CN114977370B - 一种充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电系统，包括电流检测模块、处理模块、无线传输模块和充电枪，电流检测模块用于将检测已经使用的电流量；处理模块用于对已经使用的电流量进行编码，得到编码后的电流量，将编码后的电流量发送至充电枪；充电枪用于根据编码后的电流量和总电流量，调整充电输出的脉冲宽度调制占空比，对输出的电流进行调整，根据调整后的电流对待充电的装置进行充电，通过实时对家庭用电的电流进行检测，并采用充电枪根据实时的用电电流，对输出的电流进行脉冲宽度调制占空比的调整，根据调整后的电流对待充电装置进行充电，这样，就可以实时调整输出电流，可以确保用电网络正常不跳闸，且提高调节电流的准确性，提高调节效率。

Description

一种充电系统
技术领域
本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种充电系统。
背景技术
在电流额定的家庭用电网络中，有时候需要对汽车进行充电，例如采用汽车充电枪对汽车进行充电，但是在采用汽车充电枪进行充电的过程中电流较大，而且此时家庭负载也较大，这就会引起家庭电路跳闸。为了避免出现家庭电路出现跳闸现象，通常是采用手动来调节充电电流，这样，调节充电电流的准确性较差，效率较低。如何在确保用电网络正常不跳闸的情况下，动态调整充电枪的电流，且确保其它设备正常使用是目前急需解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种充电系统。
本发明的提供一种充电系统，包括电流检测模块、处理模块、无线传输模块和充电枪，其中：
所述电流检测模块用于将检测已经使用的电流量；
所述处理模块用于对所述已经使用的电流量进行编码，得到编码后的电流量，并通过所述无线传输模块将所述编码后的电流量发送至充电枪；
所述充电枪用于根据所述编码后的电流量和总电流量，调整充电输出的脉冲宽度调制占空比，对输出的电流进行调整，根据调整后的电流对待充电的装置进行充电。
可选地，所述电流检测模块、所述处理模块和所述无线传输模块位于电表箱内。
可选地，所述电流检测模块包括电流互感器和检测芯片；所述电流互感器用于获取所述总电流量，所述检测芯片用于检测已经使用的电流量。
可选地，所述电流互感器为SCT2021A芯片。
可选地，所述检测芯片为HT7032芯片。
可选地，所述无线传输模块为433无线模块。
可选地，在三相电路上，每一相上都设置有电流互感器。
可选地，第一相电路与第一电流互感器相连，第一电流互感器的第一端与电阻R5的第一端相连，电阻R5的第二端与电阻R4的第一端相连，电阻R4的第二端与第一电流互感器的第二端相连；
电阻R5的第一端还与电阻R7的第一端相连，电阻R7的第二端与端口V5N相连，还与电容C3的第一端相连，电容C3的第二端与电容C4的第一端相连，电容C4的第二端与电阻R8的第二端相连，且与端口V5P相连，电阻R8的第一端与电阻R4的第二端相连；
第二相电路与第二电流互感器相连，第一电流互感器的第一端与电阻R28的第一端相连，电阻R28的第二端与电阻R25的第一端相连，电阻R25的第二端与第二电流互感器的第二端相连；
电阻R28的第一端还与电阻R29的第一端相连，电阻R29的第二端与端口V3N相连，还与电容C17的第一端相连，电容C17的第二端与电容C18的第一端相连，电容C18的第二端与电阻R30的第二端相连，且与端口V3P相连，电阻R30的第一端与电阻R25的第二端相连；
第三相电路与第三电流互感器相连，第三电流互感器的第一端与电阻R36的第一端相连，电阻R36的第二端与电阻R37的第一端相连，电阻R37的第二端与第三电流互感器的第二端相连；
电阻R36的第一端还与电阻R40的第一端相连，电阻R40的第二端与端口V1N相连，还与电容C21的第一端相连，电容C21的第二端与电容C22的第一端相连，电容C22的第二端与电阻R39的第二端相连，且与端口V1P相连，电阻R39的第一端与电阻R37的第二端相连。
可选地，端口V1P与HT7032的第三管脚相连；
端口V1N和HT7032的第四管脚相连；
端口V3P与HT7032的第六管脚相连；
端口V3N和HT7032的第七管脚相连；
端口V5P与HT7032的第九管脚相连；
端口V5N和HT7032的第十管脚相连。
可选地，在所述充电枪上还设置有显示模块，所述显示模块用于显示电流值。
本发明实施例提供一种充电系统，包括电流检测模块、处理模块、无线传输模块和充电枪，其中：电流检测模块用于将检测已经使用的电流量；处理模块用于对已经使用的电流量进行编码，得到编码后的电流量，并通过无线传输模块将编码后的电流量发送至充电枪；充电枪用于根据编码后的电流量和总电流量，调整充电输出的脉冲宽度调制占空比，对输出的电流进行调整，根据调整后的电流对待充电的装置进行充电，通过实时对家庭用电的电流进行检测，并采用充电枪根据实时的用电电流，对输出的电流进行脉冲宽度调制占空比的调整，进而对输出电流进行调整，根据调整后的电流对待充电装置进行充电，这样，就可以实时调整输出电流，可以确保用电网络正常不跳闸，且提高调节电流的准确性，提高调节效率。
附图说明
图1为本发明实施例中充电系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中电流检测模块的结构示意图。
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，本领域技术人员在没有作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，本发明实施例中提供一种充电系统，包括：电流检测模块101、处理模块102、无线传输模块103和充电枪104，其中：电流检测模块、处理模块和无线传输模块位于电表箱内；
可选地，无线传输模块为WIFI模块、红外模块、蓝牙模块和433无线模块，在本发明实施例中优选地，为433无线模块；其中，433无线模块中的数据发射单元的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在-25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度，特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统，声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。
无线传输模块包括发送单元和接收单元，其中，发送单元未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1，这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262或者SM5262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至数据模块的输入端即可。
接收单元具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射单元配套的接收单元无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9V时约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约60毫安，空旷地传输距离700～800米，发射功率约500毫瓦。当电压大于12V时功耗增大，有效发射功率不再明显提高。这套模块的特点是发射功率比较大，传输距离比较远，比较适合恶劣条件下进行通讯。天线最好选用25厘米长的导线，远距离传输时最好能够竖立起来，因为无线电信号传输时收很多因素的影响，所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少。
接收单元采用ASK方式调制，以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零，数据信号与发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合，否则发射模块将不能正常工作。数据电平应接近数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效果。
发射单元最好能垂直安装在主板的边缘，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影响。模块的传输距离与调制信号频率及幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机的灵敏度，收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米，在有障碍的情况下，距离会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。
在本发明实施例中采用433M发射芯片XC4388。该芯片包括了一个功率放大器，单稳态电路和一个由内部电压控制振荡器和循环过滤的锁相环。单稳态电路用来控制锁相环和功率放大器，使其在操作时可以快速启动。XC4388具备自动待机功能，待机电流小于1uA；所需外部器件很少，频率范围为250MHz～450MHz。
电流检测模块101用于将检测已经使用的电流量；电流检测模块包括电流互感器和检测芯片；电流互感器是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来使用，二次侧不可开路，用于获取总电流量，检测芯片用于检测已经使用的电流量。
如图2所示，电流互感器为SCT系列的微型互感器，例如，SCT2021A芯片；检测芯片为HT7032芯片。
处理模块102用于对已经使用的电流量进行编码，得到编码后的电流量，并通过无线传输模块103将编码后的电流量发送至充电枪104；
充电枪104用于根据编码后的电流量和总电流量，调整充电输出的脉冲宽度调制占空比，对输出的电流进行调整，根据调整后的电流对待充电的装置进行充电。
具体地，充电枪根据编码后的电流量和总电流量，调整充电输出的脉冲宽度调制占空比，即调整充电输出的PWM，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形，例如形状和幅值；
脉宽调制(PWM)具体为：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于∏/n，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积(即冲量)相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交-直-交变频器中，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。
根据上述内容，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。
PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换，让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。
其中，处理模块102可以是单片机，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，例如，STM系列的芯片，例如，极端低功耗系列：STM32L0,STM32L1,STM32L4,性能依次增强。主流系列：STM32F0,STM32F1,STM32F3,性能依次增强。高性能系列：STM32F2,STM32F4,STM32F7,STM32H7,性能依次增强。在本发明实施例中不做具体限定。
可选地，在三相电路上，每一相上都设置有电流互感器。
每一相为交流电220V，在每一相电路上设置有电流互感器,用于对每一相上的电流进行检测。具体地，如图2所示，第一相电路与第一电流互感器L2相连，第一电流互感器L1的第一端与电阻R5的第一端相连，电阻R5的第二端与电阻R4的第一端相连，电阻R4的第二端与第一电流互感器的第二端相连；
电阻R5的第一端还与电阻R7的第一端相连，电阻R7的第二端与端口V5N相连，还与电容C3的第一端相连，电容C3的第二端与电容C4的第一端相连，电容C4的第二端与电阻R8的第二端相连，且与端口V5P相连，电阻R8的第一端与电阻R4的第二端相连；
第二相电路与第二电流互感器L3相连，第二电流互感器L3的第一端与电阻R28的第一端相连，电阻R28的第二端与电阻R25的第一端相连，电阻R25的第二端与第二电流互感器的第二端相连；
电阻R28的第一端还与电阻R29的第一端相连，电阻R29的第二端与端口V3N相连，还与电容C17的第一端相连，电容C17的第二端与电容C18的第一端相连，电容C18的第二端与电阻R30的第二端相连，且与端口V3P相连，电阻R30的第一端与电阻R25的第二端相连；
第三相电路与第三电流互感器L4相连，第三电流互感器L4的第一端与电阻R36的第一端相连，电阻R36的第二端与电阻R37的第一端相连，电阻R37的第二端与第三电流互感器的第二端相连；
电阻R36的第一端还与电阻R40的第一端相连，电阻R40的第二端与端口V1N相连，还与电容C21的第一端相连，电容C21的第二端与电容C22的第一端相连，电容C22的第二端与电阻R39的第二端相连，且与端口V1P相连，电阻R39的第一端与电阻R37的第二端相连。
可选地，将每一相的电流互感器的输出端分别与HT7032的端口相连，具体地，第一电流互感器L2的输出端为端口V5P和端口V5N，第二电流互感器L3的输出端为端口V3P和端口V3N，第三电流互感器L4的输出端为端口V1P和端口V1N，其中，端口V1P与HT7032的第三管脚相连；
端口V1N和HT7032的第四管脚相连；
端口V3P与HT7032的第六管脚相连；
端口V3N和HT7032的第七管脚相连；
端口V5P与HT7032的第九管脚相连；
端口V5N和HT7032的第十管脚相连。
图2为三相电路中电流的获取方式，HT7032检测到家庭用电电流后传送至单片机计算编码，单片机再通过433无线模块传送到充电枪主机，充电枪主机通过用户设置的总电流大小来调整和汽车的通信来实现调整电流的目的。
可选地，在充电枪上还设置有显示模块，显示模块用于显示电流值，这样，用户可以直观的看到充电电流多大，是否进行人工调整。
本发明实施例提供一种充电系统，包括电流检测模块、处理模块、无线传输模块和充电枪，其中：电流检测模块用于将检测已经使用的电流量；处理模块用于对已经使用的电流量进行编码，得到编码后的电流量，并通过无线传输模块将编码后的电流量发送至充电枪；充电枪用于根据编码后的电流量和总电流量，调整充电输出的脉冲宽度调制占空比，对输出的电流进行调整，根据调整后的电流对待充电的装置进行充电，通过实时对家庭用电的电流进行检测，并采用充电枪根据实时的用电电流，对输出的电流进行脉冲宽度调制占空比的调整，进而对输出电流进行调整，根据调整后的电流对待充电装置进行充电，这样，就可以实时调整输出电流，可以确保用电网络正常不跳闸，且提高调节电流的准确性，提高调节效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种充电系统，其特征在于，包括：电流检测模块、处理模块、无线传输模块和充电枪，其中：
所述电流检测模块用于检测已经使用的电流量；
所述处理模块用于对所述已经使用的电流量进行编码，得到编码后的电流量，并通过所述无线传输模块将所述编码后的电流量发送至充电枪；
所述充电枪用于根据所述编码后的电流量和总电流量，调整充电输出的脉冲宽度调制占空比，对输出的电流进行调整，根据调整后的电流对待充电的装置进行充电；
所述电流检测模块包括电流互感器和检测芯片；所述电流互感器用于获取所述总电流量，所述检测芯片用于检测已经使用的电流量；
在三相电路上，每一相上都设置有电流互感器；
第一相电路与第一电流互感器相连，第一电流互感器的第一端与电阻R5的第一端相连，电阻R5的第二端与电阻R4的第一端相连，电阻R4的第二端与第一电流互感器的第二端相连；
电阻R5的第一端还与电阻R7的第一端相连，电阻R7的第二端与端口V5N相连，还与电容C3的第一端相连，电容C3的第二端与电容C4的第一端相连，电容C4的第二端与电阻R8的第二端相连，且与端口V5P相连，电阻R8的第一端与电阻R4的第二端相连；
第二相电路与第二电流互感器相连，第一电流互感器的第一端与电阻R28的第一端相连，电阻R28的第二端与电阻R25的第一端相连，电阻R25的第二端与第二电流互感器的第二端相连；
电阻R28的第一端还与电阻R29的第一端相连，电阻R29的第二端与端口V3N相连，还与电容C17的第一端相连，电容C17的第二端与电容C18的第一端相连，电容C18的第二端与电阻R30的第二端相连，且与端口V3P相连，电阻R30的第一端与电阻R25的第二端相连；
第三相电路与第三电流互感器相连，第三电流互感器的第一端与电阻R36的第一端相连，电阻R36的第二端与电阻R37的第一端相连，电阻R37的第二端与第三电流互感器的第二端相连；
电阻R36的第一端还与电阻R40的第一端相连，电阻R40的第二端与端口V1N相连，还与电容C21的第一端相连，电容C21的第二端与电容C22的第一端相连，电容C22的第二端与电阻R39的第二端相连，且与端口V1P相连，电阻R39的第一端与电阻R37的第二端相连；
端口V1P与HT7032的第三管脚相连；
端口V1N和HT7032的第四管脚相连；
端口V3P与HT7032的第六管脚相连；
端口V3N和HT7032的第七管脚相连；
端口V5P与HT7032的第九管脚相连；
端口V5N和HT7032的第十管脚相连。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述电流检测模块、所述处理模块和所述无线传输模块位于电表箱内。
3.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述电流互感器为SCT2021A芯片。
4.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述检测芯片为HT7032芯片。
5.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述无线传输模块为433无线模块。
6.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，在所述充电枪上还设置有显示模块，所述显示模块用于显示电流值。
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