一种复用路灯杆智慧控制的电动车应急补电系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电动车应急补电领域，尤其涉及一种复用路灯杆智慧控制的电动车应急补电系统及方法。

背景技术

随着能源危机和环境问题的广泛关注，电动汽车也即将成为智能城市生活的一部分。但充电一致以来都是电动汽车的瓶颈，新能源汽车充电桩数量少，缺少基础设施带来的极大不便，很大程度上阻碍了新能源汽车的普及，也阻碍了智能城市的建设。

白天路灯控制变电箱闲置，市政路灯无节能与收益，资源没有充分利用。目前也有将城市路灯用于电动汽车补电的技术方案，例如，一种在中国专利文献上公开的“城市照明路灯充电装置”，其公告号CN207065376U，包括有路灯，所述路灯包括有底座，所述底座中设有充电连接器以及操作显示屏，所述底座中还包括有控制中心，所述控制中心包括有通信模块以及负荷调整模块。该方案利用现有的路灯资源，提高了资源的利用率，但是该方案没有考虑到路灯在不同时间段的动态使用情况，以及电动汽车充电时间的不确定性，控制单一，无法协调不同时间段路灯使用与汽车充电的用电工况。

发明内容

本发明主要解决现有技术复用路灯补电控制单一，没有考虑路灯不同时间段的动态使用工况与电动汽车充电时间不确定的问题；提供一种复用路灯杆智慧控制的电动车应急补电系统及方法，根据时间段与路段控制路灯为电动汽车补电，充分利用社会资源，节能降碳，平衡路灯照明与汽车补电的使用。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种复用路灯杆智慧控制的电动车应急补电系统，包括：

路灯配电箱，采集线路的状态信息，接收执行补电控制端装置对路灯主干线的通断管理命令；

补电控制端装置，接收补电请求，根据采集得到的系统信息结合当前时段与相应路况制定并向路灯配电箱发送路灯主干线通断管理命令，向补电终端装置反馈补电管理命令；

补电终端装置，向补电控制端装置发送补电请求，向单灯控制器发送路灯开关命令，为电动车执行补电线路通断相关的操作；

单灯控制器，根据路灯开关命令实现单灯级别调节。

作为优选，所述的补电控制端装置安装在路灯配电箱中，补电控制端装置包括：

AC-DC电源模块，将市电转换为补电控制端装置的供电电源；

蓄电池，无市电情况下为补电控制端装置供电；

补电控制端监控及通信单元，采集获取线路数据，交互获得补电信息和单灯信息，于交互界面显示；根据接收的补电命令发送路灯主干线通断管理命令并反馈。

作为优选，所述的补电终端装置环抱或抱杆安装于路灯杆维护口处；补电终端装置包括：

AC-DC电源模块，夜晚时间段将市电转换为补电终端装置的供电电源；

蓄电池，无市电及无日照情况下为补电控制端装置供电；

光伏模块，白天为补电终端供电；

功率控制及开关模块，根据补电管理命令执行补电线路通断相关的操作，为电动车补电；

VR摄像模块，获取对应路段的路况数据；

补电监控及通信单元，采集补电信息，交互获得单灯信息，于交互界面显示；向补电控制端装置发送补电请求，向单灯控制器发送路灯开关命令。

作为优选，所述的单灯信息包括灯具的电压、电流、功率、用电量、灯具故障、行人计数和峰谷时段数据信息；

所述的补电信息包括影像、补电电流、补电电压、补电可用功率、补电可用最大电流、补电剩余时间、补电电量计量计时计费数据信息；

单灯信息和补电信息分别在补电控制端装置和补电终端装置上显示。

作为优选，补电终端装置的补电参数预设值分级管理。

作为优选，所述的补电控制端装置通过电力载波或无线模块与路灯配电箱、补电终端装置进行通信，读取单灯信息、补电信息，向路灯配电箱发送路灯主干线通断管理命令、向补电终端装置反馈补电管理命令。

作为优选，所述的补电终端装置通过电力载波或无线模块与补电控制端装置、单灯控制器进行通信，向补电控制端装置发送单灯信息、补电信息，接收并处理补电控制端装置返回的补电管理命令；向单灯控制器发送路灯开关命令。

一种复用路灯杆智慧控制的电动车应急补电方法，包括以下步骤：

步骤1：补电终端装置判断是否有市电，若有市电，则进入步骤2判断，否则对应补电点关闭补电功能；

步骤2：判断当前所处的时间阶段，根据白天或夜晚时间段执行不同补电判断操作；

步骤3：若当前时间段为白天，判断路灯主干线是否有电；在路灯主干线无电时，接通路灯主干线路输出市电，并关闭所有路灯；在路灯主干线有电时，开启补电功能；

步骤4：若当前时间段为夜晚，判断路段路况，根据路况开断对应路灯的补电功能；

步骤5：当收到补电请求时，补电终端装置接通补电线路，按预设补电功率输出电能，直到达到补电结束条件。

作为优选，补电控制端装置判断是否有市电，若无市电，补电控制端装置发送不可补电信息给补电终端装置，补电终端装置关闭补电二维码与实时监控参数信息，并显示该点无法补电信息。

作为优选，补电控制端装置判断路灯熄灭的白天还是路灯点亮的夜晚；

若是路灯点亮的夜晚，补电控制端装置读取终端装置路灯配电箱或补电终端装置的行人计数、峰谷时段等数据及信息，若处于无行人的低谷时段，则补电控制端装置给路灯配电箱发送关闭对应无行人对应路灯的指令，同时给补电终端装置发送显示补电二维码与补电信息的指令；

若是路灯熄灭的白天，路灯主干线有电时，补电终端装置显示补电二维与补电信息；路灯主干线无电时，补电控制端装置给路灯配电箱发送接通路灯主干线输出市电指令。

作为优选，补电控制端装置判断收到提交有效补电请求，若是，补电终端装置打开补电闸阀，接通补电线路；若否，则返回步骤3；

判断是否电动车补满电或补电剩余时间为0，若是，则补电结束且补电终端装置的功率控制及开关模块断开补电线路后返回步骤1；若否，则返回步骤5。

本发明的有益效果是：

本方案根据时间段与路段控制路灯为电动汽车补电，充分利用社会资源，节能降碳，平衡路灯照明与汽车补电的使用。使闲置的市政路灯配电有收益，充分利用社会资源，节能降碳。

附图说明

图1是本发明的补电系统的连接框图。

图2是本发明的补电方法流程图。

图中1.路灯配电箱，2.补电控制端装置，3.补电终端装置，4.单灯控制器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的一种复用路灯杆智慧控制的电动车应急补电系统，如图1所示，包括路灯配电箱1、补电控制端装置2、补电终端装置3和单灯控制器4。

一条路灯主干线路上可设置一个路灯配电箱1、多个单灯控制器4、一个补电控制端装置2和多个补电终端装置3。

一个补电控制端装置2可接收及处理多个补电终端装置3的补电请求，补电终端装置3可满足补电需求的数量取决于路灯主干线路的补电可用功率，假设主干线路部署N个补电终端装置3，而主干线路的补电可用功率可满足启M个补电终端装置3的补电需求，则路灯主干线路上剩余N-M个补电终端装置3的监控及通信单元的显示屏关闭补电二维码与实时监控参数信息，并显示无法补电信息。

补电监控中心是由电动车路灯补电系统、基站补电系统等构成的大型补电系统网络监控平台，通过光纤或无线通信模块获取补电控制端装置的所有数据及信息，显示并处理电动车应急补电系统的所有信息，包括补电点位置及地图、路灯状态、VR影像、实时影像、显示补电可用性、可补电功率、可补电剩余时间、补电最大电流与电压、灯具的电压、电流、功率、用电量、灯具故障、行人计数、峰谷时段等数据及信息。

路灯配电箱1采集线路的各种状态信息；路灯配电箱1可接收补电控制端装置2对路灯主干线的通断管理命令并执行；路灯配电箱1与单灯控制器4电力载波或无线模块进行通信，对单灯控制器4发送路灯亮灭命令并可读取单灯控制器4的灯具的电压、电流、功率、用电量、灯具故障、行人计数、峰谷时段等数据及信息。

补电控制端装置2包括AC-DC电源模块、蓄电池、补电控制端监控及通信单元等，并安装于路灯配电箱1内。

补电控制端监控及通信单元包括显示屏、无线模块、智能通信接口模块、交流检测及采集、信息处理模块等。

补电控制端装置2由市电供电，无市电情况下由蓄电池供电；

补电控制端装置2与路灯配电箱1通过智能通信接口或无线收发模块进行通信，采集路灯配电箱1采集的所有数据及信息、路灯主干线路电流及电压等，并显示于补电控制端监控及通信单元的显示屏。

补电控制端装置2与补电终端装置3通过智能通信接口或无线收发模块进行通信，可接收并处理影像、补电电流、补电电压、补电可用功率、补电可用最大电流、补电剩余时间、补电电量计量计时计费等补电数据及信息，并显示于补电控制端监控及通信单元的显示屏。

补电控制端装置2采集线路灯主干线路电流、电压等数据及信息，并显示于补电控制端监控及通信单元的显示屏。

补电控制端装置2的补电参数预设值如允许补电终端装置限制可补电的二维码数量、位置等设置用户分级及密码管理，超级管理员方可设置补电后台参数预设值。

补电控制端装置2收到补电终端装置3传过来的补电请求即发送路灯主干线通断管理命令给路灯配电箱执行相应的操作，并反馈补电管理命令回补电终端装置，并将已使用补电功率、剩余补电功率、已启动补电终端装置数量、剩余补电时间等信息显示于补电控制端监控及通信单元的显示屏。

补电控制端装置2将所采集与交互获取的数据及信息通过光纤或无线通信上传到补电监控中心。

补电终端装置3包括AC-DC电源模块、蓄电池、光伏组件、光伏控制模块、功率控制及开关模块、VR摄像模块、补电监控及通信单元等。补电终端装置3环抱或抱杆安装于路灯杆维护口处。

补电监控及通信单元包括显示屏、无线模块、有线通信模块、交流型开关控制模块、交流检测及采集、信息处理模块。

补电终端装置3白天由太阳能供电，夜晚由市电供电，无市电及日照情况下由蓄电池供电。

补电终端装置3通过无线或有线通信接口与单灯控制器进行通信，获得单灯控制器4采集的线路各种状态、灯具的电压、电流、功率、用电量、灯具故障、行人计数、峰谷时段等数据及信息，并显示于补电监控及通信单元的显示屏。补电终端装置3发送路灯开关命令给单灯控制器执行相应的操作。

补电终端装置3通过无线或有线通信接口与补电控制端装置进行通信，采集影像、补电电流、补电电压、补电可用功率、补电可用最大电流、补电剩余时间、补电电量计量计时计费等补电数据及信息并发送给补电控制端装置2，并显示于补电监控及通信单元的显示屏。

补电终端装置3的补电参数预设值如补电输出功率限制值、补电二维码、采集的参数显示范围等设置用户分级及密码管理，超级管理员方可设置补电后台参数预设值。补电终端装置3显示屏显示补电二维码、补电可用状态与实时监控参数信息。

补电终端装置3给补电控制端装置发送补电请求，给单灯控制器4发送路灯开关命令，并通过功率控制及开关模块执行补电线路通断相关的操作，功率控制及开关模块将输出补电功率限制在该补电点预设范围内，并反馈相关数据及信息给补电控制端装置2。

单灯控制器4与路灯配电箱1、补电终端装置3通过电力载波或无线模块进行通信，接收并处理补电终端装置3、路灯配电箱1发过来的路灯开关指令，实现单灯级别的开关灯和调压。

单灯控制器4主动收集灯具的电压、电流、功率、用电量、灯具故障、行人计数、峰谷时段等数据及信息，进行上报到路灯配电箱1与补电终端装置3。

用户通过补电APP发送补电请求，补电APP界面显示补电二维码、实时监控参数信息与可补电点信息，包括补电点位置及地图、路灯状态、VR影像、实时影像、显示补电可用性、可补电功率、可补电剩余时间、补电最大电流与电压等数据及信息。

补电APP与智慧泊车联网，用户扫码补电提交后，界面即出现补电预付款额，点击预付款后，补电终端装置打开补电闸阀，补电与泊车同时计时计费，界面显示补电计费与计时、补电实时电量等。

补电APP界面在路灯开启与非低谷时段时将显示无法补电信息；补电APP用户扫码补电提交后，未付款或停止补电则自动断开补电，系统自动扣款与退回余额。

在白天路灯不亮情况下，补电控制端装置2与补电终端装置3均开启新能源汽车可补电模式，用户通过扫码发送补电请求，由补电终端装置3发送补电请求给远端的补电控制端装置2，补电控制端装置2与路灯配电箱1进行通信请求启动输出，同时路灯配电箱发送关闭路灯信号给单灯控制器4，且补电终端装置3切换关闭路灯支路与切换到补电主回路输出，从而白天闲置的市政路灯线路可为电动汽车充电且所有路灯不亮。

在夜晚路灯开启情况下，晚上路灯开启后，补电控制端装置2与补电终端装置3均进入关闭补电模式，用户扫码提示无补电电量可用，在此模式下根据时段与路段进行智慧控制，若在低谷时段（如某地低谷时段23:00-24:00，00:00~7:00）单灯控制器检测到没有行人时发送信号给路灯配电箱，则路灯配电箱1将根据单灯控制器4反馈回来的行人少的路灯位置发送关闭路灯信号关闭没有行人的那一部分路灯，用户扫码发送补电请求即可看到是否可补电（根据补电功率策略），若可补电则进入电动汽车补电模式；当低谷时段结束或单灯控制器检测到行人越来越多时，进入补电关闭模式。

补电控制端装置2通过与路灯配电箱1、补电终端装置1~3进行通信，路灯配电箱与单灯控制器进行通信，补电控制端装置发送补电请求信号给路灯配电箱与补电终端装置1~3，补电装置1~3分别控制三相A、B、C相的补电通道通断来实现补电启动与开关路灯供电线路，路灯配电箱与单灯控制器控制NO.1~NO.31路灯的单灯控制器通断来控制路灯的亮灭配合实现补电服务。

本实施例的一种复用路灯杆智慧控制的电动车应急补电方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1：补电控制端装置采集路灯配电箱、路灯主干线路等数据及信息并处理。

步骤S2：补电控制端装置判断路灯主干线是否有电。

步骤S3：若无市电，补电终端装置关闭补电二维码与实时监控参数信息，并显示该补电点无法补电信息。

步骤S4：若有市电，补电控制端装置判断是路灯熄灭的白天还是路灯点亮的夜晚。

步骤S5：若是路灯点亮的夜晚，补电控制端装置判断是否是低谷时段且没有行路人。

步骤S6：若是路灯熄灭的白天，判断路灯主干线是否有电。

步骤S7：若路灯主干线有电，补电终端装置显示补电二维与实时监控参数信息。

步骤S8：若路灯主干线无电，补电控制端装置发送信号给路灯配电箱接通路灯主干线路输出市电，路灯配电箱发指令给所有单灯控制器关闭路灯。

步骤S9：若是低谷时段且没有行路人，单灯控制器关闭无行人路灯并反馈相关数据及信息给补电终端装置与路灯配电箱，同时补电终端装置显示补电二维与实时监控参数信息；若不是低谷时段或行路人人次较多，补电终端装置关闭补电二维码与实时监控参数信息，并显示该补电点无法补电信息。

步骤S10：判断是否有补电请求。

步骤S11：若有补电请求，补电终端装置打开补电闸阀，补电终端装置的功率控制及开关模块接通补电线路及按预设补电功率输出电能。

步骤S12：判断是否电动车补满电或补电剩余时间为0。

步骤S13：若是电动车补满电或补电剩余时间为0 ，则补电结束。补电终端装置的功率控制及开关模块断开补电线路，关闭补电闸阀。

步骤S2和步骤S3的具体过程为：补电控制端装置判断是否有市电，若无市电，补电控制端装置发送不可补电信息给补电终端装置，补电终端装置关闭补电二维码与实时监控参数信息，并显示该点无法补电信息。

步骤S4、步骤S5和步骤S9的具体过程为：补电控制端装置判断路灯熄灭的白天还是路灯点亮的夜晚，若是路灯点亮的夜晚，补电控制端装置读取终端装置路灯配电箱或补电终端装置的行人计数、峰谷时段等数据及信息，若处于无行人的峰谷时段，则路灯配电箱发送指令给单灯控制器关闭对应无行人对应路灯，补电终端监控实时显示补电二维码与实时监控补电信息，包括补电点位置、影像、补电电流、补电电压、补电可用功率、补电可用最大电流、补电剩余时间、补电电量计量计时计费等补电数据及信息。

步骤S6、步骤S7和步骤S8的具体过程为：若是路灯熄灭的白天，路灯主干线有电时，补电终端装置显示补电二维与实时监控参数信息，包括补电点位置、影像、补电电流、补电电压、补电可用功率、补电可用最大电流、补电剩余时间、补电电量计量计时计费等补电数据及信息；路灯主干线无电时，补电控制端装置发送指令给路灯配电箱接通路灯主干线输出市电，路灯配电箱发送指令给所有单灯控制器关闭路灯。

步骤S10、步骤S11和步骤S12的具体过程为：补电控制端装置判断补电APP是否提交有效补电请求，若是，补电终端装置打开补电闸阀，功率控制及开关模块接通补电线路，若否，则返回步骤S7。判断是否电动车补满电或补电剩余时间为0，若是，则补电结束且补电终端装置的功率控制及开关模块断开补电线路后返回步骤S1；若否，则返回步骤S11。

应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。