CN112114191B - 充电计量电路、充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电计量电路、充电桩，该充电计量电路的电子开关的数量与计量模块的数量相同且一一对应，主控芯片通过电子开关与计量模块连接；计量模块与充电枪连接；主控芯片上设置有至少一个控制接口、串行通信接口，串行通信接口与电子开关连接，通过电子开关与计量模块通信，控制接口的数量与电子开关的数量相同，且分别与不同的电子开关连接。本发明利用主控芯片的控制端口控制电子开关的通断实现主控芯片与计量模块的分时通讯，无需增加多个RS485接口芯片和人工设置计量模块地址，减少了电路成本和设计成本，降低了主控芯片选型的难度。

Description

充电计量电路、充电桩

技术领域

本发明涉及电动汽车充电桩生产领域，尤其涉及一种充电计量电路、充电桩。

背景技术

目前，充电桩行业在主控芯片与多个计量模块之间的通讯主要采用RS485通讯，但这种通讯需要在主控和每个计量单元增加一个专用RS485接口芯片，且生产时需要给每一个计量单元设置地址，这种组网方式成本较高。

以四枪交流充电桩为例，四枪交流充电桩有4个计量模块，计量模块受体积限制一般采用UART接口通讯，若采用RS485组网通讯，需要在主控UART口和每个计量模块的UART接口处增加一个RS485接口芯片，4个计量模块都安装在主控板上，按照这种方案主控板就需要增加5个专用RS485接口芯片，还要给每个计量模块设置地址；若采用主控的4个UART口分别与4个计量模块通讯，再加上4G模块、蓝牙模块、液晶显示模组、刷卡器模块也用UART接口，需要多达8个UART接口，在主控芯片选型的时候就比较困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种充电计量电路、充电桩，将主控芯片通过电子开关与多个计量模块连接，并利用主控芯片的控制端口控制电子开关的通断实现主控芯片与计量模块的分时通讯，无需增加多个RS485接口芯片和人工设置计量模块地址，减少了电路成本和设计成本，降低了主控芯片选型的难度。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种充电计量电路，充电计量电路包括：主控芯片、至少一个电子开关以及至少一个计量模块，所述电子开关的数量与所述计量模块的数量相同且一一对应，所述主控芯片通过所述电子开关与所述计量模块连接；所述计量模块与充电枪连接，用于在充电枪充电时进行电能计量；所述主控芯片上设置有至少一个控制接口、串行通信接口，所述串行通信接口与所述电子开关连接，通过所述电子开关与所述计量模块通信，所述控制接口的数量与所述电子开关的数量相同，且分别与不同的电子开关连接，所述主控芯片通过所述控制接口控制所述电子开关的通断以实现所述串行通信接口与所述计量模块的分时通信。

进一步地，电子开关、计量模块的数量均为4个。

进一步地，所述电子开关包括第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关以及第四电子开关，且所述第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关的电路结构相同。

进一步地，所述串行通信接口包括数据发送接口、数据接收接口，所述数据发送接口、数据接收接口分别与所述第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关连接。

进一步地，所述第一电子开关包括第一开关电路、第二开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路分别与数据发送接口、数据接收接口连接，且所述第一开关电路包括第一三极管，第二开关电路包括第二三极管，所述第一三极管的基极、第二三极管的基极均与所述主控芯片的控制接口连接。

进一步地，所述第一开关电路包括第一电阻、第二电阻，所述第二电阻一端接地，另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一电阻一端与所述第一三极管的基极连接，另一端与所述控制接口连接。

进一步地，所述第一开关电路还包括第三电阻，所述第一三极管的发射极与所述数据发送接口连接，集电极通过所述第三电阻分别与所述计量模块的信息接收接口、稳压电源连接。

进一步地，所述充电计量电路还包括第十一电阻，所述第十一电阻一端与所述稳压电源连接，另一端与所述数据发送接口、第二三极管的集电极连接。

进一步地，所述主控芯片通过所述串行通信接口读取所述计量模块采集的所述充电枪的电压、电流、功率以及电能数据。

基于相同的发明构思，本发明还提出一种充电桩，所述充电桩设置有如上所述的充电计量电路。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：将主控芯片通过电子开关与多个计量模块连接，并利用主控芯片的控制端口控制电子开关的通断实现主控芯片与计量模块的分时通讯，无需增加多个RS485接口芯片和人工设置计量模块地址，减少了电路成本和设计成本，降低了主控芯片选型的难度。

附图说明

图1为本发明充电计量电路一实施例的结构图；

图2为本发明充电计量电路中电子开关一实施例的电路图；

图3为本发明充电计量电路中计量模块一实施例的示意图；

图4为本发明图1中主控芯片循环读取多个计量模块数据一实施例的示意图；

图5为本发明充电桩一实施例的结构图。

图中：1、主控芯片；3、计量模块；4、充电枪；21、第一电子开关；22、第二电子开关；23、第三电子开关；24、第四电子开关；RXD、数据接收接口；TXD、数据发送接口；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R11、第十一电阻；GPIO、控制接口；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参阅图1-4，其中，图1为本发明充电计量电路一实施例的结构图；图2为本发明充电计量电路中电子开关一实施例的电路图；图3为本发明充电计量电路中计量模块一实施例的示意图；图4为本发明图1中主控芯片循环读取多个计量模块数据一实施例的示意图。结合附图1-4对本发明充电计量电路作详细说明。

在本实施例中，充电计量电路包括：主控芯片1、至少一个电子开关以及至少一个计量模块3，电子开关的数量与计量模块3的数量相同且一一对应，主控芯片1通过电子开关与计量模块3连接；计量模块3与充电枪4连接，用于在充电枪4充电时进行电能计量；主控芯片1上设置有至少一个控制接口GPIO、串行通信接口，串行通信接口与电子开关连接，通过电子开关与计量模块3通信，控制接口GPIO的数量与电子开关的数量相同，且分别与不同的电子开关连接，主控芯片1通过控制接口GPIO控制电子开关的通断以实现串行通信接口与计量模块3的分时通信。

在本实施例中，电子开关、计量模块3的数量均为4个。在其他实施例中，电子开关、计量模块3的数量也可以3个、5个以及其他数量，具体数量可根据用户需求设置。

在本实施例中，主控芯片1为MCU、DSP、SOC、CPU等微型控制器，计量模块3为电能计量单元。

在本实施例中，电子开关包括第一电子开关21、第二电子开关22、第三电子开关23以及第四电子开关24，且第一电子开关21、第二电子开关22、第三电子开关23、第四电子开关24的电路结构相同。在其他实施例中，第一电子开关21、第二电子开关22、第三电子开关23、第四电子开关24的电路结构也可以不同，只需电子开关能够根据主控芯片1输出的控制信号控制串行通信接口与计量模块3之间的数据通信接通与中断即可。

在本实施例中，串行通信接口包括数据发送接口TXD、数据接收接口RXD，数据发送接口TXD、数据接收接口RXD分别与第一电子开关21、第二电子开关22、第三电子开关23、第四电子开关24连接。

下面以第一电子开关21为例对本发明的电子开关进行说明。

在本实施例中，第一电子开关21包括第一开关电路、第二开关电路，第一开关电路、第二开关电路分别与数据发送接口TXD、数据接收接口RXD连接，且第一开关电路包括第一三极管Q1，第二开关电路包括第二三极管Q2，第一三极管Q1的基极、第二三极管Q2的基极均与主控芯片1的控制接口GPIO连接。

第一开关电路包括第一电阻R1、第二电阻R2，第二电阻R2一端接地，另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一电阻R1一端与第一三极管Q1的基极连接，另一端与控制接口GPIO连接。第二开关电路包括第四电阻R4、第五电阻R5，第四电阻R4一端与第二三极管Q2的基极连接，另一端和第一电阻R1与同一个控制接口GPIO连接，第五电阻R5一端与第二三极管Q2的基极连接，另一端接地。

在本实施例中，第一开关电路、第二开关电路分别构成一个单向电子开关，其中，第一三极管Q1、第二三极管Q2为NPN三极管。第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接到主控芯片1的控制接口GPIO，主控芯片1的控制接口GPIO通过输出高、低电平控制第一三极管Q1的饱和导通或者截止，当第一三极管Q1饱和导通时，集电极的电平跟随发射极的电平变化而变化，串行通信接口中数据发送接口TXD的信号波形从发射极传导到集电极，实现了数据信号的单向传输功能。其它开关电路和电子开关中三极管和电阻构成的电子开关工作原理相同，不再赘述。

在其他实施例中，第一三极管Q1、第二三极管Q2也可以为PNP三极管、晶体管、MOS管、模拟开关以及其他能够根据控制接口GPIO输出的信号通断线路的开关器件。

在一个具体的实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2的型号相同，均为MMBT3904。

在一个具体的实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5的阻值相同，均为10K，通过第二电阻R2、第五电阻R5分别避免主控芯片1在非正常运行且控制接口GPIO处于高阻态时把第一三极管Q1、第二三极管Q2的基极置低导致第一三极管Q1、第二三极管Q2误导通。

在一个具体的实施例中，主控芯片1和第一电子开关21对应的计量模块3通讯时，主控的不与该剂量模块连接的控制接口GPIO分别输出低电平断开第二电子开关22、第三电子开关23、第四电子开关24，即主控芯片1的串行通信接口与第二电子开关22、第三电子开关23、第四电子开关24分别对应连接的计量模块3的接口均断开连接；主控芯片1上与第一电子开关21连接的控制接口GPIO输出高电平闭合第一电子开关21，即主控芯片1的串行通信接口与计量模块3的数据输出接口连接，主控芯片1的串行通信接口读取计量模块3从充电枪4采集到电压、电流、功率、电能数据。其中，主控芯片1的串行通信接口读取另外3个计量模块3采集到的充电枪4的电压、电流、功率、电能数据方式相同，不再赘述。

在本实施例中，第一开关电路还包括第三电阻R3，第一三极管Q1的发射极与数据发送接口TXD连接，集电极通过第三电阻R3分别与计量模块3的信息接收接口、稳压电源连接。充电计量电路还包括第十一电阻R11，第十一电阻R11一端与稳压电源连接，另一端与数据发送接口TXD、第二三极管Q2的集电极连接。

在一个具体的实施例中，稳压电源的电压为3.3V，第三电阻R3与第十一电阻R11的阻值相同，均为10KΩ。

在本实施例中，主控芯片1的四个控制接口GPIO按照图4所示的方式循环读取多个计量模块3数据，主控芯片1的控制芯片循环发出信号以闭合和断开第一电子开关21、第二电子开关22、第三电子开关23、第四电子开关24，实现了主控的串行通信接口分时读取多个计量模块3数据的功能。

有益效果：本发明的充电计量电路将主控芯片通过电子开关与多个计量模块连接，并利用主控芯片的控制端口控制电子开关的通断实现主控芯片与计量模块的分时通讯，无需增加多个RS485接口芯片和人工设置计量模块地址，减少了电路成本和设计成本，降低了主控芯片选型的难度。

基于相同的发明构思，本发明还提出一种充电桩，请参阅图5，图5为本发明充电桩一实施例的结构图，结合图5对本发明的充电桩进行说明。

在本实施例中，充电桩设置有如上述实施例所述的充电计量电路，通过该充电计量电路获取其连接的多个充电枪的电能数据。

有益效果：本发明的充电桩将主控芯片通过电子开关与多个计量模块连接，并利用主控芯片的控制端口控制电子开关的通断实现主控芯片与计量模块的分时通讯，无需增加多个RS485接口芯片和人工设置计量模块地址，减少了电路成本和设计成本，降低了主控芯片选型的难度

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种充电计量电路，其特征在于，所述充电计量电路包括：主控芯片、至少一个电子开关以及至少一个计量模块，所述电子开关的数量与所述计量模块的数量相同且一一对应，所述主控芯片通过所述电子开关与所述计量模块连接；

所述计量模块与充电枪连接，用于在充电枪充电时进行电能计量；

所述主控芯片上设置有至少一个控制接口、串行通信接口，所述串行通信接口与所述电子开关连接，通过所述电子开关与所述计量模块通信，所述控制接口的数量与所述电子开关的数量相同，且分别与不同的电子开关连接，所述主控芯片通过所述控制接口控制所述电子开关的通断以实现所述串行通信接口与所述计量模块的分时通信；

所述电子开关包括第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关以及第四电子开关，且所述第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关的电路结构相同；

所述第一电子开关包括第一开关电路、第二开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路分别与数据发送接口、数据接收接口连接，且所述第一开关电路包括第一三极管，第二开关电路包括第二三极管，所述第一三极管的基极、第二三极管的基极均与所述主控芯片的控制接口连接；

所述第一开关电路还包括第三电阻，所述第一三极管的发射极与所述数据发送接口连接，集电极通过所述第三电阻分别与所述计量模块的信息接收接口、稳压电源连接；

所述充电计量电路还包括第十一电阻，所述第十一电阻一端与所述稳压电源连接，另一端与所述数据发送接口、第二三极管的集电极连接。

2.如权利要求1所述的充电计量电路，其特征在于，所述电子开关、计量模块的数量均为4个。

3.如权利要求1所述的充电计量电路，其特征在于，所述串行通信接口包括数据发送接口、数据接收接口，所述数据发送接口、数据接收接口分别与所述第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关连接。

4.如权利要求1所述的充电计量电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一电阻、第二电阻，所述第二电阻一端接地，另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一电阻一端与所述第一三极管的基极连接，另一端与所述控制接口连接。

5.如权利要求1所述的充电计量电路，其特征在于，所述主控芯片通过所述串行通信接口读取所述计量模块采集的所述充电枪的电压、电流、功率以及电能数据。

6.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩设置有如权利要求1-5任一项所述的充电计量电路。