CN111624976A - 一种充电桩的校准系统及其校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电桩的校准系统，充电桩包括充电控制器，其特征在于：校准系统包括用于对充电控制器进行校准的校准控制器，所述充电控制器内设有第一MCU，所述校准控制器内设有第二MCU，所述第一MCU和第二MCU相通讯连接，第一MCU上设有采样引脚，所述第二MCU上设有校准引脚，所述第一MCU上的采样引脚和第二MCU上的校准引脚相连接，用于通过第二MCU给第一MCU发送校准信号。还公开了一种校准方法。该校准系统更加方便，易实现，且校准控制器通用性强；另外该校准系统只需单独对充电控制器进行校准即可将校准后的充电控制器与其它设备配置后组装成充电桩，减少了因充电控制器出现故障而造成整个充电桩更换的问题。

Description

一种充电桩的校准系统及其校准方法

技术领域

本发明涉及充电桩领域，特别涉及一种充电桩的校准系统及其校准方法。

背景技术

随着新能源汽车的普及，为了满足更多电动汽车的充电，也随之出现了越来越多的充电桩，充电桩安装于公共建筑(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。其中，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。充电桩是电动汽车充电及电能计量的关键接口，为了充电桩的精度和高可靠性，因此在使用前，需要对充电桩进行校准。

有申请号为CN201910266044.1(申请公布号为CN109870649A)的中国发明专利公开了一种交流充电桩检定装置的校准系统及方法，系统包括校准控制及显示装置、标准交流充电桩、误差计算装置和交流充电桩检定装置；标准交流充电桩的控制输入端与校准控制及显示装置连接，标准交流充电桩的输出端分别与误差计算装置和交流充电桩检定装置连接，交流充电桩检定装置的输出端与误差计算装置连接，误差计算装置的输出端与校准控制及显示装置连接。通过上述校准系统能实现对交流充电桩检定装置的校准，保证了交流充电桩检定装置的可靠运行。但该校准系统中是将整个充电桩进行上电后才能校准，需要整个充电桩进行工作，另外对充电桩上电需要启动高压电源，易造成安全事故；且校准时额外需要以标准交流充电桩为基准，并计算标准交流充电桩和交流充电桩检定装置之间的误差从而对交流充电桩检定装置进行校准，该系统中需要保证标准交流充电桩和交流充电桩检定装置均在正常工作时且需要两种充电桩采集电能脉冲信息和电参数后才能实现校准，因此该校准系统的操作复杂，校准需要的时间长。因此需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单且校准更方便的充电桩的校准系统。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种使用上述校准系统对充电桩进行校准的校准方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种充电桩的校准系统，充电桩包括充电控制器，其特征在于：校准系统包括用于对充电控制器进行校准的校准控制器，所述充电控制器内设有第一MCU，所述校准控制器内设有第二MCU，所述第一MCU和第二MCU相通讯连接，所述第一MCU上设有采样引脚，所述第二MCU上设有校准引脚，所述第一MCU上的采样引脚和第二MCU上的校准引脚相连接，用于通过第二MCU给第一MCU发送校准信号。

作为改进，所述第一MCU和第二MCU上均分别设有数据发送引脚和数据接收引脚，所述第一MCU的数据发送引脚与第二MCU的数据接收引脚相连接，所述第一MCU的数据接收引脚与第二MCU的数据发送引脚相连接，用于实现第一MCU和第二MCU的通讯连接。

作为优选，所述第一MCU和第二MCU通过UART、RS232、RS485、CAN、SPI或I2C中的一种接口实现通讯连接。

进一步的，所述第一MCU和第二MCU上均分别设有供电引脚和接地引脚，所述第一MCU的供电引脚连接外接电源，所述第一MCU的接地引脚接地，所述第一MCU上的供电引脚与第二MCU的供电引脚相连接，所述第一MCU上的接地引脚与第二MCU的接地引脚相连接，用于通过充电控制器为校准控制器供电。

进一步的，所述第一MCU的第2引脚输出基准电压，所述第一MCU的第2引脚和第二MCU的第2引脚相连接，用于通过第一MCU为第二MCU提供基准电压。

所述充电控制器内还设有分压电路，所述分压电路一端接地，所述分压电路的另一端对应为充电控制器的采集端，所述分压电路的中部与所述第一MCU上的采样引脚相连接。

具体的，所述分压电路包括两个相串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端对应为充电控制器的采集端，所述第二电阻的一端接地，所述第一电阻和第二电阻之间的连接线连接第一MCU上的采样引脚。

在本方案中，所述校准信号为电压信号或电流信号。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用上述校准系统进行充电桩校准的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、判断充电控制器是否需要进行校准，如是，则在充电控制器内设定多个档位的校准参数，并转入步骤2；如否，则继续判断充电控制器是否需要进行校准；

步骤2、判断充电控制器与校准控制器是否建立起通讯连接，如是，则转入步骤3；如否，则继续判断充电控制器与校准控制器是否建立起通讯连接；

步骤3、充电控制器给校准控制器发送其中一个档位的待校准参数；

步骤4、判断校准控制器是否收到充电控制器发送的待校准参数，如是，则该校准控制器给充电控制器发送该档待校准参数对应的校准值，并转入步骤5；如否，则转入步骤7；

步骤5、判断充电控制器是否收到校准值，如是，则校准当前档位，并转入步骤6；如否，则转入步骤7；

步骤6、判断充电控制器是否校准完成，如是，则结束；如否，则充电控制器给校准控制器发送另一个档位的待校准参数，并转至步骤4。

步骤7、充电控制器与校准控制器之间校准未成功，结束。

具体的，所述待校准参数的档位个数取值范围为3～7。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过校准控制器与充电控制器进行通讯连接，从而使校准控制器给充电控制器发送校准信号，实现对充电控制器的校准，因此该校准系统更加方便，易实现，且校准控制器能适应于各种型号的充电控制器校准，通用性强；另外该校准系统无需将充电控制器安装在充电桩上再进行校准，只需单独对充电控制器进行校准即可将校准后的充电控制器与其它设备配置后组装成充电桩，减少了因充电控制器出现故障而造成整个充电桩更换的问题，提高了充电桩的生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例中校准系统的原理框图；

图2为本发明实施例中充电控制器与校准控制器之间校准的流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

充电桩包括充电控制器，充电控制器作为充电桩的控制模块，充电桩采样部分的采样信号最终通过该充电控制器输出，因此对充电桩校准的最终实现方法是对充电控制器进行校准，本实施例中将充电控制器独立出来，无需将充电控制器安装在充电桩内进行整个充电桩上电校准，通过对独立的充电控制器进行校准即可实现充电桩的校准。

一种充电桩的校准系统包括用于对充电控制器进行校准的校准控制器，充电控制器内设有第一MCU，校准控制器内设有第二MCU，第一MCU和第二MCU相通讯连接，第一MCU上设有采样引脚，第二MCU上设有校准引脚，第一MCU上的采样引脚和第二MCU上的校准引脚相连接，用于通过第二MCU给第一MCU发送校准信号。本实施例中，校准信号为电压信号或电流信号。

为了实现第一MCU和第二MCU相通讯连接，第一MCU和第二MCU上均分别设有数据发送引脚和数据接收引脚，第一MCU的数据发送引脚与第二MCU的数据接收引脚相连接，第一MCU的数据接收引脚与第二MCU的数据发送引脚相连接。在本实施例中，第一MCU和第二MCU通过UART、RS232、RS485、CAN、SPI或I2C中的一种接口实现通讯连接。

第一MCU和第二MCU上均分别设有供电引脚和接地引脚，第一MCU的供电引脚连接外接电源VCC，第一MCU的接地引脚接地，第一MCU上的供电引脚与第二MCU的供电引脚相连接，第一MCU上的接地引脚与第二MCU的接地引脚相连接，用于通过充电控制器为校准控制器供电。另外，第一MCU的第2引脚输出基准电压，第一MCU的第2引脚和第二MCU的第2引脚相连接，用于通过第一MCU为第二MCU提供基准电压。充电控制器通过上述连接关系为校准控制器供电及提供基准源，因此该校准控制器无需其他外部电源供电，且校准控制器从充电控制器中获取基准电压，校准控制器通过以充电控制器的基准为参考进行校准，从而提高了充电控制器校正后的精度。

充电控制器内还设有分压电路1，分压电路1一端接地，分压电路1的另一端对应为充电控制器的采集端V-E，分压电路1的中部与第一MCU上的采样引脚相连接。在本实施例中，分压电路1包括两个相串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端对应为充电控制器的采集端V-E，第二电阻R2的一端接地，第一电阻R1和第二电阻R2之间的连接线连接第一MCU上的采样引脚。采集端V-E与接地端PGND是充电控制器正常工作时的采样回路，当校准信号为电压时，通过上述分压电路将高电压信号转换成方便采集的低电压信号，在校准时该采集端V-E端悬空。

如图1所示，充电控制器中的第一MCU对应为MCU1，其MCU1设有6个引脚，第1引脚为供电引脚，该供电引脚连接外接电源VCC；第2引脚为基准引脚，该基准引脚输出基准电压；第3引脚为采样引脚，该采样引脚接收AD信号；第4引脚为数据发送引脚TX1；第5引脚为数据接收引脚RX1；第6引脚为接地引脚；校准控制器中的第二MCU对应为MCU2，其MCU2设有6个脚，第1脚为供电引脚，该供电引脚与MCU1的第1引脚相连接；第2脚与MCU1的第2引脚相连接，用于获取充电控制器的基准电压Vref；第3脚为校准引脚，该校准引脚与MCU1的第3引脚相连接；第4脚为数据接收引脚RX2；第5脚为数据发送引脚TX2；第6脚为接地引脚，其中，第一MCU上采样引脚接收的AD信号只是形象的说明校准控制器给定的校准模拟信号送到充电控制器中，第二MCU上的校准引脚输出的DA为校准控制器校准时需要给定的模拟信号。

在使用时，通过将充电控制器与校准控制器按照如图1所示的电路图进行连接，此时充电控制器为校准控制器供电及提供基准电压，另外，校准控制器中的RX2与充电控制器TX1相连，校准控制器中的TX2与充电控制器中的RX1相连，此时，则校准控制器与充电控制器之间相互通讯，即可通过校准控制器的校准引脚给充电控制器的采样引脚发送校准信号，完成对充电控制器的校准。

当然，上述校准系统也可用作模拟温度信号的校准，当校准信号为温度信号时，将充电控制器的采集端V-E的电压设定为固定值，第一电阻R1为能随温度或湿度变化的电阻，根据不同温度下第一电阻R1对应的不同阻值计算出不同温度下充电控制器的第3引脚的理论电压，当实际校准时采集端V-E悬空；在实际校准时，通过校准控制器给充电控制器发送不同温度下的理论电压值，则类同于采集端V-E接固定值时第一电阻R1的阻值进行变化，从而模拟出温度信号的校准。

其中，如图2所示，使用上述校准系统进行校准的方法，包括以下步骤：

步骤1、判断充电控制器是否需要进行校准，如是，则在充电控制器内设定多个档位的校准参数，并转入步骤2；如否，则继续判断充电控制器是否需要进行校准；

步骤2、判断充电控制器与校准控制器是否建立起通讯连接，如是，则转入步骤3；如否，则继续判断充电控制器与校准控制器是否建立起通讯连接；

步骤3、充电控制器给校准控制器发送其中一个档位的待校准参数；

步骤4、判断校准控制器是否收到充电控制器发送的待校准参数，如是，则该校准控制器给充电控制器发送该档待校准参数对应的校准值，并转入步骤5；如否，则转入步骤7；

步骤5、判断充电控制器是否收到校准值，如是，则校准当前档位，并转入步骤6；如否，则转入步骤7；

步骤6、判断充电控制器是否校准完成，如是，则结束；如否，则充电控制器给校准控制器发送另一个档位的待校准参数，并转至步骤4。

步骤7、充电控制器与校准控制器之间校准未成功，结束。

其中，待校准参数的档位个数取值范围为3～7。

当然，当待校准参数为高电压信号或高电流信号时，则该校准方法中使用的校准系统中必须设有分压电路，校准控制器发送给充电控制器的校准值则对应为充电控制器内设定的某个档位的待校准参数经过分压电路后转换成的小电压或小电流值。

以具体例子对上述校准方法进行说明，假设校准信号为高电压信号时，充电控制器的采集端V-E采集电压范围为0～800V，另外假设采集端V-E的待校准档位为5档，分别为0V、200V、400V、600V和800V，分压电路1中第一电阻R1和第二电阻R2的比值为399:1，即第一MCU上的采样引脚采样的AD理论值为

VCC为采集端V-E理论输出的电压，5档待校准参数对应的AD值分别为：0V、0.5V、1V、1.5V和2V，因此充电控制器内设定的5个档位的待校准参数经过分压电路后转换成0V、0.5V、1V、1.5V和2V的AD值，在校准时需要事先将这5档待校准参数经过分压电路转换后对应的校准值存储在校准控制器内，在校准某档待校准参数时，校准控制器发送的DA值为该档待校准参数经过分压电路转化后对应的校准值即可，当充电控制器收到该校准值后则将MCU1的第3引脚的电压调整成校准值，此时采集端V-E能输出的电压则为校准后的电压。

当充电控制器需要校准0V电压时，只需要通过通信告诉校准控制器现在校准0V档位的电压，校准控制器接受到0V档待校准参数时，校准控制器通过DA给出0V电压信号，校准控制器并将该0V电压信号发送给充电控制器，充电控制器收到0V校准值时则充电控制器校准0V档电压，即可完成该档位的校准；同样的，当充电控制器给校准控制器发送200V档位的待校准参数时，当校准控制器接受到200V档待校准参数时，校准控制器通过DA给出0.5V电压信号，校准控制器将该0.5V电压信号发送给充电控制器，充电控制器收到0.5V电压校准值时则充电控制器校准200V档电压，此时当充电控制器的第3引脚处的电压调整成0.5V时，则充电控制器的采集端则输出200V电压；依次使用相同的方法实现400V、600V和800V档位的校准，通过上述步骤即可完成对充电桩电压的校准。

一方面，上述校准系统及校准方法中无需提供能保证整个充电桩工作的高压电，只需能保证充电控制器工作的电压即可，提高了工作人员的安全性；校准时无须启动高压电源等繁琐操作，减少校准所用时间；另外上述校准方法中通过分压电路将校准值设置成小电压信号即可完成对高电压的校准，因此该方法更加安全、有效。另一方面，该校准系统无需将充电控制器安装在充电桩上再进行校准，只需单独对充电控制器进行校准即可与其它设备配置后组装成充电桩，提高了充电桩的生产效率，减少了因充电控制器出现故障而造成整个充电桩更换的问题；且该校准控制器的适用性强，可以满足各种充电控制器的校准，且连接简单，通用性强。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电桩的校准系统，充电桩包括充电控制器，其特征在于：校准系统包括用于对充电控制器进行校准的校准控制器，所述充电控制器内设有第一MCU，所述校准控制器内设有第二MCU，所述第一MCU和第二MCU相通讯连接，所述第一MCU上设有采样引脚，所述第二MCU上设有校准引脚，所述第一MCU上的采样引脚和第二MCU上的校准引脚相连接，用于通过第二MCU给第一MCU发送校准信号。

2.根据权利要求1所述的充电桩的校准系统，其特征在于：所述第一MCU和第二MCU上均分别设有数据发送引脚和数据接收引脚，所述第一MCU的数据发送引脚与第二MCU的数据接收引脚相连接，所述第一MCU的数据接收引脚与第二MCU的数据发送引脚相连接，用于实现第一MCU和第二MCU的通讯连接。

3.根据权利要求2所述的充电桩的校准系统，其特征在于：所述第一MCU和第二MCU通过UART、RS232、RS485、CAN、SPI或I2C中的一种接口实现通讯连接。

4.根据权利要求1所述的充电桩的校准系统，其特征在于：所述第一MCU和第二MCU上均分别设有供电引脚和接地引脚，所述第一MCU的供电引脚连接外接电源(VCC)，所述第一MCU的接地引脚接地，所述第一MCU上的供电引脚与第二MCU的供电引脚相连接，所述第一MCU上的接地引脚与第二MCU的接地引脚相连接，用于通过充电控制器为校准控制器供电。

5.根据权利要求1所述的充电桩的校准系统，其特征在于：所述第一MCU的第2引脚输出基准电压，所述第一MCU的第2引脚和第二MCU的第2引脚相连接，用于通过第一MCU为第二MCU提供基准电压。

6.根据权利要求1所述的充电桩的校准系统，其特征在于：所述充电控制器内还设有分压电路(1)，所述分压电路(1)一端接地，所述分压电路(1)的另一端对应为充电控制器的采集端(V-E)，所述分压电路(1)的中部与所述第一MCU上的采样引脚相连接。

7.根据权利要求6所述的充电桩的校准系统，其特征在于：所述分压电路(1)包括两个相串联的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一电阻(R1)的一端对应为充电控制器的采集端(V-E)，所述第二电阻(R2)的一端接地，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)之间的连接线连接第一MCU上的采样引脚。

8.根据权利要求1所述的充电桩的校准系统，其特征在于：所述校准信号为电压信号或电流信号。

9.一种应用如权利要求1所述的充电桩校准系统的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、判断充电控制器是否需要进行校准，如是，则在充电控制器内设定多个档位的校准参数，并转入步骤2；如否，则继续判断充电控制器是否需要进行校准；

步骤2、判断充电控制器与校准控制器是否建立起通讯连接，如是，则转入步骤3；如否，则继续判断充电控制器与校准控制器是否建立起通讯连接；

步骤3、充电控制器给校准控制器发送其中一个档位的待校准参数；

步骤4、判断校准控制器是否收到充电控制器发送的待校准参数，如是，则该校准控制器给充电控制器发送该档待校准参数对应的校准值，并转入步骤5；如否，则转入步骤7；

步骤5、判断充电控制器是否收到校准值，如是，则校准当前档位，并转入步骤6；如否，则转入步骤7；

步骤6、判断充电控制器是否校准完成，如是，则结束；如否，则充电控制器给校准控制器发送另一个档位的待校准参数，并转至步骤4。

步骤7、充电控制器与校准控制器之间校准未成功，结束。

10.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于：所述待校准参数的档位个数取值范围为3～7。

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