CN112519623A - 一种充电桩控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电桩控制系统，包括主控板、直流充电模块、温湿度传感器、屏、电表和直流调速风机；其中，直流充电模块用于给车辆电池提供所需的电源，电表用于读取电压和当前正向有功总电能，主控板集成有计费单元，用于车辆的充电计费；屏与主控板连接，用于人机交互和状态参数的显示，主控板与各个模块进行通信，采集信息，最终实现充电桩给车辆充电的功能，主控板根据温湿度传感器获取当前环境的温湿度数据，进一步控制直流调速风机的风速，以实时调节环境的温湿度。本发明的充电桩控制系统，将计费单元集成到主控板中，增加散热控制功能，达到抗干扰能力强、降低成本，增强充电桩使用性能的作用。

Description

一种充电桩控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车充电装置，尤其涉及一种新型充电桩控制系统。
背景技术
目前新能源电动汽车的发展日新月异，直流充电桩作为电动汽车充电技术的关键因素之一，其安全性、智能化一直是人们关注的重点。充电桩控制系统作为直流充电桩的核心，其对充电桩的影响不言而喻。
直流充电桩一般都建在室外，其工作受到周围环境的影响十分明显，例如天气情况、外界振动及其他干扰的变化。传统充电桩多采用主控板与计费单元通信来解决计费问题，但是这样带来了各个部分之间通信干扰的问题，以及增加成本、维修困难等问题。并且无法对充电桩内各种环境进行实时有效跟踪，无法及时了解整机内散热情况。
发明内容
发明目的：针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种性能稳定、抗干扰能力强的新型充电桩控制系统。
技术方案：本发明所述的一种充电桩控制系统，包括主控板、直流充电模块、温湿度传感器、屏、电表和直流调速风机；所述主控板包括计费单元、通信模块、温湿度检测电路、电压采样电路和枪头CC采样电路；
所述直流充电模块和主控板连接，直流充电模块将交流电转换为直流电，给车辆电池提供所需的电源；
所述温湿度传感器和主控板连接，用于检测充电桩中的温湿度数据，并发送给主控板；
所述直流调速风机安装在直流充电模块的一侧，并和主控板连接，主控板根据温湿度传感器获取当前环境的温湿度数据，对其处理分析后，控制直流调速风机的风速，以实时调节环境的温湿度；
所述屏与主控板连接，用于人机交互、状态参数的显示；
所述电表和主控板连接，用于读取电压和当前正向有功总电能；充电流程如下：
充电桩的充电桩枪插入车辆的充电插座，主控板根据用户发出的开始充电指令与车辆建立通信连接，检测车辆CC电压，接触发直流充电模块输出电能，同时，电表采集电量计量数据发送至主控板，计费单元通过存储、加密、解密、通信、计量和计费定位功能，实现对车辆的充电计费；当计费用户下发结束充电指令或者出现故障/异常中断时，直流充电模块停止电能输出，屏提示用户进行结算。
进一步的，还包括车联网平台，所述主控板与该车联网平台通过4G通信或者网口通信连接；所示主控板向车联网平台上报充电桩的系统参数和/或结算数据，同时车联网平台向充电桩发送远程启动或者停止命令，充电桩根据其下发的命令进行响应。
进一步的，所述充电桩上设有插卡槽，主控板包括读卡器电路，缴费卡插入卡槽后，读卡器电路读取缴费卡的卡号、金额，并写回数据。
进一步的，所述主控板包括CAN通信电路，主控板与直流充电模块通过CAN通信进行交互。
进一步的，所述充电桩和充电枪之间设有主回路接触器，在充电枪拔出充电插座时，主控板控制该主回路接触器切断电路。所述充电枪上还设有充电枪电子锁，该充电枪电子锁由主控板控制，将充电枪锁定在车辆上。
进一步的，所述主控板实时采集充电桩和充电桩控控制系统的状态量信息，根据状态参数/状态反馈进行故障提示。
进一步的，所述主控板发出PWM信号，经电压比较器、驱动电路后输出PWM风扇控制信号，进入直流调速风机的控制口，直流调速风机的速度随着PWM占空比的变化而变化。
进一步的，所述主控板还包括RS485通信电路，用于主控板和屏、电表的通信。
有益效果：与传统控制系统相比，本发明具有如下显著进步：1、将计费单元集成到控制器中，降低了整机的接线工作量，增加了控制器的抗干扰能力，有利于通信的顺利进行，成本更低。2、性能有了较大的提升；能够及时对整机环境进行有效检测并且能够，能够对风扇的风量进行精准控制，保证整机内温湿度维持在一定范围，有利于实时检测并改善整机的运行环境，增加使用年限。
附图说明
图1为本发明新型充电桩控制系统的结构框图；
图2为本发明的直流调速风扇控制电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图，具体阐述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的一种新型充电桩控制系统，包括主控板、充电模块、温湿度传感器、屏、电表、直流调速风机和车联网平台。主控板包括计费单元、通信模块、温湿度检测电路、电压采样电路和枪头CC采样电路。
车辆为新能源汽车，充电桩通过充电桩枪对车辆进行充电，同时主控板与车辆进行通信，并检测车辆CC电压。
直流充电模块将220V AC转换为200-750V DC，提供给车辆电池所需的电量。直流充电模块包括模块输入、输出、状态信息的读取，模块电压、电流、开关状态的控制、模块分组控制等功能。
屏与主控板通信连接，来实现人机交互，并实时显示当前充电状态。
温湿度传感器用于将充电桩中的温湿度情况送给主控板，直流调速风机安装在直流充电模块的一侧。主控板根据温湿度传感器获取当前环境的温湿度数据，和预设温湿度阈值进行比较，来调整直流调速风机的风速，以达到改变环境情况，使充电桩工作在最适宜的环境条件下。具体的实现方式如图2所示，主控板的主控芯片发出PWM信号，进入U1的3脚，U1与R2、R3组成电压比较器，其门限电压为VCC*(R2/(R2+R3))，U1的1脚经过R4上拉，R5限流后进入三极管Q1，经过Q1与R6的驱动电路后输出PWM_FAN，进入直流调速风扇的控制口，直流调速风扇的速度随着PWM占空比的变化而变化。
电表和主控板连接，用于读取电压和当前正向有功总电能；计费单元通过存储、加密、解密、通信、计量、计费定位等功能对车辆充电计费，并与车联网平台进行通信，通信方式有4G通信或者网口通信。
充电桩通过充电桩枪对车辆进行充电，同时主控板与车辆进行通信连接，并检测车辆CC电压，确定充电桩的充电枪头与车辆是否正常连。
用户通过屏下发指令给主控板，主控板触发直流充电模块输出电能，同时，电表采集电量计量数据发送至主控板，计费单元通过存储、加密、解密、通信、计量和计费定位功能，实现对车辆的充电计费；当计费用户下发结束充电指令或者出现故障/异常中断时，直流充电模块停止电能输出，屏提示用户进行结算。
以下为本实施例的控制系统的工作具体案例：主控系统通过屏下发指令给主控板，
主控板利用CAN、UART、网络等方式与各个模块进行通信，采集信息，最终实现充电桩给车辆充电的功能，进一步的，还包括车联网平台，主控板通过网络/4G与该车联网平台通信连接，上报充电桩的实时信息(包括系统参数、计费结算数据等)，同时后台的车联网平台也可以下发远程启动或者停止命令，充电桩根据下发的命令进行响应。
进一步的，主控板包括RS485通信电路和CAN通信电路。
RS485通信主要用于1：主控板与屏的通信，进行人机交互。2：主控板与电表的通信，读取电压、电流以及电量值。
充电桩控制系统与电动汽车BMS通过CAN进行通信，根据国标协议GB/T 27930-2015协议的内容，进行报文交互，根据车辆实际的需求进行输出。据需求的情况，主控系统与直流充电模块利用CAN通信进行交互，同时控制主回路接触器、充电枪电子锁等。
系统实时采集各种状态量信息，能及时报出故障点，进行故障提示；状态量信息包括直流充电模块的模块输入、输出、电压、电流、开关状态量、环境温湿度、直流调速风机转速等参数，还包括IO口状态：接触器状态反馈、电子锁状态反馈、门状态反馈、急停状态反馈、绝缘状态、熔断器状态等。主控板与电能表通信采集电量计量数据，当用户下发结束充电指令或系统检测到故障/异常而产生的故障/异常停止时，系统停止电能输出，并提示用户进行结算，本实施例通过读卡器进行结算；具体的，将缴费卡插入充电桩的卡槽后，主控板的读卡器电路读取缴费卡卡号、金额，并写回数据，结算完成后，将数据上传到后台车联网平台。
车联网平台根据通信报文的发送和接收，完成从用户登录到正常交互的流程管理以及重连与异常的处理。

Claims (10)

1.一种充电桩控制系统，其特征在于：包括主控板、直流充电模块、温湿度传感器、屏、电表和直流调速风机；所述主控板包括计费单元、通信模块、温湿度检测电路、电压采样电路和枪头CC采样电路；
所述直流充电模块和主控板连接，直流充电模块将交流电转换为直流电，给车辆电池提供所需的电源；
所述温湿度传感器和主控板连接，用于检测充电桩中的温湿度数据，并发送给主控板；
所述直流调速风机安装在直流充电模块的一侧，并和主控板连接，主控板根据温湿度传感器获取当前环境的温湿度数据，对其处理分析后，控制直流调速风机的风速，以实时调节环境的温湿度；
所述屏与主控板连接，用于人机交互、状态参数的显示；
所述电表和主控板连接，用于读取电压和当前正向有功总电能；充电流程如下：
充电桩的充电桩枪插入车辆的充电插座，主控板根据用户发出的开始充电指令与车辆建立通信连接，检测车辆CC电压，接触发直流充电模块输出电能，同时，电表采集电量计量数据发送至主控板，计费单元通过存储、加密、解密、通信、计量和计费定位功能，实现对车辆的充电计费；当计费用户下发结束充电指令或者出现故障/异常中断时，直流充电模块停止电能输出，屏提示用户进行结算。
2.根据权利要求1所述的充电桩控制系统，其特征在于：还包括车联网平台，所述主控板与该车联网平台通信连接；
所示主控板向车联网平台上报充电桩的系统参数和/或结算数据，同时车联网平台向充电桩发送远程启动或者停止命令，充电桩根据其下发的命令进行响应。
3.根据权利要求1所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述主控板与车联网平台的通信方式为4G通信或者网口通信。
4.根据权利要求1所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述充电桩上设有插卡槽，主控板包括读卡器电路，缴费卡插入卡槽后，读卡器电路读取缴费卡的卡号、金额，并写回数据。
5.根据权利要求1所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述主控板包括CAN通信电路，主控板与直流充电模块通过CAN通信进行交互。
6.根据权利要求5所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述充电桩和充电枪之间设有主回路接触器，在充电枪拔出充电插座时，主控板控制该主回路接触器切断电路。
7.根据权利要求5所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述充电枪上设有充电枪电子锁，该充电枪电子锁由主控板控制，将充电枪锁定在车辆上。
8.根据权利要求1所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述主控板实时采集充电桩和充电桩控控制系统的状态量信息，根据状态参数/状态反馈进行故障提示。
9.根据权利要求1所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述主控板发出PWM信号，经电压比较器、驱动电路后输出PWM风扇控制信号，进入直流调速风机的控制口，直流调速风机的速度随着PWM占空比的变化而变化。
10.根据权利要求1所述的充电桩控制系统，其特征在于：所述主控板包括RS485通信电路，用于主控板和屏、电表的通信。
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