有与轨道适配的电动滚轮组件26。

轨道上设置有若干与前排充电桩1对应的位置标记部件4，直流转换机2的底部安装有用于检测所述位置标记部件4的位置传感器5；作为一种示例，该位置传感器5可采用RFID识别器，位置标记部件4可采用RFID标签。直流转换机2可通过位置传感器5检测到该位置标记部件4，进而获取当前的位置信息。

参照图1至图5，前排充电桩1上配置有直流充电枪和交流充电枪；沿着轨道铺设有380V线缆，前排充电桩1内配置有充电管理模块、交流充电模块和取电模块；充电管理模块配置有无线通信模块。

取电模块的输入端与380V电缆电连接，取电模块具有第一输出端和第二输出端，其中第一输出端输出220V交流电压，第二输出端输出380V交流电压；交流充电模块的输入端电连接于取电模块的第一输出端。具体地，作为第一输出端，其只需要取380V交流电中的单相即可获得220V交流电压。

直流转换机2内配置有控制模块、储电模块和直流充电模块25；位置传感器5、电动滚轮组件26与第二控制模块电连接。控制模块配置有无线通信模块，以能够与前排充电桩1进行通信。无线通信模块可采用蓝牙、wifi、zigbee等。直流充电模块25则包含了需要进行直流充电所必需的电气模块，由于属于现有技术，本实施例不再赘述其具体结构。

前排充电桩1的后侧设置有第一连接头11，直流转换机2的前后两侧对应地设置有与第一连接头11适配的第二连接头21；两个第二连接头21通过第一切换开关与直流充电模块25电连接，第一切换开关与控制模块电连接。该第一切换开关具有两路线路，当某一个第二连接头21需要与第一连接头11对接时，则将第一切换开关中对应的线路开通，即可将对应的第二连接头21与直流充电模块25进行连通。

与此同时，在直流转换机2的左右两侧还分别安装有相互适配的第三连接头22和第四连接头23，第三连接头22和第四连接头23的结构分别与第一连接头11和第二连接头21相同；第三连接头22通过第二切换开关分别与两个第二连接头21电连接；第四连接头23通过第三切换开关分别与两个第二连接头21电连接。第二切换开关、第三切换开关、第三可控开关均与控制模块电连接。第二切换开关具有两路线路，当需要将第三连接头22与其中一个第二连接头21连接时，只需要控制第二切换开关切换到对应的线路即可；同理，第三切换开关具有两路线路，当需要将第四连接头23与其中一个第二连接头21连接时，只需要控制第三切换开关切换到对应的线路即可。

具体地，第一连接头11、第二连接头21第三连接头22和第四连接头23的内部均设置有输入线路211和输出线路212。参照图2，以第二连接头21为例，该输入线路211和输出路线的端部均设置有触头213，用于插接和导电。当第一连接头11与第二连接头21对接时，对应的输入线路211与输出线路212连通；同样地，当第三连接头22与第四连接头23对接时，对应的输入线路211与输出线路212也连通。

直流转换机2的内部安装有用于驱动第二连接头21、第三连接头22和第四连接头23前后伸缩的伸缩驱动机构24；具体地，以第二连接头21为例，参照图2、图4，该伸缩驱动机构24可采用电动推杆，其端部通过连接杆241与第二连接头21连接，进而可直接驱动第二连接头21伸缩。

另外，充电管理模块配置有第一可控开关和第二可控开关，交流充电枪通过第一可控开关与交流充电模块电连接，直流充电枪通过第二可控开关与第一连接头11内的输出线路212电连接。当需要交流充电时，则开启第一可控开关，当需要直流充电时，则开启第二可控开关。

直流充电模块25的输出端与第二连接头21内的输出线路212连接，输入端与第二连接头21内的输入线路211电连接；第一连接头11的输入线路211与取电模块的第二输出端电连接，输出线路212则通过上述的第二可控开关与直流充电枪电连接。以同样的连接方式，第三连接头22和第四连接头23通过第四切换开关与直流充电模块25电连接，该第四切换开关具有两路线路，当第三连接头22或第四连接头23需要与直流充电模块25电连接时，则将第四切换开关中对应的线路开通即可。

第二连接头21上安装有用于检测其与第一连接头11是否对接的第一传感器214；第一传感器214与控制模块电连接；第三连接头22上安装有用于检测其与第四连接头23是否对接的第二传感器；第二传感器与控制模块电连接。该第一传感器214和第二传感器均采用接近开关、红外传感器等。

储电模块主要由锂电池和充放电管理电路构成，充放电管理电路通过380V交流线路取电，进行电压转换后为锂电池进行充电。当直流转换机2处于空闲状态时，则由锂电池进行供电。

实施例二、

在实施例一的基础上，本实施例提供了一种电动汽车储充管理方法，该方法包括：

S100、直流转换机2向各个前排充电桩1汇报当前位置和使用状态。

具体地，直流转换机2的控制模块通过位置传感器5获取当前的位置信息，然后将位置信息通过无线通信模块广播至各个前排充电桩1；另外，当直流转换机2与某一个前排充电桩1对接或与另一个直流转换机2转接时，可通过第一传感器214或第二传感器感知，进而确定自己的使用状态，并将状态信息通过无线通信模块广播至各个前排充电桩1。进而，各个前排充电桩1即可获知各个直流转换机2的位置信息和状态信息。

S200、前排充电桩1根据用户的选择启用交流充电模式或直流充电模式；其中，当启用交流充电模式时：启用交流充电模块为交流充电枪供电以进行交流充电；当启用直流充电模式时：前排充电桩1查询是否存在空闲的直流转换机2。

S210、若不存在空闲的直流转换机2，则提示用户。

具体地，提示用户的方式可以是：前排充电桩1安装有人机交互显示屏以及语音模块，进而，充电管理模块可将提示信息以文字和语音的形式进行呈现。

S220、若存在空闲的直流转换机2，则查询其所在位置是否存在使用中的直流转换机2。

S221、若不存在使用中的直流转换机2，则向距离最近的一个空闲的直流转换机2发送调用指令；对应的直流转换机2接收到调用指令后，移动至与该前排充电桩1的位置；直流转换机2移动完成后，控制对应的第二连接头21伸出并与第一连接头11完成对接；对接完成后，直流转换机2向对应的前排充电桩1发送对接完成指令；前排充电桩1接收到对接完成指令后，启用直流充电模块25为直流充电枪供电以进行直流充电。

S222、若存在使用中的直流转换机2，则查询空闲的直流转换机2是否在其相邻位置，若在相邻位置，则向该使用中的直流转换机2和空闲的直流转换机2发送转接指令，该两个直流转换机2根据辅助指令控制相应的第三连接头22和第四连接头23伸出，完成对接，并在完成对接后开启相应的第二切换开关或第三切换开关和第三可控开关或第四可控开关开启；之后，两个直流转换机2向对应的前排充电桩1发送转接完成指令；前排充电桩1接收到转接完成指令后，启用被调用的直流转换机2内的直流充电模块25为直流充电枪供电以进行直流充电；若不在相邻位置，则取消调用，并提示用户。

更进一步地，在步骤S221中，若所在位置不存在使用中的直流转换机2，还包括：

前排充电桩1在发送调用指令时，查询其与被调用的直流转换机2之间存在处于使用状态中的直流转换机2的数量是否大于1；若大于1，则停止调用，并提示用户；若等于1，则向处于使用状态中的直流交换机发送中断指令；处于使用状态中的直流交换机接收到中断指令后，立即与对应的前排充电桩1进行中断脱离程序，同时对应的前排充电桩1进入充电中断程序；

处于使用状态中的直流交换机在完成脱离程序后，移动至与该发出调用指令的前排充电桩1的位置，进行对接；之后，该被调用的直流转换机2则与该处于充电中断状态的前排充电桩1完成对接，对接完成后，该处于充电中断状态的前排充电桩1恢复充电程序。

更进一步地，还包括：

S300、当前排充电桩1启用交流充电模式时，若其所在的位置存在直流转换机2，则根据其它的直流转换机2的位置和使用状态向相所有的直流转换机2发送位置调整指令；接收到位置调整指令的直流转换机2则移动至合适的位置。

具体地，例如当某一个位置的两个前排充电桩1均进行了交流充电模式，那么当相邻位置上的前排充电桩1未进行直流充电模式时，则通知当前位置的直流交换机移动至相邻的位置上。若该相邻的位置上已存在直流交换机且处于使用状态，则不移动；若该相邻的位置上已存在直流交换机且处于空闲状态，则继续查询下一个位置是否存在直流交换机，以此类推。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。