CN113415182B - 具有电子锁的大功率智能充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开具有电子锁的大功率智能充电系统，包括插座，插座上设置插座本体和电子锁，电子锁在插头插入插座后，进入充电模式前，将插头锁定在插座内，直到充电完成或用户主动通过网络停止充电过程，释放插座本体，此时插头可以从插座内安全的拔出；所述的插头上设置控制导引触头、充电确认触头、电源触头和保护接地触头，所述的控制导引触头与充电确认触头设置在插头的底部，所述的电源触头设置在插头的中部，保护接地触头设置在插头的上部，在插头插入插座的过程中，首先接通保护接地触头，然后接通电源触头，最后接通控制导引触头与充电确认触头，脱开的过程中，首先断开控制导引触头与充电确认触头，断开电源触头，最后断开保护接地触头。

Description

具有电子锁的大功率智能充电系统
技术领域
本发明涉及充电领域，尤其是一种具有电子锁的大功率智能充电系统。
背景技术
电动汽车传导充电接口及通信协议标准是保证电动汽车和充电基础设施互联互通的基础性标准。2014年，中国电力企业联合会组织召开了GB/T18487.1起草会议，并于2015年发布了五项标准：GB/T18487.1-2015《电动车辆传导充电系统一般要求》、GB/T20234.1-2015《电动汽车传导充电用连接装置通用要求》、GB/T20234.2-2015《电动汽车传导充电用连接装置交流充电接口》、GB/T20234.3-2015《电动汽车传导充电用连接装置直流充电接口》、GB/T27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》。
GB/T18487.1-2015《电动车辆传导充电系统一般要求》标准的“模式1”规定“将电动汽车连接到交流电网(电源)时，在电源侧使用了符合GB2099.1和GB1002要求的插头插座，在电源侧使用了相线、中性线和接地保护的导体。”且“应采用单相交流供电，且不允许超过8A和250V。不应使用模式1对电动汽车进行充电。”。由于采用模式1的充电方式无法保证充电的安全性，可能导致操作人员意外触电或引发火灾的可能性，因此标准里规定应采用“模式2”进行充电。“模式2“规定“在电源侧使用了符合GB2099.1和GB1002要求的插头插座，在电源侧使用了相线、中性线和接地保护的导体，并且在充电连接时使用了缆上控制与保护装置(IC-CPD)。”且“应采用单相交流供电。电源侧使用符合GB2099.1和GB1002要求的16A插头插座时输出不能超过13A；电源侧使用符合GB2099.1和GB1002要求的10A插头插座时输出不能超过8A。应具备剩余电流保护和过流保护功能。”。通过在线缆上增加保护装置的方式解决模式1存在的充电弊端。但是充电电流仍然控制在16A以下，究其原因是符合GB2099.1和GB1002的插头和插座只能做到16A的安全连接，且不具备导引保护装置。因此引出了“模式3”的充电方式，“模式3”规定“将电动汽车连接到交流电网(电源)时，使用了专用供电设备，将电动汽车与交流电网直接连接，并且在专用供电设备上安装了控制导引装置。”且“模式3应具备剩余电流保护功能。连接方式A、B、C适用于模式3。采用单相供电时，电流不大于32A。采用三相供电且电流大于32A时，应采用连接方式C。”。模式3规定“模式3供电接口和车辆接口应符合GB/T20234.2的要求。”，其中GB/T20234.2定义的插头可使用达到63A的充电情况，为了绝对电器安全，需要考虑足够的电器间隙及出点容量的问题，因此产品外观尺寸较大，插拔困难且重量也比较重，不利用使用，很多女性用户使用起来比较困难。。
发明内容
为了克服现有的技术存在的不足,本发明提供一种具有电子锁的大功率智能充电系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有电子锁的大功率智能充电系统，包括插座，所述的插座上设置插座本体和电子锁，所述的电子锁在插头插入插座后，进入充电模式前，将插头锁定在插座内，直到充电完成或用户主动通过网络停止充电过程，释放插座本体，此时插头可以从插座内安全的拔出；所述的插头上设置控制导引触头、充电确认触头、电源触头和保护接地触头，所述的控制导引触头与充电确认触头设置在插头的底部，所述的电源触头设置在插头的中部，所述的保护接地触头设置在插头的上部，在插头插入插座的过程中，首先接通保护接地触头，然后接通电源触头，最后接通控制导引触头与充电确认触头，在脱开的过程中，首先断开控制导引触头与充电确认触头，然后断开电源触头，最后断开保护接地触头。
进一步，所述的电子锁具体是电磁锁；所述的插座采用采用86插座面板。
进一步，所述的插座的电路板配置WIFI通讯模块，WIFI通讯模块采用ESP8266芯片电路。
进一步，所述的插座的电路板还配置电源模块、电力计量模块、充电导引模块、漏电保护模块、电源控制模块，所述的电源控制模块采用mcu，所述的电源控制模块与电源模块、电力计量模块、充电导引模块、漏电保护模块均电连接，所述的电源控制模块还与WIFI通讯模块电连接。
进一步，所述电源控制模块采用STM32F103-LQFP48微控器。
进一步，所述电源模块采用MC34063芯片电路与稳压管电路耦接电路。
进一步，所述电力计量模块采用BL6523GX芯片电路，BL6523GX芯片电路通过RX和TX引脚分别连接耦接的两个三极管，耦接的三极管分别与STM32F103-LQFP48微控器的RXD-5、TXD-5引脚电连接。
进一步，所述充电导引模块采用HCPL2503芯片，HCPL2503芯片通过耦接的三极管、功放电路与STM32F103-LQFP48微控器的MCU-AD引脚电连接，HCPL2503芯片第3引脚与STM32F103-LQFP48微控器的MCU-PWM引脚电连接。
进一步，所述漏电保护模块采用FM2147芯片，FM2147芯片通过三极管耦接后与STM32F103-LQFP48微控器的第39引脚电连接。
进一步，所述的ESP8266芯片通过21引脚、22引脚与STM32F103-LQFP48微控器电连接，所述的ESP8266芯片电路被配置通过ESP8266控制继电器实现电源的通断，同时通过获取计量模块数据将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器；所述的ESP8266芯片电路被配置导引电路功能，进行CC信号检测，发送CP信号给车载充电机实现充电前的握手准备工作，保证充电过程的安全与可靠。
本发明的有益效果是，本申请具有稳定的电子锁定机构；由于充电过程中要保证插座与插头的稳定连接，防止在充电过程中出现意外断电发生危险的问题，因此在插座内部设计了电磁锁的方式，在插座插入后，进入充电模式前，将用电磁锁将插头锁定在插座内，直到充电完成或用户主动通过网络停止充电过程，设备收到停止指令后释放电磁锁，此时插头可以从插座内安全的拔出。这样使得本申请的充电过程更加安全，另外，本申请具有安全的接触过程：在插头插入插座的过程中，首先接通保护接地触头，然后接通电源触头，最后接通控制导引触头与导电连接确认触头。在脱开的过程中，首先断开控制导引触头与充电连接确认触头，然后断开电源触头，最后断开保护接地触头。保证连接过程的安全性。同时保证即使在电磁锁机构失效的情况下，首先断开CC及CP信号，也能保证断开的安全性。
本申请具有网络通讯控制功能；在插座内集成了WIFI通讯模块，模块采用ESP8266芯片实现网络通讯及各功能模块的控制，通过ESP8266控制继电器实现电源的通断，同时通过获取计量模块数据将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器。可实现通过网络通讯控制插座进行电动汽车充电的功能，同时实时上传充电数据至网络云平台服务器。这使得本申请具有智能的通信，具体的实施中，BL6523GX芯片电路通过RX和TX引脚分别连接耦接的两个三极管，耦接的三极管分别与STM32F103-LQFP48微控器的RXD-5、TXD-5引脚电连接，通过BL6523GX芯片电路实现电力计量模块的功能，并且电力计量模块获取充电过程中的电压、电流、功率保障了充电过程中的安全，而且依靠ESP8266芯片可以实现智能联网，实施中所述的ESP8266芯片通过21引脚、22引脚与STM32F103-LQFP48微控器电连接，实现主电路的智能联网，基于智能联网还可以实现将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器。
另外本申请具有充电导引功能，使得本申请具有智能的控制；本申请通过ESP8266实现导引电路功能，进行CC信号检测，发送CP信号给车载充电机实现充电前的握手准备工作，保证充电过程的安全与可靠。本申请解决背景技术中提到的电动汽车在充电模式1充电方式存在触电容量不足、无安全保护装置的问题，解决模式2充电方式触点容量不足的问题，解决模式3充电方式笨重不便使用的问题。
附图说明
图1是本申请中插头与插座连接结构示意图。
图2-3是本申请中插头的结构示意图。
图4-9是本申请的电路连接原理图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
本申请的实施例，如图1-3所示的，具有电子锁的大功率智能充电系统其包括插座1，所述的插座1上设置插座本体11和电子锁12，所述的电子锁12在插头2插入插座1后，进入充电模式前，将插头2锁定在插座1内，直到充电完成或用户主动通过网络停止充电过程，释放插座本体11，此时插头2可以从插座1内安全的拔出；所述的插头2上设置控制导引触头21、充电确认触头22、电源触头23和保护接地触头24，所述的控制导引触头21与充电确认触头22设置在插头2的底部，所述的电源触头23设置在插头2的中部，所述的保护接地触头24设置在插头2的上部，在插头2插入插座1的过程中，首先接通保护接地触头24，然后接通电源触头23，最后接通控制导引触头21与充电确认触头22，在脱开的过程中，首先断开控制导引触头21与充电确认触头22，然后断开电源触头23，最后断开保护接地触头24。
本申请具有稳定的电子锁定机构；由于充电过程中要保证插座与插头的稳定连接，防止在充电过程中出现意外断电发生危险的问题，因此在插座内部设计了电磁锁的方式，在插座插入后，进入充电模式前，将用电磁锁将插头锁定在插座内，直到充电完成或用户主动通过网络停止充电过程，设备收到停止指令后释放电磁锁，此时插头可以从插座内安全的拔出。本申请具有安全的接触过程；在插头插入插座的过程中，首先接通保护接地触头，然后接通电源触头，最后接通控制导引触头与导电连接确认触头。在脱开的过程中，首先断开控制导引触头与充电连接确认触头，然后断开电源触头，最后断开保护接地触头。保证连接过程的安全性。同时保证即使在电磁锁机构失效的情况下，首先断开CC及CP信号，也能保证断开的安全性。
优选的实施例中，所述的电子锁12具体是电磁锁；所述的插座1采用采用86插座面板；所述的插座1的电路板配置WIFI通讯模块，WIFI通讯模块采用ESP8266芯片电路；本申请具有网络通讯控制功能；在插座内集成了WIFI通讯模块，模块采用ESP8266芯片实现网络通讯及各功能模块的控制，通过ESP8266控制继电器实现电源的通断，同时通过获取计量模块数据将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器。可实现通过网络通讯控制插座进行电动汽车充电的功能，同时实时上传充电数据至网络云平台服务器。本申请具有充电导引功能；通过ESP8266实现导引电路功能，进行CC信号检测，发送CP信号给车载充电机实现充电前的握手准备工作，保证充电过程的安全与可靠。
优选的实施中，所述的插座1的电路板还配置电源模块、电力计量模块、充电导引模块、漏电保护模块、电源控制模块，所述的电源控制模块采用mcu，所述的电源控制模块与电源模块、电力计量模块、充电导引模块、漏电保护模块均电连接，所述的电源控制模块还与WIFI通讯模块电连接。
实施中插座内设置电源接线柱，电源接线柱用于接入220V交流电，电源模块用于将220V交流电转变成3.3VDC电源，供弱电部分使用。网络通讯模块用于实现和云平台的数据交互及控制电源模块及充电模块工作。电力计量模块用于检测充电过程中的电压、电流及功率的检测。充电导引模块用于提供充电过程需要的CC及CP信号的发送及检测。电源控制模块用于控制交流电的通断。电子锁定机构用于锁定插头，防止在充电过程中出现意外断电及发生危险的问题。
优选的实施中，如图4所示的，所述电源控制模块采用STM32F103-LQFP48微控器。
优选的实施中，如图6所示的，所述电源模块采用MC34063芯片电路与稳压管电路耦接电路。
优选的实施中，如图7所示的，所述电力计量模块采用BL6523GX芯片电路，BL6523GX芯片电路通过RX和TX引脚分别连接耦接的两个三极管，耦接的三极管分别与STM32F103-LQFP48微控器的RXD-5、TXD-5引脚电连接。实施中，BL6523GX芯片电路通过RX和TX引脚分别连接耦接的两个三极管，耦接的三极管分别与STM32F103-LQFP48微控器的RXD-5、TXD-5引脚电连接，通过BL6523GX芯片电路实现电力计量模块的功能，并且电力计量模块获取充电过程中的电压、电流、功率保障了充电过程中的安全，而且依靠ESP8266芯片可以实现智能联网，实施中所述的ESP8266芯片通过21引脚、22引脚与STM32F103-LQFP48微控器电连接，实现主电路的智能联网，基于智能联网还可以实现将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器。
优选的实施中，如图9所示的，所述充电导引模块采用HCPL2503芯片，HCPL2503芯片通过耦接的三极管、功放电路与STM32F103-LQFP48微控器的MCU-AD引脚电连接，HCPL2503芯片第3引脚与STM32F103-LQFP48微控器的MCU-PWM引脚电连接。
优选的实施中，如图5所示的，所述漏电保护模块采用FM2147芯片，FM2147芯片通过三极管耦接后与STM32F103-LQFP48微控器的第39引脚电连接。
优选的实施中，如图8所示的，所述的ESP8266芯片通过21引脚、22引脚与STM32F103-LQFP48微控器电连接，所述的ESP8266芯片电路被配置通过ESP8266控制继电器实现电源的通断，同时通过获取计量模块数据将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器；所述的ESP8266芯片电路被配置导引电路功能，进行CC信号检测，发送CP信号给车载充电机实现充电前的握手准备工作，保证充电过程的安全与可靠。
综上，本申请具有稳定的电子锁定机构；由于充电过程中要保证插座与插头的稳定连接，防止在充电过程中出现意外断电发生危险的问题，因此在插座内部设计了电磁锁的方式，在插座插入后，进入充电模式前，将用电磁锁将插头锁定在插座内，直到充电完成或用户主动通过网络停止充电过程，设备收到停止指令后释放电磁锁，此时插头可以从插座内安全的拔出。这样使得本申请的充电过程更加安全，另外，本申请具有安全的接触过程：在插头插入插座的过程中，首先接通保护接地触头，然后接通电源触头，最后接通控制导引触头与导电连接确认触头。在脱开的过程中，首先断开控制导引触头与充电连接确认触头，然后断开电源触头，最后断开保护接地触头。保证连接过程的安全性。同时保证即使在电磁锁机构失效的情况下，首先断开CC及CP信号，也能保证断开的安全性。
本申请具有网络通讯控制功能；在插座内集成了WIFI通讯模块，模块采用ESP8266芯片实现网络通讯及各功能模块的控制，通过ESP8266控制继电器实现电源的通断，同时通过获取计量模块数据将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器。可实现通过网络通讯控制插座进行电动汽车充电的功能，同时实时上传充电数据至网络云平台服务器。这使得本申请具有智能的通信，另外本申请具有充电导引功能，使得本申请具有智能的控制；本申请通过ESP8266实现导引电路功能，进行CC信号检测，发送CP信号给车载充电机实现充电前的握手准备工作，保证充电过程的安全与可靠。本申请解决背景技术中提到的电动汽车在充电模式1充电方式存在触电容量不足、无安全保护装置的问题，解决模式2充电方式触点容量不足的问题，解决模式3充电方式笨重不便使用的问题。

Claims (1)

1.一种具有电子锁的大功率智能充电系统，其特在于，包括插座，所述插座上设置插座本体和电子锁，所述的电子锁在插头插入插座后，进入充电模式前，将插头锁定在插座内，直到充电完成或用户主动通过网络停止充电过程，释放插座本体，此时插头可以从插座内安全的拔出；所述的插头上设置控制导引触头、充电确认触头、电源触头和保护接地触头，所述的控制导引触头与充电确认触头设置在插头的底部，所述的电源触头设置在插头的中部，所述的保护接地触头设置在插头的上部，在插头插入插座的过程中，首先接通保护接地触头，然后接通电源触头，最后接通控制导引触头与充电确认触头，在脱开的过程中，首先断开控制导引触头与充电确认触头，然后断开电源触头，最后断开保护接地触头；ESP8266芯片通过21引脚、22引脚与STM32F103-LQFP48微控器电连接，所述ESP8266芯片电路被配置通过ESP8266控制继电器实现电源的通断，同时通过获取计量模块数据将充电过程中的电压、电流、功率反馈给云服务器；所述的ESP8266芯片电路被配置导引电路功能，进行CC信号检测，发送CP信号给车载充电机实现充电前的握手准备工作，保证充电过程的安全与可靠；所述的电子锁具体是电磁锁；所述的插座采用采用86插座面板；所述插座的电路板配置WIFI通讯模块，WIFI通讯模块采用ESP8266芯片电路；所述插座的电路板还配置电源模块、电力计量模块、充电导引模块、漏电保护模块、电源控制模块，所述的电源控制模块采用mcu，所述的电源控制模块与电源模块、电力计量模块、充电导引模块、漏电保护模块均电连接，所述的电源控制模块还与WIFI通讯模块电连接；所述电源控制模块采用STM32F103-LQFP48微控器；所述电源模块采用MC34063芯片电路与稳压管电路耦接电路；所述电力计量模块采用BL6523GX芯片电路，BL6523GX芯片电路通过RX和TX引脚分别连接耦接的两个三极管，耦接的三极管分别与STM32F103-LQFP48微控器的RXD-5、TXD-5引脚电连接；所述充电导引模块采用HCPL2503芯片，HCPL2503芯片通过耦接的三极管、功放电路与STM32F103-LQFP48微控器的MCU-AD引脚电连接，HCPL2503芯片第3引脚与STM32F103-LQFP48微控器的MCU-PWM引脚电连接；所述漏电保护模块采用FM2147芯片，FM2147芯片通过三极管耦接后与STM32F103-LQFP48微控器的第39引脚电连接。
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