CN213442176U - 可远程控制的新能源汽车智能充电桩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及可远程控制的新能源汽车智能充电桩，它包括主控部分、充电枪端部分、通信部分和漏电保护部分；所述主控部分包括主控模块和电源转换及控制模块，所述电源转换及控制模块与所述主控模块连接实现供电，所述主控模块发送控制信号到电源转换及控制模块进行控制；所述通信部分与充电枪端部分与所述主控模块进行控制连接，所述电源转换及控制模块与所述充电枪端部分连接实现供电；所述漏电保护部分输出漏电信号到所述主控模块。本实用新型通过多种网络接入方式的引入，实现了设备接入网络，真正意义上实现了设备的远程控制、充电数据的获取监控，且多种网络方式的可选，大大提高设备各种网络条件下的适配性。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能充电技术领域，尤其涉及可远程控制的新能源汽车智能充电桩。
背景技术
随着新能源技术的发展，新能源电动汽车行业发展如日中天，而电动汽车的使用离不开其专用的汽车充电桩的使用；汽车充电桩主要为电动弄汽车提供优质安全的充电服务，其主要在保证汽车充电的情况下，随时监控充电过程中的数据，根据车辆充电情况调节充电流程，并随时监控充电过程中用电安全情况，在漏电、故障灯异常情况下，自动切断电源以确保充电过程的安全无误的进行。但是现有传统的汽车充电桩存在着以下缺陷：
1.传统汽车充电桩，汽车充电时间较长，而在长时间充电过程中，为确保充电过程的安全无误地进行，用户通常需在现场实时观察充电情况，直到充电结束。过程中，用户无法离开现场，进行较为自由的时间安排，其操作便利性与自由性受到限制。
2.传统充电桩的充电过程中所有的充电数据均通过机体本身显示屏显示，使用过程中用户获取数据不方便，影响了用户使用过程中的便利性。
3.充电信息的获取均来自用户现场从机体显示屏读取，使用过程中，用户不可能随时随刻观察显示屏，故从信息的实时性来说，可能会在一些紧急信息的获取上，造成用户得知时间延后，使得部分信息不能及时通知到用户。
4.传统汽车充电桩，通信功能较为落后，不具备网络通信接口，无法接入网络，无法实现物联网接入，通信依靠近距离现场进行，无法实现设备的远程通讯。
5.传统汽车充电桩，无法接入各类自动化控制系统，无法实现智能化的管理与控制，无法实现部分如智能家居的高级运用场合中，与其他设备的工作配合。
6.部分传统汽车充电桩通常仅支持单纯充电功能，不支持RFID，无法通过刷卡的方式控制充电，在部分特定需要刷卡控制充电的场合无法满足需求。
7.传统汽车充电桩通常不支持485通信，不支持MODBUS协议。
8.传统汽车充电桩设备的维护困难，所有设备大小问题均维护人员前往现场进行排查与维护，人工成本高，维护效率低。
9.传统充电桩工作方式过于陈旧，单机工作模式维护与使用与时代发展脱节，无法顺应物联网发展，对于充电桩本身升级发展受限。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供可远程控制的新能源汽车智能充电桩，解决了现有汽车充电桩存在的问题。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：可远程控制的新能源汽车智能充电桩，它包括主控部分、充电枪端部分、通信部分和漏电保护部分；所述主控部分包括主控模块和电源转换及控制模块，所述电源转换及控制模块与所述主控模块连接实现供电，所述主控模块发送控制信号到电源转换及控制模块进行控制；所述通信部分与充电枪端部分与所述主控模块进行控制连接，所述电源转换及控制模块与所述充电枪端部分连接实现供电；所述漏电保护部分输出漏电信号到所述主控模块。
进一步地，还包括网络接入部分、显示部分和RFID部分；所述网络接入部分、显示部分和RFID部分与所述主控模块控制连接。
进一步地，所述网络接入部分包括4G通信模块、以太网通信模块和WIFI通信模块；所述4G通信模块、以太网通信模块和WIFI通信模块与所述主控模块控制连接。
进一步地，所述漏电保护部分包括漏电保护电路，所述漏电保护电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的正向输入端连接，第二运算放大器的输出端与所述主控模块连接；所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端与负向输入端之间连接有反馈电阻，正向输入端上连接有RC滤波电路。
进一步地，所述充电枪端部分包括充电枪头电路，所述充电枪头电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器和第六运算放大器；所述第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器依次通过前一个运算放大器的输出端连接到下一个运算放大器正向输入端的方式进行串联，第五运算放大器的输出端与第六运算放大器的负向输入端连接；在所述第四运算放大器的输出端并联有第一三极管和第二三极管，两个三极管的发射极连接到所述第五运算放大器的正向输入端；第六运算放大器的输出端与所述主控模块连接；所述第三运算放大器的正向输入端通过串联两个场效应管后与所述主控模块连接。
进一步地，所述电源转换及控制模块包括12V辅助电源电路、12V转5V和3.3V电源电路和12V转正负15V电源电路；所述12V辅助电源电路的输出端与所述12V转5V和3.3V 电源电路和12V转正负15V电源电路的输入端连接，所述12V转5V和3.3V电源电路、12V 转正负15V电源电路输出端与所述充电枪头电路和所述主控模块的供电端连接。
进一步地，所述12V辅助电源电路包括变压电路和AC-DC电源模块芯片，所述变压电路的输入端连接火线和零线，输出端与所述AC-DC电源模块芯片连接；所述AC-DC电源模块芯片的输出端连接LC电路后输出12V电压。
进一步地，所述12V转5V和3.3V电源电路包括第一电压转换芯片和第二电压转换芯片，所述12V辅助电源电路的输出端分别与所述第一电压转换芯片和第二电压转换芯片连接；所述第一电压转换芯片将12V的输入电压转换为5V电压输出，所述第二电压转换芯片将12V 的输入电压转换为3.3V电压输出。
进一步地，所述12V转正负15V电源电路包括电源管理芯片，所述12V辅助电源电路的输出端与所述电源管理芯片的输入端连接，将12V的输入电压转换为正负15V电压输出。
本实用新型具有以下优点：
1、多种网络接入方式的引入，实现了设备接入网络，真正意义上实现了设备的远程控制、充电数据的获取监控，且多种网络方式的可选，大大提高设备各种网络条件下的适配性。
2、通过在充电桩增添的通信部分，充电桩接入网络，充电桩充电过程中产生的异常情况等需及时通知用户的消息即可实时上传，第一时间将此类消息直接推送至用户手机，在原传统充电桩上，实现了设备紧急通知可及时推送用户。
3、由于实现了设备的远程控制与监控功能，故除用户使用外，对于设备维护这来说，也极大降低了维护所需的人工成本，实现了大部分维护工作远程实现，如基本故障排查、软件固件升级等。
4、由于实现了设备的远程控制与监控功能，本充电桩还可以模块的形式接入一套完整的智能化或自动化的控制系统。设备可提供出统一的通信指令接口，让设备接入各类智能化及自动化的控制系统，实现不仅通过人工，也可根据控制系统的需求，进行自动的控制与监管，如智能家居等控制系统。
5、通过RFID模块，该设备实现了RFID刷卡识别功能，基于此功能，实现了刷卡控制充电、刷卡充电计费等功能。
6、485通信模块的接入，使设备具备485通信功能，软件方面增添MODBUS协议，使用户可通过MODBUS协议获取设备工作数据。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为显示和RFID电路图；
图3为4G通信模块电路图；
图4为以太网通信模块电路图；
图5为WIFI通信模块电路图；
图6为漏电保护电路图；
图7为充电枪头电路图；
图8为辅助12V电源电路图；
图9为12V转5V和3.3V电路图；
图10为12V转正负15电路图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图1所示，可远程控制的新能源汽车智能充电桩，它包括主控部分、充电枪端部分、通信部分和漏电保护部分；所述主控部分包括主控模块和电源转换及控制模块，所述电源转换及控制模块与所述主控模块连接实现供电，所述主控模块发送控制信号到电源转换及控制模块进行控制；所述通信部分与充电枪端部分与所述主控模块进行控制连接，所述电源转换及控制模块与所述充电枪端部分连接实现供电；所述漏电保护部分输出漏电信号到所述主控模块。
进一步地，主控模块和电源转换及控制模块，其中主控模块采用型号为STM32F407VGT6 的主控制器，主要负责接收输入端电能、给充电桩各部件实现供电、协调充电桩各部分工作、接收漏电信号与车端充电信息、检测充电桩各部分工作数据并控制车端充电线的通断等充电桩的主要核心工作。
漏电保护电路主要实现了漏电电流的检测，可根据需求，实现交直流漏电电流的电流检测并将检测结果发送到主控部分。
还包括网络接入部分、显示部分和RFID部分；所述网络接入部分、显示部分和RFID部分与所述主控模块控制连接。显示部分由显示模块组成，主要通过显示屏，显示设备自身工作数据、参数等，实现最基本的设备和用户的交互界面。
如图2所示，显示和RFID电路包括型号为MAX323ESE的收发器U19以及连接在U19上的外围电路，收发器U19通过11、10、12、9和15引脚与主控制器连接，U19的第13和14引脚连接显示的LCD接口，RFID接口连接到接线端子CN5上。
进一步地，所述网络接入部分包括4G通信模块、以太网通信模块和WIFI通信模块；所述4G通信模块、以太网通信模块和WIFI通信模块与所述主控模块控制连接。主要实现网络通信信息的传递与接收。
如图3所示，4G通信模块包括4G通信芯片U1以及外围电路，主控制器与4G通信芯片连接，还包括SIM卡座U2，4G通信芯片与SIM卡座U2连接，SIM卡座U2的第2、3和7 引脚分别连接一电容后接地。
如图4和图5所示，以太网通信模块包括型号为DP838481的网络芯片U17和外围电路，主控制器与网络芯片U17连接，并通过第13-17引脚连接RJ45接口的连接器。WIFI通信模块包括WIFI芯片U20，主控制器与WIFI芯片U20连接。
如图6所示，漏电保护部分包括漏电保护电路，漏电保护电路包括型号为LM358-SR的运算放大器U16B和运算放大器U16A；运算放大器U16B的第7引脚输出端与运算放大器U16A的第3引脚正向输入端连接，运算放大器U16A的第1引脚输出端连接电阻R91后与主控制器连接；运算放大器U16B和运算放大器U16A的输出端与负向输入端之间连接有反馈电阻R94和R96，U16B的正向输入端上连接有电阻R42和电容C80组成的RC滤波电路， U16A的正向输入端上连接有由电阻R90和电容C79组成的RC滤波电路；U16B的第4和8 引脚分别连接正负15V电压。
如图7所示，充电枪端部分包括充电枪头电路，充电枪头电路包括型号为TL082IDR的运算放大器U8A、运算放大器U8B、型号为LM358-SR运算放大器U24B和运算放大器U24A；运算放大器U8A、运算放大器U8B和运算放大器U24B依次通过前一个运算放大器的输出端连接到下一个运算放大器正向输入端的方式进行串联；
运算放大器U24B的输出端与运算放大器U24A的负向输入端连接；在运算放大器U8B 的输出端并联有三极管Q3和三极管Q4，两个三极管的发射极连接到运算放大器U24B的正向输入端；运算放大器U24A的输出端与主控制器连接；运算放大器U8B的正向输入端通过串联两个场效应管Q5和Q6后与主控制器连接；
U8A的输出端和负向输入端之间连接有点R80，U24A的负向输入端与输出端之间连接有电阻R179，U24A、U24B和U8B的第4和第8引脚分别连接正负15V电压。
进一步地，所述电源转换及控制模块包括12V辅助电源电路、12V转5V和3.3V电源电路和12V转正负15V电源电路；所述12V辅助电源电路的输出端与所述12V转5V和3.3V 电源电路和12V转正负15V电源电路的输入端连接，所述12V转5V和3.3V电源电路、12V 转正负15V电源电路输出端与所述充电枪头电路和所述主控模块的供电端连接。
如图8所示，12V辅助电源电路包括变压电路和型号为HE12P24-LRN的AC-DC电源模块芯片，变压电路的输入端连接火线和零线，输出端与AC-DC电源模块芯片的第1和2引脚连接；AC-DC电源模块芯片的输出端连接LC电路后输出12V电压。
如图9所示，12V转5V和3.3V电源电路包括第一电压转换芯片和第二电压转换芯片， 12V辅助电源电路的输出端分别与第一电压转换芯片和第二电压转换芯片的第7引脚连接；第一电压转换芯片将12V的输入电压转换为5V电压通过第3引脚输出，第二电压转换芯片将12V的输入电压转换为3.3V电压通过第3引脚输出。
如图10所示，12V转正负15V电源电路包括型号为CS5171EDR8G的电源管理芯片，12V 辅助电源电路的输出端与电源管理芯片的第4引脚输入端连接，将12V的输入电压转换为正负15V电压输出。
本实用新型的工作过程为：充电桩工作期间，主控部分可根据车端信号、漏电情况及由网络传入的指令进行相应动作，如，当车端信号确定连接车辆，未漏电情况下接受到网络传入开始充电指令或RFID刷卡开始充电指令，则电源转换与控制模块会打开充电枪头部分电源，开始为车辆供电，实现充电过程开始。手动关闭充电、修改电流等操作同理。
充电过程中，若发生漏电，则漏电保护模块可在第一时间检测到异常，及时通知主控部分，主控部分接收到此信号则可及时切断充电枪头电源，实现漏电保护。若车辆电量充满，也可通过车端信号，通知充电桩充电过程的结束，充电桩收到结束信号，则自动断开充电枪头电源，完成充电过程。此外，充电过程中所有充电数据均可通过网络及485通信传出，如充电电流、电压等，以实现远程监控。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明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发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：它包括主控部分、充电枪端部分、通信部分和漏电保护部分；所述主控部分包括主控模块和电源转换及控制模块，所述电源转换及控制模块与所述主控模块连接实现供电，所述主控模块发送控制信号到电源转换及控制模块进行控制；所述通信部分与充电枪端部分与所述主控模块进行控制连接，所述电源转换及控制模块与所述充电枪端部分连接实现供电；所述漏电保护部分输出漏电信号到所述主控模块。
2.根据权利要求1所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：还包括网络接入部分、显示部分和RFID部分；所述网络接入部分、显示部分和RFID部分与所述主控模块控制连接。
3.根据权利要求2所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：所述网络接入部分包括4G通信模块、以太网通信模块和WIFI通信模块；所述4G通信模块、以太网通信模块和WIFI通信模块与所述主控模块控制连接。
4.根据权利要求1所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：所述漏电保护部分包括漏电保护电路，所述漏电保护电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的正向输入端连接，第二运算放大器的输出端与所述主控模块连接；所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端与负向输入端之间连接有反馈电阻，正向输入端上连接有RC滤波电路。
5.根据权利要求1所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：所述充电枪端部分包括充电枪头电路，所述充电枪头电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器和第六运算放大器；所述第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器依次通过前一个运算放大器的输出端连接到下一个运算放大器正向输入端的方式进行串联，第五运算放大器的输出端与第六运算放大器的负向输入端连接；在所述第四运算放大器的输出端并联有第一三极管和第二三极管，两个三极管的发射极连接到所述第五运算放大器的正向输入端；第六运算放大器的输出端与所述主控模块连接；所述第三运算放大器的正向输入端通过串联两个场效应管后与所述主控模块连接。
6.根据权利要求5所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：所述电源转换及控制模块包括12V辅助电源电路、12V转5V和3.3V电源电路和12V转正负15V电源电路；所述12V辅助电源电路的输出端与所述12V转5V和3.3V电源电路和12V转正负15V电源电路的输入端连接，所述12V转5V和3.3V电源电路、12V转正负15V电源电路输出端与所述充电枪头电路和所述主控模块的供电端连接。
7.根据权利要求6所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：所述12V辅助电源电路包括变压电路和AC-DC电源模块芯片，所述变压电路的输入端连接火线和零线，输出端与所述AC-DC电源模块芯片连接；所述AC-DC电源模块芯片的输出端连接LC电路后输出12V电压。
8.根据权利要求6所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：所述12V转5V和3.3V电源电路包括第一电压转换芯片和第二电压转换芯片，所述12V辅助电源电路的输出端分别与所述第一电压转换芯片和第二电压转换芯片连接；所述第一电压转换芯片将12V的输入电压转换为5V电压输出，所述第二电压转换芯片将12V的输入电压转换为3.3V电压输出。
9.根据权利要求6所述的可远程控制的新能源汽车智能充电桩，其特征在于：所述12V转正负15V电源电路包括电源管理芯片，所述12V辅助电源电路的输出端与所述电源管理芯片的输入端连接，将12V的输入电压转换为正负15V电压输出。
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Cited By (1)
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2020
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117162836A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-05 | 柯恩斯(四川)科技集团有限公司 | 新能源汽车智能充电桩 |
| CN117162836B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-12 | 柯恩斯(四川)科技集团有限公司 | 新能源汽车智能充电桩 |
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