CN111915948A - 一种教学用新能源充电桩系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电桩教学技术领域，且公开了一种教学用新能源充电桩系统，包括充电桩，所述充电桩的输出端与升压调节器的输入端电连接，所述充电桩的输出端与可编程序控制器的输入端双向信号连接，所述充电桩的输出端与接触器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与可编程序控制器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与操作显示屏的输入端电连接。该教学用新能源充电桩系统，通过采用充电桩提供的直流12V电源供电，经直流12V到24V升压调压器产生直流24V电源为可编程序控制器和操作显示屏提供电源，同时通过CAN总线与充电桩进行通信，能够模拟动力电池BMS与充电桩的CAN总线应答机制，响应充电桩的请求信号。

Description

一种教学用新能源充电桩系统

技术领域

本发明涉及充电桩教学技术领域，具体为一种教学用新能源充电桩系统。

背景技术

开发和利用新能源是当今世界环境问题的重要影响因素，是解决环境问题的核心和突破口，电动汽车的广泛应用是新能源利用的一个重要环节，其推广应用与充电的便利快捷有着直接的关系。

充电桩是新能源汽车的充电装置，是新能源汽车应用的基础设施，也是新能源汽车职业教育的重点内容，在职业院校和社会运维机构的充电桩的应用教学和培训中，如果直接使用当前充电桩的典型应用装置作为教学装置，由于新能源汽车由真实电池构成，充入一定电量后需要为汽车放电，否则无法再充入电，在教学中使用不便，故提出一种教学用新能源充电桩系统已解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种教学用新能源充电桩系统，具备模拟电动汽车的动力电池，避免充电完成后还需放电的优点，解决了在职业院校和社会运维机构的充电桩的应用教学和培训中，如果直接使用当前充电桩的典型应用装置作为教学装置，由于新能源汽车由真实电池构成，充入一定电量后需要为汽车放电，否则无法再充入电，在教学中使用不便的问题。

(二)技术方案

为实现上述模拟电动汽车的动力电池，避免充电完成后还需放电的目的，本发明提供如下技术方案：一种教学用新能源充电桩系统，包括充电桩，所述充电桩的输出端与升压调节器的输入端电连接，所述充电桩的输出端与可编程序控制器的输入端双向信号连接，所述充电桩的输出端与接触器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与可编程序控制器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与操作显示屏的输入端电连接，所述接触器的输出端与电阻箱的输入端电连接，所述电阻箱的输出端与可编程序控制器双向电连接，所述操作显示屏与可编程序控制器双向电连接，所述接触器的输出端与可编程序控制器的输入端双向电连接。

优选的，所述充电桩包括电源接口、信号接口和充电接口，所述电源接口通过导线升压调节器电连接。

优选的，所述信号接口与模拟装置BMS通过CAN总线进行通信，所述充电接口通过充电枪与接触器电连接。

优选的，所述充电桩提供的直流12V电源经升压调压器产生直流24V电源为可编程序控制器和操作显示屏提供电源，所述可编程序控制器选用西门子S7-1200 PLC通过第三方模块实现CANOPEN通讯功能。

优选的，所述操作显示屏选用西门子SMART-LINE-700触摸，所述操作显示屏显示的内容包括应答报文说明、指示参数、操作控制、参数设置和故障显示。

优选的，所述应答报文说明为工作阶段、报文方向、报文代码、应答报文说明优先级、报文长度和报文含义等，所述指示参数为充电电压、充电电流、充电时间、最高电池温度、最低电池温度、电池单体最高电压和单体最低电压等。

优选的，所述操作控制为手自动转换开关、启动/停止充电按钮和CAN总线通信使能按钮等等，所述参数设置为电动汽车类型、待充电电压、充电电池、充电时间、充电容量和充电金额參数等等。

优选的，所述故障显示为CAN总线通信、充电电压故障、充电电流故障、电池温度过高/过低和接触器故障等等。

优选的，所述可编程序控制器包括CAN总线通信应答处理子程序、充电控制子程序、状态显示子程序和故障处理子程序等。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种教学用新能源充电桩系统，具备以下有益效果：

该教学用新能源充电桩系统，通过采用充电桩提供的直流12V电源供电，经直流12V到24V升压调压器产生直流24V电源为可编程序控制器和操作显示屏提供电源，同时通过CAN总线与充电桩进行通信，能够模拟动力电池BMS与充电桩的CAN总线应答机制，响应充电桩的请求信号，充电桩的充电电源通过接触器与本文设计的动力电池模拟装置内部的电阻箱连接，当与充电桩的CAN应答准确无误后，可编程序控制器使得接触器线圈通电，通过对电阻箱的加热模拟对动力电池的充电，根据充电时间和充电电量等量的比较，可编程序控制器控制电阻箱相应电阻的接通断开，模拟动力电池的动态特性，实时的充电电压和充电电流，电阻箱的温度，CAN总线通信应答状态，充电桩的充电电源是否正常，是否存在故障等信号都在操作显示屏显示，还可以在操作显示屏根据待模拟的电动汽车类型设定要充电的电压和电流等参数，实现可以在一边充电时，一边消耗电能，并不进行能量存储，不会像传统技术中采用新能源车，当充入一定电量后需要为汽车放电，否则无法再充入电，在教学中使用不便的，本装置不需要定期放电，使用方便。

附图说明

图1为本发明提出的一种教学用新能源充电桩系统结构框图；

图2为本发明提出的一种教学用新能源充电桩系统充电桩与模拟装置的应答示意图；

图3为本发明提出的一种教学用新能源充电桩系统操作显示屏画面结构示意图；

图4为本发明提出的一种教学用新能源充电桩系统程序结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种教学用新能源充电桩系统，包括充电桩，所述充电桩的输出端与升压调节器的输入端电连接，所述充电桩包括电源接口、信号接口和充电接口，所述电源接口通过导线升压调节器电连接，所述信号接口与模拟装置BMS通过CAN总线进行通信，所述充电接口通过充电枪与接触器电连接，所述充电桩提供的直流12V电源经升压调压器产生直流24V电源为可编程序控制器和操作显示屏提供电源，所述可编程序控制器选用西门子S7-1200 PLC通过第三方模块实现CANOPEN通讯功能，所述充电桩的输出端与可编程序控制器的输入端双向信号连接，所述充电桩的输出端与接触器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与可编程序控制器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与操作显示屏的输入端电连接，所述操作显示屏选用西门子SMART-LINE-700触摸，所述操作显示屏显示的内容包括应答报文说明、指示参数、操作控制、参数设置和故障显示，所述应答报文说明为工作阶段、报文方向、报文代码、应答报文说明优先级、报文长度和报文含义等，所述指示参数为充电电压、充电电流、充电时间、最高电池温度、最低电池温度、电池单体最高电压和单体最低电压等，所述操作控制为手自动转换开关、启动/停止充电按钮和CAN总线通信使能按钮等等，所述参数设置为电动汽车类型、待充电电压、充电电池、充电时间、充电容量和充电金额參数等等，所述故障显示为CAN总线通信、充电电压故障、充电电流故障、电池温度过高/过低和接触器故障等等，所述接触器的输出端与电阻箱的输入端电连接，所述电阻箱的输出端与可编程序控制器双向电连接，所述操作显示屏与可编程序控制器双向电连接，所述可编程序控制器包括CAN总线通信应答处理子程序、充电控制子程序、状态显示子程序和故障处理子程序等，所述接触器的输出端与可编程序控制器的输入端双向电连接，工作时，PLC通过CAN总线通信接口与充电桩的通信接口连接，充电桩的充电电源与本装置中作为负载的电阻箱连接，在操作显示屏上按下开始按钮，本模拟装置首先与充电桩进行CAN总线通信应答，测试通信过程是否完好，通信对话状态信息在操作显示屏以列表形式显示，便于操作者查看，当与充电桩的CAN通信应答完毕，若没有问题，则由PLC控制接触器线圈通电，从而将充电桩的充电电源连接到本装置的负载——电阻箱上，对电阻进行加热来模拟对电动汽车的动力电池进行充电，充电过程中，实时的充电电压和电流等数据在操作显示屏显示；还可以在操作显示屏根据待模拟的电动汽车类型设定要充电的电压和电流等参数，此外电阻箱的温度，CAN总线通信接口，充电桩的充电电源是否正常等信号都在操作显示屏显示，供操作者操作时查看。

综上所述，该教学用新能源充电桩系统，通过采用充电桩提供的直流12V电源供电，经直流12V到24V升压调压器产生直流24V电源为可编程序控制器和操作显示屏提供电源，同时通过CAN总线与充电桩进行通信，能够模拟动力电池BMS与充电桩的CAN总线应答机制，响应充电桩的请求信号，充电桩的充电电源通过接触器与本文设计的动力电池模拟装置内部的电阻箱连接，当与充电桩的CAN应答准确无误后，可编程序控制器使得接触器线圈通电，通过对电阻箱的加热模拟对动力电池的充电，根据充电时间和充电电量等量的比较，可编程序控制器控制电阻箱相应电阻的接通断开，模拟动力电池的动态特性，实时的充电电压和充电电流，电阻箱的温度，CAN总线通信应答状态，充电桩的充电电源是否正常，是否存在故障等信号都在操作显示屏显示，还可以在操作显示屏根据待模拟的电动汽车类型设定要充电的电压和电流等参数，实现可以在一边充电时，一边消耗电能，并不进行能量存储，不会像传统技术中采用新能源车，当充入一定电量后需要为汽车放电，否则无法再充入电，在教学中使用不便的，本装置不需要定期放电，使用方便，解决了在职业院校和社会运维机构的充电桩的应用教学和培训中，如果直接使用当前充电桩的典型应用装置作为教学装置，由于新能源汽车由真实电池构成，充入一定电量后需要为汽车放电，否则无法再充入电，在教学中使用不便的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种教学用新能源充电桩系统，包括充电桩，其特征在于：所述充电桩的输出端与升压调节器的输入端电连接，所述充电桩的输出端与可编程序控制器的输入端双向信号连接，所述充电桩的输出端与接触器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与可编程序控制器的输入端电连接，所述升压调节器的输出端与操作显示屏的输入端电连接，所述接触器的输出端与电阻箱的输入端电连接，所述电阻箱的输出端与可编程序控制器双向电连接，所述操作显示屏与可编程序控制器双向电连接，所述接触器的输出端与可编程序控制器的输入端双向电连接。

2.根据权利要求1所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述充电桩包括电源接口、信号接口和充电接口，所述电源接口通过导线升压调节器电连接。

3.根据权利要求2所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述信号接口与模拟装置BMS通过CAN总线进行通信，所述充电接口通过充电枪与接触器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述充电桩提供的直流12V电源经升压调压器产生直流24V电源为可编程序控制器和操作显示屏提供电源，所述可编程序控制器选用西门子S7-1200 PLC通过第三方模块实现CANOPEN通讯功能。

5.根据权利要求1所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述操作显示屏选用西门子SMART-LINE-700触摸，所述操作显示屏显示的内容包括应答报文说明、指示参数、操作控制、参数设置和故障显示。

6.根据权利要求1所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述应答报文说明为工作阶段、报文方向、报文代码、应答报文说明优先级、报文长度和报文含义等，所述指示参数为充电电压、充电电流、充电时间、最高电池温度、最低电池温度、电池单体最高电压和单体最低电压等。

7.根据权利要求1所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述操作控制为手自动转换开关、启动/停止充电按钮和CAN总线通信使能按钮等等，所述参数设置为电动汽车类型、待充电电压、充电电池、充电时间、充电容量和充电金额參数等等。

8.根据权利要求1所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述故障显示为CAN总线通信、充电电压故障、充电电流故障、电池温度过高/过低和接触器故障等等。

9.根据权利要求1所述的一种教学用新能源充电桩系统，其特征在于：所述可编程序控制器包括CAN总线通信应答处理子程序、充电控制子程序、状态显示子程序和故障处理子程序等。

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