CN202197131U - 自诊断智能电动汽车充电桩电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自诊断智能电动汽车充电桩电路，其包括：PLC控制器、充电模块、计费和计量模块、双电源开关、变压器、显示器、继电器；市电或者备用电输入到双电源开关切换，然后通过变压器分别变成交流380V和直流24V电源，直流24V电源接PLC程序控制器和计费和计量模块电源，交流380V接充电模块，充电模块通过继电器连接汽车电池；PLC控制器与计费和计量模块、充电模块、显示器相连，计费和计量模块通过车用充电插口连接汽车电池。本实用新型的优点是：本实用新型能够对充电装置进行自诊断，并采用PLC程序控制配置相关的设备，达到智能化控制，特别在自诊断方面具有显著的特点。

Description

自诊断智能电动汽车充电桩电路

技术领域

 本实用新型涉及电动汽车充电装置自诊断技术领域，具体是一种电动汽车交流充电桩的控制电路。

背景技术

随着国际和国内能源紧缺，石油飞涨，城市环境污染日益严重，各国政府把替代石油的新能源开发作为今后发展方向，特别在电动汽车上下功夫，绿色环保汽车不仅成为生产厂商所开发的目标，也被客户所接受，但在开发电动汽车时，相应的配套充电装置也是推广电动汽车必备条件之一。为此必须建立大量的充电站、充电桩以满足日益发展的电动汽车需要，为确保充电站和充电桩在运行中的可靠性和无人值守要求，智能化充电桩势在必行。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种自诊断智能电动汽车充电桩电路，确保电动汽车充电装置在运行中具有自诊断功能，对出现的故障能通过远程监控技术进行诊断，实现真正含义的智能化控制；以节约成本和人力资源。

按照本实用新型提供的技术方案，所述自诊断智能电动汽车充电桩电路包括：PLC控制器、充电模块、计费和计量模块、双电源开关、变压器、显示器、继电器；市电或者备用电输入到双电源开关切换，然后通过变压器分别变成交流380V和直流24V电源，直流24V电源为PLC程序控制器和计费和计量模块提供电源，交流380V为充电模块提供电源，充电模块通过继电器连接汽车电池；PLC控制器与计费和计量模块、充电模块、显示器相连，计费和计量模块通过车用充电插口连接汽车电池；通电后PLC控制器首先对电源、计费和计量模块、充电模块和显示器进行硬件检测并在显示器上进行显示。

所述PLC控制器连接有通讯模块与上位机控制中心通信，通电后PLC控制器检测所述通讯模块连接是否正常，并通过信号指示灯进行显示连接状态。

所述PLC控制器程序通过设定的控制范围，包括电压、电流、过载、温度，对充电模块的电源、电压及充电信息进行比对，并反馈到PLC控制器；在正常情况下不出现报警信号则继续进行操作，出现故障时，显示器显示出报警信息，PLC控制器停止工作反馈到通过继电器工作，切断充电模块，充电模块停止工作。

所述计量和计费模块由PLC控制器进行控制，当用户开始充电时在触摸显示屏幕上选择充电模式，PLC控制器对充电情况进行计费；通过PLC控制器对计量和计费模块输出数据是否错误或者选择方式错误进行诊断，当出现错误时显示器显示错误信息，并能够进行复位重新选择。

所述PLC控制器的诊断包括：计量和计费模块的输入和输出状态是否正常，充电过程是否出现包括充电中断故障在内的异常信息。

所述PLC控制器对显示器的电源情况和输入输出信号进行诊断，当显示器故障时，不能进行显示，PLC控制器输出显示器报警信号采用面板上的发光二极管作为报警信号指示灯进行显示。

所述计量和计费模块采用读卡机输入，用户刷卡并输入密码，读卡机开始进行数据读出，并通过计量和计费模块在显示器中显示当前卡内金额，然后由用户输入充电模式，启动充电；当出现计费金额不足时，出现报警信号进行提示；当费用用完时，计量和计费模块输出指令给PLC控制器，由PLC控制器发出指令切断继电器，充电电源切断。

出现报警时按动所述PLC控制器的自检功能键显示报警号和相关信息，并传输到上位机控制中心，上位机控制中心根据报警信息对PLC控制器进行远程监测，每台PLC控制器都有相应的地址及访问密码。

本实用新型的优点是：本实用新型能够对充电装置进行自诊断，并采用PLC程序控制配置相关的设备，达到智能化控制，特别在自诊断方面具有显著的特点。

附图说明

图1为本实用新型电路结构框图。

图2为本实用新型通讯工作原理结构框图。

图3为本实用新型PLC程序控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型在硬件上包括：PLC控制器5、充电模块7、计费和计量模块6、双电源开关3、变压器4、显示器8、继电器9；市电或者备用电输入到双电源开关3切换，然后通过变压器4分别变成交流380V和直流24V电源，直流24V电源供应PLC控制器5和计费和计量模块6电源，交流380V供应充电模块7，充电模块7通过继电器9连接汽车电池10；PLC控制器5与计费和计量模块6、充电模块7、显示器8相连，计费和计量模块6通过车用充电插口连接汽车电池10。

如图2所示，PLC控制器5自备有通讯接口RS485，与通讯模块11上RS485接口连接，并通过通讯模块11与上位机控制中心12通信。不仅可以对每次充电情况及计费信息储存在PLC控制器5内，也能进行传输，但出现报警时按动自检功能键就可以显示报警号和相关信息，并传输到上位机控制中心12，由上位机控制中心12根据报警信息后，可以对PLC控制器5进行远程监测。控制中心12对每个充电桩上的PLC控制器5都有相应的地址，输入地址和密码后进入到相关PLC控制器5中，实现远程监控的目地。

通电后PLC控制器5开始对电源、计费和计量模块6、充电模块7、显示器8和通讯模块11检测，统称为硬件检测，在检测过程中显示器显示各种硬件状态，检测完成后，画面显示出工作状态画面，开机自检结束。通讯模块11检测完成后会通过信号灯显示连接状态是否完好。

然后当需要进行充电时，选择充电画面，由计费和计量模块6设置的车用充电插口，插入车上的充电池接口，选择检测模式，这时画面可以检测插口连接状态，当PLC控制器5检测时发现错误时，会显示在屏幕上显示连接错误。

当需要充电时插入卡及输入密码，计费和计量模块6工作并把相关信息传输PLC控制器5上。并检测电池10信息进行反馈，当前的储存电量情况，以百分比来显示。当充电器无法检测到信号时，显示器8会显示信息。提醒用户检查其连接状态和电池10情况。

检查装置完成后，在显示器8画面上选择充电模式，这时画面显示卡内的金额和选择充电方式，本实用新型有“时间充电选择”、“定电量”、“自动充满”三种模式。“时间充电选择”是不根据需要电量的多少，按时间进行计费，每30分钟为一个单元计费，“定电量”和“自动充满”采用电功率进行计算和计费。当卡内金额不足时，装置自检后会发出费用不足的报警信息，安装在显示屏幕下的二极管灯闪烁进行提示，当费用用完时蜂鸣器发出声音，这时PLC控制器5发出指令给充电模块7，充电模块7接到指令后断开继电器9，充电结束。

PLC控制器5对采用“时间充电模式”时，根据时间继电器9设定的时间进行充电，当充电时间到后，充电模式切断，继电器9断开，并由蜂鸣器发出信号提示。另装置对电池10信息反馈到显示器8上显示充电储存电量。

计量和计费模块6由PLC控制器5进行控制，PLC控制器5对充电情况进行计费。通过PLC控制器5输入对计量和计费模块6输出数据是否错误或者选择方式错误进行诊断，当出现错误时显示错误信息，并可以进行复位重新选择。PLC控制器的诊断主要进行模块的输入和输出状态是否正常。充电过程是否出现充电中断故障等信息。

在对计费和计量模块6检测时，由PLC控制器5当卡插入时读出相关信息，当输入密码错误时，会反馈一个地址信息给PLC控制器5，这时PLC控制器5就根据相关信息提示在显示器8屏幕上提示输入密码错误或者是无法读取信息。当信息正常后，计费和计量模块6打开可以进行工作，并把信息反馈给PLC控制器5进行充电模式的工作。充电结束后，计费和计量模块6对卡上的芯片进行修改。

计量和计费模块6采用读卡机输入，用户刷卡并输入密码，读卡机开始进行数据读出，并通过计量和计费模块6显示在显示器8屏幕中，能显示出当前卡内的金额，然后由用户输入充电模式，启动充电，当出现计费金额不足时，模式会出现报警信号进行提示，当费用用完时，计量和计费模块输出一个指令给PLC控制器5，再由PLC控制器5发出切断继电器9，充电电源切断。

PLC控制器5在充电过程中对充电情况能反馈给已经设定的程序中，当出现已经充满后，反馈的信号显示给PLC控制器5，这时PLC控制器5发出切断继电器9，充电电源切断，并在显示器8上显示已经充满，机器上蜂鸣器发出信号，这时会显示本次充电的费用，如需要打印可以选择打印模式进行本次打印。

在充电过程中当出现电压、电流、过载、温度过高，PLC控制器5根据预先设定的数据比对后，如超过控制数据，PLC控制器5会发出指令给充电模块7，由充电模块7断开继电器8，充电停止，并PLC控制器5根据已经预先设置的指令在显示器8上显示相关的错误信息。

如图3所示，PLC控制器采用PLC系列314C-2DP，由过载信号输入302、电压信号输入303、电流信号输入304主要对充电装置的电源进行控制，对出现的过载、过压、过电流、超温等故障，通过PLC控制器发出过载脱扣信号402切断双电源开关，实行保护。当电压过压时通过PLC控制器输出电压报警403。当充电过程中出现装置超温能反馈到PLC控制器输出超温报警405。计量信号输入305、计费信号输入306是通过自动计费计量模块RSD-9005读出卡上的数据后再输入到PLC控制器上，并由计费输出404到显示装置上。显示收费金额。充电模式是由显示屏上的触摸按钮选择充电模式选择307然后再输入到PLC控制器，在输入计费信息后经过自动计费计量模块RSD-9005，发出可进行充电和不能充电的信号后，再反馈到PLC控制器上，如不能充电则通过显示器显示出费用不够的信息，当可以充电时PLC控制器接通充电继电器开始进行充电，并计算充电的数据和相关信息显示在显示器上。当出现故障时，诊断后由故障显示输入308信号到PLC控制器，由故障报警输出406到显示屏上显示其故障编号和相关信息。在接通充电电池后插入卡识别密码后由自动计费和计量模块输出电池量，再输入到电池量输入309到PLC控制器，然后由显示输出409到屏幕上显示当前的电池量的比例。在显示器电源上有信号输出，并输入到显示器电源输入310，再通过PLC控制器识别后当出现故障后输出显示报警408，由发光二级管闪烁报警。在充电过程中当出现充电负荷过大时，充电模块会发出信号给PLC控制器，并由充电负荷报警407输出到显示输出409在屏幕上。当开机通电后PLC控制器自动对装置进行开机巡检410，程序对自动计费计量模块、充电模块、PLC程序等进行自检，正常后转入到工作状态。PLC控制器输入24V电源作为供电电源由L和N输入，并配置RS485通讯端口可以与自动计费计量模块和充电模块及上位机进行信息交换。自动计费和计量模块其中卡号识别读出501是费用卡上设置编码条和芯片，通过光电识别后进行识别，密码识别读出502是根据设定的密码在芯片上予以确定。输入后由芯片进行识别。当识别发生错误时会出现故障，并通过故障显示输入308到PLC控制器，故障显示输入308经过处理后显示输出409到显示屏上显示信息。Magelis XBT GT2110是通讯芯片主要处理信号传输和交换。

本实用新型具有的特点是：

本实用新型由PLC控制器技术进行控制，在开机前进行自诊断，主要是对充电模块、自动计量计费模块等进行自检，对出现的故障能通过PLC控制器技术显示在屏幕上。

PLC程序模块已经通过设定的控制范围如电压、电流、过载、温度等，对充电模块的电源、电压及充电信息进行比对，并反馈到PLC程序模块上，在正常情况下不会出现报警信号可以继续进行操作，只有出现故障时，PLC停止工作显示出报警信息，如D001表示输入电压过高，D002表示输入电压过低；就可以进行检查输入和输出的电压状态。PLC停止工作反馈到充电模块上，充电器就停止工作。

在PLC程序模块上对显示模块进行诊断，主要对显示器的电源情况和输入输出信号进行诊断，并通过报警的信号指示灯进行显示，只有当显示没有电源时会出现报警信号。

PLC控制器对充电桩电路情况可以进行检测，当充电桩电路接通后，并插入卡及输入密码时，对电池信息进行反馈，以百分比来显示当前的储存电量情况。当PLC控制器检测时发现错误时，会显示在屏幕上显示连接错误或者充电量无法检测信号，提醒用户检查其连接状态和电池情况。

本实用新型针对一种汽车充电装置采用自诊断智能电动汽车充电桩电路，主要解决在智能电动汽车充电桩通过自检的方式对装置进行自检和错误信息的显示，并通过通讯端口连接上位机进行信息传输和交换。本装置采用PLC系列314C-2DP控制器，由二路电源供电，一路是市电、一路是备用电，通过双电源开关进行控制。然后电源输入到变压器分别输出24V和380V电源。24V电源供PLC控制器和自动计费计量模块电源，380V电源供应充电模块电源，通电后PLC控制器对各种硬件如充电模块、自动计费计量模块及程序进行自检，当出现故障后通过PLC控制器设定的故障编号，通过显示屏上显示故障号和信息。PLC控制器对电压、电流、过载、温度出现的故障后发出脱扣指令，开关脱扣切断电源，在自动计量计费模块通过插入卡进行编码条和密码识别，当出现错误时显示其错误不能实现操作，当费用用完时提示和切断充电模式并发出指令。在显示器电源故障时，通过发光二极管闪烁显示错误信息。并通过通讯端口与自动计费计量模块和充电模块进行传输和信息接换，并通过通讯装置连接上位机进行远程监控和检测。实现自诊断功能。

Claims (8)

1.自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是包括：PLC控制器（5）、充电模块（7）、计费和计量模块（6）、双电源开关（3）、变压器（4）、显示器（8）、继电器（9）；市电或者备用电输入到双电源开关（3）切换，然后通过变压器（4）分别变成交流380V和直流24V电源，直流24V电源接PLC程序控制器（5）和计费和计量模块（6）电源，交流380V接充电模块（7），充电模块（7）通过继电器（9）连接汽车电池（10）；PLC控制器（5）与计费和计量模块（6）、充电模块（7）、显示器（8）相连，计费和计量模块（6）通过车用充电插口连接汽车电池（10）；通电后PLC控制器（5）首先对计费和计量模块（6）、充电模块（7）和显示器（8）进行硬件检测并在显示器（8）上进行显示。

2.如权利要求1所述自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是所述PLC控制器（5）连接有通讯模块（11）与上位机控制中心（12）通信，通电后PLC控制器（5）检测所述通讯模块（11）连接是否正常，并通过信号指示灯进行显示连接状态。

3.如权利要求1所述自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是所述PLC控制器（5）程序通过设定的控制范围，包括电压、电流、过载、温度，对充电模块（7）的电源、电压及充电信息进行比对，并反馈到PLC控制器（5）；在正常情况下不出现报警信号则继续进行操作，出现故障时，显示器（8）显示出报警信息，PLC控制器（5）停止工作反馈到通过继电器工作，切断充电模块（7），充电模块（7）停止工作。

4.如权利要求1所述自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是所述计量和计费模块（6）由PLC控制器（5）进行控制，当用户开始充电时在触摸显示屏幕上选择充电模式，PLC控制器（5）对充电情况进行计费；通过PLC控制器（5）对计量和计费模块（6）输出数据是否错误或者选择方式错误进行诊断，当出现错误时显示器（8）显示错误信息，并能够进行复位重新选择。

5.如权利要求4所述自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是所述PLC控制器（5）的诊断包括：计量和计费模块（6）的输入和输出状态是否正常，充电过程是否出现包括充电中断故障在内的异常信息。

6.如权利要求1所述自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是所述PLC控制器（5）对显示器（8）的电源情况和输入输出信号进行诊断，当显示器故障时，不能进行显示，PLC控制器（5）输出显示器报警信号通过发光二极管作为报警信号指示灯进行显示。

7.如权利要求1所述自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是所述计量和计费模块（6）采用读卡机输入，用户刷卡并输入密码，读卡机开始进行数据读出，并通过计量和计费模块（6）在显示器（8）中显示当前卡内金额，然后由用户输入充电模式，启动充电；当出现计费金额不足时，出现报警信号进行提示；当费用用完时，计量和计费模块（6）输出指令给PLC控制器（5），由PLC控制器（5）发出指令切断继电器（9），充电电源切断。

8.如权利要求2所述自诊断智能电动汽车充电桩电路，其特征是出现报警时按动所述PLC控制器（5）的自检功能键显示报警号和相关信息，并传输到上位机控制中心（12），上位机控制中心（12）根据报警信息对PLC控制器（5）进行远程监测，每台PLC控制器（5）都有相应的地址及访问密码。

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