CN208705691U - 充电桩协同管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种充电桩协同管理系统；包括多个充电桩和后台监控管理主机；每个充电桩包括输入接口、电源转换器、MCU控制器、DTU数据传输器、计量芯片、POE转换电路、充电电路和输出接口；输入接口、电源转换器、充电电路依次连接，充电电路还连接MCU控制器，MCU控制器通过串口连接DTU数据传输器；DTU数据传输器通过内置GPRS模块与后台监控管理主机相连接；POE转换电路连接通信网口为MCU供电；充电电路、计量芯片、MCU控制器依次连接。通过设置POE转换电路实现了MCU控制器单独供电，简化了供电电路，实现了利用网口通信和利用DTU数据传输器进行无线通信两种通信形式，将后台监控管理主机发送的其他充电桩的充电信息利用工控触摸屏直接显示。

Description

充电桩协同管理系统

技术领域

本实用新型涉及充电桩技术领域，特别涉及一种充电桩协同管理系统。

背景技术

随着电动汽车走进千家万户,新能源汽车正逐渐成为人们乐于选择并喜爱的出行方式。充电桩类似于汽车的“加油机”，它是电动汽车的能量补给装置，充电桩的管理直接关系到电动汽车的推广。

目前，各大城市的电动汽车推广速度较为缓慢，其原因在于：充电桩设施建设不足，电动汽车充电管理不完善。充电桩设施建设成本高、占用空间大、利用率不高，造成充电场地和充电桩资源极为不足。一般的电动汽车快充需要30分钟可充50％，1～1.5个小时就充满了，慢充需要6～12个小时左右，当电动汽车数量发展到一定程度，就会使车辆到充电桩无序充电，从而导致充电效率低、充电安全没保障、车主等候充电的时间和等待充电的时间都长、计收费繁杂不便等一系列问题的出现。虽然电动汽车行业现有充电预约和桩位智能锁管理技术，但是该技术存在桩位被充电车主延时占用停车、充电桩的利用率降低、浪费需要充电车主的等待时间；另一方面，现有的充电桩中，核心控制电路板的供电采用220V交流电转换为直流电后，在由转换的直流电给充电桩的核心控制电路板供电，因此充电桩中必须设置多个电源转换模块，保证核心控制电路板的供电。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种充电桩协同管理系统，通过设置POE转换电路实现了MCU控制器单独供电，简化了供电电路，还能同时接受后台监控管理主机发送的管控信息，利用网线自身具有的高屏蔽性，保证后台监控管理主机发送的管控信息的准确性，利用MCU控制器与DTU数据传输器的结合，实现了将充电桩的电力数据实时无线发送至后台监控管理主机，便于后台监控管理主机及时了解每个充电桩的电力信息，方便充电桩管理者根据接收到的每个充电桩的电力信息，及时做出协同管理指令。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种充电桩协同管理系统，包括充电桩和后台监控管理主机；所述充电桩包括输入接口、电源转换器、MCU控制器、DTU数据传输器、计量芯片、POE转换电路、充电电路和输出接口；所述输入接口连接电源转换器的输入端，所述电源转换器的输出端连接充电电路的输入端，所述充电电路的控制端连接MCU控制器的输出端，所述MCU控制器通过串口连接DTU数据传输器的输入端；所述DTU数据传输器的输出端通过内置GPRS模块与所述后台监控管理主机相连接；所述POE转换电路的输入端连接所述通信网口；所述POE转换电路的输出端连接MCU控制器和DTU数据传输器的电源接口；所述计量芯片的输入端连接充电电路的输出端，所述计量芯片的输出端连接MCU控制器的数据输入管脚。

优选的，所述充电桩下方设置有传送履带，所述传送履带与驱动电机连接，所述驱动电机与MCU控制器的输出端相连接。

优选的，所述POE转换电路的输入端连接RJ45的通信网口，所述RJ45的通信网口连接USB接口和电压转换电路，所述USB接口连接工控触摸屏。

进一步，所述的电压转换电路包括电压转换芯片，第一电容、第二电容和第一电阻；所述第一电容的一端连接通信网口的第四管脚，并同时连接电压转换芯片的输入端；所述电压转换芯片的输出端连接第二电容的一端；所述第一电容的另一端和第二电容的另一端连接电压转换芯片的接地端并接地，所述第二电容的一端连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接发光二极管的阳极，所述发光二极管的阴极连接第二电容的另一端。

进一步，所述电压转换芯片的型号为LM7805。

优选的，所述计量芯片采用型号为ADE7755的单相表计量芯片；所述单相表计量芯片的信号输入管脚连接光电信号隔离电路，进行信号隔离，所述计量芯片的输出端连接AD转换电路的输入端，所述AD转换电路的输出端连接MCU控制器的信号输入端。

优选的，MCU控制器选用型号为STM32stm32f103zet6的主控芯片。

优选的，所述DTU数据传输单元的型号为CM3150P。

优选的，还包括声光报警器，所述声光报警器与MCU控制器相连接；所述声光报警器的型号为M311262。

根据本实用新型实施例提供的一种充电桩协同管理系统，相比于现有的充电桩管理系统，至少具有以下优点：通过设置POE转换电路实现了MCU控制器单独供电，简化了供电电路，本系统实现了利用网口通信和利用DTU数据传输器进行无线通信两种通信形式，实现后台监控管理主机对多个充电桩的协同管理；利用网口通信，将后台监控管理主机发送的其他充电桩的充电信息利用工控触摸屏直接显示，利用网线自身具有的高屏蔽性，保证了信号传输的准确性，利用MCU控制器与DTU数据传输器的结合，实现了将本地充电桩自身的电力数据实时无线发送至后台监控管理主机，便于后台监控管理主机及时了解每个充电桩的电力信息，方便充电桩管理者根据接收到的每个充电桩的电力信息，及时做出协同管理指令。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种充电桩协同管理系统的电路连接结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种充电桩协同管理系统的传送履带示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种充电桩协同管理系统的POE转换电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种充电桩协同管理系统的计量芯片的电路图；

图中：1、输入接口；2、电源转换器；3、MCU控制器；4、DTU数据传输器；5、计量芯片；6、POE转换电路；7、充电电路；8、输出接口；9、后台监控管理主机；10、工控触摸屏；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例的一种充电桩协同管理系统，包括多个充电桩和后台监控管理主机；每个充电桩包括输入接口1、电源转换器2、MCU控制器3、DTU数据传输器4、计量芯片5、POE转换电路6、充电电路7和输出接口8；所述输入接口1连接电源转换器2的输入端，所述电源转换器2的输出端连接充电电路7的输入端，所述充电电路7的控制端连接MCU控制器3的输出端，所述MCU控制器3通过串口连接DTU数据传输器4的输入端；所述DTU数据传输器4的输出端通过内置GPRS模块与所述后台监控管理主机9相连接；所述POE转换电路6的输入端连接所述通信网口；所述计量芯片5的输入端连接充电电路7的输出端，所述计量芯片5的输出端连接MCU控制器3的数据输入管脚。

在本实用新型的一个实施例中，充电桩的输入接口将输电网中220V市电通过输入接口，接入到充电桩中，后台监控管理主机通过网线连接POE转换电路，通过POE转换电路给MCU控制器供电，输入接口将220V交流电，输入到电源转换器，进行AC/DC转换，转换为直流电，转换后的直流电发送至充电电路的输入端，MCU控制器讲过POE转换电路供电后开始工作，由于MCU控制器的输出端连接继电器，通过继电器连接充电电路，MCU控制器控制继电器吸合，充电电路连接输出接口，为待充电设备输出充电电源，由于计量芯片的输入端连接充电电路的输出端，因此，计量芯片实时采集并计算输出接口的输出电能，并将计算的输出电能发送至MCU控制器，MCU控制器将电能计量电路采集的电能通过DTU数据传输器发送至后台监控管理主机，由后台监控管理主机统一查看多个充电桩上传的充电电能信息，充电桩管理人员将周边充电桩上即将充电完成的充电桩编号、充电桩的使用须知和使用步骤等信息通过网线发送至充电桩网口，利用POE转换电路将网口转换成的USB接口，连接工控触摸屏，利用工控触摸屏显示。

由于充电桩集中设置在充电站，因此电动汽车需要充电时，都集中在充电站，而一个充电桩在对一个电动汽车充电时，其它电动汽车只能排队等待，因此，通过本系统后台监控管理主机接收到每个充电桩发送的充电参数，充电参数包括充电时长，已充电量，待充电量等信息；将充电站中将要充电完成的充电桩编号发送至工控触摸屏显示，方便车主在选择充电桩时，快速选定，有利于节省车主的时间。

如图2所示，在本实用新型的另一个实施例中，通过在充电桩下方设置有传送履带，利用传送履带与驱动电机连接，所述驱动电机与MCU控制器的输出端相连接。待充电汽车需要充电时，开到传送履带上，传送履带上设置电子锁，一般公共充电桩都是通过车主刷卡开始计时收费，充电完成后，车主再次刷卡，扣除本次充电的费用。

在本实用新型中车主刷RFID卡后，开始充电后，电子锁自动锁住汽车轮毂，当遇到充电中上停放的充电汽车，已经充电完成，但是没有车主认领开走时，MCU控制器根据接收到的计量芯片计量的电能信号，判断是否已经充电完成，当充电完成时，MCU控制器控制继电器断开，充电电路停止充电，等待一段时间后，并没有车主再次刷卡，给轮毂解锁，则判断，充电桩位置被占用，此时,MCU控制驱动电机带动传送履带转动，传送履带带动其上固定锁住的车辆向前移动，为后续待充电车辆腾位置。

如图3所示，POE转换电路的输入端连接RJ45的通信网口，所述RJ45的通信网口连接USB接口和电压转换电路，所述USB接口连接工控触摸屏。所述通信网口的数据发送正端和数据接收正端相连接，并连接至USB接口的数据接收正端，所述通信网口的数据发送负端和数据接收负端相连接，并连接至USB接口的数据接收负端。

进一步，所述的电压转换电路包括电压转换芯片，第一电容C0、第二电容C1和第一电阻R1；所述第一电容C0的一端连接通信网口的第四管脚，并同时连接电压转换芯片的输入端；所述电压转换芯片的输出端连接第二电容的一端；所述第一电容的另一端和第二电容的另一端连接电压转换芯片的接地端并接地，所述第二电容的一端连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接发光二极管的阳极，所述发光二极管的阴极连接第二电容的另一端。进一步，所述电压转换芯片的型号为LM7805。

电压转换芯片将从网口处接收到的电力信号转换为+5V的电源信号，由于,MCU控制器和DTU数据传输器都是5V供电，因此，该POE电路可以直接为MCU控制器和DTU数据传输器提供工作电压，进一步，由于该电路将RJ45的网口转换为USB接口，因此使用工控触摸屏直接连接该USB接口即可实现将后台监控管理主机发送到网线的TCP/ip协议的数据利用工控触摸屏直接显示。

如图4所示，需要说明的是，在本实用新型的另一个实施例中，所述计量芯片采用型号为ADE7755的单相表计量芯片；所述单相表计量芯片的信号输入管脚连接光电信号隔离电路，进行信号隔离，所述计量芯片的输出端连接AD转换电路的输入端，所述AD转换电路的输出端连接MCU控制器的信号输入端。

计量芯片采用型号为ADE7755的单相表计量芯片；它可以提供基于输电线电压和电流计算的瞬时有功功率和平均有功功率。单相表计量芯片的信号输入管脚与AD转换电路之间连接光电信号隔离电路，进行信号隔离。

在本实用新型中，MCU控制器选用型号为STM32stm32f103zet6的主控芯片。所述DTU数据传输单元的型号为CM3150P。本系统的充电桩中还包括声光报警器，所述声光报警器与MCU控制器相连接；所述声光报警器的型号为M311262。当车主长时间占用充电车位时，MCU控制器及时报警，提醒充电站管理人员进行及时管理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种充电桩协同管理系统，其特征在于，包括充电桩和后台监控管理主机；所述充电桩包括输入接口、电源转换器、MCU控制器、DTU数据传输器、计量芯片、POE转换电路、充电电路和输出接口；

所述输入接口连接电源转换器的输入端，所述电源转换器的输出端连接充电电路的输入端，所述充电电路的控制端连接MCU控制器的输出端，所述MCU控制器通过串口连接DTU数据传输器的输入端；所述DTU数据传输器的输出端通过内置GPRS模块与所述后台监控管理主机相连接；所述POE转换电路的输入端连接通信网口；所述POE转换电路的输出端连接MCU控制器和DTU数据传输器的电源接口；所述计量芯片的输入端连接充电电路的输出端，所述计量芯片的输出端连接MCU控制器的数据输入管脚。

2.根据权利要求1所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，所述充电桩下方设置有传送履带，所述传送履带与驱动电机连接，所述驱动电机与MCU控制器的输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，所述POE转换电路的输入端连接RJ45的通信网口，所述RJ45的通信网口连接USB接口和电压转换电路，所述USB接口连接工控触摸屏。

4.根据权利要求3所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，所述的电压转换电路包括电压转换芯片，第一电容、第二电容和第一电阻；所述第一电容的一端连接通信网口的第四管脚，并同时连接电压转换芯片的输入端；所述电压转换芯片的输出端连接第二电容的一端；所述第一电容的另一端和第二电容的另一端连接电压转换芯片的接地端并接地，所述第二电容的一端连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接发光二极管的阳极，所述发光二极管的阴极连接第二电容的另一端。

5.根据权利要求4所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，所述电压转换芯片的型号为LM7805。

6.根据权利要求1所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，所述计量芯片采用型号为ADE7755的单相表计量芯片；所述单相表计量芯片的信号输入管脚连接光电信号隔离电路，进行信号隔离，所述计量芯片的输出端连接AD转换电路的输入端，所述AD转换电路的输出端连接MCU控制器的信号输入端。

7.根据权利要求1所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，MCU控制器选用型号为STM32stm32f103zet6的主控芯片。

8.根据权利要求1所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，所述DTU数据传输单元的型号为CM3150P。

9.根据权利要求1所述的充电桩协同管理系统，其特征在于，还包括声光报警器，所述声光报警器与MCU控制器相连接；所述声光报警器的型号为M311262。