CN116405063A - 一种充电堆内部通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充电堆技术领域，具体为一种充电堆内部通信方法及系统，所述充电堆包括主柜和至少一个终端；所述主柜内设有电源端、第一控制单元、第一载波模块，所述终端内设有第二控制单元、第二载波模块和充电枪；所述电源端通过电力线分别连接所述主柜和所述终端；所述第一载波模块的两端分别连接所述第一控制单元和所述电力线；所述第二载波模块的两端分别连接所述电力线和所述第二控制单元，所述第二控制单元还连接所述充电枪；本发明能够提高充电堆的通信速率，扩展通信距离。

Description

一种充电堆内部通信方法及系统
技术领域
本发明涉及充电堆技术领域，尤其涉及一种充电堆内部通信方法及系统。
背景技术
相关技术中的充电堆产品主柜与终端采用柔性搭配，即一台主柜可以配多台终端，有的甚至是几十台终端，主柜与终端之间的通讯采用CAN通讯。而随着终端数量的增加，场站设备摆放位置的限制，主柜与终端之间的距离越来越远，而主柜与终端的传输速率为250Kbps，基本上距离超过100米，主柜与终端之间的通讯就存在一些问题。
因此，有必要对现有的充电堆内部通信方式进行改进，以克服通信速率比较低，通信距离受限的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种充电堆内部通信方法及系统，对现有的充电堆内部通信方式进行改进，以提高充电堆的通信速率，扩展通信距离。
一方面，本发明实施例提供了一种充电堆内部通信系统，所述充电堆包括主柜和至少一个终端；所述主柜内设有电源端、第一控制单元、第一载波模块，所述终端内设有第二控制单元、第二载波模块和充电枪；
所述电源端通过电力线分别连接所述主柜和所述终端；所述第一载波模块的两端分别连接所述第一控制单元和所述电力线；所述第二载波模块的两端分别连接所述电力线和所述第二控制单元，所述第二控制单元还连接所述充电枪；
所述第一载波模块用于将所述第一控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第一控制单元；所述第二载波模块用于将所述第二控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第二控制单元。
可选地，所述主柜内还设有第一电源模块，所述第一电源模块的两端分别连接所述电力线和所述第一控制单元，所述第一电源模块用于将所述电源端的供电电源转换为与所述第一控制单元适配的电源。
可选地，所述终端内还设有第二电源模块，所述第二电源模块的两端分别连接所述电力线和所述第二控制单元，所述第二电源模块用于将所述电源端的供电电源转换为与所述第二控制单元适配的电源。
可选地，所述第一载波模块包括相互连接的第一调制解调器和第一耦合器，所述第一调制解调器的输入端连接所述第一控制单元、所述第一耦合器的输出端连接所述电力线。
可选地，所述主柜内设有断路器，所述断路器的输入端连接所述电源端、输出端通过电力线分别连接所述第一电源模块和所述第二电源模块。
可选地，所述第二载波模块包括相互连接的第二调制解调器和第二耦合器，所述第二调制解调器的输入端连接所述第二控制单元、所述第二耦合器的输出端连接所述电力线。
可选地，所述第二控制单元和充电枪采用CAN通信连接。
可选地，所述供电电源为交流电，所述第一电源模块用于将所述交流电转为与所述第一控制单元适配的直流电压。
可选地，所述供电电源为直流高压电，所述第一电源模块用于将所述直流高压电转为与所述第一控制单元适配的直流电压。
另一方面，本发明实施例提供了一种充电堆内部通信方法，应用于上述任一充电堆内部通信系统，所述方法包括以下步骤：
S100，建立第一载波模块和第二载波模块的通信连接；
S200，当接收到所述第一控制单元发送的信息数据时，第一载波模块将所述信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上，以传输给第二载波模块；当从电力线上接收到所述第二控制单元发送的高频信号时，从所述高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第一控制单元；
S300，当接收到所述第二控制单元发送的信息数据时，第二载波模块将所述信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上，以传输给第一载波模块；当从电力线上接收到所述第一控制单元发送的高频信号时，从所述高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第二控制单元。
本发明实施例包括以下有益效果：本实施例提供的充电堆内部通信系统采用电力线载波通信的方式，通过第一载波模块将所述第一控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第一控制单元；通过第二载波模块将所述第二控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第二控制单元；能够提高充电堆的通信速率，扩展通信距离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种充电堆内部通信系统的连接示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能电源模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的电源模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件电源模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
相关技术中的充电堆产品主柜与终端采用柔性搭配，即一台主柜可以配多台终端，有的甚至是几十台终端，主柜与终端之间的通讯采用CAN通讯。而随着终端数量的增加，场站设备摆放位置的限制，主柜与终端之间的距离越来越远，而主柜与终端的传输速率为250Kbps，基本上距离超过100米，主柜与终端之间的通讯就存在一些问题。
随着充电设备的应用场景越来越宽广，大功率充电设备与柔性充电堆的需求不断被挖掘。目前越来越多的充电站运营商采用充电堆的方案建设运营，其优点有：1、方便管理；2、维护方便；3、运营成本低；4、效率高。
充电堆产品主要分为主柜与终端两部分，主柜里面有三相输入单元、电源模块、控制单元、输出控制矩阵等；而终端里面主要有控制单元和充电枪。
主柜与终端之间采用CAN通信，这是目前行业主流的通信方式。通信方式还包含以下几种方式：
CAN总线通信：该方法可以最高实现500kbps的通信速率，信号传输采用差分方式，可以实现较长距离通信。该方法的主要缺点是通信速率比较低，需要专用的屏蔽通信电缆。
RS422通信：该方法可以实现长距离通信，并可以全双工通信。该方法的缺点是通信速率很低，需要两对专用的信号线。
RS485通信：该方法可以实现长距离通信，但是通信速率很低，并且只能半双工通信，需要专用的屏蔽通信电缆。
RS232通信：这种通信方法可以实现全双工通信，缺点是通信距离比较短，当充电机与电动汽车距离比较远时，可能影响通信质量，并且通信速率很低，需要专用的屏蔽通信电缆。
基于以上不同通信方式的对比，主柜与终端之间的通信方式大多采用CAN通信。但依然存在通信速率比较低，通信距离受限的问题。
本发明实施例提供的一种充电堆内部通信方法及系统，采用电力线载波通信的方式，能够克服通信速率比较低，通信距离受限的问题。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种充电堆内部通信系统，所述充电堆包括主柜和至少一个终端；所述主柜内设有电源端、第一控制单元、第一载波模块，所述终端内设有第二控制单元、第二载波模块和充电枪；
所述电源端通过电力线分别连接所述主柜和所述终端；所述第一载波模块的两端分别连接所述第一控制单元和所述电力线；所述第二载波模块的两端分别连接所述电力线和所述第二控制单元，所述第二控制单元还连接所述充电枪。
本发明提供的实施例中，采用电力线载波通信解决主柜与终端之间的通信问题。第一控制单元将需要传输的信息通过宽带载波模块转换给到第二控制单元，完成主柜和终端之间的正常通信。具体地，所述第一载波模块用于将所述第一控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第一控制单元；所述第二载波模块用于将所述第二控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第二控制单元。
电力线载波通信(Power Line Communication，PLC)是一种利用电力线作为数据传输媒介的通信方式。电力线载波通信是指发送端的信息数据通过调制解调器调制后形成高频信号，发送端的耦合器将此高频信号耦合到电力线上传输，接收端的耦合器将信号从电力线上解耦下来，在通过接收端的调制解调器回复出原始的数据信息，再将原始的数据信息传递给受信源来完成信息的传输。从工作频率角度来看，电力线载波通信可分为窄带电力线载波(NB-PLC)和宽带电力线载波(BB-PLC)。国内窄带载波频率范围为40～500KHz，国外为3～450KH z。国内宽带载波的频率范围为0.7～12MHz，国外为1.6～30MHz。目前宽带载波模块在传播速率为250Kbps时，最远传播距离是1km。远高于CAN通信的传播距离。
在一些实施例中，所述主柜内还设有第一电源模块，所述第一电源模块的两端分别连接所述电力线和所述第一控制单元，所述第一电源模块用于将所述电源端的供电电源转换为与所述第一控制单元适配的电源。
在一些实施例中，所述终端内还设有第二电源模块，所述第二电源模块的两端分别连接所述电力线和所述第二控制单元，所述第二电源模块用于将所述电源端的供电电源转换为与所述第二控制单元适配的电源。
在一些实施例中，所述第一载波模块包括相互连接的第一调制解调器和第一耦合器，所述第一调制解调器的输入端连接所述第一控制单元、所述第一耦合器的输出端连接所述电力线。
在一些实施例中，所述主柜内设有断路器，所述断路器的输入端连接所述电源端、输出端通过电力线分别连接所述第一电源模块和所述第二电源模块。
在一些实施例中，所述第二载波模块包括相互连接的第二调制解调器和第二耦合器，所述第二调制解调器的输入端连接所述第二控制单元、所述第二耦合器的输出端连接所述电力线。
在一些实施例中，所述第二控制单元和充电枪采用CAN通信连接。
在一些实施例中，所述供电电源为交流电，所述第一电源模块用于将所述交流电转为与所述第一控制单元适配的直流电压。
在一些示例性的实施例中，所述电源端提供的供电电源为220Vac，所述第一电源模块用于将220Vac转为12Vdc，本实施例的第一电源模块采用ACDC变换。主柜的电源端提供的是单相电，第一电源模块的输入电压为单相交流电，本实施例基于电力线提供的交流电来实现信息的传播。
在一些实施例中，所述供电电源为直流高压电，所述第一电源模块用于将所述直流高压电转为与所述第一控制单元适配的直流电压。
在一些示例性的实施例中，所述电源端提供的供电电源为800Vdc，所述第一电源模块用于将800Vdc转为12Vdc，主柜的电源端提供的是直流电，电力线采用直流母线，第一电源模块的输入电压为高压直流电，本实施例基于电力线提供的直流电来实现信息的传播。
由于在使用50HZ和60HZ的交流电的情况下，其周期为20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，干扰时间约2ms，因此干扰必须加以处理。
本实施例的充电堆功率变换部分只有DCDC变换。采用直流母线输入的方式。与采用AC DC变换的实施例对比，本实施例的第一电源模块规格为800Vdc转12Vdc,其输入电压为高压直流电，输入线来源于主柜直流母线。本实施例的创新点就是基于辅助电源的直流电缆来实现信息的传播，相比采用ACDC变换的方案，本方案信号更稳定，脉冲干扰更少。
本发明实施例还提供一种充电堆内部通信方法，应用于上述任一实施例中的充电堆内部通信系统，所述方法包括以下步骤：
S100，建立第一载波模块和第二载波模块的通信连接；
S200，当接收到所述第一控制单元发送的信息数据时，第一载波模块将所述信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上，以传输给第二载波模块；当从电力线上接收到所述第二控制单元发送的高频信号时，从所述高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第一控制单元；
S300，当接收到所述第二控制单元发送的信息数据时，第二载波模块将所述信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上，以传输给第一载波模块；当从电力线上接收到所述第一控制单元发送的高频信号时，从所述高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第二控制单元。
可见，上述系统实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本方法实施例所具体实现的功能与上述系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述系统实施例所达到的有益效果也相同。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能电源模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。
以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种充电堆内部通信系统，其特征在于，所述充电堆包括主柜和至少一个终端；所述主柜内设有电源端、第一控制单元、第一载波模块，所述终端内设有第二控制单元、第二载波模块和充电枪；
所述电源端通过电力线分别连接所述主柜和所述终端；所述第一载波模块的两端分别连接所述第一控制单元和所述电力线；所述第二载波模块的两端分别连接所述电力线和所述第二控制单元，所述第二控制单元还连接所述充电枪；
所述第一载波模块用于将所述第一控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第一控制单元；所述第二载波模块用于将所述第二控制单元发送的信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上传输，并从电力线上接收的高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第二控制单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主柜内还设有第一电源模块，所述第一电源模块的两端分别连接所述电力线和所述第一控制单元，所述第一电源模块用于将所述电源端的供电电源转换为与所述第一控制单元适配的电源。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述终端内还设有第二电源模块，所述第二电源模块的两端分别连接所述电力线和所述第二控制单元，所述第二电源模块用于将所述电源端的供电电源转换为与所述第二控制单元适配的电源。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一载波模块包括相互连接的第一调制解调器和第一耦合器，所述第一调制解调器的输入端连接所述第一控制单元、所述第一耦合器的输出端连接所述电力线。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主柜内设有断路器，所述断路器的输入端连接所述电源端、输出端通过电力线分别连接所述第一电源模块和所述第二电源模块。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二载波模块包括相互连接的第二调制解调器和第二耦合器，所述第二调制解调器的输入端连接所述第二控制单元、所述第二耦合器的输出端连接所述电力线。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二控制单元和充电枪采用CAN通信连接。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述供电电源为交流电，所述第一电源模块用于将所述交流电转为与所述第一控制单元适配的直流电压。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述供电电源为直流高压电，所述第一电源模块用于将所述直流高压电转为与所述第一控制单元适配的直流电压。
10.一种充电堆内部通信方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一所述的充电堆内部通信系统，所述方法包括以下步骤：
S100，建立第一载波模块和第二载波模块的通信连接；
S200，当接收到所述第一控制单元发送的信息数据时，第一载波模块将所述信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上，以传输给第二载波模块；当从电力线上接收到所述第二控制单元发送的高频信号时，从所述高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第一控制单元；
S300，当接收到所述第二控制单元发送的信息数据时，第二载波模块将所述信息数据调制成高频信号后耦合到电力线上，以传输给第一载波模块；当从电力线上接收到所述第一控制单元发送的高频信号时，从所述高频信号中解耦得到信息数据后，将所述信息数据发送给所述第二控制单元。
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