CN211856843U - 交流充电桩电能计量检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流充电桩电能计量检测系统，包括供电电源、检定装置、外接PC机，供电电源、检定装置、被检装置依次连接，被检装置的输出端口连接到检定装置的输入端口，检定装置为被检装置提供工作电源信号，通过检定装置预先设定电能脉冲值，外接PC机与检定装置连接；本实用新型采用供电电源、检定装置、充电桩依次连接的检定方式，通过检定装置集成的三相计量芯片，使得系统具有较高的安全可靠性且故障率低的优点；又通过充电枪与充电桩之间设置充电枪自锁电路，提高了充电桩充电过程中的安全性。

Description

交流充电桩电能计量检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测系统，尤其涉及一种交流充电桩电能计量检测系统。

背景技术

现有技术中的交流充电桩电能计量检测系统主要采用如图1所示的检定方式，将供电电源、充电桩、检定装置、负载或负载箱依次连接，该检定方式主要存在如下问题：一是现有技术中的交流充电桩电能计量检测系统主要存在安全可靠性较低和故障率较低以及充电枪缺少自锁功能的缺点；二是检定工作过程中充电桩的工作电源大多由作为供电电源的供电电网提供，检定工作过程中容易随供电电网影响而产生波动，使得检定工作过程中的工作电源不稳定，大大降低了电能计量精确性；三是采用图1所示的检定方式所需耗费的总功耗为充电桩、检定装置和负载或负载箱三者的功耗之和，尤其是负载或负载箱本身的功耗巨大，使得能耗浪费巨大且不环保。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种交流充电桩电能计量检测系统，该系统采用供电电源、检定装置、充电桩依次连接的检定方式，通过检定装置集成的三相计量芯片，使得系统具有较高的安全可靠性且故障率低的优点；又通过充电枪与充电桩之间设置充电枪自锁电路，提高了充电桩充电过程中的安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

交流充电桩电能计量检测系统，包括为系统供电的供电电源、用于对充电桩进行电能计量检定的检定装置、用于显示电能计量检定数据信息的外接PC机，供电电源、检定装置、充电桩依次连接，充电桩的输出端口连接到检定装置的输入端口，检定装置为充电桩提供工作电源信号，在检定装置中输入脉冲常数值，外接PC机与检定装置连接；检定装置包括为充电桩提供工作电源信号的电流电压源、用于对输入的计量信号进行计量的三相计量芯片、用于对计量信号进行信号转换及处理并对得到的实际计量值与预先设定的电能脉冲值进行对比分析的智能处理芯片，电流电压源、三相计量芯片、智能处理芯片依次连接；三相计量芯片设有分别与电流电压源连接的电压取样电路、电流取样电路，电压取样电路和电流取样电路分别通过放大电路、A/D转换器与微处理器连接，微处理器通过UART接口并经MAX232电路与智能处理芯片通信连接，智能处理芯片设有对数据进行存储的存储器。其中，三相计量芯片为嵌入式处理器芯片，外接PC机为触摸式液晶显示屏；本实用新型的交流充电桩电能计量检测系统的基本工作原理如下：采用嵌入式三相计量芯片采集电能数据并将电能数据传输至智能处理芯片，智能处理芯片通过读取嵌入式三相计量芯片采集的电能数据，作为充电桩的电能计量值，并通过读取电压和电流值来判断充电过程是否出现过流和过压的情况，并加以处理；交流充电桩电能计量检测系统的主要工作过程如下：嵌入式三相计量芯片工作时，电压、电流经电压取样电路、电流取样电路分别取样后，送至放大电路缓冲放大，再由A/D转换器变成数字信号，送到微处理器进行运算处理；由于采用了24位A/D转换器，使得电流电压采样分辨率大为提高，同时由于A/D转换器已初步完成电流、电压、有功功率、无功功率等数据的计算使微处理器有足够的时间完成相应的电能的计量和相应的电流和电压、有功功率、功率因素等数据的进一步精确计算；微处理器通过串并口将电能数据从A/D转换器中读出，默认为“电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数”并根据需要通过UART接口与MAX232电路进行通信传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据；通过MAX232电路将嵌入式三相计量芯片的UART转换成RS232电平，实现与智能处理芯片通信，将采集处理后的电能、电流和电压数据送入智能处理芯片进行处理；智能处理芯片接收到上述数据之后，通过自编程序运行、运算将所需数据传输至外接PC机进行显示；通过外接PC机的触摸式液晶显示屏输入充电要求并传输到智能处理芯片，经运算后传输各种指令到嵌入式三相计量芯片和其他控制单元，实现预定的充电要求；嵌入式三相计量芯片中的UART可由MAX232电路转换呈RS232电平，可使用工控或计算机的9针口直接访问。

本实用新型的交流充电桩电能计量系统，采用如下电能计量方法，具体包括如下步骤：

步骤一：将供电电源、检定装置、充电桩依次连接，充电桩的输出端口连接到检定装置的输入端口；

步骤二：供电电源向检定装置供电；

步骤三：检定装置为充电桩提供工作电源信号，使得在检定工作过程中充电桩工作电源稳定，不随供电电源或供电电网影响而产生较大波动；

步骤四：读取充电桩的脉冲常数，在检定装置中输入脉冲常数值，该脉冲常数值作为理论值；

步骤五：充电桩通过输出端口输出计量信号，计量信号输入检定装置，检定装置对计量信号进行信号转换及处理并得到实际计量值，检定装置对实际计量值进行对比分析并得到实际计量值与电能脉冲值之间的差值的绝对值，该绝对值为检定装置检定得到的误差数据，然后检定装置将该误差数据传输至外接PC机；通过对充电桩检定得到的实际计量值与预先设定的理论值进行对比分析并得到误差数据，依据该误差数据对检定装置、充电桩进行实时调节，以便能提供精确的电能计量。

由于现有技术采用的检定方式在检定过程中的总功耗可高至数千瓦多，与现有技术相比，在相同条件下，本实用新型采用供电电源、检定装置、充电桩依次连接的检定方式在检定过程中的总功耗低至几瓦，是现有技术的几十分之一甚至百分之一；因此，由于该检定方式不需要额外加载负载或负载箱，检定装置既起了检定充电桩电能计量的功能，又充当了充电桩在检定工作过程中的虚拟负载的作用，而具有虚拟负载作用的检定装置在检定工作过程中的功耗相对于现有技术中必需额外加载负载或负载箱所带来的巨大功耗来说是微不足道的，从而节能环保。

作为优选，供电电源通过充电桩接口与电流电压源连接。

作为优选，智能处理芯片连接有用于输入预先设定的电能脉冲值的按键，通过按键输入预先设定的电能脉冲值。

作为优选，检定装置还包括与智能处理芯片连接的报警模块，报警模块的设置提供了报警功能。

作为优选，充电桩接口连接有充电枪，充电枪与充电桩之间设有充电枪自锁电路，充电枪自锁电路包括三极管、二极管和继电器，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。其中，通过刷卡来改变三极管基极的电平，三极管基极电平的高低决定继电器是否输出电压；充电枪自锁电路的基本工作过程如下：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；当充电完成后，将充电枪放回充电柜，并刷卡结束充电，LOCK变为高电平，继电器输出12V，充电枪自动锁紧在充电柜上。

本实用新型专利中，电流电压源设有电流电压源电路，电流电压源电路包括单片机、连接在单片机的引脚上的晶振、连接在单片机的引脚上的两个D/A转换集成芯片、连接在D/A转换集成芯片的引脚上的运算放大器，单片机的引脚连接有第一电容，第一电容的一端接地；单片机的引脚连接有第二电容，第二电容的一端接地；晶振并联在第一电容与第二电容之间。由晶振构成的晶振电路用于给单片机提供时钟频率，保证了单片机的高效运转。

本实用新型专利中，D/A转换集成芯片与运算放大器之间连接有偏置电阻，偏置电阻的作用在于减少输入偏置电流对输出的影响。

本实用新型专利中，单片机的引脚连接有复位按钮、复位电阻，复位电阻的一端接地，复位按钮的一端连接在+5V电源上，复位按钮并联连接有第三电容。复位电阻在复位按钮没有按下时将单片机的引脚下拉接地；当复位按钮按下时，单片机引脚被上拉至高电平，第三电容具有滤波功能。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：采用供电电源、检定装置、充电桩依次连接的检定方式，通过检定装置集成的三相计量芯片，使得系统具有较高的安全可靠性且故障率低的优点；又通过充电枪与充电桩之间设置充电枪自锁电路，提高了充电桩充电过程中的安全性。

附图说明

图1为现有技术中交流充电桩电能计量系统的原理框图。

图2为本实用新型的交流充电桩电能计量系统实施例的原理框图。

图3为本实用新型的检定装置实施例的功能框图。

图4为本实用新型的三相计量芯片实施例的功能框图。

图5为本实用新型的充电枪自锁电路实施例的电路原理图。

图6为本实用新型的电流电压源实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

交流充电桩电能计量检测系统，如图2-6所示，包括为系统供电的供电电源1、用于对充电桩2进行电能计量检定的检定装置3、用于显示电能计量检定数据信息的外接PC机32，供电电源1、检定装置3、充电桩2依次连接，充电桩2的输出端口连接到检定装置3的输入端口，检定装置3为充电桩2提供工作电源信号，在检定装置3中输入脉冲常数值，外接PC机32与检定装置3连接；检定装置3包括为充电桩2提供工作电源信号的电流电压源31、用于对输入的计量信号进行计量的三相计量芯片36、用于对计量信号进行信号转换及处理并对得到的实际计量值与预先设定的电能脉冲值进行对比分析的智能处理芯片34，电流电压源31、三相计量芯片36、智能处理芯片34依次连接；三相计量芯片36设有分别与电流电压源连接的电压取样电路、电流取样电路，电压取样电路和电流取样电路分别通过放大电路、A/D转换器与微处理器连接，微处理器通过UART接口并经MAX232电路与智能处理芯片34通信连接，智能处理芯片34设有对数据进行存储的存储器。其中，三相计量芯片为嵌入式处理器芯片，外接PC机为触摸式液晶显示屏；本实用新型的交流充电桩电能计量检测系统的基本工作原理如下：采用嵌入式三相计量芯片采集电能数据并将电能数据传输至智能处理芯片，智能处理芯片通过读取嵌入式三相计量芯片采集的电能数据，作为充电桩的电能计量值，并通过读取电压和电流值来判断充电过程是否出现过流和过压的情况，并加以处理；交流充电桩电能计量检测系统的主要工作过程如下：嵌入式三相计量芯片工作时，电压、电流经电压取样电路、电流取样电路分别取样后，送至放大电路缓冲放大，再由A/D转换器变成数字信号，送到微处理器进行运算处理；由于采用了24位A/D转换器，使得电流电压采样分辨率大为提高，同时由于A/D转换器已初步完成电流、电压、有功功率、无功功率等数据的计算使微处理器有足够的时间完成相应的电能的计量和相应的电流和电压、有功功率、功率因素等数据的进一步精确计算；微处理器通过串并口将电能数据从A/D转换器中读出，默认为“电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数”并根据需要通过UART接口与MAX232电路进行通信传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据；通过MAX232电路将嵌入式三相计量芯片的UART转换成RS232电平，实现与智能处理芯片通信，将采集处理后的电能、电流和电压数据送入智能处理芯片进行处理；智能处理芯片接收到上述数据之后，通过自编程序运行、运算将所需数据传输至外接PC机进行显示；通过外接PC机的触摸式液晶显示屏输入充电要求并传输到智能处理芯片，经运算后传输各种指令到嵌入式三相计量芯片和其他控制单元，实现预定的充电要求；嵌入式三相计量芯片中的UART可由MAX232电路转换呈RS232电平，可使用工控或计算机的9针口直接访问。

本实用新型的交流充电桩电能计量系统，采用如下电能计量方法，具体包括如下步骤：

步骤一：将供电电源1、检定装置3、充电桩2依次连接，充电桩2的输出端口连接到检定装置3的输入端口；

步骤二：供电电源1向检定装置3供电；

步骤三：检定装置3为充电桩2提供工作电源信号；

步骤四：读取充电桩2的脉冲常数，在检定装置3中输入脉冲常数值，该脉冲常数值作为理论值；

步骤五：充电桩2通过输出端口输出计量信号，计量信号输入检定装置3，检定装置3对计量信号进行信号转换及处理并得到实际计量值，检定装置3对实际计量值进行对比分析并得到实际计量值与电能脉冲值之间的差值的绝对值，该绝对值为检定装置3检定得到的误差数据，然后检定装置3将该误差数据传输至外接PC机，该误差数据即为外接PC机32接收并显示的电能计量检定数据信息。

由于现有技术采用的检定方式在检定过程中的总功耗可高至数千瓦多，与现有技术相比，在相同条件下，本实施例采用供电电源、检定装置、充电桩依次连接的检定方式在检定过程中的总功耗低至几瓦，是现有技术的几十分之一甚至百分之一；因此，由于该检定方式不需要额外加载负载或负载箱，检定装置既起了检定充电桩电能计量的功能，又充当了充电桩在检定工作过程中的虚拟负载的作用，而具有虚拟负载作用的检定装置在检定工作过程中的功耗相对于现有技术中必需额外加载负载或负载箱所带来的巨大功耗来说是微不足道的，从而节能环保。

本实施例中，供电电源1通过充电桩接口37与电流电压源31连接。

本实施例中，智能处理芯片34连接有用于输入预先设定的电能脉冲值的按键33，通过按键33输入预先设定的电能脉冲值。

本实施例中，检定装置3还包括与智能处理芯片34连接的报警模块35，报警模块35的设置提供了报警功能。

本实施例中，充电桩接口37连接有充电枪5，充电枪5与充电桩2之间设有充电枪自锁电路，充电枪自锁电路包括三极管、二极管和继电器，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。其中，通过刷卡来改变三极管基极的电平，三极管基极电平的高低决定继电器是否输出电压；充电枪自锁电路的基本工作过程如下：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；当充电完成后，将充电枪放回充电柜，并刷卡结束充电，LOCK变为高电平，继电器输出12V，充电枪自动锁紧在充电柜上。

本实施例中，电流电压源31设有电流电压源电路，电流电压源电路包括单片机311、连接在单片机311的引脚上的晶振315、连接在单片机311的引脚上的两个D/A转换集成芯片312、连接在D/A转换集成芯片312的引脚上的运算放大器314，单片机311的引脚连接有第一电容316，第一电容316的一端接地；单片机311的引脚连接有第二电容317，第二电容317的一端接地；晶振315并联在第一电容316与第二电容317之间。

本实施例中，D/A转换集成芯片312与运算放大器314之间连接有偏置电阻313。

本实施例中，单片机311的引脚连接有复位按钮310、复位电阻319，复位电阻319的一端接地，复位按钮310的一端连接在+5V电源上，复位按钮310并联连接有第三电容318。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.交流充电桩电能计量检测系统，其特征在于：包括为系统供电的供电电源(1)、用于对充电桩(2)进行电能计量检定的检定装置(3)、用于显示电能计量检定数据信息的外接PC机(32)，供电电源(1)、检定装置(3)、充电桩(2)依次连接，充电桩(2)的输出端口连接到检定装置(3)的输入端口，检定装置(3)为充电桩(2)提供工作电源信号，在检定装置(3)中输入脉冲常数值，外接PC机(32)与检定装置(3)连接；检定装置(3)包括为充电桩(2)提供工作电源信号的电流电压源(31)、用于对输入的计量信号进行计量的三相计量芯片(36)、用于对计量信号进行信号转换及处理并对得到的实际计量值与预先设定的电能脉冲值进行对比分析的智能处理芯片(34)，电流电压源(31)、三相计量芯片(36)、智能处理芯片(34)依次连接；三相计量芯片(36)设有分别与电流电压源连接的电压取样电路、电流取样电路，电压取样电路和电流取样电路分别通过放大电路、A/D转换器与微处理器连接，微处理器通过UART接口并经MAX232电路与智能处理芯片(34)通信连接，智能处理芯片(34)设有对数据进行存储的存储器。

2.根据权利要求1所述的交流充电桩电能计量检测系统，其特征在于：供电电源(1)通过充电桩接口(37)与电流电压源(31)连接。

3.根据权利要求1或2所述的交流充电桩电能计量检测系统，其特征在于：智能处理芯片(34)连接有用于输入预先设定的电能脉冲值的按键(33)。

4.根据权利要求3所述的交流充电桩电能计量检测系统，其特征在于：检定装置还包括与智能处理芯片(34)连接的报警模块(35)。

5.根据权利要求2或4所述的交流充电桩电能计量检测系统，其特征在于：充电桩接口(37)连接有充电枪(5)，充电枪(5)与充电桩(2)之间设有充电枪自锁电路，充电枪自锁电路包括三极管、二极管和继电器，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。

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