CN205811610U - 一种直流充电一体机的监控计费系统 - Google Patents

Abstract

一种直流充电一体机的监控计费系统，包括对多个充电子模块进行充电控制的充电并机控制模块，以及对多个充电子模块进行监控并实现人机交互的监控计费模块；充电并机控制模块包括相互连接的充电并机控制器，其通过现场总线CAN通讯模块与多个充电子模块连接；监控计费模块包括监控计费控制器，充电并机控制器与监控计费控制器通过现场总线CAN通讯模块进行数据交互。该监控计费系统将充电并机控制模块和监控计费模块进行了分离，各自管理相应的进程，同时又协调合作，共同完成直流充电一体机的正常运行，避免了多任务进程对充电模块的干扰，极大地提高了系统的可靠性和稳定性。

Description

一种直流充电一体机的监控计费系统

技术领域

本实用新型涉及电动车充电控制技术领域，特别是涉及一种直流充电一体机的监控计费系统。

背景技术

随着环境污染、能源短缺等一系列问题的出现，电动汽车将成为未来汽车行业的发展趋势。目前的电动汽车行业发展缓慢，普及率低，一方面是由于电动汽车本身电池的性能差，寿命较短；而更重要的原因是充电问题，电动汽车需要通过充电站进行续航。现有的直流充电一体机的电压、电流比较大，充电装置通常是由多个充电模块组成，以此达到并机运行的效果，提高系统工作的效率，而且多个充电模块的协调合作，会使得直流充电一体机变得更加稳定，单个充电模块的损坏或者工作不正常，都可以利用并机的结构解决，若某一个充电模块发生问题，其他充电模块均能继续工作，而且也方便维修和更换。为了保证充电系统能够合理、高效地运行，就需要一套完善、稳定的充电控制系统进行实时监控调节。

现有的充电控制系统一般设置一个中央处理器来实现对其他外设模块的监控及管理，但是对于较大功率的充电模块而言，中央处理器既要时刻对充电参数进行监控调整，又要实现人机交互、数据通信等功能，加重了处理器的负担，特别是多任务进程同时发生时，充电模块会受到干扰，中央处理器没有办法第一时间作出安全措施以保障整个充电系统的安全，严重影响了系统的稳定性和可靠性。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种能够避免多进程干扰、具有较好的稳定性和可靠性的充电控制管理技术显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种直流充电一体机的监控计费系统。该监控计费系统结构简单，效率较高，系统稳定、可靠。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种直流充电一体机的监控计费系统，包括对多个充电子模块进行充电控制的充电并机控制模块，以及对多个充电子模块进行监控并实现人机交互的监控计费模块；所述充电并机控制模块包括相互连接的充电并机控制器和存储模块，所述充电并机控制器通过现场总线CAN通讯模块与多个充电子模块连接；所述监控计费模块包括监控计费控制器，以及分别与所述监控计费控制器连接的异步串行接口、模拟量输入模块、开关量输入模块、电池管理模块、人机交互界面；所述充电并机控制器与监控计费控制器通过现场总线CAN通讯模块进行数据交互。

其中，所述监控计费模块还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块与所述监控计费控制器连接。

其中，所述监控计费模块还包括网卡接口，所述网卡接口与所述监控计费控制器连接。

其中，所述监控计费模块还包括北斗卫星4G通讯模块，所述北斗卫星4G通讯模块与所述监控计费控制器连接。

其中，所述异步串行接口包括音频输出接口、RFID射频接口、智能电表、IC卡读写器、蓝牙模块和WIFI模块。

其中，所述充电并机控制模块还包括RS232通讯模块，所述RS232通讯模块与所述充电并机控制器连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的监控计费系统将充电并机控制模块和监控计费模块进行了分离，充电并机控制模块专门负责控制多个充电子模块的正常运行，并实时地监测它们的工作状态，不受其他多任务通讯模块的影响；监控计费模块专门负责多任务的多个通讯模块的信息采集，交互，处理等，同时对整个系统进行实时性的监控，对下告知充电并机控制模块系统的安全性与实时状态，对上告知用户系统运行的安全性与实时状态。各自管理相应的进程，同时又协调合作，共同完成直流充电一体机的正常运行，避免了多任务进程对充电模块的干扰，极大地提高了系统的可靠性和稳定性。

附图说明

利用附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型的直流充电一体机的监控计费系统的原理图。

图2为本实用新型的直流充电一体机的直流充电桩的原理图。

图3为监控计费模块与充电并机控制模块的交互流程图。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例

本实用新型的一种直流充电一体机的监控计费系统，如图1所示，包括对多个充电子模块进行充电控制的充电并机控制模块，以及对多个充电子模块进行监控并实现人机交互的监控计费模块；充电并机控制模块包括相互连接的充电并机控制器和存储模块，充电并机控制器通过现场总线CAN通讯模块与多个充电子模块连接；监控计费模块包括监控计费控制器，以及分别与监控计费控制器连接的异步串行接口、模拟量输入模块、开关量输入模块、电池管理模块（电动汽车的动力电池BMS电池管理模块）、人机交互界面（可以是TFT液晶显示屏）；充电并机控制器与监控计费控制器通过现场总线CAN通讯模块进行数据交互。

该监控计费系统将充电并机控制模块和监控计费模块进行了分离，充电并机控制模块专门负责控制多个充电子模块的正常运行，并实时地监测它们的工作状态，不受其他多任务通讯模块的影响；监控计费模块专门负责多任务的多个通讯模块的信息采集，交互，处理等，同时对整个系统进行实时性的监控，对下告知充电并机控制模块系统的安全性与实时状态，对上告知用户系统运行的安全性与实时状态。各自管理相应的进程，同时又协调合作，共同完成直流充电一体机的正常运行，避免了多任务进程对充电模块的干扰，极大地提高了系统的可靠性和稳定性。

其中，监控计费模块还包括绝缘检测模块，绝缘检测模块与监控计费控制器连接。监控计费模块还包括网卡接口，网卡接口与监控计费控制器连接。监控计费模块还包括北斗卫星4G通讯模块，北斗卫星4G通讯模块与监控计费控制器连接。异步串行接口包括音频输出接口、RFID射频接口、智能电表、IC卡读写器、蓝牙模块和WIFI模块，该异步串行接口可以是8路的异步串行接口。

其中，充电并机控制模块还包括RS232通讯模块，RS232通讯模块与充电并机控制器连接。

直流充电一体机的直流充电桩的原理图，如图2所示，图中虚线框内为充电并机控制模块。充电并机控制模块包括了充电并机控制器和充电模块，其中充电模块由若干个充电子模块组成，每个子模块的功率为P，那么N个子模块的总功率为P*N。所以整个充电模块的功率为P*N。

充电机柜内的输入为三相交流电A、B、C三相。三相交流电经过充电模块后，转换成稳定的直流电，通过熔断器和主充电继电器输送到电动汽车，给其充电。主充电继电器的开关是由监控计费控制器决定的，它可以检测充电连接器与电动汽车动力电池的电池管理系统是否连接，确认连接后控制正负极输出处的主充电继电器闭合。

监控计费控制器需要监测的开关量信号包括有：输出信号熔断器、输出正极接触器、输出负极接触器、防雷器辅助触点和急停信号等；需要监测的模拟信号有：充电机输出母线电压、充电机输出电流、电池组电压、电池正极对地电压、电池负极对地电压和柜内温度信号；以及充电开始时连接确认的CC1-O1-X、CC1-O1-Y、CC1-O1-Z三点电压等。

监控计费控制器通过232/485等串口通信模块来完成人机界面、IC卡读写器、智能电表的数据交互、以太网接口通信、wifi通信、4G、以及基于GPS或者北斗的导航模块等。监控计费控制器通过CAN通信实现与电动汽车BMS电池管理系统的通信。

图中的智能电表1为输入侧的交流电表，智能电表2为输出侧的直流电表。此外，监控计费控制器与充电并机控制器和之间的数据交互也是通过CANBUS通信来完成的。

本实用新型的直流充电一体机的监控计费系统的工作原理，如图3所示，监控计费控制器首先检测系统的充电连接器是否与电动汽车动力电池的BMS电池管理系统相连接，若未连接，则不会启动充电。若确认已连接，则闭合主充电继电器，开始启动充电，并向充电并机控制器发送启动充电的信号。告诉充电并机控制器可以进行充电操作，充电并机控制器接收到该命令的同时会返回一个确认收到的命令帧给监控计费控制器。充电并机控制器接收到充电启动命令后会对充电模块的各个子模块进行检查，看是否满足启动充电的要求，若检测到异常，则会向监控计费系统发送一个启动失败的状态信号，监控计费控制器收到启动失败的状态信号后会返回一个确认收到启动失败的信号给充电并机控制器。监控计费控制器收到启动失败的信号后，会提示用户启动失败并返回到初始状态，并告知用户原因，用户需重新启动。若充电并机控制器没有检测到异常，则会控制充电模块开时充电，此时开始为电动汽车进行充电，与此同时，会发送一个启动成功的状态信号给监控计费控制器，监控计费控制器接收到启动成功的状态信号后也会返回成功收到启动成功的信号给充电并机控制器。监控计费控制器收到充电并机控制器启动成功的信号后便开始与其相连的各个模块进行周期性的通讯。监控计费系统将会对监控接到的数据进行解析，一方面用于在人机交互的界面显示当前充电桩的电能信息；另一方面将收到的电能信息用于计算费用等。

在充电过程中，如果监控计费系统接收到充电完成、紧急停机、与充电并机控制器通讯超时等报警时，会立即发送停机命令给充电并机控制器，如果发生的是与充电控制器的通讯超时报警还会告知用户发生了严重故障以及处理的步骤。充电并机控制器收到停机的命令的同时会返回确认收到停机命令的确认信号给监控计费控制器。一旦充电并机控制器收到停机的信号，则会立即断开继电器的输出，以保证安全。接下来充电并机控制器会在停机之前会检测各个充电子模块的状态，看它们是否都符合停机的条件，如果不符合则需等待条件满足才会停机并断开输出的接触器。若符合停机条件，则停止充电模块的输出，使得充电并机控制模块完全停止工作，并告知监控计费控制器，所有充电模块已停止工作，监控计费控制器收到该信息同样会有一个返回信号给充电并机控制器。至此，整个系统的工作完成。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种直流充电一体机的监控计费系统，其特征在于：包括对多个充电子模块进行充电控制的充电并机控制模块，以及对多个充电子模块进行监控并实现人机交互的监控计费模块；所述充电并机控制模块包括相互连接的充电并机控制器和存储模块，所述充电并机控制器通过现场总线CAN通讯模块与多个充电子模块连接；所述监控计费模块包括监控计费控制器，以及分别与所述监控计费控制器连接的异步串行接口、模拟量输入模块、开关量输入模块、电池管理模块、人机交互界面；所述充电并机控制器与监控计费控制器通过现场总线CAN通讯模块进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种直流充电一体机的监控计费系统，其特征在于：所述监控计费模块还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块与所述监控计费控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种直流充电一体机的监控计费系统，其特征在于：所述监控计费模块还包括网卡接口，所述网卡接口与所述监控计费控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种直流充电一体机的监控计费系统，其特征在于：所述监控计费模块还包括北斗卫星4G通讯模块，所述北斗卫星4G通讯模块与所述监控计费控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种直流充电一体机的监控计费系统，其特征在于：所述异步串行接口包括音频输出接口、RFID射频接口、智能电表、IC卡读写器、蓝牙模块和WIFI模块。

6.根据权利要求1所述的一种直流充电一体机的监控计费系统，其特征在于：所述充电并机控制模块还包括RS232通讯模块，所述RS232通讯模块与所述充电并机控制器连接。