CN109204056A - 一种充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种充电桩，包括：桩体、控制系统、充电枪，显示屏，所述控制系统设置于所述桩体内部，所述充电枪与所述控制系统连接，所述显示屏与所述控制系统连接，所述显示屏位于所述桩体正面的上方，其中，所述桩体包括外壳和枪座；所述控制系统，用于控制通过所述充电枪充电，并在充电过程中进行漏电、掉电保护，过流、过压、过载保护；所述显示屏，用于显示充电状态、所述充电桩的连接状态、电源状态以及告警状态。通过本发明，可以解决相关技术中充电桩集成度低导致体积大的问题，将功能集成到控制系统中，有效减小的充电桩的体积，实现达到了提高用户体验的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电装置领域，具体而言，涉及一种充电桩。
背景技术
随着经济发展与能源供给、环境污染之间的矛盾的日益激化，节能降耗，减少对化石燃料的依赖，已成为世界经济持续发展迫切需要解决的问题。电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，它以电代油，能够降低碳排放、噪声低，是解决交通、能源和环境问题的重要手段。
新能源汽车的快速发展，作为提供电动汽车电能的供电设备—充电桩的应用也越来越广泛。随着物联网技术的高速发展，互联网+为一种新的经济形态出现，对充电设备提出智能控制的需求，为了实现充电设备智能控制和提升用户体验。
目前市面上的充电桩体积大，外观不够美观，安装繁琐。集成度低，计量、远程通信、蓝牙通信、漏电保护都是外部独立模块。设备成本高，比较笨重。
针对相关技术中充电桩集成度低导致体积大的问题，尚未提出解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种充电桩，以至少解决相关技术中充电桩集成度低导致体积大的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种充电桩，包括：桩体、控制系统、充电枪，显示屏，所述控制系统设置于所述桩体内部，所述充电枪与所述控制系统连接，所述显示屏与所述控制系统连接，所述显示屏位于所述桩体正面的上方，其中，
所述桩体包括外壳和枪座；
所述控制系统，用于控制通过所述充电枪充电，并在充电过程中进行漏电、掉电保护，过流、过压、过载保护；
所述显示屏，用于显示充电状态、所述充电桩的连接状态、电源状态以及告警状态。
可选地，所述控制系统，用于在充电过程中检测到漏电、掉电、过流、过压和/或过载时切断充电，通过语音播报第一告警信息，并将所述第一告警信息上报给后台服务器；
所述显示屏，还用于显示所述第一告警信息。
可选地，所述控制系统，还用于检测所述充电枪的温度，在所述温度大于预定阈值的情况下，进行过温保护；和/或
检测到输出继电器粘连时向后台服务器上报第二告警信息，并通过语音播报所述第二告警信息；和/或
检测到地线PE断开时向后台服务器上报第三告警信息，并通过语音播报所述第三告警信息；
所述显示屏，还用于显示所述第二告警信息和/或所述第三告警信息。
可选地，所述控制系统与移动终端建立连接，通过建立的连接接收所述移动终端发出的控制指令，其中，所述控制指令用于预约充电、启动充电或停止充电，根据所述控制指令执行以下操作：预约充电、启动充电或停止充电。
可选地，所述控制系统，还用于在充电结束后进行计费，将包括充电量和费用的计费单发送给所述移动终端；
所述控制系统还设置有存储器，其中，所述存储器用于保存充电数据；
所述控制系统，还用于将所述充电数据同步到后台服务器。
可选地，所述控制系统，还用于在断电后保存所述充电数据。
可选地，所述桩体的背面还设置有程序下载接口，其中，所述程序下载接口用于连接数据线，通过连接的数据线下载保存的所述充电数据；
所述桩体的正面还设置有读卡器接口。
可选地，所述控制系统，用于与地锁建立无线连接。
可选地，所述控制系统还设置有实时时钟RTC，其中，所述RTC在断电后预定时间内处于工作状态；
所述控制系统，还用于接收平台发送的校正时钟的校正指令，根据所述校正指令校正所述时钟；和/或
接收所述平台发送的时间同步指令，根据所述时间同步指令与所述平台进行时间同步。
可选地，所述外壳设置有多个螺栓孔，通过与所述多个螺栓孔配合的带锁螺栓将所述外壳固定到预定位置。
本发明实施例的充电桩，包括：桩体、控制系统、充电枪，显示屏，所述控制系统设置于所述桩体内部，所述充电枪与所述控制系统连接，所述显示屏与所述控制系统连接，所述显示屏位于所述桩体正面的上方，其中，所述桩体包括外壳和枪座；所述控制系统，用于控制通过所述充电枪充电，并在充电过程中进行漏电、掉电保护，过流、过压、过载保护；所述显示屏，用于显示充电状态、所述充电桩的连接状态、电源状态以及告警状态。因此，可以解决相关技术中充电桩集成度低导致体积大的问题，将功能集成到控制系统中，有效减小的充电桩的体积，实现达到了提高用户体验的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的充电桩的结构框图；
图2是根据本发明实施例的交流充电桩的示意图；
图3是根据本发明实施例的交流充电桩的系统示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明实施例，提供了一种充电桩，图1是根据本发明实施例的充电桩的结构框图，如图1所示，包括：桩体、控制系统、充电枪，显示屏，所述控制系统设置于所述桩体内部，所述充电枪与所述控制系统连接，所述显示屏与所述控制系统连接，所述显示屏位于所述桩体正面的上方，其中，
所述桩体包括外壳和枪座；
所述控制系统，用于控制通过所述充电枪充电，并在充电过程中进行漏电、掉电保护，过流、过压、过载保护；
所述显示屏，用于显示充电状态、所述充电桩的连接状态、电源状态以及告警状态。
通过本发明实施例的充电桩，主控系统集成了漏电、掉电、过流、过压和/或过载功能，提高了主控板的集成度，可以解决相关技术中充电桩集成度低导致体积大的问题，将功能集成到控制系统中，有效减小的充电桩的体积，实现达到了提高用户体验的效果。
本发明实施例中，所述控制系统，用于在充电过程中检测到漏电、掉电、过流、过压和/或过载时切断充电，通过语音播报第一告警信息，并将所述第一告警信息上报给后台服务器；所述显示屏，还用于显示所述第一告警信息。可以通过语音告警提示用户，还可以显示屏中显示告警信息，方便用户没听清的情况下进一步确定。
本发明实施例中，所述控制系统，还用于检测所述充电枪的温度，在所述温度大于预定阈值的情况下，进行过温保护；和/或，检测到输出继电器粘连时向后台服务器上报第二告警信息，并通过语音播报所述第二告警信息；和/或，检测到地线PE断开时向后台服务器上报第三告警信息，并通过语音播报所述第三告警信息；通过语音播报的方式提示用户，提高了充电过程的安全性；所述显示屏，还用于显示所述第二告警信息和/或所述第三告警信息。还可以通过显示屏显示告警状态。具备采样检测实现继电器粘连、PE未接地保护，还可以检测是否掉电，实现掉电保护。
本发明实施例中，所述控制系统与移动终端建立连接，通过建立的连接接收所述移动终端发出的控制指令，其中，所述控制指令用于预约充电、启动充电或停止充电，根据所述控制指令执行以下操作：预约充电、启动充电或停止充电。本发明实施例的充电桩与移动终端连接，可以在移动终端中下载APP监控充电状态，实现故障监控等，具备运行状态监控、故障监控、充电计量和计费以及充电过程的联动控制等功能。
本发明实施例中，所述控制系统，还用于在充电结束后进行计费，将包括充电量和费用的计费单发送给所述移动终端；所述控制系统还设置有存储器，其中，所述存储器用于保存充电数据；所述控制系统，还用于将所述充电数据同步到后台服务器。控制系统还集成了计量计费功能，通过FLASH存储器实现大容量本地数据存功能。
可选地，所述控制系统，还用于在断电后保存所述充电数据。
可选地，所述桩体的背面还设置有程序下载接口，其中，所述程序下载接口用于连接数据线，通过连接的数据线下载保存的所述充电数据；
所述桩体的正面还设置有读卡器接口。
可选地，所述控制系统，用于与地锁建立无线连接。
本发明实施例中，所述控制系统还设置有实时时钟RTC，其中，所述RTC在断电后预定时间内处于工作状态；所述控制系统，还用于接收平台发送的校正时钟的校正指令，根据所述校正指令校正所述时钟；和/或接收所述平台发送的时间同步指令，根据所述时间同步指令与所述平台进行时间同步。
本发明实施例中，在所述外壳上设置有多个螺栓孔，通过与所述多个螺栓孔配合的带锁螺栓将所述外壳固定到预定位置。降低了充电桩被盗的风险。
下面对本发明实施例进行详细说明。
图2是根据本发明实施例的交流充电桩的示意图，如图2所示，交流充电桩由桩体外壳、控制系统、充电接口等组成，桩体外部结构包括外壳及枪座，桩体分为落地式和壁挂式；控制系统包含人机交互、充电控制、语音、漏电保护、计量计费、读卡、蓝牙通信、远程通信等功能。
2.1智能控制
处理器采用STM32F103VET6增强型系列，使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MH，引脚数量为100脚，RAM 64K,内置512kB闪存存储器(Flash)用于存放程序和数据。
具备通电自动检测以及故障报警功能，故障信息和告警信息自动上报平台，方便运维管理。
手机APP注册优易充用户账号，桩主可以通过远程启动充电以及查看充电数据和记录。
桩主可以通过APP发布充电桩分享(设置时间段、电费、停车费)等功能。
充电历史记录查看以及统计管理，订单管理统计管理。
2.2远程通讯
通讯方式有2G、wifi、4G、NB_IOT等。
充电桩过通讯模块与平台进行交互，通讯协议遵循“智能模块和充电机的协议”规定，实现数据交互，网络通信进行加密传输。
2.3蓝牙通讯
实现手机APP生产校表；
蓝牙连接充电实现APP与桩蓝牙直连通讯，充电实时数据和充电记录同步到手机APP以及优易充平台；
桩蓝牙直连地锁功能，实现桩锁一体化。
2.4身份识别
采用非接触式射频卡，卡内保存了用户卡号、密码、余额等信息。通过对射频卡的读写完成用户身份识别以及交易。
支持身份卡和VIN车辆号绑定统管理，可以实现快速充电支付。
2.5语音播报
语音播报功能具备多种语音提示包含(版本信息、充电状态信息、故障信息等)，目前包含60多条语音播报内容。
2.6显示
充电状态LED显示：充电状态，连接状态，电源状态，告警状态；
APP上显示充电实时数据“电流、电压、电量、功率、充电时长”以及充电记录和故障信息提示、订单信息(本次消费电量、消费金额、交易流水号、充电时间等)、统计管理等功能。
有屏采用4.3寸LCD彩色触摸屏为人机交互界面，可选择定电量、定时间、定金额、自动(充满为止)四种模式充电，具备运行状态监测、故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储等功能。
2.7计量计费
集成单相电表芯片，实现充电桩的充电过程中具有精确的计量计费功能。
后台计费管理，系统根据计费模型率计算出消费金额，结算收取费用(用于分享管理)。
支持远程计费模型(单费率和复费率)远程下发，动态电价调整发布。
2.8记录存储
采用SPI接口Flash存储，存储为2MB。
充电正常交易记录、充电异常交易记录、可以存储容量500条。
告警和故障记录存储，记录充电桩产生的告警和故障记录，存储容量500条。
记录自动同步到平台，平台统计管理。
2.9远程升级
支持远程升级桩程序功能。
支持下载程序和带日志输出接口(拆小盖子)。
2.10RTC时钟和校时
集成有实时时钟(Real_Time Clock，简称为RTC)，当外电源停电后，应维持时钟正常工作，不低于3个月。
支持远程自动校时功能，对时钟超差的充电桩发送校时指令，确保充电桩时钟与后台保持一致。
2.11数据采集
输入电压电流采样检测，根据采集到的电压、电流判断是否过压、过载，如果出现过压、过载现象则跳转到告警指示，同时上报告警信息给平台。
输出继电器粘连检测，输出继电器粘连输出告警信息上报平台。
输入PE断开检测，输入未连接保护地线，输出告警提示以及上报平台。
有掉电检测功能，在掉电瞬间软件可处理一些计费、存储、状态等信息存储以及上报平台。
漏电采样检测，充电时检测到漏电时切断输出同时输出告警“漏电告警”上报平台。
连接器过温保护，发生过温85℃时，切断输出同时输出告警“过温告警”上报平台。
2.12输出控制
用2个继电器输出实现零线火线切断，选用输出最大电流40A继电器。
2.13读卡接口
通讯接口为SPI和RS232，非接触式读卡，支持M1和CPU卡。
充电卡的读写操作，具有身份识别，卡内信息读取，支持配置卡等操作。
2.14其他扩展功能
具备CAN通讯接口1路，实现未来LPC与桩通讯接口。
具备RS485通讯接口1路，实现地锁有线直连通讯。
具备RS232通讯接口1路。
2.15外壳要求
根据安装方式的不同，设计可分为落地式和壁挂式两种。落地式充电桩适合在各种停车场和路边停车位进行地面安装；壁挂式充电桩适合在空间拥挤、周边有墙壁等固定建筑物上进行壁挂安装，如地下停车场或车库。
充电桩外壳可以达到IP55(在室外)，并配置必要的防雨、防晒，完全满足户外使用的条件。
三防(防潮湿，防霉变，防盐雾)保护：充电桩内印刷线路板、接插件等电路均进行了防潮湿、防霉变、防盐雾处理，使充电桩能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行。
防锈(防氧化)保护：充电桩铁质外壳和暴露在外的铁质支架、零件应采取双层防锈措施，非铁质的金属外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理。
防盗保护：电桩外壳门装有防盗装置，固定充电桩的螺栓必须在打开外壳后面方能安装或拆。
本发明实施例的充电桩集成度高，实现了五合一，通过一个板卡实现电源、GPRS通信、漏电保护、计量、语音功能，板卡尺寸比其他同类产品压缩1/3。
具备远程运维管理和实时语音故障提示，方便用户使用问题反馈，精准定位问题，简化运维，提升运维效率并降低运维成本。
支持多种启动方式(蓝牙、刷IC卡、扫码、VIN)，特别显著为即插即用和一键启动功能,提升用户体验。
本发明实施例公开的交流充电桩，图3是根据本发明实施例的交流充电桩的系统示意图，如图3所示，交流充电桩由桩体外壳、控制系统、充电接口等组成，桩体外部结构包括外壳及枪座，桩体分为落地式和壁挂式；控制系统包含电源、人机交互、充电控制引导、语音、漏电、计量、非接触读卡、蓝牙通信、远程通信、显示、采样、时钟、掉电保护、扩展通讯接口等功能模块。集成度高，使用实现灵活性配置，增强适用性，提高产品的智能度以及提升用户体验感。下面对各个系统功能模块进行描述。下面对个功能模块进行详细说明。
电源:电源主要分几组供电，交流220V转为直流12V，然后将12V通过DC/DC模块转换电压分别为-12V、5V、3.3V以及通信隔离5V。
人机交互：充电设备识别到充电枪插上，用户可以通过刷卡或APP启动充电，云端服务器将用户的账户信息和充电设备信息进行认证和比对，认证通过即可正常启动。
充电控制引导：本充电控制引导支持出枪和出座接口模式，根据实际产品定义选择接口模式，满足新国标GB/T 18487.1-2015要求。
语音：集成语音芯片，具备实施语音提示功能，每步操作都有清晰动听的语音提示，桩和用户之间有了视觉、听觉、触觉的立体交互。由数字音频控制器、功率放大器、音频输出接口、扬声器，充电桩的各种运行状态的同时，语音控制模块用来控制语音的播放。
漏电：FM2147漏电保护器专用电路用于检测火线和零线上的漏电信号。当有漏电信号产生时，零电流互感器(ZCT)检测到电信号，其次级线圈输出作为漏电保护器芯片的输入，漏电信号可以是直流、AC型和A型(包括0°、90°和135°漏电信号)。当漏电流的RMS值大于漏电保护器规定的额定电流(rms)时，漏电保护器输出OS引脚产生动作电平，充电桩停止充电上报漏电信息。集成电子A型漏电保护芯片，相比其他充电桩的AC型漏保，不仅能防护交流漏电，还能防护脉动直流电的剩余电流，即切断充电电路来保护人身和财产安全。
计量：集成单相交流计量芯片ATT7053BU，采集及传输的单相交流电参数测量，能准确测量单相交流电压、电流、功率、电量等参数。具备SPI电平接口、体积小、与MCU进行通讯；具备校表和检表标准通信接口，通讯协议支持GB/T645-2007(多功能电表通信协议)规约，校表和检表过程全自动电脑完成，计量精度达到0.5S的要求，高于国标要求。
非接触读卡：支持多种读卡接口，通讯接口有SPI和RS232，非接触式读卡，支持M1和CPU卡，充电卡的读写操作，具有身份识别，卡内信息读取，支持配置卡等操作。
蓝牙通信：连接充电实现APP与桩蓝牙直连通讯，充电实时数据和充电记录同步到手机APP以及云端数据交互，具备桩体蓝牙连接地锁功能，实现桩锁一体化管理；
远程通信：内置集成GPRS通讯模块，同时也保留外置扩展接口灵活使用，内外置模块(GPRS、wifi、4G_LTE、NB_IOT)可以切换，只需要工厂模式APP或者远程配置实现,支持远程OTA功能，支持下载程序和带日志输出接口。
显示：充电状态LED显示联网状态、连接状态、充电状态、告警状态；APP上显示充电实时数据“电流、电压、电量、功率、充电时长”以及充电记录和故障信息提示、订单信息(本次消费电量、消费金额、交易流水号、充电时间等)、统计管理等功能；采用4.3寸LCD彩色触摸屏为人机交互界面，可选择定电量、定时间、定金额、自动(充满为止)四种模式充电，具备运行状态监测、故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储等功能。
采样：输入电压电流采样检测，根据采集到的电压、电流判断是否过压、过载，如果出现过压、欠压和过载现象则跳转到告警指示，同时上报告警信息给平台；输出继电器粘连采样以及PE未接地采样，提升充电过程的安全系数。
时钟：集成有RTC时钟，当外电源停电后，应维持时钟正常工作。支持远程自动校时功能，对时钟超差的充电桩发送校时指令，确保充电桩时钟与后台保持一致。
掉电保护：具备掉电检测功能，在掉电瞬间软件可处理一些计费、存储、状态等信息存储以及上报云平台。
扩展通讯接口：具备CAN通讯接口，实现未来LPC与桩通讯接口；预留RS485通讯接口，实现智能电表通讯以及地锁有线直连通讯；预留RS232通讯接口实现辅助功能对接。
接触器输出：采用2个继电器输出，实现零火双切断。
本发明实施例，可以解决相关技术中充电桩不能直观，智能的告知使用者充电桩目前所处的操作提示、工作状态、故障信息等问题，集成电源、漏电保护、GPRS通信、计量、语音，提高产品的集成度，实现高度集成；具有过压、过负荷、PE未接地、继电器粘连等保护功能，实现高性能的安全保护；具有掉电监测，保持信息存储、信息上报，实现设备状态远程监控管理；具有设备体积小、重量轻、生产工序少、安装方法、安全稳定、简洁易用等特点。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种充电桩，其特征在于，包括：桩体、控制系统、充电枪，显示屏，所述控制系统设置于所述桩体内部，所述充电枪与所述控制系统连接，所述显示屏与所述控制系统连接，所述显示屏位于所述桩体正面的上方，其中，
所述桩体包括外壳和枪座；
所述控制系统，用于控制通过所述充电枪充电，并在充电过程中进行漏电、掉电保护，过流、过压、过载保护；
所述显示屏，用于显示充电状态、所述充电桩的连接状态、电源状态以及告警状态。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，
所述控制系统，用于在充电过程中检测到漏电、掉电、过流、过压和/或过载时切断充电，通过语音播报第一告警信息，并将所述第一告警信息上报给后台服务器；
所述显示屏，还用于显示所述第一告警信息。
3.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，
所述控制系统，还用于检测所述充电枪的温度，在所述温度大于预定阈值的情况下，进行过温保护；和/或
检测到输出继电器粘连时向后台服务器上报第二告警信息，并通过语音播报所述第二告警信息；和/或
检测到地线PE断开时向后台服务器上报第三告警信息，并通过语音播报所述第三告警信息；
所述显示屏，还用于显示所述第二告警信息和/或所述第三告警信息。
4.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述控制系统与移动终端建立连接，通过建立的连接接收所述移动终端发出的控制指令，其中，所述控制指令用于预约充电、启动充电或停止充电，根据所述控制指令执行以下操作：预约充电、启动充电或停止充电。
5.根据权利要求4所述的充电桩，其特征在于，
所述控制系统，还用于在充电结束后进行计费，将包括充电量和费用的计费单发送给所述移动终端；
所述控制系统还设置有存储器，其中，所述存储器用于保存充电数据；
所述控制系统，还用于将所述充电数据同步到后台服务器。
6.根据权利要求5所述的充电桩，其特征在于，
所述控制系统，还用于在断电后保存所述充电数据。
7.根据权利要求5所述的充电桩，其特征在于，
所述桩体的背面还设置有程序下载接口，其中，所述程序下载接口用于连接数据线，通过连接的数据线下载保存的所述充电数据；
所述桩体的正面还设置有读卡器接口。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的充电桩，其特征在于，
所述控制系统，用于与地锁建立无线连接。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的充电桩，其特征在于，
所述控制系统还设置有实时时钟RTC，其中，所述RTC在断电后预定时间内处于工作状态；
所述控制系统，还用于接收平台发送的校正时钟的校正指令，根据所述校正指令校正所述时钟；和/或
接收所述平台发送的时间同步指令，根据所述时间同步指令与所述平台进行时间同步。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的充电桩，其特征在于，
所述外壳设置有多个螺栓孔，通过与所述多个螺栓孔配合的带锁螺栓将所述外壳固定到预定位置。
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