CN207817860U - 一种计量收费智能充电桩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及充电桩技术领域，尤其涉及一种计量收费智能充电桩。包括CPU、显示模块、通信模块、收费模块和计量模块，显示模块、通信模块、收费模块和计量模块分别和CPU相连。所述的计量模块包括计量芯片、电流采样模块、电压采样模块和脉冲输出模块。电流采样模块、电压采样模块和脉冲输出模块分别和计量芯片相连，脉冲输出模块与CPU相连，电流采样模块和电压采样模块分别用于采集充电实时电流和电压，通过计量芯片计算实时功率，通过脉冲输出模块将实时功率以脉冲的形式发送给CPU，进而计算出总电量。通过用电量来收费，多用多交，以达市场收费公平。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域，尤其涉及一种计量收费智能充电桩。
背景技术
现在公共充电桩一般都是按照充电时间来收费，对于不同的电瓶车，充电功率会不一样，在计时模式收费下，付相等的钱，充电量却不一样有失市场公平，而且不利于提倡节约用电。对于有时充电插口接触不灵的情况下，继续收费却不能充电，容易引发矛盾纠纷。
发明内容
为了解决上述问题并而提出一种计量收费智能充电桩。
一种计量收费智能充电桩，包括CPU、显示模块、通信模块、收费模块和计量模块，显示模块、通信模块、收费模块和计量模块分别和CPU相连，其特点是，所述的计量模块包括计量芯片、电流采样模块、电压采样模块和脉冲输出模块；在外接电源为负载充电时，与负载相连的电流采样模块和电压采样模块分别采集负载的输入电流和电压；电流采样模块和电压采样模块分别和计量芯片相连，计量芯片实时收集电流采样模块和电压采样模块采集的电流和电压，并实时计算为功率；计量芯片与脉冲输出模块相连，并将计算的功率发送给脉冲输出模块；脉冲输出模块与CPU相连，并将计算的功率以脉冲的形式发送给CPU。
优选的，所述的电流采样模块包括电阻RS1、电阻R1、电阻R4、电容C2、电容C3，用于获取充电电流的电阻RS1通过LIN端口和LOUT端口与负载、外接电源相连形成闭环电路，电阻R1连接在LIN端口与计量芯片的V1P引脚之间，并在电阻R1与计量芯片的V1P引脚之间并列接入滤波电容C2；电阻R4连接在LOUT端口与计量芯片的V1N引脚之间，并在电阻R4与计量芯片的V1N引脚之间并列接入滤波电容C3。
优选的，所述的电压采样模块包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和电容C4，负载的N端与电阻R5串连，电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11依次串联，电阻R11另一端接零线，电容C4和电阻R11并联，电阻R10和电阻R11的接点与计量芯片的V2N引脚相连。
优选的，所述的脉冲输出模块包括电阻R2、发光二极管D1和光电耦合器U2，其中计量芯片的CF引脚与电阻R2串联，电阻R2、发光二极管D1和光电耦合器U2的输入端正级依次串联，计量芯片的GND引脚与光电耦合器U2的输入端负级相连；光电耦合器U2的输出端正级与CPU的INT引脚串联，光电耦合器U2的输出端负级与零线串联。
优选的，所述的电阻RS1为高精度合金电阻。
优选的，所述的高精度合金电阻为锰铜电阻。
优选的，所述的通信模块包括WIFI模块、4G模块、蓝牙模块、LoRa模块、NB－IOT模块、Zigbee模块、GPRS射频模块。
优选的，所述的收费模块包括二维码模块、刷卡模块和投币模块。
本发明的有益效果是：本发明涉及一种计量收费智能充电桩，通过计量芯片、电流采样模块、电压采样模块和脉冲输出模块组成的计量模块，能精确计算出充电的实时功率，进而能精确计算出用户的用电量，通过用电量来收费，多用多交，以达市场收费公平。
附图说明
图1是本发明系统原理图。
图2是本发明计量模块电路图。
其中：1-CPU；2-显示模块；3-通信模块；4-收费模块；5-计量模块；51-计量芯片；52-电流采样模块；53-电压采样模块； 54-脉冲输出模块；55-内部电源；6-外接电源；7-负载。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1是本发明系统原理图，图2是本发明计量模块电路图。本发明涉及的一种计量收费智能充电桩，包括CPU1、显示模块2、通信模块3、收费模块4和计量模块5，显示模块2、通信模块3、收费模块4和计量模块5分别和CPU1相连。CPU1中包括时钟模块，用于计算时间参数。其中，所述的计量模块5包括计量芯片51、电流采样模块52、电压采样模块53和脉冲输出模块54；在外接电源6为负载7充电时，与负载7相连的电流采样模块52和电压采样模块53分别采集负载7的输入电流和电压；电流采样模块52和电压采样模块53分别和计量芯片51相连，计量芯片51实时收集电流采样模块52和电压采样模块53采集的电流和电压，并实时计算为功率；计量芯片51与脉冲输出模块54相连，并将计算的功率发送给脉冲输出模块54；脉冲输出模块54与CPU1相连，并将计算的功率以脉冲的形式发送给CPU1。通过CPU1内的时钟模块记录的时间参数，进而可以计算出充电时的总用电量或者某段时间用电量。内部电源55与计量芯片51相连，通过内部电源55为计量芯片51及内部电路提供电能，即使在外部电源6故障或者无电情况，仍然支持系统工作。通信模块3包括WIFI模块、4G模块、蓝牙模块、LoRa模块、NB－IOT模块、Zigbee模块、GPRS射频模块。wifi模块、蓝牙模块用于近距离和用户移动终端通信；4G模块、LoRa模块、NB－IOT模块、Zigbee模块、GPRS射频模块用于和后台服务器通信，向后台服务器反馈充电桩的使用状态和故障信息，并且接受后台服务器的远程控制。收费模块4包括二维码模块、刷卡模块和投币模块，二维码模块用于生成二维码对应的编码，通过显示模块2显示对应的二维码，用户可以通过手机扫码支付充电费用；也可以通过刷信用卡或者银联卡支付费用；通过投币模块，以接受货币的方式支付费用，对于投币模块还对应的设置真币检测模块，防止投假币的行为；显示模块2显示充电桩的额定电压电流功率信息，也显示实时充电的电压电流功率信息，还显示剩余充电的时间和电量信息。
其中，所述的电流采样模块52包括电阻RS1、电阻R1、电阻R4、电容C2、电容C3，用于获取充电电流的电阻RS1通过LIN端口和LOUT端口与负载7、外接电源6相连形成闭环电路，电阻R1连接在LIN端口与计量芯片51的V1P引脚之间，并在电阻R1与计量芯片51的V1P引脚之间并列接入滤波电容C2；其中，电阻RS1为高精度合金电阻，优选锰铜电阻。电流通过锰铜电阻转换为电压信号，从电流通道的第1通道V1P、V1N引脚输入到计量芯片51内部进行功率计算，输入方式为全差分输入，差分峰峰值最大可达±0.7V，共模电压可以达±0.2V。在进行计量设计时，为有效防止电流通道和电压通道的信号过载，电流通道PGA＝16，应使输入信号的最大峰峰值不超过最大输入范围的一半，即±43.75mV。在充电设计中负载为电动车充电器，一般参数为48V2A左右，即100W左右，为了留有余量，最大设计为450W，折合电流为2A。电阻R4连接在LOUT端口与计量芯片51的V1N引脚之间，并在电阻R4与计量芯片51的V1N引脚之间并列接入滤波电容C3。其中，所述的电压采样模块53包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和电容C4，负载7的N端与电阻R5串连，电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11依次串联，电阻R11另一端接零线，电容C4和电阻R11并联，电阻R10和电阻R11的接点与计量芯片51的V2N引脚相连。电压通道的最大输入差分信号范围为±0.7V，计量设计时，为有效防止信号过载，并为校正留下空间，应使输入信号的最大峰峰值不超过最大输入范围的一半，即±350mV。其中，所述的脉冲输出模块54包括电阻R2、发光二极管D1和光电耦合器U2，其中计量芯片51的CF引脚与电阻R2串联，电阻R2、发光二极管D1和光电耦合器U2的输入端正级依次串联，计量芯片51的GND引脚与光电耦合器U2的输入端负级相连；光电耦合器U2的输出端正级与CPU1的INT引脚串联，光电耦合器U2的输出端负级与零线串联。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (8)
1.一种计量收费智能充电桩，包括CPU（1）、显示模块（2）、通信模块（3）、收费模块（4）和计量模块（5），显示模块（2）、通信模块（3）、收费模块（4）和计量模块（5）分别和CPU（1）相连，其特征在于：所述的计量模块（5）包括计量芯片（51）、电流采样模块（52）、电压采样模块（53）和脉冲输出模块（54）；在外接电源（6）为负载（7）充电时，与负载（7）相连的电流采样模块（52）和电压采样模块（53）分别采集负载（7）的输入电流和电压；电流采样模块（52）和电压采样模块（53）分别和计量芯片（51）相连，计量芯片（51）实时收集电流采样模块（52）和电压采样模块（53）采集的电流和电压，并实时计算为功率；计量芯片（51）与脉冲输出模块（54）相连，并将计算的功率发送给脉冲输出模块（54）；脉冲输出模块（54）与CPU（1）相连，并将计算的功率以脉冲的形式发送给CPU（1）。
2.根据权利要求1所述的一种计量收费智能充电桩，其特征在于：所述的电流采样模块（52）包括电阻RS1、电阻R1、电阻R4、电容C2、电容C3，用于获取充电电流的电阻RS1通过LIN端口和LOUT端口与负载（7）、外接电源（6）相连形成闭环电路，电阻R1连接在LIN端口与计量芯片（51）的V1P引脚之间，并在电阻R1与计量芯片（51）的V1P引脚之间并列接入滤波电容C2；电阻R4连接在LOUT端口与计量芯片（51）的V1N引脚之间，并在电阻R4与计量芯片（51）的V1N引脚之间并列接入滤波电容C3。
3.根据权利要求1所述的一种计量收费智能充电桩，其特征在于：所述的电压采样模块（53）包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和电容C4，负载（7）的N端与电阻R5串连，电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11依次串联，电阻R11另一端接零线，电容C4和电阻R11并联，电阻R10和电阻R11的接点与计量芯片（51）的V2N引脚相连。
4.根据权利要求1所述的一种计量收费智能充电桩，其特征在于：所述的脉冲输出模块（54）包括电阻R2、发光二极管D1和光电耦合器U2，其中计量芯片（51）的CF引脚与电阻R2串联，电阻R2、发光二极管D1和光电耦合器U2的输入端正级依次串联，计量芯片（51）的GND引脚与光电耦合器U2的输入端负级相连；光电耦合器U2的输出端正级与CPU（1）的INT引脚串联，光电耦合器U2的输出端负级与零线串联。
5.根据权利要求2所述的一种计量收费智能充电桩，其特征在于：所述的电阻RS1为高精度合金电阻。
6.根据权利要求5所述的一种计量收费智能充电桩，其特征在于：所述的高精度合金电阻为锰铜电阻。
7.根据权利要求1所述的一种计量收费智能充电桩，其特征在于：所述的通信模块（3）包括WIFI模块、4G模块、蓝牙模块、LoRa模块、NB－IOT模块、Zigbee模块、GPRS射频模块。
8.根据权利要求1所述的一种计量收费智能充电桩，其特征在于：所述的收费模块（4）包括二维码模块、刷卡模块和投币模块。
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