CN212845645U - 一种充电桩电能数据的实时采集上传系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，包括电气性能测量模块、故障诊断模块、电能回馈模块、信号预处理模块和控制系统。本实用新型的电气性能测量模块可以测量充电桩输出的电流信号、电压信号和频率信号，然后这些电流信号、电压信号和频率信号均通过放大和滤波后发送至控制系统的MCU，MCU再将这些经过放大和滤波后的电流信号、电压信号和频率信号发送给故障诊断模块；使得故障诊断模块接收到的信号时质量较高的，这种方式可以大幅度提高故障诊断模块的诊断效率。

Description

一种充电桩电能数据的实时采集上传系统

技术领域

本实用新型涉及电气设备测试技术领域，具体是一种充电桩电能数据的实时采集上传系统。

背景技术

常规交流充电桩测试装置主要在以下几个方面存在不足：(1)目前交流充电桩测试设备缺少时序校验功能，校验过程中只能显示CP信号的有无、主回路的通断；而检测CP信号启动及停止的时间是否符合国家标准，即当需要接触器断开主回路时，交流充电桩有没有在规定时间内断开主回路等信息均不得知；而缺少时序校验功能，可能因不符合通信协议，无法充电；如果充电桩在故障状态下不能及时断开主回路，将存在安全隐患；因此时序校验功能可以进一步确保充电桩严格符合国标要求，保证产品安全可靠。(2)常规交流充电桩测试装置一般使用电阻丝或电子负载模拟电动汽车电池，引导充电桩进行电能输出，不但增加了安全风险，而且充电桩输出用以测试的电能被浪费，未能合理利用；另外，充电设备的测试过程又需要较长时间，以便检验设备质量及稳定性，进而造成电能源的极大浪费。

现有授权的实用新型专利(专利名称为：带有电能回馈功能的交流充电桩测试装置，申请号为：CN201521109777.8)，公开了一种带有电能回馈功能的交流充电桩测试装置，包括控制系统，以及分别与控制系统互连的电气性能测量模块、故障诊断模块和电能回馈模块；其中，控制系统通过标准接口与交流充电桩进行信息交互，电气性能测量模块对交流充电桩输出的电能及其性能进行测量，故障诊断模块用以检测、定位充电故障，电能回馈模块将充电桩输出的电能回馈给电网；本装置能够按照相关国家标准对交流充电桩输出的电能进行检测校对，并能实现CP信号时序检测，对CP信号电平状态、PWM占空比、CC连接状态等信息进行检测、定位，提高了直流充电桩出厂检验效率；充电桩输出的电能直接回馈到电网或其他用电网络，避免了电能源的浪费，降低了设备检测成本。

但是，在该方案中电气性能测量模块测量的数据没有经过相关的信号初步预处理就直接通过控制系统发送至故障诊断模块，因为测量输出信号只是原始信号，属于质量较低的测量输出信号，所以这种方式会大幅度降低故障诊断模块的诊断效率；并且该方案中控制系统不具备无线传输功能，也就是说，充电桩测试数据只有现场的工作人员可以得知，而远程的其他相关人员无法第一时间得知充电桩测试数据，这种情况存在数据滞后性，不利于远端的大数据监控。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，例如：现有技术中，电气性能测量模块测量的数据没有经过相关的信号初步预处理就直接通过控制系统发送至故障诊断模块，因为测量输出信号只是原始信号，属于质量较低的测量输出信号，所以这种方式会大幅度降低故障诊断模块的诊断效率；并且该方案中控制系统不具备无线传输功能，也就是说，充电桩测试数据只有现场的工作人员可以得知，而远程的其他相关人员无法第一时间得知充电桩测试数据，这种情况存在数据滞后性，不利于远端的大数据监控。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，包括电气性能测量模块、故障诊断模块、电能回馈模块、信号预处理模块和控制系统；

其中，所述控制系统通过标准接口与充电桩连接；

所述控制系统还分别与所述电气性能测量模块、故障诊断模块、电能回馈模块连接；

所述控制系统包括核心处理板MCU、故障发生电路、液晶显示模块、数据输出接口、数据存储模块、语音提示模块和无线通信模块；

所述核心处理板MCU分别与所述故障发生电路、液晶显示模块、数据输出接口、数据存储模块、语音提示模块、无线通信模块连接；

所述电气性能测量模块包括电流测量单元、电压测量单元和频率测量单元；

所述信号预处理模块包括第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元、第一信号滤波单元、第二信号滤波单元和第三信号滤波单元；

其中，所述电流测量单元、第一信号放大单元、第一信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接；所述电压测量单元、第二信号放大单元、第二信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接；所述频率测量单元、第三信号放大单元、第三信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接；

所述实时采集上传系统还包括供电模块，所述供电模块包括常用供电电源和备用供电电源，所述常用供电电源在正常状态下对所述实时采集上传系统的各部分供电，所述备用供电电源在所述常用供电电源故障时对所述实时采集上传系统的各部分供电。

进一步的，所述液晶显示模块采用LCD液晶显示屏。

进一步的，所述数据存储模块采用移动硬盘。

进一步的，所述语音提示模块采用扬声器。

进一步的，所述无线通信模块采用5G通信。

进一步的，所述电网回馈模块包括通信模块、ACDC模块和逆变器；

通信模块：采用RS485通讯方式与控制系统、ACDC模块进行信息交互；

ACDC模块：分别与通信模块和逆变器连接，用于将交流充电桩输出的交流电转化成直流电，再通过逆变器反馈到电网；

逆变器：通过电缆与电网连接，将交流充电桩输出的电能回馈给电网。

进一步的，所述核心处理板MCU选用LPC1778FBD144芯片。

进一步的，所述故障发生电路由过欠压信号电路、过流信号发生电路、急停动作电路、防雷信号发生电路和温升信号发生电路组成；

其中，过欠压信号电路用于控制AC-SOURCE产生过欠压信号；过流信号发生电路用于控制电能回馈模块产生过流信号；急停动作电路用于模拟发生急停按钮动作；防雷信号发生电路用于模拟发生防雷失效信号；温升信号发生电路用于升高连接插座的温度，以检测充电桩的应对动作。

本实用新型的有益效果是：本方案的一个创新点在于，本方案中，电气性能测量模块可以测量充电桩输出的电流信号、电压信号和频率信号，然后这些电流信号、电压信号和频率信号均通过放大和滤波后发送至控制系统的MCU，MCU再将这些经过放大和滤波后的电流信号、电压信号和频率信号发送给故障诊断模块；使得故障诊断模块接收到的信号时质量较高的，这种方式可以大幅度提高故障诊断模块的诊断效率。并且，通过无线通信模块将充电桩测试数据发送至远端，克服了数据滞后缺陷。

本方案的一个创新点在于，本方案中，故障诊断模块将放大和滤波后的电流信号、电压信号和频率信号分别与预设电流信号、预设电压信号和预设频率信号进行比对，若电流异常，则MCU控制报警红色LED动作并控制语音提示模块进行语音播报，若电压异常，则MCU控制报警橙色LED动作并控制语音提示模块进行语音播报，若频率异常，则MCU控制报警黄色LED动作并控制语音提示模块进行语音播报；现场的工作人员可以直观的看到较为强烈的告警信号，使得工作人员发生忽略、漏看和错看的情况减少，测量时出现人工误差的概率降低。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的具体展开结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

实施例：

现有技术中电气性能测量模块测量的数据没有经过相关的信号初步预处理就直接通过控制系统发送至故障诊断模块，因为测量输出信号只是原始信号，属于质量较低的测量输出信号，所以这种方式会大幅度降低故障诊断模块的诊断效率；并且该方案中控制系统不具备无线传输功能，也就是说，充电桩测试数据只有现场的工作人员可以得知，而远程的其他相关人员无法第一时间得知充电桩测试数据，这种情况存在数据滞后性，不利于远端的大数据监控；并且故障诊断模块诊断出相应的故障后，没有相应的告警模块进行较为强烈的告警，只是通过液晶显示模块对故障信息进行柔和的提示，采用这种方式的话，如果现场的工作人员测试的数量较多，工作量较大，工作人员很有可能忽略、漏看和错看这种柔和的提示信息，从而导致测量时出现人工误差。

因此，如图1和图2所示，提出一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，包括电气性能测量模块、故障诊断模块、电能回馈模块、信号预处理模块和控制系统；

其中，所述控制系统通过标准接口与充电桩连接；

所述控制系统还分别与所述电气性能测量模块、故障诊断模块、电能回馈模块连接；

所述控制系统：用于模拟电动汽车提供CP信号与交流充电桩进行通信，引导交流充电桩输出电能；并在电能输出过程中，控制产生模拟故障信号，控制显示检测信息以及控制输出检测报告；

电气性能测量模块：对交流充电桩输出的电能及其性能进行测量，输出测量结果，并将测量结果通过控制系统用于故障诊断模块；

故障诊断模块：根据电气性能测量模块发送的测量结果与数据存储模块存储的预设值进行比对，以检测、定位充电桩故障；

电能回馈模块：与控制系统连接，接受控制系统的调控，并通过电缆与电网连接，将充电桩输出的电能回馈给电网。

所述控制系统包括核心处理板MCU、故障发生电路、液晶显示模块、数据输出接口、数据存储模块、灯光报警模块、语音提示模块和无线通信模块；

所述核心处理板MCU分别与所述故障发生电路、液晶显示模块、数据输出接口、数据存储模块、灯光报警模块、语音提示模块、无线通信模块连接；

所述电气性能测量模块包括电流测量单元、电压测量单元和频率测量单元；电流测量单元用于测量充电桩输出的电流信号，电压测量单元用于测量充电桩输出的电压信号，频率测量单元用于测量充电桩输出的频率信号。

所述信号预处理模块包括第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元、第一信号滤波单元、第二信号滤波单元和第三信号滤波单元；

其中，所述电流测量单元、第一信号放大单元、第一信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接，电流测量单元测量的电流信号经过放大和滤波后发送至MCU；所述电压测量单元、第二信号放大单元、第二信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接，电压测量单元测量的电压信号经过放大和滤波后发送至MCU；所述频率测量单元、第三信号放大单元、第三信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接，频率测量单元测量的频率信号经过放大和滤波后发送至MCU；

所述灯光报警模块包括报警红色LED、报警橙色LED和报警黄色LED，所述核心处理板MCU分别与所述报警红色LED、报警橙色LED和报警黄色LED。

所述实时采集上传系统还包括供电模块，所述供电模块包括常用供电电源和备用供电电源，所述常用供电电源在正常状态下对所述实时采集上传系统的各部分供电，所述备用供电电源在所述常用供电电源故障时对所述实时采集上传系统的各部分供电。

在上述方案中，电气性能测量模块可以测量充电桩输出的电流信号、电压信号和频率信号，然后这些电流信号、电压信号和频率信号均通过放大和滤波后发送至控制系统的MCU，MCU再将这些经过放大和滤波后的电流信号、电压信号和频率信号发送给故障诊断模块，与此同时，MCU还将数据存储模块中存储的预设电流信号、预设电压信号和预设频率信号一并发送给故障诊断模块，故障诊断模块将放大和滤波后的电流信号、电压信号和频率信号分别与预设电流信号、预设电压信号和预设频率信号进行比对，若电流异常，则MCU控制报警红色LED动作并控制语音提示模块进行语音播报，若电压异常，则MCU控制报警橙色LED动作并控制语音提示模块进行语音播报，若频率异常，则MCU控制报警黄色LED动作并控制语音提示模块进行语音播报；并且，MCU可以将上述测量结果通过无线通信模块发送至远端服务器或者移动终端。

进一步的，所述液晶显示模块采用LCD液晶显示屏。LCD液晶显示屏的高分辨率可以让现场的工作人员观看更清晰，可以在一定程度上减小人为误差影响。

进一步的，所述数据存储模块采用移动硬盘。移动硬盘方便拆卸，并且存储控制可任意选择。

进一步的，所述语音提示模块采用扬声器。

进一步的，所述无线通信模块采用5G通信。5G通信相较于其他通信方式而言速率是极快的，应用在这种充电桩测试结果的信息传输也是极具创新性的

进一步的，所述电网回馈模块包括通信模块、ACDC模块和逆变器；

通信模块：采用RS485通讯方式与控制系统、ACDC模块进行信息交互；

ACDC模块：分别与通信模块和逆变器连接，用于将交流充电桩输出的交流电转化成直流电，再通过逆变器反馈到电网；

逆变器：通过电缆与电网连接，将交流充电桩输出的电能回馈给电网。

进一步的，所述核心处理板MCU选用LPC1778FBD144芯片。

进一步的，所述故障发生电路由过欠压信号电路、过流信号发生电路、急停动作电路、防雷信号发生电路和温升信号发生电路组成；

其中，过欠压信号电路用于控制AC-SOURCE产生过欠压信号；过流信号发生电路用于控制电能回馈模块产生过流信号；急停动作电路用于模拟发生急停按钮动作；防雷信号发生电路用于模拟发生防雷失效信号；温升信号发生电路用于升高连接插座的温度，以检测充电桩的应对动作。

值得注意的是，本方案中各个单个的电路或仪器(即：核心处理板MCU、故障发生电路、液晶显示模块、数据输出接口、数据存储模块、灯光报警模块、语音提示模块、无线通信模块连接、电流测量单元、电压测量单元、频率测量单元、第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元、第一信号滤波单元、第二信号滤波单元和第三信号滤波单元等)均是现有技术中的常规电路和常见选择，这些单个的电路或仪器并不是本方案的创新点，本方案的创新点在于这些单个的电路或仪器组合起来后，能够解决现有技术中的技术问题，达到很好的技术效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于：包括电气性能测量模块、故障诊断模块、电能回馈模块、信号预处理模块和控制系统；

其中，所述控制系统通过标准接口与充电桩连接；

所述控制系统还分别与所述电气性能测量模块、故障诊断模块、电能回馈模块连接；

所述控制系统包括核心处理板MCU、故障发生电路、液晶显示模块、数据输出接口、数据存储模块、语音提示模块和无线通信模块；

所述核心处理板MCU分别与所述故障发生电路、液晶显示模块、数据输出接口、数据存储模块、语音提示模块、无线通信模块连接；

所述电气性能测量模块包括电流测量单元、电压测量单元和频率测量单元；

所述信号预处理模块包括第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元、第一信号滤波单元、第二信号滤波单元和第三信号滤波单元；

其中，所述电流测量单元、第一信号放大单元、第一信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接；所述电压测量单元、第二信号放大单元、第二信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接；所述频率测量单元、第三信号放大单元、第三信号滤波单元、核心处理板MCU依次连接；

所述实时采集上传系统还包括供电模块，所述供电模块包括常用供电电源和备用供电电源，所述常用供电电源在正常状态下对所述实时采集上传系统的各部分供电，所述备用供电电源在所述常用供电电源故障时对所述实时采集上传系统的各部分供电。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于，所述液晶显示模块采用LCD液晶显示屏。

3.根据权利要求1所述的一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于，所述数据存储模块采用移动硬盘。

4.根据权利要求1所述的一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于，所述语音提示模块采用扬声器。

5.根据权利要求1所述的一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于，所述无线通信模块采用5G通信。

6.根据权利要求1所述的一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于，所述电能回馈模块包括通信模块、ACDC模块和逆变器；

通信模块：采用RS485通讯方式与控制系统、ACDC模块进行信息交互；

ACDC模块：分别与通信模块和逆变器连接，用于将交流充电桩输出的交流电转化成直流电，再通过逆变器反馈到电网；

逆变器：通过电缆与电网连接，将交流充电桩输出的电能回馈给电网。

7.根据权利要求6所述的一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于，所述核心处理板MCU选用LPC1778FBD144芯片。

8.根据权利要求7所述的一种充电桩电能数据的实时采集上传系统，其特征在于，所述故障发生电路由过欠压信号电路、过流信号发生电路、急停动作电路、防雷信号发生电路和温升信号发生电路组成；

其中，过欠压信号电路用于控制AC-SOURCE产生过欠压信号；过流信号发生电路用于控制电能回馈模块产生过流信号；急停动作电路用于模拟发生急停按钮动作；防雷信号发生电路用于模拟发生防雷失效信号；温升信号发生电路用于升高连接插座的温度，以检测充电桩的应对动作。

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