CN117175799A - 路灯充电桩监控管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电桩技术领域，提出了路灯充电桩监控管理系统，包括AC/DC电路、直流变换电路和控制单元，AC/DC电路的输入端连接交流电网，AC/DC电路的输出端连接直流变换电路的输入端，直流变换电路的输出端连接充电枪头，直流变换电路连接控制单元，通过上述技术方案，解决了相关技术中路灯充电桩的充电电压不稳定的问题。

Description

路灯充电桩监控管理系统

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，具体的，涉及路灯充电桩监控管理系统。

背景技术

随着新能源行业的迅速发展，由新能源衍生出的大量产业、领域也慢慢开始进入大众视野，例如新能源汽车在各地的普及。充电桩作为其唯一供给能源的媒介，对新能源汽车行业的发展有着举足轻重的影响。如今的新能源充电桩设置点少，不能很好地满足新能源汽车主的需求。为了更好的满足新能源汽车主的需求，现在出现了在路灯杆上加装一个充电桩（路灯充电桩），路灯和充电桩一体化的设计，对路灯进行供电的同时，路边车位正好可以让电动车在停车的同时进行充电，并且还可以配备有类似监控等功能，实现一桩多用的效果。但现有的路灯充电桩的充电电压会随着环境的变化出现不稳定的情况，长期下去容易影响电动汽车蓄电池的使用寿命。

发明内容

本发明提出路灯充电桩监控管理系统，解决了相关技术中路灯充电桩的充电电压不稳定的问题。

本发明的技术方案如下：

路灯充电桩监控管理系统，包括AC/DC电路、直流变换电路和控制单元，所述AC/DC电路的输入端连接交流电网，所述AC/DC电路的输出端连接所述直流变换电路的输入端，所述直流变换电路的输出端连接充电枪头，所述直流变换电路连接所述控制单元，

所述直流变换电路包括变压器T1、电阻R3、三极管Q2、继电器K1、电感L2、开关管Q4、二极管D5和电容C3，所述变压器T1第一输入线圈的第一端连接所述AC/DC电路的输出端，所述变压器T1第一输入线圈的第二端通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的基极，所述变压器T1第二输入线圈的第一端连接所述AC/DC电路的输出端，所述变压器T1第二输入线圈的第二端连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的集电极接地，

所述变压器T1的第一输出端连接所述继电器K1触点的第一端，所述变压器T1的第二输出端接地，所述继电器K1触点的第二端连接所述电感L2的第一端，所述电感L2的第二端连接所述开关管Q4的第一端，所述开关管Q4的控制端连接所述控制单元的第一输出端，所述开关管Q4的第二端接地，所述电感L2的第二端连接所述二极管D5的阳极，所述二极管D5的阴极通过所述电容C3接地，所述二极管D5的阴极连接充电枪头的第一供电端，充电枪头的第二供电端接地。

进一步，本发明中所述直流变换电路还包括开关管Q3、二极管D4、电感L1、电容C2和发光二极管LED1，所述开关管Q3的第一端连接所述变压器T1的第一输出端，所述开关管Q3的控制端连接所述控制单元的第二输出端，所述开关管Q3的第二端连接所述二极管D4的阴极，所述二极管D4的阳极接地，所述开关管Q3的第二端连接所述电感L1的第一端，所述电感L1的第二端通过所述电容C2接地，所述电感L1的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的第二端接地。

进一步，本发明中所述直流变换电路还包括电阻R10，所述电阻R10的第一端连接所述三极管Q2的发射极，所述电阻R10的第二端接地，所述电阻R10的第一端连接所述控制单元的第一输入端。

进一步，本发明中所述直流变换电路还包括开关管Q5和电阻R9，所述开关管Q5的第一端连接所述AC/DC电路的输出端，所述开关管Q5的第二端连接所述变压器T1第一输入线圈的第一端，所述开关管Q5的第二端连接所述变压器T1第二输入线圈的第一端，所述开关管Q5的控制端通过所述电阻R9连接所述控制单元的第三输出端。

进一步，本发明中还包括充电连接检测电路，所述充电连接检测电路包括电阻R1、三极管Q1、变阻器RP1、电阻R2、稳压管D1和微动开关U1，所述电阻R1的第一端连接5V电源，所述电阻R1的第二端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的基极连接所述稳压管D1的阴极，所述稳压管D1的阳极接地，所述三极管Q1的发射极连接5V电源，所述三极管Q1的基极连接所述变阻器RP1的滑动端，所述三极管Q1的集电极连接所述变阻器RP1的第一端，所述变阻器RP1的第二端通过所述电阻R2接地，所述三极管Q1的发射极连接所述继电器K1的第一输入端，所述继电器K1的第二输入端连接所述微动开关管U1的第一端，所述微动开关U1的第二端接地。

进一步，本发明中还包括两路电路结构相同的电压检测电路，任一所述电压检测电路包括电阻R7、开关管Q6、电阻R8、电阻R5和电阻R6，所述开关管Q6的第一端连接充电枪头的第一供电端，所述开关管Q6的第一端通过所述电阻R7连接所述开关管Q6的控制端，所述开关管Q6的控制端通过所述电阻R8接地，所述开关管Q6的第二端通过所述电阻R5连接所述电阻R6第一端，所述电阻R6的第二端接地，所述开关管Q6的第一端连接所述控制单元的第二输入端。

进一步，本发明中还包括光电检测电路，所述光电检测电路包括电阻R11、光电二极管U3、电阻R12、电阻R13、运放U4和电阻R14，所述电阻R11的第一端连接5V电源，所述电阻R11的第二端连接所述光电二极管U3的阴极，所述光电二极管U3的阳极接地，所述运放U4的同相输入端通过所述电阻R12连接所述光电二极管U3的阴极，所述运放U4的反相输入端通过所述电阻R13接地，所述运放U4的输出端通过所述电阻R14连接所述运放U4的反相输入端，所述运放U4的输出端连接所述控制单元的第三输入端。

进一步，本发明中还包括无线通信单元，所述控制单元借助所述无线通信单元与主站通讯连接。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明中，AC/DC电路用于将交流电网的220V交流电压转为直流电，直流变换电路用于将AC/DC电路输出的直流电转为380V加至充电枪头。

直流变换电路工作原理为：工作时，变压器T1的第一线圈接入直流电，三极管Q2导通，然后直流电信号经变压器T1的第二线圈以及三极管Q2后到地，这时变压器T1的输出线圈产生感应电压，当充电桩为电动汽车充电时，继电器K1的触点闭合，同时控制单元的第一输出端输出脉冲控制信号至开关管Q4的控制端，电感L2、开关管Q4、二极管D5和电容C3构成升压电路，当脉冲信号为高电平时，开关管Q4导通，变压器T1输出的直流电压经电感L2和开关管Q4后到地，这时电感L2开始储能，当控制单元的第一输出端的脉冲信号变为低电平时，开关管Q4截止，这时变压器T1输出的直流电压以及电感L2上所存储的电压同时加至充电枪头，同时为电容C3充电，当控制单元输出的脉冲信号再次变为高电平时，开关管Q4导通，电感L2再次储能，这时由电容C3为充电枪头提供充电电压，依此形成循环，从而实现给电动汽车充电。

当工作环境发生变化时，AC/DC电路输出的直流电压发生变化，从而导致充电枪头的输出电压可能出现不稳定的情况，因此，当直流电压变大时，三极管Q3的基极电流变小，则流过变压器T1第二输入线圈的电流就会减小，变压器T1第二输入线圈上的电压也会变小，从而导致变压器T1输出电压变小，抑制加在充电枪头上的电压变大；当直流电压变小时，三极管Q3的基极电流变大，则流过变压器T1第二输入线圈的电流就会变大，变压器T1第二输入线圈上的电压也会变大，从而导致变压器T1输出电压大小，抑制加在充电枪头上的电压减小，从而保证充电枪头输出的电压稳定不变，进而解决传统路灯充电桩的充电电压不稳定的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明中直流变换电路的电路图；

图2为本发明中充电连接检测电路的电路图；

图3为本发明中电压检测电路的电路图；

图4为本发明中光电检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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，本领域普通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，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了路灯充电桩监控管理系统，包括AC/DC电路、直流变换电路和控制单元，AC/DC电路的输入端连接交流电网，AC/DC电路的输出端连接直流变换电路的输入端，直流变换电路的输出端连接充电枪头，直流变换电路连接控制单元，直流变换电路包括变压器T1、电阻R3、三极管Q2、继电器K1、电感L2、开关管Q4、二极管D5和电容C3，变压器T1第一输入线圈的第一端连接AC/DC电路的输出端，变压器T1第一输入线圈的第二端通过电阻R3连接三极管Q2的基极，变压器T1第二输入线圈的第一端连接AC/DC电路的输出端，变压器T1第二输入线圈的第二端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极接地，变压器T1的第一输出端连接继电器K1触点的第一端，变压器T1的第二输出端接地，继电器K1触点的第二端连接电感L2的第一端，电感L2的第二端连接开关管Q4的第一端，开关管Q4的控制端连接控制单元的第一输出端，开关管Q4的第二端接地，电感L2的第二端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极通过电容C3接地，二极管D5的阴极连接充电枪头的第一供电端，充电枪头的第二供电端接地。

本实施例中的充电桩为直流充电桩，AC/DC电路用于将交流电网的220V交流电压转为直流电，直流变换电路用于将AC/DC电路输出的直流电转为380V加至充电枪头。

具体的，直流变换电路工作原理为：工作时，变压器T1的第一线圈接入直流电，三极管Q2导通，然后直流电信号经变压器T1的第二线圈以及三极管Q2后到地，这时变压器T1的输出线圈产生感应电压，当充电桩为电动汽车充电时，继电器K1的触点闭合，同时控制单元的第一输出端输出脉冲控制信号至开关管Q4的控制端，电感L2、开关管Q4、二极管D5和电容C3构成升压电路，当脉冲信号为高电平时，开关管Q4导通，变压器T1输出的直流电压经电感L2和开关管Q4后到地，这时电感L2开始储能，当控制单元的第一输出端的脉冲信号变为低电平时，开关管Q4截止，这时变压器T1输出的直流电压以及电感L2上所存储的电压同时加至充电枪头，同时为电容C3充电，当控制单元输出的脉冲信号再次变为高电平时，开关管Q4导通，电感L2再次储能，这时由电容C3为充电枪头提供充电电压，依此形成循环，从而实现给电动汽车充电，当充电结束后继电器K1的触点断开。

当工作环境发生变化时，AC/DC电路输出的直流电压发生变化，从而导致充电枪头的输出电压可能出现不稳定的情况，因此，当直流电压变大时，三极管Q3的基极电流变小，则流过变压器T1第二输入线圈的电流就会减小，变压器T1第二输入线圈上的电压也会变小，从而导致变压器T1输出电压变小，抑制加在充电枪头上的电压变大；当直流电压变小时，三极管Q3的基极电流变大，则流过变压器T1第二输入线圈的电流就会变大，变压器T1第二输入线圈上的电压也会变大，从而导致变压器T1输出电压大小，抑制加在充电枪头上的电压减小，从而保证充电枪头输出的电压稳定不变，进而解决传统路灯充电桩的充电电压不稳定的问题。

如图1所示，本实施例中直流变换电路还包括开关管Q3、二极管D4、电感L1、电容C2和发光二极管LED1，开关管Q3的第一端连接变压器T1的第一输出端，开关管Q3的控制端连接控制单元的第二输出端，开关管Q3的第二端连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接地，开关管Q3的第二端连接电感L1的第一端，电感L1的第二端通过电容C2接地，电感L1的第二端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的第二端接地。

直流变换电路中，还包括路灯控制电路，路灯控制电路由开关管Q3、二极管D4、电感L1、电容C2和发光二极管LED1构成，本实施例中，发光二极管LED1作为路灯。

当在白天的时，控制单元的第二输出端输出高电平信号，开关管Q3截止，发光二极管LED1不发光，当在晚上时，控制单元的第二输出端输出脉冲信号，当脉冲信号为低电平信号时，开关管Q3导通，变压器T1输出的直流电压经开关管Q3后加至电感L1，由于电感L1两端的电流不能突变，同时电感L1为储能元件，电感L1开始储能，这时发光二极管LED1不发光，当脉冲信号为高电平时，电感L1放电，二极管D4导通，发光二极管LED1发光，同时为电容C2充电，当脉冲信再次变为高电平时，电感L1再次进行储能，这时电容C2放电，为发光二极管LED1提高电能，依此形成循环。

开关管Q3、二极管D4、电感L1、电容C2和发光二极管LED1同时还构成了降压电路，通过调节脉冲信号的占空比即可调节发光二极管LED1的供电电压。其中，二极管D3和电容C1起整流滤波的作用，使输出的直流电更加稳定。

本实施例中，直流变换电路可同时向充电桩和路灯供电，实现一桩多用的效果。

如图1所示，本实施例中直流变换电路还包括电阻R10，电阻R10的第一端连接三极管Q2的发射极，电阻R10的第二端接地，电阻R10的第一端连接控制单元的第一输入端。

本实施例中，电阻R10构成电流检测电路，当流过三极管Q2的电流过大时，可能会造成将三极管Q2击穿，为了保证直流变换电路工作可靠，通过电阻R10检测流过三极管Q2的电流大小，当三极管Q2导通时，电阻R10上产生电压信号，流过三极管Q2的电流越大，电阻R10上的电压也就越大，控制单元根据电阻R10上的电压大小即可判断流过三极管Q2电流的大小。

如图1所示，本实施例中直流变换电路还包括开关管Q5和电阻R9，开关管Q5的第一端连接AC/DC电路的输出端，开关管Q5的第二端连接变压器T1第一输入线圈的第一端，开关管Q5的第二端连接变压器T1第二输入线圈的第一端，开关管Q5的控制端通过电阻R9连接控制单元的第三输出端。

本实施例中，开关管Q5和电阻R9构成开关电路，当有电动汽车需要充电或在晚上需要亮灯时，控制单元的第三输出端输出低电平信号，开关管Q5导通，AC/DC电路输出的直流电压可加至直流变换电路，当在白天且没有电动汽车充电时，或电动汽车充电结束时，控制单元的第三输出端输出高电平信号，开关管Q5截止。

如图2所示，本实施例中还包括充电连接检测电路，还包括充电连接检测电路，充电连接检测电路包括电阻R1、三极管Q1、变阻器RP1、电阻R2、稳压管D1和微动开关U1，电阻R1的第一端连接5V电源，电阻R1的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极连接稳压管D1的阴极，稳压管D1的阳极接地，三极管Q1的发射极连接5V电源，三极管Q1的基极连接变阻器RP1的滑动端，三极管Q1的集电极连接变阻器RP1的第一端，变阻器RP1的第二端通过电阻R2接地，三极管Q1的发射极连接继电器K1的第一输入端，继电器K1的第二输入端连接微动开关管U1的第一端，微动开关U1的第二端接地。

充电连接检测电路用于检测充电枪头与电动汽车的充电接口是否正常连接，微动开关U1设置在充电枪头上，当充电枪头与电动汽车的充电接口连接正常时，微动开关U1闭合，继电器K1得电，则继电器K1的触点闭合，然后开关管Q5导通，充当正常进行。当充电枪头与电动汽车的充电接口连接不正常时，微动开关U1不闭合，继电器K1不得电，则继电器K1的触点处于断开状态，无法正常充电。

其中，电阻R1、三极管Q1、变阻器RP1、电阻R2和稳压管D1构成稳压源，保证继电器K1的控制电压稳定不变，提高继电器K1工作的可靠性。

如图3所示，本实施例中还包括两路电路结构相同的电压检测电路，任一电压检测电路包括电阻R7、开关管Q6、电阻R8、电阻R5和电阻R6，开关管Q6的第一端连接充电枪头的第一供电端，开关管Q6的第一端通过电阻R7连接开关管Q6的控制端，开关管Q6的控制端通过电阻R8接地，开关管Q6的第二端通过电阻R5连接电阻R6第一端，电阻R6的第二端接地，开关管Q6的第一端连接控制单元的第二输入端。

本实施例中，当电路发生故障时，路灯的工作电压或充电桩的充电电压会出现较大范围的变化，这时路灯如果继续工作可能会导致发光二极管LED1损坏，如果充电桩继续为电动汽车充电可能会对蓄电池造成影响。因此，本实施例添加了两路电压检测电路，分别用于检测路灯和充电桩工作时的输出电压。两路电压检测电路的工作原理相同，以充电桩工作时的输出电压为例：当充电桩工作时，开关管Q6导通，电阻R5和电阻R6构成分压电路，取电阻R6上的电压为采样电压，并送至控制单元，控制单元根据电阻R6上的电压判断充电枪头输出的电压是否正常。当电阻R6上的电压超过设定值时，控制单元的第三输出端输出高电平信号，从而使开关管Q5截止，起到对电路保护的作用。

如图4所示，本实施例中还包括光电检测电路，光电检测电路包括电阻R11、光电二极管U3、电阻R12、电阻R13、运放U4和电阻R14，电阻R11的第一端连接5V电源，电阻R11的第二端连接光电二极管U3的阴极，光电二极管U3的阳极接地，运放U4的同相输入端通过电阻R12连接光电二极管U3的阴极，运放U4的反相输入端通过电阻R13接地，运放U4的输出端通过电阻R14连接运放U4的反相输入端，运放U4的输出端连接控制单元的第三输入端。

本实施例中，光电检测电路用于检测光照强度，当在白天光照强度大于设定值时，路灯不发光，当在晚上或阴天情况下，光照强度低于设定值时，路灯发光。

光电二极管U3用于将光信号转为电信号，但其两端的电信号比较微弱，控制单元无法正常识别，因此，运放U4构成了放大电路，对光电二极管U3两端的电信号进行放大，最后将放大后的电信号送至控制单元。其中，电阻R15和电容C7构成滤波电路，使运放U4输出的电压信号更加稳定。

进一步，本实施例中还包括无线通信单元，控制单元借助无线通信单元与主站通讯连接。

当电路出现电流故障或电压故障时，控制单元会将该故障信号通过无线通信单元送至主站，告知相应的工作人员，以便及时对路灯或充电桩进行维护。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，包括AC/DC电路、直流变换电路和控制单元，所述AC/DC电路的输入端连接交流电网，所述AC/DC电路的输出端连接所述直流变换电路的输入端，所述直流变换电路的输出端连接充电枪头，所述直流变换电路连接所述控制单元，

所述直流变换电路包括变压器T1、电阻R3、三极管Q2、继电器K1、电感L2、开关管Q4、二极管D5和电容C3，所述变压器T1第一输入线圈的第一端连接所述AC/DC电路的输出端，所述变压器T1第一输入线圈的第二端通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的基极，所述变压器T1第二输入线圈的第一端连接所述AC/DC电路的输出端，所述变压器T1第二输入线圈的第二端连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的集电极接地，

所述变压器T1的第一输出端连接所述继电器K1触点的第一端，所述变压器T1的第二输出端接地，所述继电器K1触点的第二端连接所述电感L2的第一端，所述电感L2的第二端连接所述开关管Q4的第一端，所述开关管Q4的控制端连接所述控制单元的第一输出端，所述开关管Q4的第二端接地，所述电感L2的第二端连接所述二极管D5的阳极，所述二极管D5的阴极通过所述电容C3接地，所述二极管D5的阴极连接充电枪头的第一供电端，充电枪头的第二供电端接地。

2.根据权利要求1所述的路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，所述直流变换电路还包括开关管Q3、二极管D4、电感L1、电容C2和发光二极管LED1，所述开关管Q3的第一端连接所述变压器T1的第一输出端，所述开关管Q3的控制端连接所述控制单元的第二输出端，所述开关管Q3的第二端连接所述二极管D4的阴极，所述二极管D4的阳极接地，所述开关管Q3的第二端连接所述电感L1的第一端，所述电感L1的第二端通过所述电容C2接地，所述电感L1的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，所述直流变换电路还包括电阻R10，所述电阻R10的第一端连接所述三极管Q2的发射极，所述电阻R10的第二端接地，所述电阻R10的第一端连接所述控制单元的第一输入端。

4.根据权利要求1所述的路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，所述直流变换电路还包括开关管Q5和电阻R9，所述开关管Q5的第一端连接所述AC/DC电路的输出端，所述开关管Q5的第二端连接所述变压器T1第一输入线圈的第一端，所述开关管Q5的第二端连接所述变压器T1第二输入线圈的第一端，所述开关管Q5的控制端通过所述电阻R9连接所述控制单元的第三输出端。

5.根据权利要求1所述的路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，还包括充电连接检测电路，所述充电连接检测电路包括电阻R1、三极管Q1、变阻器RP1、电阻R2、稳压管D1和微动开关U1，所述电阻R1的第一端连接5V电源，所述电阻R1的第二端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的基极连接所述稳压管D1的阴极，所述稳压管D1的阳极接地，所述三极管Q1的发射极连接5V电源，所述三极管Q1的基极连接所述变阻器RP1的滑动端，所述三极管Q1的集电极连接所述变阻器RP1的第一端，所述变阻器RP1的第二端通过所述电阻R2接地，所述三极管Q1的发射极连接所述继电器K1的第一输入端，所述继电器K1的第二输入端连接所述微动开关管U1的第一端，所述微动开关U1的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，还包括两路电路结构相同的电压检测电路，任一所述电压检测电路包括电阻R7、开关管Q6、电阻R8、电阻R5和电阻R6，所述开关管Q6的第一端连接充电枪头的第一供电端，所述开关管Q6的第一端通过所述电阻R7连接所述开关管Q6的控制端，所述开关管Q6的控制端通过所述电阻R8接地，所述开关管Q6的第二端通过所述电阻R5连接所述电阻R6第一端，所述电阻R6的第二端接地，所述开关管Q6的第一端连接所述控制单元的第二输入端。

7.根据权利要求2所述的路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，还包括光电检测电路，所述光电检测电路包括电阻R11、光电二极管U3、电阻R12、电阻R13、运放U4和电阻R14，所述电阻R11的第一端连接5V电源，所述电阻R11的第二端连接所述光电二极管U3的阴极，所述光电二极管U3的阳极接地，所述运放U4的同相输入端通过所述电阻R12连接所述光电二极管U3的阴极，所述运放U4的反相输入端通过所述电阻R13接地，所述运放U4的输出端通过所述电阻R14连接所述运放U4的反相输入端，所述运放U4的输出端连接所述控制单元的第三输入端。

8.根据权利要求1所述的路灯充电桩监控管理系统，其特征在于，还包括无线通信单元，所述控制单元借助所述无线通信单元与主站通讯连接。