CN214900251U - 一种基于物联网控制的快速充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网控制的快速充电系统，包括相互连接的充电控制器和充电模块；所述充电控制器包括主控电路和启停控制电路，所述主控电路通过启停控制电路控制充电模块的供电电路的通断；所述充电模块包括协议控制电路、接口电路和通信控制电路；协议控制电路，与接口电路连接，用于获取接口电路的电平，并判断所述电平是否符合预设规则，当所述电平符合预设规则时，断开与接口电路的连接；否则，采用相应的快充协议对待充电设备进行充电；通信控制电路，用于控制接口电路的电平。本实用新型能够通过主控电路控制充电模块实现快速充电与普通充电之间的切换，并能够提供Type‑C口或者USB‑A口，实用性强。

Description

一种基于物联网控制的快速充电系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网控制的快速充电系统。

背景技术

物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。在物联网领域中，智能充电设施具有广泛的社会服务效果，可以为机场、车站、商场等人流量大的公共场合提供手机等电子设备的充电服务。

目前现有的充电服务设施中，共享充电宝、充电插头、USB-A充电设施等，普遍存在充电效率低下，无法使用市场上主流电子设备的快速充电协议对电子设备快速充电。常见用于物联网控制的充电模块通常无法实现快速充电与普通充电之间的切换，而且无法提供给客户选择Type-C口或者USB-A口。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种基于物联网控制的快速充电系统，其目的在于实现快速充电与普通充电之间的切换。

本实用新型提供了一种基于物联网控制的快速充电系统，包括相互连接的充电控制器和充电模块；

所述充电控制器包括主控电路和启停控制电路，所述主控电路通过启停控制电路控制充电模块的供电电路的通断；

所述充电模块包括协议控制电路、接口电路和通信控制电路；

协议控制电路，与接口电路连接，用于获取接口电路的电平，并判断所述电平是否符合预设规则，当所述电平符合预设规则时，断开与接口电路的连接；否则，采用相应的快充协议对待充电设备进行充电，所述待充电设备与接口电路连接；

通信控制电路，用于控制接口电路的电平。

优选地，所述快速充电系统包括N个充电模块，N为自然数。

优选地，所述启停控制电路包括继电器电路，所述主控电路通过操控继电器电路的连通或断开控制充电模块的供电电路的连通或断开。

优选地，充电控制器还包括工作模式切换电路，主控电路通过工作模式切换电路向所述通信控制电路发送充电模式指令，通信控制电路根据所述充电模式指令控制接口电路的电平。

优选地，所述充电控制器还包括通信电路，与主控电路连接。

优选地，所述协议控制电路具体用于获取接口电路的差分信号的电平，并判断所述差分信号的电平是否小于预设阈值，当所述差分信号的电平小于等于预设阈值时，断开与接口电路的连接；否则，采用相应的快充协议对待充电设备进行充电。

优选地，所述接口电路包括多条接口支路；

所述充电模块还包括端口切换电路，用于控制接口电路连通不同的接口支路。

优选地，所述接口电路包括Type-C支路，与端口切换电路连接。

优选地，所述接口电路包括USB-A支路，与端口切换电路连接。

优选地，所述充电控制器还包括端口选择电路，与端口切换电路连接；主控电路产生端口选择信号并通过端口选择电路发送至端口切换电路，端口切换电路根据端口选择信号连通不同的接口支路。

本实用新型的有益效果为：能够通过主控电路控制充电模块实现快速充电与普通充电之间的切换，并能够提供Type-C口或者USB-A口，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型实施例结构示意图；

图2为本实用新型实施例充电模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例启停控制电路的示意图；

图4为本实用新型实施例工作模式切换电路的示意图；

图5为本实用新型实施例通信控制电路的示意图；

图6为本实用新型实施例的Type-C支路的示意图；

图7为本实用新型实施例的USB-A支路的电路示意图；

图8为本实用新型实施例端口选择电路的示意图；

图9a、9b为本实用新型实施例端口切换电路的示意图；

图10为本实用新型实施例协议控制电路的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于物联网控制的快速充电系统，包括相互连接的充电控制器和充电模块。充电控制器包括主控电路和启停控制电路，主控电路通过启停控制电路控制充电模块的供电电路的通断。主控电路采用stm32主控芯片。

本实施例中，快速充电系统包括8个电路结构相同的充电模块，如图2所示，充电模块包括协议控制电路、接口电路和通信控制电路。协议控制电路，与接口电路连接，用于获取接口电路的电平，并判断电平是否符合预设规则，当电平符合预设规则时，断开与接口电路的连接；否则，采用便携电子设备快速充电协议对待充电设备进行充电，待充电设备与接口电路连接。通信控制电路，用于控制接口电路的电平。其中，待充电设备可为手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品。

启停控制电路包括继电器电路，主控芯片通过操控继电器电路的连通或断开控制充电模块的供电电路的连通或断开。启停控制电路与充电模块一一对应连接，即本实施例中包括8个启停控制电路。启停控制电路如图3所示，包括场效应管Q9和继电器K8，当输入信号MCU_DO24_2为高电平时，场效应管Q9导通，常开继电器K8的开关侧闭合，充电模块的供电输入端与充电控制器连通；当输入信号MCU_DO24_2为低电平时，场效应管Q9断开，常开继电器K9的开关侧断开，充电模块的供电输入端与充电控制器断开连接。

充电控制器还包括工作模式切换电路，主控芯片通过工作模式切换电路向通信控制电路发送充电模式指令，通信控制电路根据充电模式指令控制接口电路的电平。如图4、图5所示，主控芯片产生MCU_H/L_1信号并发送到工作模式切换电路，工作模式切换电路包括光耦U28，用于电平隔离，消除静电干扰。光耦U28输出充电模式指令即S_H/L信号至通信控制电路。通信控制电路电阻R15、光耦U4、电阻R14、场效应管Q7和场效应管Q8，当S_H/L为高电平时，经光耦隔离后，场效应管Q7和场效应管Q8的电平被拉低，场效应管Q7和场效应管Q8未导通，本实施例中，光耦的型号为EL357N。

充电控制器还包括通信电路，与主控芯片连接。通信电路可选用4GLTE cat1通信模组或5G通信模组，优选地，本实施例通信电路采用中移物联ML302模块，使充电控制器具有4G网络通信能力，可搭配云端物联网系统，实现云端对充电控制器的控制。本实施例中，充电控制器使用DC24V安全电压供电。

协议控制电路具体用于获取接口电路的差分信号的电平，并判断差分信号的电平是否小于预设阈值，当差分信号的电平小于等于预设阈值时，断开与接口电路的连接；否则，采用相应的快充协议对待充电设备进行充电。本实施例中，接口电路包括两条接口支路，一条为Type-C支路，如图6所示；另一条为USB-A支路，如图7所示。协议控制电路用于获取接口电路的差分信号，即，协议控制电路获取图6中DN1接口的信号和图7中D-接口的信号，当DN1接口的信号和D-接口的信号均为低电平时，协议控制电路不工作，即断开与接口电路的连接；否则，采用相应的快充协议对待充电设备进行充电。

充电控制器还包括端口选择电路，与端口切换电路连接；主控电路产生端口选择信号并通过端口选择电路发送至端口切换电路，端口切换电路根据端口选择信号连通不同的接口支路。端口选择电路如图8所示，主控芯片产生两路信号，分别为MCU_USBC_1和MCU_USBA_1,两路信号进入端口选择电路后通过光耦进行电平隔离后，产生S_C_EN和S_A_EN信号并被传输至端口切换电路。

端口切换电路如图9a、9b所示，端口切换电路包括两条端口支路，第一条端口支路包括电阻R12、光耦U3、电阻R13和场效应管Q6，其中，光耦U3对接收到的信号进行光电隔离，当S_C_EN为高电平时，光耦U3工作，场效应管Q6导通，输出GATEC为低电平；当S_C_EN为低电平时，光耦U3不工作，GATEC为高电平。第二条端口支路与第一条端口支路工作原理相同，输出信号为GATEA，在此不再赘述。GATEC和GATEA输入至协议控制电路的使能端，当GATEC或GATEA为高电平时，协议控制电路使能端被触发。其中，当S_C_EN为高电平时，S_A_EN为低电平；当S_C_EN为低电平时，S_A_EN为高电平。

第一条端口支路还包括电阻R8、电容C20、NMOS管Q4和电容C18，当GATEC为高电平时，NMOS管Q4导通，输出VBUSC为高电平。同样地，第二条端口支路与第一条端口支路工作原理相同，在此不再赘述。

如图10所示，协议控制电路采用型号为SW3518的多协议快充芯片。充电模块的工作原理为：当S_H/L为低电平时，通信控制电路输出DMC和DMA为低电平，则Type-C的DN1、DN2和USB-A的D-均为低电平，多协议快充芯片SW3518不工作，智能充电模块以普通充电模式对待充电设备进行充电；当S_H/L为低电平时，通信控制电路输出DMC和DMA为高电平，Type-C的DN1、DN2和USB-A的D-均为高电平。当S_C_EN为低电平、S_A_EN为高电平时，GATEC为低电平，NMOS管Q4导通，输出VBUSC为高电平，输出VBUSA为低电平，智能充电模块采用相应的快充协议对Type-C接口的待充电设备进行快速充电；反之，当S_C_EN为高电平、S_A_EN为低电平时，智能充电模块采用相应的快充协议对USB-A接口的待充电设备进行快速充电。

充电模块可选USB-A或者Type-C口输出，可以控制充电模式(快速充电与普通充电)，充电启停、充电模式、端口输出选择功能受充电控制器的控制。同时输出接口(USB-A、Type-C)是一块独立的PCB电路板，通过排针接口连接在充电模块上，在实际使用中，当端口出现故障、磨损的情况时快速更换。

本实用新型实施例提供了一种基于物联网控制的快速充电系统，具有8路充电模块接口，可以同时连接8个快速充电模块，可以对充电模块端口启停、充电口选择、普通充电与快速充电模式进行控制，具有很好的实用性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：包括相互连接的充电控制器和充电模块；

所述充电控制器包括主控电路和启停控制电路，所述主控电路通过启停控制电路控制充电模块的供电电路的通断；

所述充电模块包括协议控制电路、接口电路和通信控制电路；

协议控制电路，与接口电路连接，用于获取接口电路的电平，并判断所述电平是否符合预设规则，当所述电平符合预设规则时，断开与接口电路的连接；否则，采用相应的快充协议对待充电设备进行充电，所述待充电设备与接口电路连接；

通信控制电路，用于控制接口电路的电平。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述快速充电系统包括N个充电模块，N为自然数。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述启停控制电路包括继电器电路，所述主控电路通过操控继电器电路的连通或断开控制充电模块的供电电路的连通或断开。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：充电控制器还包括工作模式切换电路，主控电路通过工作模式切换电路向所述通信控制电路发送充电模式指令，通信控制电路根据所述充电模式指令控制接口电路的电平。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述充电控制器还包括通信电路，与主控电路连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述协议控制电路具体用于获取接口电路的差分信号的电平，并判断所述差分信号的电平是否小于预设阈值，当所述差分信号的电平小于预设阈值时，断开与接口电路的连接；否则，采用相应的快充协议对待充电设备进行充电。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述接口电路包括多条接口支路；

所述充电模块还包括端口切换电路，用于控制接口电路连通不同的接口支路。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述接口电路包括Type-C支路，与端口切换电路连接。

9.根据权利要求7所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述接口电路包括USB-A支路，与端口切换电路连接。

10.根据权利要求7所述的一种基于物联网控制的快速充电系统，其特征在于：所述充电控制器还包括端口选择电路，与端口切换电路连接；主控电路产生端口选择信号并通过端口选择电路发送至端口切换电路，端口切换电路根据端口选择信号连通不同的接口支路。

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