电动汽车充电站自助共享服务终端研究

1项目背景

电动汽车行业处于蓬勃发展期,从一开始各个国家就非常重视相关标准的掌控权,这也导致在充电标准上出现了"百花齐放"的状况。目前我国大多数充电桩的充电枪头都采用国标结构设计,但仍有少部分电动汽车使用美标、欧标、日标等其他充电接口。由于不同标准在接口结构上的差异,使得其他标准充电接口的电动汽车无法使用国内充电桩进行充电。没有一个统一的标准,意味着充电桩厂商要花费更多的资源来适配用户的电动汽车接口,这不利于电动汽车的推广使用。

2项目方案与实施

2.1项目技术方案

基于上述问题,本项目提出了以下技术方案:提供一种带自助租借功能的电动汽车充电站专用配件共享柜,置于电动汽车充电桩区域附近,储放并自助租借各种类型的汽车充电专用配件,例如电动汽车充电转换器。通过共享方式,对将国标的接口转换成美标、欧标和日标接口的充电转换器进行管理,实现用户扫码借用和归还,解决用户使用充电桩时遇到接口不符合导致无法充电的问题。当美标、欧标和日标的电动汽车来到提供国标接口的充电桩充电时,可以从共享电动汽车充电站专用配件共享柜中扫描二维码,获取一个转接口,把转接口插到国标接口的充电桩上给电动车充电,方便非国标类型电动汽车的用户使用充电桩。

2.2项目实施

图1为一种带自助租借功能的电动汽车充电站专用配件共享柜。共享柜设有多个单独的储放口,各储放口均设有柜门且附有排列序号。共享柜本体上有主控模块、用于识别汽车充电专用配件的识别模块、识别码、用于扫描识别码的移动扫描端和后台服务器。识别模块设于各储放口,识别码设于共享柜本体外侧:主控模块与识别模块电连接,与后台服务器通信连接:移动扫描端通过扫描识别码与后台服务器通信连接:各储放口均放有汽车充电专用配件。

图1电动汽车充电站专用配件共享柜

(1）主控模块为单片机处理器,型号为B8C21V7的1.2GHz四核处理器。处理器同时内置sIM卡,可通过TCP/IP连接与后台服务器进行数据交互,且与识别模块电连接。单片机处理器实时接收各柜门状态和RFID识别状态,并将状态数据通过通信单元发送给后台服务器进行处理。同时,协同处理后台服务器的控制指令和各电控锁的开闭操作。

(2）识别模块具体为RFID读取器,设于各储放口柜门内侧,RFID读取器对汽车充电转化器上的RFID标签进行读取并解码,将租借信息传送至主控模块,进一步传送至后台服务器进行数据处理。

(3）识别码为二维码,设于共享柜本体外侧。

(4）移动扫描端为手机,使用手机程序对二维码进行扫描,通过GPRs、TD-LTE等无线连接到后台服务器,查看汽车充电转换器的租借情况。

(5）后台服务器为云端程序,接收并处理单片机处理器传输的每个汽车充电专用配件的租借状态,手机通过扫描二维码与云端程序连接,进行租借操作,云端程序从而发送相应信号至单片机处理器,最后单片机处理器控制相应的储放口柜门开闭,以供用户借用或归还。

(6）共享柜还包括锁控模块,用于锁合柜门的电控锁和用于确保柜门正确关闭的传感器。电控锁、传感器均设于各储放口柜门内侧,且与主控模块电连接。各储放口柜门均设有一把电控锁,受单片机处理器控制,单片机接收后台服务器的开关锁指令后,控制对应柜门电控锁进行开启或闭合操作。接近开关传感器的主要作用是确保柜门的正确关闭,配合识别模块和主控模块,识别每个柜中专用配件的借还状态。

共享柜的每个储放口只放置一个汽车充电专用配件,汽车充电专用配件分为美国标准接口专用配件、欧洲标准接口专用配件和日本标准接口专用配件,不同的储放口可以放置不同类型的专用配件。工作人员将汽车充电专用配件放入对应储放口时,该储放口的RFID读取器对汽车充电专用配件上的RFID标签进行识别,从而记录专用配件的租借情况,并将情况传输至主控模块。主控模块受后台服务器监控,将专用配件的租借情况反馈到后台服务器。识别码为二维码,移动扫描端对识别码进行扫描,与后台服务器连接,从而获取共享柜各储放口汽车充电专用配件的租借状态,用户从而在移动扫描端选定需要的专用配件进行租借。注意每个汽车充电专用配件上的RFID标签都是唯一的,配合每个借用柜中的识别模块,可实现专柜专用,防止归还充电专用配件时放错储放口,或不归还充电专用配件。

用户使用手机进行借取的具体流程如图2所示:用户使用手机对二维码进行扫描,查看可借取的汽车充电专用配件,选择合适的汽车充电专用配件点击借取操作,云端程序判断是否可借取。若是,用户手机上的云端程序界面显示借取成功,云端程序传输开门命令,单片机处理器控制电控锁,从而打开柜门:若否,用户手机上的云端程序界面显示借取失败,提示可借取的汽车充电专用配件。

同理,用户使用手机进行归还的具体流程如下:用户使用手机对二维码进行扫描,查看对应借取的汽车充电专用配件,点击归还操作,对应储放口柜门打开,将汽车充电专用配件上的RFID标签放在对应RFID读取器进行读取,保证型号正确,防止错放。将汽车充电专用配件放置于正确的储放口后,用户关闭柜门,电控锁进行锁合,接近开关传感器判断柜门是否正确关闭,汽车充电专用配件是否已归还,传输信号至单片机处理器,单片机处理器再传输到云端程序界面,若判断为已归还到共享柜,用户手机上的云端程序界面显示归还成功:若判断为未归还到共享柜,用户手机上的云端程序界面显示归还失败,需要重新进行归还操作。

3项目应用效果分析

与现有技术相比,本项目提供了一种带自助租借功能的电动汽车充电站专用配件共享柜,将此共享柜置于电动汽车充电桩附近,储放并自助租借各种类型的汽车充电专用配件。当用户需要使用相关的汽车充电专用配件时,通过扫描共享柜上的识别码,获取租借情况,从而选择需要的汽车充电专用配件进行使用,解决了用户使用充电桩时因接口不符合导致无法充电的问题,提高了充电桩的使用率,有利于电动汽车的推广使用。

4结语

在新能源汽车产业链中,电动汽车充电桩设施是必备条件之一。带自助租借功能的电动汽车充电站专用配件共享柜解决了充电桩充电枪头无法一一对应各类电动汽车接口的问题,具有广阔的发展前景和应用市场。