本發(fā)明涉及直流充電樁領域，尤其涉及一種多功能直流充電樁。
背景技術：
直流式充電樁的常規(guī)技術參數如下：a)充電樁(栓)電源輸入電壓：三相四線380vac±15％，頻率50hz±5％；b)充電樁(栓)應滿足充電對象；c)充電樁(栓)輸出為直流電，輸出電壓滿足充電對象的電池制式要求；d)最大輸出電流滿足充電對象的電池制式1c的充電要求，并向下兼容；e)充電方式分為常規(guī)和快速2種方式，常規(guī)為5小時充電方式，快速為1小時充電方式(針對不同電池類型選擇)；f)實現智能ic管理；g)每個充電樁(栓)自帶操作器，以供用戶進行充電方式選擇和操作指導，并顯示電動車電池狀態(tài)和用戶ic卡資費信息，實現無人管理；h)充電樁(栓)接口應符合直流充電接口的相關規(guī)定；i)充電樁(栓)通訊接口采用can通訊接口，通信協議按照電動汽車電池管理系統與非車載充電機之間的通信協議的規(guī)定執(zhí)行(充電對象為鋰電池電動車)；j)充電樁(栓)對充電過程中的非正常狀態(tài)應具備相應的報警和保護功能；k)充電樁(栓)對電池的狀態(tài)要監(jiān)控，根據電池的溫度，電壓對充電曲線，充電電流，充電壓自動調整；l)充電樁(栓)采用強制風冷；m)充電樁(栓)防護等級符合要求。
然而，現有技術中的直流式充電樁存在以下缺點：第一，直流式充電樁的分布無法適應附近道路電動汽車的充電需求，容易導致直流式充電樁過?；蛘唠妱悠囌也坏街绷魇匠潆姌兜那闆r；第二，直流式充電樁的結構單一，功能簡單，無法滿足電動汽車用戶日益增長的各方面的需求。
因此，需要一種新型的直流充電樁，能夠以電動汽車的充電樁為硬件平臺，在實現電動汽車充電的同時，充當本地數據采集終端，為決策者提 供更有價值的第一手信息，另外，對直流充電樁的結構進行改善，增加需要的功能設備，提高直流充電樁的整體性能。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多功能直流充電樁，一方面，對直流充電樁的內部結構和輔助結構進行設備實現和改良，從而迎合電動汽車充電的各種需求；另一方面，將汽車類型采集系統建立在直流充電樁上，在直流充電樁上集成了識別車輛的紅外線傳感陣列和識別電動車輛的目標匹配設備，還使用了頻分雙工通信設備以提高識別數據的傳輸效率。
根據本發(fā)明的一方面，提供了一種多功能直流充電樁，所述充電樁包括直流充電樁主體、飛思卡爾imx6處理器、頻分雙工通信接口、紅外線傳感陣列和目標匹配設備，直流充電樁主體用于對電動汽車的電池組進行充電，紅外線傳感陣列用于檢測附近道路是否有汽車通過，目標匹配設備用于識別通過汽車的車輛信息，飛思卡爾imx6處理器與頻分雙工通信接口、紅外線傳感陣列和目標匹配設備分別連接，基于通過汽車的車輛信息確定并無線發(fā)送通過汽車的統計數。
更具體地，在所述多功能直流充電樁中，包括：直流充電樁主體，包括輸入端電壓檢測設備、輸出端電壓電流檢測設備、第一整流濾波電路、絕緣柵雙極型晶體管igbt橋、高頻變壓器、第二整流濾波電路、驅動電路、采樣檢測電路、均流控制電路、過溫保護電路、輸入過壓欠壓保護電路、輸出過壓過流保護電路和can總線通訊接口；第一整流濾波電路與380伏三相交流輸入線路連接，用于將380伏三相交流電轉換為直流輸入電壓；igbt橋與第一整流濾波電路和驅動電路分別連接，用于在驅動電路的驅動控制信號下，將直流輸入電壓轉換為脈寬調制的交流輸入電壓；高頻變壓器與igbt橋連接，用于對交流輸入電壓進行變壓隔離；第二整流濾波電路與高頻變壓器連接，用于將變壓隔離后的電壓信號再次進行整流濾波以獲得直流脈沖信號，直流脈沖信號用于對電動汽車的電池組進行充電；驅動電路與飛思卡爾imx6處理器連接，用于接收飛思卡爾imx6處理器發(fā)出的igbt橋控制信號，并基于igbt橋控制信號確定驅動控制信號；采樣檢測電路與第二整流濾波電路的輸出端和飛思卡爾imx6處理 器分別連接，用于對直流脈沖信號進行信號采樣以獲得直流采樣數據；均流控制電路與飛思卡爾imx6處理器連接，用于基于飛思卡爾imx6處理器發(fā)送的均流控制信號對電動汽車的電池組的充電電流進行均流控制；輸入端電壓檢測設備設置在380伏三相交流輸入線路上，與飛思卡爾imx6處理器連接，用于檢測380伏三相交流輸入線路的380伏三相交流電的輸入電壓，并將輸入電壓發(fā)送給飛思卡爾imx6處理器；輸出端電壓電流檢測設備與第二整流濾波電路的輸出端連接，用于檢測第二整流濾波電路的輸出端處的直流脈沖信號的電壓和電流，以作為輸出電壓和輸出電流發(fā)送給飛思卡爾imx6處理器；紅外線傳感陣列，水平設置在附近道路位置，由多個紅外線傳感單元組成，根據同時被觸發(fā)的紅外線傳感單元的數量確定附近道路是否存在汽車行駛通過，當確定存在汽車行駛通過時發(fā)出汽車通過信號，其中，紅外線傳感陣列的水平寬度大于等于最長汽車的長度，多個紅外線傳感單元為等間隔均勻分布；ms存儲卡，用于預先存儲電動汽車的基準特征向量，電動汽車的基準特征向量由基準電動汽車圖像的8個幾何特征組成，8個幾何特征分別為基準歐拉孔數、圓度、角點數、凸凹度、光滑度、長徑比、緊密度和主軸角度；圖像數據采集設備，包括防水透明罩、輔助照明子設備和cmos攝像頭，所述防水透明罩用于容納所述輔助照明子設備和所述cmos攝像頭，所述輔助照明子設備為所述cmos攝像頭的拍攝提供輔助照明，所述cmos攝像頭用于對附近道路進行拍攝，以獲得附近道路圖像；圖像預處理設備，與所述cmos攝像頭連接，包括中值濾波子設備、低通濾波子設備和同態(tài)濾波子設備；所述中值濾波子設備與所述cmos攝像頭連接，用于對所述附近道路圖像執(zhí)行中值濾波，以濾除所述附近道路圖像中的點噪聲，獲得第一濾波圖像；所述低通濾波子設備與所述中值濾波子設備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機噪聲，獲得第二濾波圖像；所述同態(tài)濾波子設備與所述低通濾波子設備連接，用于對所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強，以獲得增強道路圖像；目標匹配設備，與所述圖像預處理設備和所述ms存儲卡分別連接，包括圖像分割子設備和特征向量識別子設備，所述圖像分割子設備用于將所述增強道路圖像中的目標識別出來以獲得目標圖像；所述特征向量識別子設備與所述圖像分割子設備連接，基于所述目標圖像確定目標的8個幾何特 征，將所述8個幾何特征組成目標特征向量，并將目標特征向量與電動汽車的基準特征向量進行匹配，匹配成功則輸出存在電動汽車信號，匹配失敗則輸出不存在電動汽車信號；頻分雙工通信接口，與遠端的電動汽車信息采集中心建立無線雙向通信鏈路；飛思卡爾imx6處理器，與頻分雙工通信接口、紅外線傳感陣列和目標匹配設備分別連接，當接收到汽車通過信號時，汽車數量自加1，當接收到汽車通過信號且接收到存在電動汽車信號時，電動汽車數量自加1，非電動汽車數量為汽車數量減去電動汽車數量，汽車數量、電動汽車數量和非電動汽車數量每月自動清零，飛思卡爾imx6處理器通過頻分雙工通信接口將汽車數量、電動汽車數量和非電動汽車數量發(fā)送給遠端的電動汽車信息采集中心位置處的服務器；其中，飛思卡爾imx6處理器還基于直流采樣數據確定均流控制信號，飛思卡爾imx6處理器還與過溫保護電路連接，用于為電動汽車的電池組提供過溫保護操作，飛思卡爾imx6處理器還與輸入過壓欠壓保護電路連接，用于為380伏三相交流輸入線路提供過壓欠壓保護操作，飛思卡爾imx6處理器還與輸出過壓過流保護電路連接，用于為第二整流濾波電路的輸出端提供過壓過流保護操作。
更具體地，在所述多功能直流充電樁中：直流充電樁主體包括飛思卡爾imx6處理器。
更具體地，在所述多功能直流充電樁中：直流充電樁主體包括圓柱形外殼，飛思卡爾imx6處理器設置在圓柱形外殼內。
更具體地，在所述多功能直流充電樁中：圓柱形外殼由不銹鋼材料塑模制造而成。
更具體地，在所述多功能直流充電樁中：ms存儲卡、圖像預處理設備和目標匹配設備都設置在圓柱形外殼內。
附圖說明
以下將結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中：
圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的多功能直流充電樁的結構方框圖。
附圖標記：1直流充電樁主體；2飛思卡爾imx6處理器；3頻分雙工通信接口；4紅外線傳感陣列；5目標匹配設備
具體實施方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的多功能直流充電樁的實施方案進行詳細說明。
按充電方式分，充電樁(栓)可分為直流充電樁(栓)，交流充電樁(栓)和交直流一體充電樁(栓)。
當前，制約電動汽車發(fā)展的一個主要原因在于其充電電網的配置很難與電動汽車的分布情況相適應，例如，對于直流充電的電動汽車，如果布置太多直流充電樁，雖然能夠避免電動汽車無電可充的情況發(fā)生，但是卻占用太多資源，給經營者帶來難以承受的經濟負擔，相反，如果只在電動汽車出現頻繁的道路旁邊布置直流充電樁，雖然減少了對資源的占用，但一方面，電動汽車出現頻繁的判斷一般依靠過往的經驗，判斷不夠科學，另一方面，容易造成電動汽車難以尋找到直流充電樁的情況發(fā)生。
為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種多功能直流充電樁，首先，以直流充電樁結構為硬件平臺，完成附近道路車輛類型的統計；其次，優(yōu)化了現有技術中的直流充電樁結構，提高了充電樁的充電效率。
圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的多功能直流充電樁的結構方框圖，所述充電樁包括直流充電樁主體、飛思卡爾imx6處理器、頻分雙工通信接口、紅外線傳感陣列和目標匹配設備，直流充電樁主體用于對電動汽車的電池組進行充電，紅外線傳感陣列用于檢測附近道路是否有汽車通過，目標匹配設備用于識別通過汽車的車輛信息，飛思卡爾imx6處理器與頻分雙工通信接口、紅外線傳感陣列和目標匹配設備分別連接，基于通過汽車的車輛信息確定并無線發(fā)送通過汽車的統計數。
接著，繼續(xù)對本發(fā)明的多功能直流充電樁的具體結構進行進一步的說明。
所述充電樁包括：直流充電樁主體，包括輸入端電壓檢測設備、輸出端電壓電流檢測設備、第一整流濾波電路、絕緣柵雙極型晶體管igbt橋、高頻變壓器、第二整流濾波電路、驅動電路、采樣檢測電路、均流控制電路、過溫保護電路、輸入過壓欠壓保護電路、輸出過壓過流保護電路、can總線通訊接口。
第一整流濾波電路與380伏三相交流輸入線路連接，用于將380伏三相交流電轉換為直流輸入電壓；igbt橋與第一整流濾波電路和驅動電路分別連接，用于在驅動電路的驅動控制信號下，將直流輸入電壓轉換為脈寬調制的交流輸入電壓；高頻變壓器與igbt橋連接，用于對交流輸入電壓進行變壓隔離。
第二整流濾波電路與高頻變壓器連接，用于將變壓隔離后的電壓信號再次進行整流濾波以獲得直流脈沖信號，直流脈沖信號用于對電動汽車的電池組進行充電。
驅動電路與飛思卡爾imx6處理器連接，用于接收飛思卡爾imx6處理器發(fā)出的igbt橋控制信號，并基于igbt橋控制信號確定驅動控制信號；采樣檢測電路與第二整流濾波電路的輸出端和飛思卡爾imx6處理器分別連接，用于對直流脈沖信號進行信號采樣以獲得直流采樣數據。
均流控制電路與飛思卡爾imx6處理器連接，用于基于飛思卡爾imx6處理器發(fā)送的均流控制信號對電動汽車的電池組的充電電流進行均流控制；輸入端電壓檢測設備設置在380伏三相交流輸入線路上，與飛思卡爾imx6處理器連接，用于檢測380伏三相交流輸入線路的380伏三相交流電的輸入電壓，并將輸入電壓發(fā)送給飛思卡爾imx6處理器。
輸出端電壓電流檢測設備與第二整流濾波電路的輸出端連接，用于檢測第二整流濾波電路的輸出端處的直流脈沖信號的電壓和電流，以作為輸出電壓和輸出電流發(fā)送給飛思卡爾imx6處理器。
所述充電樁包括：紅外線傳感陣列，水平設置在附近道路位置，由多個紅外線傳感單元組成，根據同時被觸發(fā)的紅外線傳感單元的數量確定附近道路是否存在汽車行駛通過，當確定存在汽車行駛通過時發(fā)出汽車通過信號。
其中，紅外線傳感陣列的水平寬度大于等于最長汽車的長度，多個紅外線傳感單元為等間隔均勻分布。
所述充電樁包括：ms存儲卡，用于預先存儲電動汽車的基準特征向量，電動汽車的基準特征向量由基準電動汽車圖像的8個幾何特征組成，8個幾何特征分別為基準歐拉孔數、圓度、角點數、凸凹度、光滑度、長徑比、緊密度和主軸角度。
所述充電樁包括：圖像數據采集設備，包括防水透明罩、輔助照明子設備和cmos攝像頭，所述防水透明罩用于容納所述輔助照明子設備和所述cmos攝像頭，所述輔助照明子設備為所述cmos攝像頭的拍攝提供輔助照明，所述cmos攝像頭用于對附近道路進行拍攝，以獲得附近道路圖像。
所述充電樁包括：圖像預處理設備，與所述cmos攝像頭連接，包括中值濾波子設備、低通濾波子設備和同態(tài)濾波子設備。
所述中值濾波子設備與所述cmos攝像頭連接，用于對所述附近道路圖像執(zhí)行中值濾波，以濾除所述附近道路圖像中的點噪聲，獲得第一濾波圖像；所述低通濾波子設備與所述中值濾波子設備連接，用于去除所述第一濾波圖像中的隨機噪聲，獲得第二濾波圖像；所述同態(tài)濾波子設備與所述低通濾波子設備連接，用于對所述第二濾波圖像執(zhí)行圖像增強，以獲得增強道路圖像。
所述充電樁包括：目標匹配設備，與所述圖像預處理設備和所述ms存儲卡分別連接，包括圖像分割子設備和特征向量識別子設備。
所述圖像分割子設備用于將所述增強道路圖像中的目標識別出來以獲得目標圖像；所述特征向量識別子設備與所述圖像分割子設備連接，基于所述目標圖像確定目標的8個幾何特征，將所述8個幾何特征組成目標特征向量，并將目標特征向量與電動汽車的基準特征向量進行匹配，匹配成功則輸出存在電動汽車信號，匹配失敗則輸出不存在電動汽車信號；頻分雙工通信接口，與遠端的電動汽車信息采集中心建立無線雙向通信鏈路。
所述充電樁包括：飛思卡爾imx6處理器，與頻分雙工通信接口、紅外線傳感陣列和目標匹配設備分別連接，當接收到汽車通過信號時，汽車數量自加1，當接收到汽車通過信號且接收到存在電動汽車信號時，電動汽車數量自加1，非電動汽車數量為汽車數量減去電動汽車數量，汽車數量、電動汽車數量和非電動汽車數量每月自動清零。
飛思卡爾imx6處理器還通過頻分雙工通信接口將汽車數量、電動汽車數量和非電動汽車數量發(fā)送給遠端的電動汽車信息采集中心位置處的服務器。
其中，飛思卡爾imx6處理器還基于直流采樣數據確定均流控制信號，飛思卡爾imx6處理器還與過溫保護電路連接，用于為電動汽車的電池組提供過溫保護操作，飛思卡爾imx6處理器還與輸入過壓欠壓保護電路連接，用于為380伏三相交流輸入線路提供過壓欠壓保護操作，飛思卡爾imx6處理器還與輸出過壓過流保護電路連接，用于為第二整流濾波電路的輸出端提供過壓過流保護操作。
可選地，在所述多功能直流充電樁中：直流充電樁主體包括飛思卡爾imx6處理器；直流充電樁主體包括圓柱形外殼，飛思卡爾imx6處理器設置在圓柱形外殼內；圓柱形外殼由不銹鋼材料塑模制造而成；以及ms存儲卡、圖像預處理設備和目標匹配設備都可以被設置在圓柱形外殼內。
另外，濾波器，顧名思義，是對波進行過濾的器件?！安ā笔且粋€非常廣泛的物理概念，在電子技術領域，“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用，被轉換為電壓或電流的時間函數，稱之為各種物理量的時間波形，或者稱之為信號。因為自變量時間是連續(xù)取值的，所以稱之為連續(xù)時間信號，又習慣地稱之為模擬信號。
隨著數字式電子計算機技術的產生和飛速發(fā)展，為了便于計算機對信號進行處理，產生了在抽樣定理指導下將連續(xù)時間信號變換成離散時間信號的完整的理論和方法。也就是說，可以只用原模擬信號在一系列離散時間坐標點上的樣本值表達原始信號而不丟失任何信息，波、波形、信號這些概念既然表達的是客觀世界中各種物理量的變化，自然就是現代社會賴以生存的各種信息的載體。信息需要傳播，靠的就是波形信號的傳遞。信號在它的產生、轉換、傳輸的每一個環(huán)節(jié)都可能由于環(huán)境和干擾的存在而畸變，甚至是在相當多的情況下，這種畸變還很嚴重，導致信號及其所攜帶的信息被深深地埋在噪聲當中了。為了濾除這些噪聲，恢復原本的信號，需要使用各種濾波器進行濾波處理。
采用本發(fā)明的多功能直流充電樁，針對現有技術難以確定合適的直流充電樁分布方式的技術問題，一方面，以直流充電樁為硬件平臺，搭建了一套汽車類型統計分析設備，并通過無線網絡發(fā)送給充電樁的管理方；另一方面，采用改良后的直流充電樁硬件結構，提高了充電效率的同時，增 加了更多的輔助功能。
可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。