CN105711432A - 一种智能充电控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能充电控制系统及其控制方法，该系统包括微处理器MCU、ADC信号检测电路、串口显示屏和刷卡检测电路等；而控制方法主要步骤依次是初始化，ADC信号检测电路检测、刷卡检测电路检测、急停检测电路检测、转换直流电压、开启电源、接通视频监控系统和充电等。本发明是一种采用专业电源技术为电动汽车提供能源补给，并提供友好的人机操作界面，具有相应的控制、计费、和通信等功能的电动汽车专用的供电装置系统。该智能充电控制系统及其控制方法不但操作简单，而且能实现远程监视和控制；充电安全可靠并且智能化和网络化。

Description

一种智能充电控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电监视和控制领域，具体是涉及一种智能充电控制系统及其控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对环境污染的关注度越来越大。对于造成大气污染的主要污染源之一的汽车尾气排放给予了极大的关注。在提高尾气排放标准的同时如何彻底解决汽车尾气污染带来的雾霾等严重污染带来了新的课题。更换无污染能源的汽车就是一种出路，电动汽车就是在这种背景下在国家的大力补贴和推广下迅速发展起来的。作为给电动汽车提供电能的基础设施，充电桩的建设也迫在眉睫。在互联网迅猛发展的当下，将充电桩与互联网技术结合成为一款智能充电设备对于更进一步推动电动汽车的普及提高电动汽车的使用频率和成本优势起着非常重要的作用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种带视频监控的智能充电控制系统及其控制方法。本发明不但操作简单，而且能实现远程监视和控制；充电安全可靠并且智能化网络化。
为了达到上述目的，本发明一种智能充电控制系统，主要包括：用于信号检测的ADC信号检测电路，用于显示充电状态和工作状态的串口显示屏，用于检测充电刷卡的刷卡检测电路，用于采集充电参数信息的参数采集电路，用于检测急停动作状态的急停检测电路，用于调整输出功率的PWM输出控制电路，用于控制电源通断的KM输出控制电路，用于可视对讲通讯的可视对讲电路，用于数据存储的数据存储电路，用于数据通讯和交互的上行通讯电路，以及用于控制ADC信号检测电路、串口显示屏、刷卡检测电路、参数采集电路、急停检测电路、PWM输出控制电路、KM输出控制电路、可视对讲电路、数据存储电路和上行通讯电路的微处理器MCU；所述微处理器MCU与ADC信号检测电路、串口显示屏、刷卡检测电路、参数采集电路、急停检测电路、PWM输出控制电路、KM输出控制电路、可视对讲电路、数据存储电路、上行通讯电路电性连接；所述可视对讲电路连接有视频监控系统。
作为上述方案的进一步改进，所述微处理器MCU通过数字模拟来控制ADC信号检测电路、串口显示屏、刷卡检测电路、参数采集电路、急停检测电路、PWM输出控制电路、KM输出控制电路、可视对讲电路、数据存储电路和上行通讯电路。
作为上述方案的进一步改进，所述上行通讯电路还通讯连接有APP控制模块，以实现手机APP远程控制。
一种智能充电控制方法，主要包括以下步骤：
首先，微处理器MCU完成各种初始化动作；
其次，ADC信号检测电路检测输入电源电压是否在工作电压范围类，电源地线是否连接，如果是则进入刷卡检测扫描，否则继续检测；
第三，刷卡检测电路检测是否有刷卡操作，如果有验证卡片是有效的充电卡，如果是则进入充电前检测流程，如果没有刷卡操作则继续扫描；
第四，急停检测电路检测急停开关是否动作，如果动作则无法进入充电流程，如果无动作则进入充电流程；
第五，ADC信号检测电路通过线性光耦和分压电路将目标端口电压转换成所需的直流电压，微处理器MCU通过ADC端口将直流电压转换成数字信号反馈给微处理器MCU，当检测到对应端口状态与目标状态一致后进入充电状态，否则返回到第二步；
第六，KM输出控制电路通过光耦隔离的继电器驱动电路接通KM；
第七，可视对讲电路通过RS232串口控制的视频监控模块启动视频监控系统；
第八，PWM输出控制电路通过控制PWM驱动电路来控制确定输出电压在额定工作电压的欠压和过压系数范围内，以及控制确定输出电流在额定工作电流的欠流和过流系数范围内；
第九，刷卡检测电路确定开启的充电流程是否结束，如果否则继续扫描，如果是则进入下一流程；
第十，KM输出控制电路控制断开电源输出；
第十一，可视对讲电路通过RS232串口控制的视频监控模块关闭视频监控系统。
作为上述方案的进一步改进，在第一到第十一步的整个流程中，串口显示屏会在其自带的显示屏上显示提供充电的参数信息。
本发明是一种采用专业电源技术为电动汽车提供能源补给，并提供友好的人机操作界面，具有相应的控制、计费、和通信等功能的电动汽车专用的供电装置系统。该系统同时设置有充电插头锁定功能，保证充电过程安全可靠。自带的视频可视对讲功能可以提供在线技术支持和交流，结合手机APP实现远程控制，预约充电等功能。
本发明智能充电控制系统及其控制方法不但操作简单，而且能实现远程监视和控制；充电安全可靠并且智能化和网络化。
附图说明
图1为本发明控制系统的模块图；
图2为本发明控制系统的控制方法流程图；
图3为本系统接收APP远程指令控制的流程图。
其中，1微处理器MCU，2为ADC信号检测电路，3为串口显示屏，4为刷卡检测电路，5为参数采集电路，6为急停检测电路，7为PWM输出控制电路，8为KM输出控制电路，9为可视对讲电路，10为数据存储电路，11为上行通讯电路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
参照图1～2，本发明实施例一种智能充电控制系统，主要包括：用于信号检测的ADC信号检测电路2，用于显示充电状态和工作状态的串口显示屏3，用于检测充电刷卡的刷卡检测电路4，用于采集充电参数信息的参数采集电路5，用于检测急停动作状态的急停检测电路6，用于调整输出功率的PWM输出控制电路7，用于控制电源通断的KM输出控制电路8，用于可视对讲通讯的可视对讲电路9，用于数据存储的数据存储电路10，用于数据通讯和交互的上行通讯电路11，以及用于控制ADC信号检测电路2、串口显示屏3、刷卡检测电路4、参数采集电路5、急停检测电路6、PWM输出控制电路7、KM输出控制电路8、可视对讲电路9、数据存储电路10和上行通讯电路11的微处理器MCU1；所述微处理器MCU1与ADC信号检测电路2、串口显示屏3、刷卡检测电路4、参数采集电路5、急停检测电路6、PWM输出控制电路7、KM输出控制电路8、可视对讲电路9、数据存储电路10、上行通讯电路11电性连接；所述可视对讲电路9连接有视频监控系统；所述微处理器MCU1通过数字模拟来控制ADC信号检测电路2、串口显示屏3、刷卡检测电路4、参数采集电路5、急停检测电路6、PWM输出控制电路7、KM输出控制电路8、可视对讲电路9、数据存储电路10和上行通讯电路11。
所述ADC信号检测电路2，本实施例通过线性光耦和分压电路将0-12V目标端口电压转换成0-1.6V直流电压，微处理器MCU1通过ADC端口，将0-1.6V直流电压转换成16Bit的数字信号反馈给微处理器MCU1。
所述串口显示屏3，本实施例通过串口屏自带的电容触控屏输入充电参数以及系统参数同时显示充电信息和工作状态。
所述刷卡检测电路4，微处理器MCU1通过SPI接口监控FM1702SL通用读卡机芯片为中心的相关器件以及天线组成的射频卡检测扫描电路。
所述参数采集电路5，微处理器MCU1通过SPI接口读取以ATT7053单相多功能电能计量芯片为核心的相关器件组成的充电参数检测电路检测到的充电参数信息。
所述急停检测电路6，微处理器MCU1通过DB105S桥堆以及分压电阻和隔离光耦的电平转换电路获取的端口电平状态检测急停的动作状态。
所述PWM输出控制电路7，微处理器MCU1通过控制PWM驱动电路的占空比来调整输出功率，微处理器MCU1集成增强型的10位PWM模块，可以软件编程控制PWM频率、占空比和死区区间。
所述KM输出控制电路8，微处理器MCU1通过判断ADC信号检测电路2，急停检测电路6，参数采集电路5，刷卡检测电路4和接收上行通讯电路11指令来控制KM通断以控制电源输出。
所述可视对讲电路9，微处理器MCU1通过接收刷卡检测电路4检测到的刷卡动作和上行通讯电路11下发的指令来通过RS232启动可视对讲通讯模块。
所述数据存储电路10，微处理器MCU1通过SPI接口存取相关参数和信息在FM25CL64的FRAM存储芯片当中。
所述上行通讯电路11，微处理器MCU1通过SPI接口与W5500以太网接口芯片以及RJ45端口等组成的上行通讯电路通过TCP连接进行数据通讯和交互。
进一步地，所述微处理器MCU1通过刷卡检测电路4(离线状态下)或上行通讯电路11发送的控制指令启动或结束充电过程，当ADC信号检测电路2检测到对应的电平信号有12V变为9V则认为汽车充电连接已连接充电桩，当该信号有9V变为6V则任务电动汽车而做好了受电准备，在开启该流程前PWM输出控制电路7配合输出对应的12V电平，当检测到6V电平后输出配置好的PWM占空比参数的PWM波形。当电平稳定在6V工作状态后接通KM输出控制电路8开启电源输出。在此过程中参数采集电路5采集电流电压等相关信息，当有异常情况之进入保护模式控制KM输出控制电路8断开电源输出结束充电状态。当异常状况解除且电动汽车未充满的情况下充电自动恢复。
参照图1和图2，一种智能充电控制方法，主要包括以下步骤：
首先，微处理器MCU1完成各种初始化动作；
其次，ADC信号检测电路2检测输入电源电压是否在工作电压范围类，电源地线是否连接，如果是则进入刷卡检测扫描，否则继续检测；
第三，刷卡检测电路4检测是否有刷卡操作，如果有验证卡片是有效的充电卡，如果是则进入充电前检测流程，如果没有刷卡操作则继续扫描；
第四，急停检测电路6检测急停开关是否动作，如果动作则无法进入充电流程，如果无动作则进入充电流程；
第五，ADC信号检测电路2通过线性光耦和分压电路将目标端口电压转换成所需的直流电压，微处理器MCU通过ADC端口将直流电压转换成数字信号反馈给微处理器MCU，当检测到对应端口状态与目标状态一致后进入充电状态，否则返回到第二步。在该实施例中，ADC信号检测电路2通过线性光耦和分压电路将0-12V目标端口电压转换成0-1.6V直流电压，微处理器MCU1通过ADC端口，将0-1.6V直流电压转换成16Bit的数字信号反馈给微处理器MCU1，当检测到对应端口状态与目标状态一致后进入充电状态；
第六，KM输出控制电路8通过光耦隔离的继电器驱动电路接通KM；
第七，可视对讲电路9通过RS232串口控制的视频监控模块启动视频监控系统；
第八，PWM输出控制电路7通过控制PWM驱动电路来控制确定输出电压在额定工作电压的欠压和过压系数范围内，以及控制确定输出电流在额定工作电流的欠流和过流系数范围内。在该实施例中，是通过系统内的AC电压检测电路来确定输出电压在额定工作电压的欠压和过压系数范围内的；对于电流，则是通过AC电流检测电路来确定输出电流在额定工作电流的欠流和过流系数范围内的；
第九，刷卡检测电路4确定开启的充电流程是否结束，如果否则继续扫描，如果是则进入下一流程；
第十，KM输出控制电路8控制断开电源输出；
第十一，可视对讲电路9通过RS232串口控制的视频监控模块关闭视频监控系统。
在第一到第十一步的整个流程中，串口显示屏3会在其自带的显示屏上显示提供充电的参数信息。在系统正常充电过程中显示屏会提供充电参数信息，在非工作状态下触控屏可用于输入设备相关参数和充电配置参数。在异常状态下提示故障信息等。在在线的情况下系统可接收主站的问询和远程控制并主动上报信息。
图3为本系统接收APP远程指令控制的流程图。参照图3，所述上行通讯电路11还通讯连接有APP控制模块，以实现手机APP远程控制。
本发明是一种采用专业电源技术为电动汽车提供能源补给，并提供友好的人机操作界面，具有相应的控制、计费、和通信等功能的电动汽车专用的供电装置系统。该系统同时设置有充电插头锁定功能，保证充电过程安全可靠。自带的视频可视对讲功能可以提供在线技术支持和交流，结合手机APP实现远程控制，预约充电等功能。
本发明智能充电控制系统及其控制方法不但操作简单，而且能实现远程监视和控制；充电安全可靠并且智能化和网络化。
以上已将本发明做一详细说明，但显而易见，本领域的技术人员可以进行各种改变和改进，而不背离所附权利要求书所限定的本发明的范围。

Claims (5)

1.一种智能充电控制系统，其特征在于，主要包括：用于信号检测的ADC信号检测电路，用于显示充电状态和工作状态的串口显示屏，用于检测充电刷卡的刷卡检测电路，用于采集充电参数信息的参数采集电路，用于检测急停动作状态的急停检测电路，用于调整输出功率的PWM输出控制电路，用于控制电源通断的KM输出控制电路，用于可视对讲通讯的可视对讲电路，用于数据存储的数据存储电路，用于数据通讯和交互的上行通讯电路，以及用于控制ADC信号检测电路、串口显示屏、刷卡检测电路、参数采集电路、急停检测电路、PWM输出控制电路、KM输出控制电路、可视对讲电路、数据存储电路和上行通讯电路的微处理器MCU；所述微处理器MCU与ADC信号检测电路、串口显示屏、刷卡检测电路、参数采集电路、急停检测电路、PWM输出控制电路、KM输出控制电路、可视对讲电路、数据存储电路、上行通讯电路电性连接；所述可视对讲电路连接有视频监控系统。
2.根据权利要求1所述的一种智能充电控制系统，其特征在于，所述微处理器MCU通过数字模拟来控制ADC信号检测电路、串口显示屏、刷卡检测电路、参数采集电路、急停检测电路、PWM输出控制电路、KM输出控制电路、可视对讲电路、数据存储电路和上行通讯电路。
3.根据权利要求1所述的一种智能充电控制系统，其特征在于，所述上行通讯电路还通讯连接有APP控制模块。
4.如权利要求1所述的一种智能充电控制方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
首先，微处理器MCU完成各种初始化动作；
其次，ADC信号检测电路检测输入电源电压是否在工作电压范围类，电源地线是否连接，如果是则进入刷卡检测扫描，否则继续检测；
第三，刷卡检测电路检测是否有刷卡操作，如果有验证卡片是有效的充电卡，如果是则进入充电前检测流程，如果没有刷卡操作则继续扫描；
第四，急停检测电路检测急停开关是否动作，如果动作则无法进入充电流程，如果无动作则进入充电流程；
第五，ADC信号检测电路通过线性光耦和分压电路将目标端口电压转换成所需的直流电压，微处理器MCU通过ADC端口将直流电压转换成数字信号反馈给微处理器MCU，当检测到对应端口状态与目标状态一致后进入充电状态，否则返回到第二步；
第六，KM输出控制电路通过光耦隔离的继电器驱动电路接通KM；
第七，可视对讲电路通过RS232串口控制的视频监控模块启动视频监控系统；
第八，PWM输出控制电路通过控制PWM驱动电路来控制确定输出电压在额定工作电压的欠压和过压系数范围内，以及控制确定输出电流在额定工作电流的欠流和过流系数范围内；
第九，刷卡检测电路确定开启的充电流程是否结束，如果否则继续扫描，如果是则进入下一流程；
第十，KM输出控制电路控制断开电源输出；
第十一，可视对讲电路通过RS232串口控制的视频监控模块关闭视频监控系统。
5.根据权利要求4所述的一种智能充电控制方法，其特征在于，在第一到第十一步的整个流程中，串口显示屏会在其自带的显示屏上显示提供充电的参数信息。
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