CN109257262B - 一种电动汽车交流充电桩集群监控系统 - Google Patents

一种电动汽车交流充电桩集群监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及充电监控技术领域，提供一种电动汽车交流充电桩集群监控系统，包括若干个分别与充电连接器信号连接的充电桩工控机；每一个充电桩工控机包括工控板以及与工控板连接的外围设备，每一个工控板连接有一个与其对应的CAN与USB转换接口卡，CAN与USB转换接口卡的输出端连接有一个与其对应的CAN与485转换器，每一个CAN与485转换器对应一个DTU；CAN与USB转换接口卡的输出端进入CAN总线，CAN总线连接分级监控终端，所有DTU通过无线通讯方式与主机监控终端建立连接，从而实现通过三层通讯系统逐步上传到主机监控终端，实现主机监控终端和分级监控终端对各个充电桩充电状态的实时监测。

Description

一种电动汽车交流充电桩集群监控系统
技术领域
本发明属于充电监控技术领域，尤其涉及一种电动汽车交流充电桩集群监控系统。
背景技术
随着电动汽车数量的增长，室外电动汽车充电桩的数量也越来越多。充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。
但是，由于电动机充电设施安装在室外，充电桩监控后台与充电桩之间的电磁干扰较大，环境较为恶劣，因此需要慎重选择其通讯方式，以确保其抗干扰性，并通过设置各类通讯控制器、管理机来完成各设备信息的集中通讯及所有数据的采集。目前常用的DTU(Data Transfer Unit)设备数据接口都是串口RS232/RS485，无法满足充电桩集群监控系统的通讯需要。在采用CAN网络实现个充电桩底层数据传输和利用GPRS网络实现充电桩集群无线数据交互之间存在瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车交流充电桩集群监控系统，旨在解决现有技术中DTU设备数据接口都是串口RS232/RS485，无法满足充电桩集群监控系统的通讯需要的问题。
本发明是这样实现的，一种电动汽车交流充电桩集群监控系统，包括若干个分别与充电连接器信号连接的充电桩工控机，所述充电连接器安装在负载线路上，所述负载线路上还设有保护装置及开关；
每一个所述充电桩工控机包括工控板以及与所述工控板连接的外围设备，每一个所述工控板连接有一个与其对应的CAN与USB转换接口卡，所述CAN与USB转换接口卡的输出端连接有一个与其对应的CAN与485转换器，每一个所述CAN与485转换器对应一个DTU；
所述CAN与USB转换接口卡的输出端进入CAN总线，所述CAN总线连接分级监控终端，所有所述DTU通过无线通讯方式与主机监控终端建立连接。
作为一种改进的方案，所述外围设备包括打印机、触摸屏以及读卡器。
作为一种改进的方案，所述充电桩工控板包括主控模块、充电信息交互模块、电能参数信息计量模块、打印模块、驱动显示模块以及读卡操作模块，其中：
所述充电信息交互模块，与所述充电连接器、主控模块连接，用于与所述充电连接器进行信号交互，控制充电连接器的通电和断电，并将充电连接器的通电断电状态反馈给所述主控模块；
所述电能参数信息计量模块，与所述电能表、主控模块连接连接，用于从所述主控模块获取所述充电连接器通电工作时间和断电停止时间，从所述电能表采集充电桩的用电参数信息；
所述打印模块，与所述主控模块和打印机连接，用于从所述主控模块获取打印指令，驱动控制所述打印机进行相关信息的打印；
所述驱动显示模块，与所述主控模块和触摸屏连接，用于在所述主控模块的控制下，与操作人员执行人机交互动作，所述人机交互动作的内容包括充电开始动作、充电结束动作、打印操作动作以及费用扣除动作；
所述读卡操作模块，用于所述主控模块和读卡器连接，用于在所述主控模块的控制下，控制所述读卡器进行卡片内部信息数据的读取和写入；
所述主控模块，用于向所述充电信息交互模块发送充电连接器的通电和断电指令，控制所述电能参数信息计量模块计算用电参数信息，同时向所述打印模块发送打印指令，并控制所述读卡操作模块完成费用扣除。
作为一种改进的方案，所述保护装置及开关用于对所述充电桩工控机的工作状态执行保护动作，所述保护动作包括急停动作、电涌保护动作、断电保护以及漏电保护动作。
作为一种改进的方案，所述保护装置及开关包括急停按钮、避雷器、电涌保护器、断路器和漏电保护器元件；
其中，所述避雷器作用是防止充电装置通过大电流；所述漏电保护器用来对在充电过程中漏点故障时对人身及设备进行保护。
作为一种改进的方案，所述充电桩工控机为EAC-0923型号的ARM单板电脑。
作为一种改进的方案，所述读卡器选用的是工业级RD接触式IC读写器，推拔式卡座。
作为一种改进的方案，所述DTU型号为ZSD3120GPRSDTU。
在本发明实施例中，电动汽车交流充电桩集群监控系统包括若干个分别与充电连接器信号连接的充电桩工控机，所述充电连接器安装在负载线路上，所述负载线路上还设有保护装置及开关；每一个所述充电桩工控机包括工控板以及与所述工控板连接的外围设备，每一个所述工控板连接有一个与其对应的CAN与USB转换接口卡，所述CAN与USB转换接口卡的输出端连接有一个与其对应的CAN与485转换器，每一个所述CAN与485转换器对应一个DTU；所述CAN与USB转换接口卡的输出端进入CAN总线，所述CAN总线连接分级监控终端，所有所述DTU通过无线通讯方式与主机监控终端建立连接，从而实现通过三层通讯系统逐步上传到主机监控终端，实现主机监控终端和分级监控终端对各个充电桩充电状态的实时监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明提供的电动汽车交流充电桩集群监控系统的结构示意图；
图2是本发明提供的充电桩工控板的结构框图；
其中，1-工控板，2-充电连接器，3-负载线路，4-保护装置及开关，5-CAN与USB转换接口卡，6-CAN与485转换器，7-DTU，8-CAN总线，9-分级监控终端，10-主机监控终端，11-打印机，12-触摸屏，13-读卡器，14-主控模块，15-充电信息交互模块，16-电能参数信息计量模块，17-打印模块，18-驱动显示模块，19-读卡操作模块，20-电能表。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
图1示出了本发明提供的电动汽车交流充电桩集群监控系统的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明相关的部分。
电动汽车交流充电桩集群监控系统包括若干个分别与充电连接器2信号连接的充电桩工控机，所述充电连接器2安装在负载线路3上，所述负载线路3上还设有保护装置及开关4和电能表20；
每一个所述充电桩工控机包括工控板1以及与所述工控板1连接的外围设备，每一个所述工控板1连接有一个与其对应的CAN与USB转换接口卡5，所述CAN与USB转换接口卡5的输出端连接有一个与其对应的CAN与485转换器6，每一个所述CAN与485转换器6对应一个DTU7；
所述CAN与USB转换接口卡5的输出端进入CAN总线8，所述CAN总线8连接分级监控终端9，所有所述DTU7通过无线通讯方式与主机监控终端10建立连接。
其中，主机监控终端10也通过相应的DTU实现无线通讯，参考图1，在此不再赘述。
在该实施例中，所述CAN与USB转换接口卡5将充电桩信息由USB接口转换为CAN总线8网络接口，供上级集群监控系统传输使用；该CAN与485转换器6实现CAN转串口RS232/485，作为CAN总线8与监控上位机之间的接口转换设备，以满足集群监控系统的需要；所述DTU7以公网(CMNET)方式接入GPRS网络，实现监控中心与多个监测点的数据传输；从而实现三级通讯，以控制对充电桩充放电状态的监控。
所述外围设备包括打印机11、触摸屏12以及读卡器13，以实现充电桩的刷卡消费、计量和打印显示等基本功能。
其中，对应的，如图2所示，充电桩工控板1包括主控模块14、充电信息交互模块15、电能参数信息计量模块16、打印模块17、驱动显示模块18以及读卡操作模块19，其中：
所述充电信息交互模块15，与所述充电连接器2、主控模块14连接，用于与所述充电连接器2进行信号交互，控制充电连接器2的通电和断电，并将充电连接器2的通电断电状态反馈给所述主控模块14；
所述电能参数信息计量模块16，与所述电能表、主控模块14连接连接，用于从所述主控模块14获取所述充电连接器2通电工作时间和断电停止时间，从所述电能表采集充电桩的用电参数信息；
所述打印模块17，与所述主控模块14和打印机11连接，用于从所述主控模块14获取打印指令，驱动控制所述打印机11进行相关信息的打印；
所述驱动显示模块18，与所述主控模块14和触摸屏12连接，用于在所述主控模块14的控制下，与操作人员执行人机交互动作，所述人机交互动作的内容包括充电开始动作、充电结束动作、打印操作动作以及费用扣除动作；
所述读卡操作模块19，用于所述主控模块14和读卡器13连接，用于在所述主控模块14的控制下，控制所述读卡器13进行卡片内部信息数据的读取和写入；
所述主控模块14，用于向所述充电信息交互模块15发送充电连接器2的通电和断电指令，控制所述电能参数信息计量模块16计算用电参数信息，同时向所述打印模块17发送打印指令，并控制所述读卡操作模块19完成费用扣除。
当然，该充电桩工控机还可以包括其他功能模块，在此不再赘述。
在该实施例中，充电桩工控机EAC-0923型号的ARM单板电脑，以ARM920T为核心，检测充电桩充电、控制、电能等的运行状态信息，并通过打印机11、读卡器13、电能表等外接设备，实现充电桩的刷卡消费、计量、打印等基本功能。
在本发明实施例中，所述保护装置及开关4用于对所述充电桩工控机的工作状态执行保护动作，所述保护动作包括急停动作、电涌保护动作、断电保护以及漏电保护动作；
其中，保护装置及开关4包括急停按钮、避雷器、电涌保护器、断路器和漏电保护器元件；
所述避雷器作用是防止充电装置通过大电流；所述漏电保护器用来对在充电过程中漏点故障时对人身及设备进行保护。
该保护装置及开关4为常见的器件，其内部结构以及各个内部器件的功能为常规功能，在此不再赘述。
在本发明实施例中，DTU7采用众山科技生产的ZSD3120GPRSDTU，其内置有西门子工业级GPRS引擎和高速嵌入式处理器，支持GSM/GPRS工作频段，提供全透明数据传输何永华自由控制传输两种模式；电能表使用的是单相费控智能电能表，测量精度为1级，实现LCD现场显示和远程RS485数字通讯接口通讯，内置ESAM安全芯片，采用DL-T645-2007多功能电能表通讯协议；触摸屏12作为人机交互界面，采用的是七寸LCD彩色液晶触摸屏12(TFTLCD)经济适用、亮度好；打印机11选用的是普通CA打印机11，具有并行接口、TTL电平和串行接口、RS232/485等多种接口；读卡器13选用的是工业级RD接触式IC读写器，推拔式卡座。采用RS485串口与上位机通讯。IC采用的是SLE4428加密存储卡；充电桩工况板采用的是EAC-0923型号的ARM单板电脑，内存为64M的SDRAM闪存。
在本发明实施例中，电动汽车交流充电桩集群监控系统包括若干个分别与充电连接器2信号连接的充电桩工控机，所述充电连接器2安装在负载线路3上，所述负载线路3上还设有保护装置及开关4；每一个所述充电桩工控机包括工控板1以及与所述工控板1连接的外围设备，每一个所述工控板1连接有一个与其对应的CAN与USB转换接口卡5，所述CAN与USB转换接口卡5的输出端连接有一个与其对应的CAN与485转换器6，每一个所述CAN与485转换器6对应一个DTU7；所述CAN与USB转换接口卡5的输出端进入CAN总线8，所述CAN总线8连接分级监控终端9，所有所述DTU通过无线通讯方式与主机监控终端10建立连接，从而实现通过三层通讯系统逐步上传到主机监控终端10，实现主机监控终端10和分级监控终端9对各个充电桩充电状态的实时监测。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (3)

1.一种电动汽车交流充电桩集群监控系统，其特征在于，包括若干个分别与充电连接器信号连接的充电桩工控机，所述充电连接器安装在负载线路上，所述负载线路上还设有保护装置及开关；
每一个所述充电桩工控机包括工控板以及与所述工控板连接的外围设备，每一个所述工控板连接有一个与其对应的CAN与USB转换接口卡，所述CAN与USB转换接口卡的输出端连接有一个与其对应的CAN与485转换器，每一个所述CAN与485转换器对应一个DTU；
所述CAN与USB转换接口卡的输出端进入CAN总线，所述CAN总线连接分级监控终端，所有所述DTU通过无线通讯方式与主机监控终端建立连接，所述CAN与USB转换接口卡将充电桩信息由USB接口转换为CAN总线网络接口，供上级集群监控系统传输使用；该CAN与485转换器实现CAN转串口RS232/485，作为CAN总线与监控上位机之间的接口转换设备，以满足集群监控系统的需要；所述DTU以公网方式接入GPRS网络，实现监控中心与多个监测点的数据传输；从而实现三级通讯，以控制对充电桩充放电状态的监控；
所述充电桩工控板包括主控模块、充电信息交互模块、电能参数信息计量模块、打印模块、驱动显示模块以及读卡操作模块，其中：
所述充电信息交互模块，与所述充电连接器、主控模块连接，用于与所述充电连接器进行信号交互，控制充电连接器的通电和断电，并将充电连接器的通电断电状态反馈给所述主控模块；
所述电能参数信息计量模块，与所述电能表、主控模块连接连接，用于从所述主控模块获取所述充电连接器通电工作时间和断电停止时间，从所述电能表采集充电桩的用电参数信息；
所述打印模块，与所述主控模块和打印机连接，用于从所述主控模块获取打印指令，驱动控制所述打印机进行相关信息的打印；
所述驱动显示模块，与所述主控模块和触摸屏连接，用于在所述主控模块的控制下，与操作人员执行人机交互动作，所述人机交互动作的内容包括充电开始动作、充电结束动作、打印操作动作以及费用扣除动作；
所述读卡操作模块，用于所述主控模块和读卡器连接，用于在所述主控模块的控制下，控制所述读卡器进行卡片内部信息数据的读取和写入；
所述主控模块，用于向所述充电信息交互模块发送充电连接器的通电和断电指令，控制所述电能参数信息计量模块计算用电参数信息，同时向所述打印模块发送打印指令，并控制所述读卡操作模块完成费用扣除；
其中，所述DTU型号为ZSD3120GPRSDTU，其内置有西门子工业级GPRS引擎和高速嵌入式处理器，支持GSM/GPRS工作频段，提供全透明数据传输何永华自由控制传输两种模式；电能表使用的是单相费控智能电能表，测量精度为1级，实现LCD现场显示和远程RS485数字通讯接口通讯，内置ESAM安全芯片，采用DL-T645-2007多功能电能表通讯协议；触摸屏作为人机交互界面，采用的是七寸LCD彩色液晶触摸屏经济适用、亮度好；打印机选用的是普通CA打印机，具有包含并行接口、TTL电平和串行接口、RS232/485在内的多种接口；读卡器选用的是工业级RD接触式IC读写器，推拔式卡座，采用RS485串口与上位机通讯，IC采用的是SLE4428加密存储卡；充电桩工况板采用的是EAC-0923型号的ARM单板电脑，内存为64M的SDRAM闪存；
所述外围设备包括打印机、触摸屏以及读卡器；
所述保护装置及开关用于对所述充电桩工控机的工作状态执行保护动作，所述保护动作包括急停动作、电涌保护动作、断电保护以及漏电保护动作；
所述保护装置及开关包括急停按钮、避雷器、电涌保护器、断路器和漏电保护器元件；
其中，所述避雷器作用是防止充电装置通过大电流；所述漏电保护器用来对在充电过程中漏点故障时对人身及设备进行保护。
2.根据权利要求1所述的电动汽车交流充电桩集群监控系统，其特征在于，所述充电桩工控机为EAC-0923型号的ARM单板电脑。
3.根据权利要求1所述的电动汽车交流充电桩集群监控系统，其特征在于，所述读卡器选用的是工业级RD接触式IC读写器，推拔式卡座。
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