本實用新型一種基于公交車站臺的智能充發(fā)電裝置涉及公交站臺智能化領域，具體的是一種能為電動自行車、電動汽車以及民用手機提供充電服務的公交車站臺智能充發(fā)電裝置。

背景技術：

隨著社會的進步與發(fā)展，對節(jié)能、綠色、環(huán)保、智能化提出更高的要求，電動交通工具逐漸取代燃油交通工具是必然趨勢。

純電動乘用車相比同類型汽油車能夠節(jié)能約50%，純電動公交車相比常規(guī)燃油公交車能夠節(jié)能30%。根據(jù)美國環(huán)保署發(fā)布信息，純電動版?？怂沟木C合能效達到了44公里/升燃油(將電能折算為燃油)，相比?？怂蛊蛙嚰s15公里/升的綜合能效評級，電動汽車的能效優(yōu)勢十分顯著。我國對節(jié)能、環(huán)保、高效提出了更高的社會需求前提下，國家政策的扶持與補助力度加大，使電動交通工具駕駛成本的低廉，促使民眾對電動交通工具的購買欲望越來越強。新型充電電池以及相應的先進充電設備的研發(fā)以及智能管理系統(tǒng)已成為世界電器設備公司及研究單位爭相開發(fā)的熱點。

在電動交通工具使用中，電池充電是必需解決的核心問題之一。我國現(xiàn)有充電樁存在布點較少、位置不合理、效率不高、管理服務智能化程度不高等問題，嚴重制約了電動汽車的發(fā)展與普及；因而有效增加充電站和充電樁的數(shù)量和布局是電動汽車發(fā)展的急需條件。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對上述不足之處，提供一種基于公交車站臺的智能充發(fā)電裝置，利用現(xiàn)有的公交站臺，在其頂端安裝光伏板且與路燈電源配合，將站臺改造成電網(wǎng)供電、發(fā)電上網(wǎng)以及與充電設施配套的一體化建筑形體，以促進城市生活的節(jié)能環(huán)保和便捷高效。

本實用新型是采取以下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于公交車站臺的智能充發(fā)電裝置包括主控模塊、光伏發(fā)電模塊和充電模塊；主控模塊分別與光伏充電模塊以及充電模塊相聯(lián)；主控模塊對光伏充電模塊和充電模塊發(fā)出控制指令，方便工作人員進行維護；

所述光伏發(fā)電模塊由太陽能電池板和逆變器組成，太陽電池板安裝在公交站臺頂部；所述太陽能電池板的輸出端子與逆變器的輸入端相連，逆變器的輸出端與路燈線路相連；太陽能電池板在有光照情況下，將光能轉(zhuǎn)換成電能，再通過逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪航涣麟姾笸ㄟ^路燈線路上網(wǎng)；

充電模塊具有充電樁，所述充電樁上設有可供電動自行車、電動汽車以及民用手機充電的三類標準充電接口和LCD顯示屏，為電動公交車、電動小汽車、電動自行車、以及手機充電；LCD顯示屏實時顯示充電量、充電時間和充電費用。

主控模塊設置在站臺內(nèi)，主控模塊包括主控核心子模塊、控制子模塊、人機交互子模塊、燈光照明子模塊、充電檢測子模塊、通信子模塊和電源模塊；

主控核心子模塊分別與控制子模塊、人機交互子模塊、燈光照明子模塊、充電檢測子模塊以及通信子模塊相聯(lián)；

電源模塊為主控模塊中的其他子模塊提供電源；

主控核心子模塊用于進行信息處理、信息存儲和時間讀取等,所述信息包括光伏充電模塊發(fā)電電能量和發(fā)電功率曲線數(shù)據(jù)、充電樁空閑狀態(tài)、充電樁已使用時間、充電樁使用率、充電樁使用高峰統(tǒng)計和記錄充電樁使用事件；主控核心子模塊具有CPU、串行存儲器（SPI FLASH）以及時鐘芯片；所述CPU采用市售的ARM CORTEX M3核CPU,主頻為72MHZ，能夠滿足對信息的處理要求；串行存儲器采用8MB 存儲容量SPI FLASH，滿足對存儲容量的要求；時鐘芯片采用市售的RX8025T時鐘芯片，時鐘芯片內(nèi)集成溫補時鐘晶振，可以控制每天時鐘誤差在正負0.5秒每天，滿足對信息時間統(tǒng)計的要求。

控制子模塊用于控制光伏充電模塊和充電模塊工作或停止工作，方便工作人員進行維護；具體的是控制子模塊采用第一接觸器實現(xiàn)對光伏發(fā)電模塊接通和斷開操作，采用第二接觸器實現(xiàn)對充電模塊接通和斷開操作；所述第一接觸器采用市售的24V功率繼電器控制的200A容量接觸器，第二接觸器采用24V功率繼電器控制的400A容量接觸器。

人機交互子模塊具有鍵盤和顯示器，通過鍵盤和顯示器向主控核心子模塊發(fā)送命令和查看智能充發(fā)電裝置運行狀態(tài)。

燈光照明子模塊與站臺上的燈具相連，采用時鐘電路、光敏電阻以及繼電器控制燈具電源的通斷，所述繼電器采用市售的24V功率繼電器，用于調(diào)節(jié)照明燈光的明暗，使得照明燈根據(jù)光線明暗以及設定時間亮、滅。

充電檢測子模塊采用計量芯片對充電樁的電壓、電流、功率和電能進行檢測，并能檢測每個充電樁的充電狀態(tài)以及充電時間等信息；所述計量芯片采用市售的ATT7022E計量芯片。

通信子模塊采用無線通信模塊以GPRS方式進行無線通信，把智能裝置的信息傳送給上位機即統(tǒng)一管理中心，也可由上位機上的統(tǒng)一管理中心以一定權限來直接控制智能裝置，用戶也可以通過手機APP訪問統(tǒng)一管理中心查詢到充電樁的地理信息和充電樁的使用狀態(tài)；所述無線通信模塊支持GPRS和短消息雙通道傳輸數(shù)據(jù)；支持多中心數(shù)據(jù)通信；采集串口設備數(shù)據(jù)，支持遠程參數(shù)設置和程序升級。

電源模塊從路燈供電系統(tǒng)取電并經(jīng)過開關電源后產(chǎn)生電源。

基于公交車站臺的智能充發(fā)電裝置工作時，太陽能電池板在有光照情況下，將光能轉(zhuǎn)換成電能，再通過逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪航涣麟姾笸ㄟ^路燈線路上網(wǎng)。

當待充電車輛或手機與充電模塊進行連接進行充電時，主控核心子模塊中的充電檢測子模塊檢測到充電動作后，記錄對應充電樁使用的時間和充電樁類型，并將所述正在使用中的充電樁的類型以及充電時間傳送到主控模塊中的主控核心子模塊，主控核心子模塊對所述信息進行存儲，主控模塊通過通信子模塊把所述充電樁的使用時間和類型信息通傳到主站，方便查看和統(tǒng)計。

當需要對光伏發(fā)電模塊維護時，通過主控模塊中的人機交互子模塊發(fā)送命令使控制子模塊發(fā)生動作，切掉光伏發(fā)電模塊中的逆變器與路燈線路和太陽能電池板的連接，即把強電與光伏發(fā)電模塊分開保住維護人員的安全；維護后，再通過主控模塊中的人機交互子模塊發(fā)送命令使控制子模塊發(fā)生動作，投上光伏發(fā)電模塊中的逆變器與路燈線路和太陽能電池板的連接，使光伏發(fā)模塊正常工作。

當晚上時光線變暗時，主控模塊通過燈光照明子模塊把站臺燈光打開；當天亮時，主控模塊通過燈光照明子模塊把站臺燈光關掉。實現(xiàn)對站臺燈光的控制，也可通過主站查看和控制站臺燈光。

實用新型優(yōu)點：

1、由于本實用新型是基于公交站臺的發(fā)電、供電、充電一體化建筑形體，可以模塊化組合生產(chǎn)和安裝，因此適合推廣普及，而且節(jié)約了現(xiàn)有資源，每個城市幾百至數(shù)千個站臺發(fā)電和充電的經(jīng)濟收益可以有良好預期。

2、推動了電動交通工具的發(fā)展，可大幅減少石油的消耗，減輕車主的駕乘成本。電動汽車利用谷時充電，峰時發(fā)電上網(wǎng)，可削峰填谷，減少電網(wǎng)損耗。

3、采用照明控制，隨著國家對現(xiàn)有路燈照明進行的LED改造的推進，現(xiàn)有路燈照明用電量將節(jié)省60%，節(jié)省下這部分電力可供電動交通工具充電使用。

4、解決了電動交通工具充電難的問題，使得電動汽車得以良性快速發(fā)展，電動自行車和手機充電也為市民提供了便利，推廣到每個城市幾百到上千個公交站臺的發(fā)供充電一體化應用，將極大便利電動汽車的出行。

5、采用光伏發(fā)電則是遵循清潔替代的引導,不受資源分布地域的限制，充分利用現(xiàn)有的公交站臺的優(yōu)勢，因地制宜、聚少成多。促進電動汽車的發(fā)展則在節(jié)能減排方面意義重大。公交站臺光伏發(fā)電容量計算：光伏發(fā)電容量，公交站臺太陽能電池板面積估計10平米，發(fā)電功率800-1000瓦，蘇北全年日照2200-3000小時，每年一個站臺1760度-3000度發(fā)電量，每發(fā)一度電，國家補貼0.42元，國家以脫硫煤電價標準收購用不完的自發(fā)電，價格也是0.42元。即發(fā)電全部上網(wǎng)每度電0.84元，則可收入為2500元左右。

6、利用公交站臺還可以有智能化的一些拓展。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：

圖1是本實用新型的系統(tǒng)框圖；

圖2是本實用新型的主控模塊框圖；

具體實施方式

一種基于公交車站臺的智能充發(fā)電裝置包括主控模塊、光伏發(fā)電模塊和充電模塊；主控模塊分別與光伏充電模塊以及充電模塊相聯(lián)；主控模塊對光伏充電模塊和充電模塊發(fā)出控制指令，方便工作人員進行維護；

所述光伏發(fā)電模塊由太陽能電池板和逆變器組成，太陽電池板安裝在公交站臺頂部；所述太陽能電池板的輸出端子與逆變器的輸入端相連，逆變器的輸出端與路燈線路相連；太陽能電池板在有光照情況下，將光能轉(zhuǎn)換成電能，再通過逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪航涣麟姾笸ㄟ^路燈線路上網(wǎng)；

充電模塊具有充電樁，所述充電樁上設有可供電動自行車、電動汽車以及民用手機充電的三類標準充電接口和LCD顯示屏，為電動公交車、電動小汽車、電動自行車、以及手機充電；LCD顯示屏實時顯示充電量、充電時間和充電費用。

主控模塊設置在站臺內(nèi)，主控模塊包括主控核心子模塊、控制子模塊、人機交互子模塊、燈光照明子模塊、充電檢測子模塊、通信子模塊和電源模塊；

主控核心子模塊分別與控制子模塊、人機交互子模塊、燈光照明子模塊、充電檢測子模塊以及通信子模塊相聯(lián)；

電源模塊為主控模塊中的其他子模塊提供電源；

主控核心子模塊用于進行信息處理、信息存儲和時間讀取等,所述信息包括光伏充電模塊發(fā)電電能量和發(fā)電功率曲線數(shù)據(jù)、充電樁空閑狀態(tài)、充電樁已使用時間、充電樁使用率、充電樁使用高峰統(tǒng)計和記錄充電樁使用事件；主控核心子模塊具有CPU、串行存儲器（SPI FLASH）以及時鐘芯片；所述CPU采用市售的ARM CORTEX M3核CPU,主頻為72MHZ，能夠滿足對信息的處理要求；串行存儲器采用8MB 存儲容量SPI FLASH，滿足對存儲容量的要求；時鐘芯片采用市售的RX8025T時鐘芯片，時鐘芯片內(nèi)集成溫補時鐘晶振，可以控制每天時鐘誤差在正負0.5秒每天，滿足對信息時間統(tǒng)計的要求。

控制子模塊用于控制光伏充電模塊和充電模塊工作或停止工作，方便工作人員進行維護；具體的是控制子模塊采用第一接觸器實現(xiàn)對光伏發(fā)電模塊接通和斷開操作，采用第二接觸器實現(xiàn)對充電模塊接通和斷開操作；所述第一接觸器采用市售的24V功率繼電器控制的200A容量接觸器，第二接觸器采用24V功率繼電器控制的400A容量接觸器。

人機交互子模塊通過鍵盤和顯示器向主控核心子模塊發(fā)送命令和查看智能充發(fā)電裝置運行狀態(tài)。

燈光照明子模塊與站臺上的燈具相連，采用時鐘電路、光敏電阻以及繼電器控制燈具電源的通斷，所述繼電器采用市售的24V功率繼電器，用于調(diào)節(jié)照明燈光的明暗，使得照明燈根據(jù)光線明暗以及設定時間亮、滅。

充電檢測子模塊采用計量芯片對充電樁的電壓、電流、功率和電能進行檢測，并能檢測每個充電樁的充電狀態(tài)以及充電時間等信息；所述計量芯片采用市售的ATT7022E計量芯片。

通信子模塊采用無線通信模塊以GPRS方式進行無線通信，把充發(fā)電裝置的信息傳送給上位機即統(tǒng)一管理中心，也可由上位機上的統(tǒng)一管理中心以一定權限來直接控制智能裝置，用戶也可以通過手機APP訪問統(tǒng)一管理中心查詢到充電樁的地理信息和充電樁的使用狀態(tài)；所述無線通信模塊支持GPRS和短消息雙通道傳輸數(shù)據(jù)；支持多中心數(shù)據(jù)通信；采集串口設備數(shù)據(jù)，支持遠程參數(shù)設置和程序升級。

電源模塊從路燈供電系統(tǒng)取電并經(jīng)過開關電源后產(chǎn)生電源。

所述充電樁設置在公交車站臺，在公交車站臺旁設有充電停車位，充電樁的設置既不會影響公交的進出站也不會占用車道。

作為本實用新型的進一步擴展，用戶根據(jù)LCD顯示屏指示選擇充電模式；所述充電模式包括按時計費充電、按電量充電、自動充滿和按里程充電等。

作為本實用新型的進一步擴展，在所述充電樁的LCD顯示屏上電動汽車的充電模式的選擇還包括快充和慢充，用戶能夠根據(jù)需要選擇，慢充時間約為7-8小時，快充時間在2-3小時左右。

作為本實用新型的進一步擴展，充電模塊采用基于RFID射頻技術的刷卡扣費模式，充電模塊可實現(xiàn)用戶自助刷卡扣費、用戶鑒定、余額查詢、計費查詢等功能，也可以提供語音輸出接口，實現(xiàn)語音交互。采用光載無線技術，通過光纖接入TD-LED電力光纖無線網(wǎng)，以總站為中心組網(wǎng)，將 WiFi 無線射頻信號遠距離分布到各站點，匯聚節(jié)點通過各站點接入 WiFi 無線網(wǎng)絡，這樣通過 WiFi 無線網(wǎng)絡將充電設備的數(shù)據(jù)上傳到控制中心，以實現(xiàn)充電樁數(shù)據(jù)的遠程無線采集。

充電模塊還設有監(jiān)控保護單元，該單元對充電樁的進線輸入電壓，充電輸出電壓、電流，充電接口連接狀態(tài)，車載電池管理系統(tǒng)狀態(tài)，車載電池狀態(tài)等進行實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常，能夠及時切斷電源輸出，保護電動車輛、電池及充電設備本身的安全。

本實用新型裝置通過已經(jīng)建立的光纖寬帶網(wǎng)絡加入WIFI網(wǎng)絡，用戶通過連接WIFI，下載APP，實現(xiàn)認證，支付，資訊等功能。這樣人們可以在任何時間通過WEB端、或者微信APP客戶端查詢充電樁的詳細地理位置、使用情況、支付費用情況，同時還可以對充電樁提前使用預約服務；WIFI熱點讓用戶鏈接，在用戶充電等待時間種中有了網(wǎng)絡的體驗，有了網(wǎng)絡，用戶可以瀏覽網(wǎng)頁，觀看娛樂，體育，視頻，新聞等。