CN205706229U - 一种集电能计量于一体的交流充电桩装置 - Google Patents

一种集电能计量于一体的交流充电桩装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，包括主板、液晶显示模块和充电枪，主板是对输入充电枪的交流电进行电压和电流的采样来计算充电枪的充电量以及控制交流电的输出，液晶显示模块用于显示充电枪的充电量等充电信息。主板包括电能计量芯片和单片机，电能计量芯片用于采集输入充电枪的交流电的电流和电压，电能计量芯片将采集的电流和电压传输给单片机进行充电枪的充电量的计算，单片机将计算出的充电枪的充电量显示在液晶显示模块上。本实用新型的无需外接电能表，体积小、成本低，维护方便，从安装、体积和成本上得到了很大的改善。

Description

一种集电能计量于一体的交流充电桩装置
技术领域
本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种集电能计量于一体的交流充电桩装置。
背景技术
随着电动汽车行业的兴起，充电桩在市场上占有的份额也逐渐增大，对充电桩产品的要求(包括体积，性能，成本)也越来越高。
充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁上，安装在公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车进行充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。
目前市场上的大多数的交流充电桩装置，就是主板+液晶显示面板+充电枪+电能表四个主要部件组成。电能表一般都是采用外购的方式，这样的充电桩装置主要存在以下几个不足：
一、体积大，中间需要增加了一个外购的电能表；
二、接线复杂，如图1所示，传统交流充电桩的交流电接入电能表，电能表输出的交流电还需接入主板，以便控制输出继电器，电能表与主板之间还需通过串口来连接；
三、成本高，外购的电能表价格比较高；
四、维护复杂，外购的电能表升级和维修需要由厂家进行；
五、充电枪没有自锁功能，从而导致充电枪被随意放置，既不美观，又不安全。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种体积小、接线简单、成本低的集电能计量于一体的交流充电桩装置。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，包括主板、液晶显示模块和充电枪，主板是对输入充电枪的交流电进行电压和电流的采样来计算充电枪的充电量以及控制交流电的输出，液晶显示模块用于显示充电枪的充电量；主板包括电能计量芯片和单片机，电能计量芯片用于采集输入充电枪的交流电的电流和电压，电能计量芯片将采集的电流和电压传输给单片机进行充电枪的充电量的计算，单片机将计算出的充电枪的充电量显示在液晶显示模块上。
作为本实用新型的优化方案，集电能计量于一体的交流充电桩装置还包括充电枪自锁电路，充电枪用于对继电器进行控制，充电枪自锁电路包括三极管、二极管和继电器，通过刷卡来改变三极管基极的电平，二极管的正极连接三极管的发射极，二极管的负极连接继电器供电电源，三极管基极电平的高低决定继电器是否输出电压。
作为本实用新型的优化方案，电能计量芯片包括三路ADC采集通道，一路ADC采集通道用于相线电流的采样，一路ADC采集通道用于零线电流的采样，一路ADC采集通道用于电压的采样。
作为本实用新型的优化方案，电能计量芯片和单片机通过SPI接口或者UART接口进行通信。
作为本实用新型的优化方案，电能计量芯片和单片机之间设置有光耦合隔离电路，光耦合隔离电路的一端连接电能计量芯片的串口引脚，光耦合隔离电路的另一端连接单片机的串口引脚。
本实用新型具有积极的效果：1)本实用新型的无需外接电能表，体积小、成本低，维护方便，从安装、体积和成本上得到了很大的改善；
2)本实用新型的充电枪具有自锁功能，在用户没有刷卡确认信息前，充电枪始终挂在充电柜上，无法拿下，只有刷卡确认后，才能从充电柜上拿下，才能进行下一步的充电操作，充电完成后，只有把充电枪放回充电柜上后，才能再次刷卡进行付费，结束本次充电操作，这样就避免了充电枪随意乱扔乱放的现象，既美观，又安全，同时减少损坏。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为传统交流充电桩接线图；
图2为集电能计量于一体的交流充电桩装置的接线图；
图3为电能计量芯片与单片机的电路结构框图；
图4为电压通道的采样电路图；
图5为相线电流采集通道的电路图；
图6为零线电流采集通道的电路图；
图7为充电枪自锁电路图；
图8为串口通信的光耦合隔离电路图。
具体实施方式
本实用新型公开了一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，包括主板、液晶显示模块和充电枪，主板是对输入充电枪的交流电进行电压和电流的采样来计算充电枪的充电量以及控制交流电的输出，液晶显示模块用于显示充电枪的充电量等充电信息；主板包括电能计量芯片和单片机，电能计量芯片用于采集输入充电枪的交流电的电流和电压，电能计量芯片将采集的电流和电压传输给单片机进行充电枪的充电量的计算，单片机将计算出的充电枪的充电量显示在液晶显示模块上。其中，图2是集电能计量于一体的交流充电桩装置的接线图，从图2可以看出只需要输入交流电即可实现，接线简单方便。
该集电能计量于一体的交流充电桩装置还包含了GPRS模块，WIFI模块，RFID模块和TF存储卡等，通过这些外设，可将所有集电能计量于一体的交流充电桩装置连接入网，并将充电信息数据或桩体信息上传到云管理服务平台，以方便查询、统计、维护。此集电能计量于一体的交流充电桩装置可以通过手机APP软件进行智能远程控制，比如：1，远程查询附近可用的充电桩；2，预订充电桩的充电服务；3，直接导航至预设的充电桩；4，远程启动/停止充电；5，远程查看充电进度；6，远程查看充电状态等。
如图3所示，电能计量芯片包括三路ADC采集通道，一路ADC采集通道用于相线电流的采样，一路ADC采集通道用于零线电流的采样，一路ADC采集通道用于电压的采样。ADC采集通道采用全差分方式输入，通过配置系统控制寄存器，可以分别对三路ADC采集通道配置放大倍数，通过三路ADC采集通道，可计算得出有功功率，无功功率值，再通过增益、相位的校准，精确的算出充电枪的充电量。其中，通讯模块主要用于GPRS模块、WIFI模块、RFID模块等的通讯；EEPROM主要用于存储充电枪的充电量等信息。
如图4所示，电压通道的采样电路通过精密电阻分压，使电压采集通道ADC3输入信号在100～220Mvrms范围内。
如图5所示，相线电流采集通道AD1中的锰铜阻值根据电流规格进行选择。如图6所示为零线电流的采样电路图。
如图7所示，集电能计量于一体的交流充电桩装置还包括充电枪自锁电路，充电枪用于对继电器进行控制，充电枪自锁电路包括三极管、二极管和继电器，通过刷卡来改变三极管基极的电平，二极管的正极连接三极管的发射极，二极管的负极连接继电器供电电源，三极管基极电平的高低决定继电器是否输出电压。当刷卡确认信息后，LOCK引脚为低电平，继电器无12V输出，充电枪可从充电柜上拿下，进行充电操作；当充完电后，将充电枪被放回充电柜，并刷卡结束充电，LOCK变为高电平，继电器输出12V，充电枪就锁紧在充电柜上。
电能计量芯片和单片机通过SPI接口或者UART接口进行通信，如图8所示，电能计量芯片和单片机之间设置有光耦合隔离电路，光耦合隔离电路的一端连接电能计量芯片的串口引脚，光耦合隔离电路的另一端连接单片机的串口引脚。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，其特征在于：包括主板、液晶显示模块和充电枪，所述的主板是对输入充电枪的交流电进行电压和电流的采样来计算充电枪的充电量以及控制交流电的输出，液晶显示模块用于显示充电枪的充电量；所述的主板包括电能计量芯片和单片机，所述的电能计量芯片用于采集输入充电枪的交流电的电流和电压，所述的电能计量芯片将采集的电流和电压传输给单片机进行充电枪的充电量的计算，单片机将计算出的充电枪的充电量显示在液晶显示模块上。
2.根据权利要求1所述的一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，其特征在于：所述的集电能计量于一体的交流充电桩装置还包括充电枪自锁电路，所述的充电枪用于对继电器进行控制，充电枪自锁电路包括三极管、二极管和继电器，通过刷卡来改变三极管基极的电平，二极管的正极连接三极管的发射极，二极管的负极连接继电器供电电源，三极管基极电平的高低决定继电器是否输出电压。
3.根据权利要求1所述的一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，其特征在于：所述的电能计量芯片包括三路ADC采集通道，一路ADC采集通道用于相线电流的采样，一路ADC采集通道用于零线电流的采样，一路ADC采集通道用于电压的采样。
4.根据权利要求1所述的一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，其特征在于：所述的电能计量芯片和单片机通过SPI接口或者UART接口进行通信。
5.根据权利要求1所述的一种集电能计量于一体的交流充电桩装置，其特征在于：所述的电能计量芯片和单片机之间设置有光耦合隔离电路，光耦合隔离电路的一端连接电能计量芯片的串口引脚，光耦合隔离电路的另一端连接单片机的串口引脚。
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