CN216783282U - 基于通信网络的电动车充电装置及充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于通信网络的电动车充电装置及充电桩，包括插座、插口、通信模组、保护电路和电路板；所述插口开设在插座侧壁上，所述电路板设置在插座内部，且通信模组和保护电路设置在电路板上；所述插口能够电连接待充电电瓶，待充电电瓶通过所述插口电连接保护电路，所述保护电路电连接通信模组。本实用新型中当电瓶车在充电过程中发生过充、短路现象时，用户能及时收到信息，从而可以减少电瓶因过充发生火灾。

Description

基于通信网络的电动车充电装置及充电桩

技术领域

本实用新型涉及电动自行车充电控制装置的技术领域，具体地，涉及一种基于通信网络的电动车充电装置及充电桩。

背景技术

电瓶车我们又称为“电动车”和“电动自行车”，它是由蓄电池(电瓶)提供电能，由电动机(直流、交流，串励、他励)驱动的纯电动机动车辆。近年来，在我国得到了非常广泛的普及。二十一世纪的发展，可谓是“呼唤绿色环保”的时代，不但要求人们注重节约能源，更重要的是要求人们更加注重居住环境和绿色环保，以实现社会的可持续发展。

电瓶车是世界上唯一能达到零排放的机动车。由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，电瓶车进入了快速发展期。中国的石油资源比较贫乏，燃油与尾气的排放污染又是未来大中城市大气污染的主要污染源。为此，中国发展电动车辆无疑是未来发展的必然趋势，也是符合绿色环保革命的需求，因为电动车辆环保、低能耗，它是绿色环保、净化空气污染的最好交通产物，如何给广大人民群众提供一个良好的生态环境，使其身心健康、拥有美好的居住环境，电瓶车产业的发展正是适应了这种趋势，更是一种社会可持续发展的工具。

公开号为CN213694592U的中国实用新型专利文献公开了一种电动自行车智能充电桩用控制装置，包括盒体，所述盒体的内腔固定安装有电路板，所述电路板的中心同心嵌合有环形中继线圈，所述电路板的边侧固定连接有第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元和第四控制单元，所述第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元和第四控制单元位于电路板中心的侧壁均固定设有电源输出触头，所述电路板的中部垂直固定有中空轴，所述中空轴的中部开设有锁定穿孔。本实用新型通过弹性锁销嵌入与之对应的锁定穿孔中，电源输入触头与选定的电源输出触头电性连接，将与之对应的控制信号输出，此时绝缘套管在外力作用下不会转动，保持了选定的控制信号的稳定性。

针对上述中的相关技术，发明人认为电瓶车在充电过程经常发生火灾现象；即使有的车棚安装好监控，但是电瓶车发生火灾仍旧时常发生。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于通信网络的电动车充电装置及充电桩。

根据本实用新型提供的一种基于通信网络的电动车充电装置，包括插座、插口、通信模组、保护电路和电路板；

所述插口开设在插座侧壁上，所述电路板设置在插座内部，且通信模组和保护电路设置在电路板上；

所述插口能够电连接待充电电瓶，待充电电瓶通过所述插口电连接保护电路，所述保护电路电连接通信模组。

优选的，所述插座内部还设置有单片机，且单片机设置在电路板上，所述保护电路通过单片机电连接通信模组。

优选的，所述电路板上还设置有继电器，所述单片机电连接继电器，所述继电器电连接保护电路。

优选的，所述插座内部还设置有位于电路板上的电源转换模块、刷卡模块、指示灯和蜂鸣器，所述电源转换模块、刷卡模块、指示灯和蜂鸣器分别电连接单片机。

优选的，所述单片机上设置有出厂ID。

优选的，所述保护电路包括电流检测芯片；电流检测芯片原边和副边设置有引脚，原边的引脚电连接有火线，原边的引脚和火线串联，副边的引脚电连接有采样电阻，且副边的引脚串联采样电阻，采样电阻和火线电连接，火线电连接单片机，且火线和采样电阻设置在电路板上，火线和采样电阻在电路板上电连接。

优选的，所述单片机内设置有定时器。

优选的，所述插口和待充电电瓶之间连接设置有充电器，充电器包括充电线、设置在充电线一端的插头和设置在充电线另一端的插槽，所述插口和插头配合插接，所述插槽和待充电电瓶配合插接。

优选的，所述通信模组上设置有天线和射频接头，所述天线通过一转接头扣与射频接头连接。

根据本实用新型提供的一种充电桩，应用基于通信网络的电动车充电装置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型设计合理，结构简单，当电瓶车在充电过程中发生过充、短路现象时，可以减少电瓶因过充发生火灾；

2、本实用新型电瓶车充电前，因单片机内部有定时器，可以选择相应时间选择，4小时或8小时等；插座端有定时保护，时间到了会自动停止，防止过充；

3、本实用新型插座通过检测到电流值为0.1A时，电瓶车充满了插座端有充满保护；电瓶充满会自动断电；同时插座还有未插插头保护，插座通过检测电流值为0A时，充电线插头要是脱落，插座端也会自动断电。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型带有5G模组的电动车智能充电控制装置结构图；

图2为本实用新型带有5G模组的电动车智能充电控制系统图；

图3为本实用新型电动车智能充电控制装置的结构图；

图4为本实用新型中插座的外部结构图；

图5为本实用新型中插座的内部模块图；

图6为本实用新型中外围电路图；

图7为本实用新型中电流保护模块电路图；

图8为本实用新型中继电器电路图；

图9为本实用新型中单片机电路图；

图10为本实用新型中语音控制模块电路图；

图11为本实用新型中蜂鸣器电路图；

图12为本实用新型中指示灯电路图；

图13为本实用新型中刷卡模块电路图。

附图标记：

电瓶车1 二维码10 刷卡模块19

待充电电瓶2 插座编号11 电流保护模块20

电机3 五眼插口12 继电器21

车框4 天线13 蜂鸣器22

底座5 电源转换模块14 指示灯23

充电桩本体6 保护电路15 语音控制模块24

充电线7 单片机16 服务器25

插座8 外围电路17

5G模组9 通信电路18

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例公开了一种基于5G网络的电动车智能充电控制装置，如图1和图2所示，包括充电器、天线13、插座8、插口、通信模组、外围电路17、保护电路15、二维码10、插座编号11和电路板。电瓶车1包括待充电电瓶2、车框4和电机3，电机3为永磁直流电机。通信模组包括无线模组，插口开设在插座8侧壁上，通信模组、外围电路17、保护电路15和电路板设置在插座8内部，且外围电路17、通信模组和保护电路15设置在电路板上。待充电电瓶2通过插口电连接保护电路15，保护电路15电连接通信模组。二维码10和插座编号11均布置在插座8的外表面。无线模组包括5G模组9，插口包括五眼插口12，插口设置在插座8的表面。如图1和图3所示，待充电电瓶2、电机3和车框4均安装在电瓶车1上。5G通信模组9、外围电路17和保护电路15布置在插座8的内部，插座8的各个电控模块均通过电路板线路相连接，充电器连接设置在待充电电瓶2和插座8之间，充电器包括充电线7、设置在充电线7一端的插头和设置在充电线7另一端的插槽，插口和插头配合插接，所述插槽和待充电电瓶2配合插接。充电线7的一端与待充电电瓶2相连接，充电线7的另一端插入五眼插口12中。所有电路板上元器件之间用线路连接。插座8与保护电路15之间采用线材连接。通信模组上设置有天线座，天线13设置在通信模组上，天线13和通信模组上的天线座连接。通信模组上设置有射频接头，天线13通过一转接头扣与射频接头连接。天线13通过一转接头扣与通信模组上的射频ipx接头相连接。ipx中文译文互联网分组交换协议。通信模组通信连接服务器。

插座8内部还设置有单片机16，且单片机16设置在电路板上，保护电路15通过单片机16电连接通信模组。单片机16上设置有出厂ID。单片机16内设置有定时器。单片机16连接有5G模组9，5G模组9组成通信电路18，通信电路18(5G模组9)和单片机16通过UART1连接。UART中文译文通用异步收发传输器，UART1表示单片机16内部的一串口通道。单片机型号STC15W4K40S4。

如图1和图4所示，插座编号11设置在插座8上，插座编号11对应插座8中单片机16的出厂ID。插座8内还设置有继电器21，继电器21设置在电路板上，继电器21是插座8内部独立元器件。单片机16电连接继电器21，继电器21设置在保护电路15上。待充电电瓶2连接充电器的插槽，插头连接插口，插口连接电路板上继电器21。

如图1和图5所示，插座8内部还设置有焊接设置在电路板上的电源转换模块14、刷卡模块19、指示灯23、按键和蜂鸣器22。电源转换模块14、刷卡模块19、指示灯23和蜂鸣器22分别电连接单片机16。外围电路17焊接在电路板上。外围电路17和单片机16连接。如图2所示，外围电路17包括语音控制模块24。语音控制模块24、刷卡模块19、指示灯23和蜂鸣器22组成外围电路17，保护电路15连接五眼插口12，保护电路15包括电流保护模块20。电源转换模块14、电流保护模块20和继电器21组成保护电路15。

保护电路15包括电流检测芯片。所述保护电路15包括电流检测芯片；电流检测芯片原边和副边设置有引脚，原边的引脚电连接有火线，原边的引脚和火线串联，副边的引脚电连接有采样电阻，且副边的引脚串联采样电阻，采样电阻和火线电连接，火线电连接单片机16，且火线和采样电阻设置在电路板上，火线和采样电阻在电路板上线路连接。电流检测芯片原边有两个引脚串联在火线L当中，另外电流检测芯片副边有两个引脚串联一个采样电阻。保护电路15和插座之间连接设置有线材，线材为国标的家用插座8线材。通信模组、保护电路15通过焊接设置在电路板上。

如图6所示，刷卡模块19的第一刷卡引脚TXD与单片机16的第一引脚P1.0/ADC0/CCP1/RxD2连接，刷卡模块19的第二刷卡引脚RXD与单片机16的第二引脚P1.1/ADC1/CCP0/TxD2连接。蜂鸣器22的引脚与单片机16的第三引脚P4.0/MOSI_3连接；指示灯23的两个引脚分别与单片机16的第四引脚P2.0/A8/RSTOUT_LOW和单片机16的第五引脚P2.2/A10/MISO_2/PWM4连接。语音控制模块24的第一语音引脚Vreg与单片机16的第六引脚P7.0连接，语音控制模块24的第二语音引脚PWM2和单片机16的第七引脚P7.1连接；单片机16的各个引脚为输出脚；电源转换模块14和单片机16连接，5V电源供电引脚为输入脚。刷卡控制引脚分别与单片机16第一引脚P1.0/ADC0/CCP1/RxD2与单片机16的第二引脚P1.1/ADC1/CCP0/TxD2连接，蜂鸣器22引脚与单片机16的第三引脚P4.0/MOSI_3连接；指示灯23引脚分别与单片机16的第四引脚P2.0/A8/RSTOUT_LOW和单片机16的第五引脚P2.2/A10/MISO_2/PWM4连接，语音控制引脚分别与单片机16的第六引脚P7.0和单片机16的第七引脚P7.1连接。单片机16引脚为输出脚；5V电源供电引脚为输入脚。

如图6和图7所示，电流保护模块20的保护引脚TX与单片机16的第八引脚P0.0/AD0/RxD3相连。如图6和图8所示，继电器21的引脚与单片机16的第九引脚P6.3相连。如图9所示为单片机；如图10所示为语音控制模块电路；如图11为蜂鸣器电路；如图12所示为指示灯电路；如图13为本实用新型中刷卡模块电路。

在基于5G网络的电动自行车智能充电控制装置的基础上，本实用新型实施例还公开了一种充电桩，如图1所示，包括充电桩本体6和底座5，充电桩本体6的下端安装在底座5上，插座8布置在充电桩本体6的中间部位。

在基于5G网络的电动自行车智能充电控制装置的基础上，本实用新型实施例还公开了一种基于5G网络的电动自行车智能充电控制方法，如图1和图2所示，包括如下步骤：电流检测步骤：实时采集待充电电瓶2的电流值，将电流值转换为数字信号。无线传输步骤：通信模组按照约定协议将数字信号通过5G传递给服务器25。5G模组9通过网络基站将数据传递给服务器25。

天线13是输出信号的部件，实现信号的输出和接收。保护电路15将电流值转换为模拟信号，模拟信号通过单片机16转换为数字信号，单片机16将数字信号传递给5G模组9。插座8通过5G模组9将单片机16的ID上传到服务器25，服务器25根据上传的ID实时监控每个插座8内部电流。插座编号11具有唯一性，对应每个插座8中单片机16的出厂ID，只需要实时监控单片机16上传服务器25的信息；就可以实时监控插座8内部电流的情况。网站、小程序、公众号地图中可以记录每个插座8的ID，相应的记录每个插座8站点的位置。保护电路15还连接有对电流进行保护的电流保护模块20，电源转换模块14把交流电压转化为插座8内部元器件需要的直流电压。插座8中的电源转换模块14可以把220V电源转化为插座8内部元器件需要的5V和3.3V。根据采样电阻值和电流检测芯片系数可以将火线L中的电流经过单片机16实时转化为数字信号，且电流没有经过单片机16处理的属于模拟信号。

当电瓶车1在发生火灾之前，本实用新型插座8内部通过保护电路15将电流值采集上传服务器25。经过平台处理写入日志，做好数据备份，用户能及时收到过充信息，充电桩本体6设备自动断电，从而可以减少电池过充发生火灾。一旦有电流值过大时；服务器25会下发命令；经过5G模组9通知插座8中的单片机16，单片机16会通过控制内部继电器21切断待充电电瓶2的输入电，以免继续使用充电。用户通过微信公众号或者微信小程序实时显示电流大小，用户可以清晰看到自己使用记录。

用户把充电线7插好后，首先用手机扫描插座8面板上的二维码10，在控制系统里面选择充电桩本体6的插座编号11后开启电瓶车1充电模式。控制系统包括微信公众号和微信小程序。当电瓶车1在充电过程中，保护电路15监测电瓶车1有或无电流在流动。用户可以及时通过小程序或公众号结束充电。用户可以根据小程序或公众号的地图显示找到充电桩本体6的站点位置和数量。用户可以实时监控自己电瓶车1的充电曲线，知晓待充电电瓶2何时充满和老化情况。

保护电路15实时采集待充电电瓶2的电流值，将电流值转换为数字信号，且将数字信号传递给5G模组9。保护电路15将数字信号通过5G模组9传递给服务器25，5G模组9按照约定协议将数字信号通过5G传递给服务器25。5G模组9通过透传将数字信号传递给服务器25。保护电路15将电流值转换为模拟信号，模拟信号通过单片机16转换为数字信号，单片机16将数字信号传递给5G模组9，单片机16将数字信号通过5G模组9传递给服务器25。天线13用于增强数字信号的强度，进而通信模组将增强后的数字信号传递给服务器25。

待充电电瓶2发生过载、过充和短路时，电流值数据经过服务器25处理后，服务器25端根据数据比对、经验值以及实际测试值，得到待充电电瓶2过载、过充和短路时的电流值，服务器25下发命令。命令经过5G模组9传输到插座8中的单片机16，单片机16通过控制插座8内部继电器21切断待充电电瓶2的输入电流。待充电电瓶2有过载、过充和短路时，电流数据经过服务器25处理后会通过微信公众号或者微信小程序实时显示电流大小，用户可以清晰看到自己使用记录。服务器25端会根据大数据比对和经验值以及实际测试值；得到待充电电瓶2过载、短路时的电流值；一旦有电流值过大时；服务器25会下发命令；经过5G模组9告诉插座8中的单片机16，单片机16会通过控制内部继电器21切断待充电电瓶2的输入，以免继续使用充电。

带5G模组9的插座8，通过通信模组向服务器25发送数据。服务器25包括网站和数据库。网站将数据库实时变化的数据通过界面形式体现；数据库实时变化的数据包括插座8的ID、开关控制次数和插座8端电流大小；数据库保存网站的数据，网站调用、读取和展示数据库中的数据。服务器25将数所述服务器25包括网站和数据库等服务项目。网站将数据库实时变化的数据以界面形式体现出来。包括插座8的ID、开关控制次数、插座8端电流大小。数据库保存网站的数据，方便网站调用读取和展示出来。插座8通过检测到电流值为0.1A时，实现充满保护；插座8通过检测电流值为0A时，实现未插插头保护。

插座8通过检测到电流值为0.1A时，电瓶车1充满了插座8端有充满保护；待充电电瓶2充满会自动断电；同时插座8还有未插插头保护，插座8通过检测电流值为0A时，充电线7插头要是脱落，插座8端也会自动断电。当电瓶车在充电过程中发生过充、短路现象时，用户能及时收到信息，从而可以减少电瓶因过充发生火灾。3、本实用新型充电桩本体6通过联网插座连接网站、小程序或公众号，用户可以根据网站、小程序或公众号的地图显示找到充电桩本体6的站点位置和数量。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种基于通信网络的电动车充电装置，其特征在于，包括插座(8)、插口、通信模组、保护电路(15)和电路板；

所述插口开设在插座(8)侧壁上，所述电路板设置在插座(8)内部，且通信模组和保护电路(15)设置在电路板上；

所述插口能够电连接待充电电瓶(2)，待充电电瓶(2)通过所述插口电连接保护电路(15)，所述保护电路(15)电连接通信模组；

所述插座(8)内部还设置有单片机(16)，且单片机(16)设置在电路板上，所述保护电路(15)通过单片机(16)电连接通信模组；

所述保护电路(15)包括电流检测芯片；电流检测芯片原边和副边设置有引脚，原边的引脚电连接有火线，原边的引脚和火线串联，副边的引脚电连接有采样电阻，且副边的引脚串联采样电阻，采样电阻和火线电连接，火线电连接单片机(16)，且火线和采样电阻设置在电路板上，火线和采样电阻在电路板上电连接。

2.根据权利要求1所述的基于通信网络的电动车充电装置，其特征在于，所述电路板上还设置有继电器(21)，所述单片机(16)电连接继电器(21)，所述继电器(21)电连接保护电路(15)。

3.根据权利要求1所述的基于通信网络的电动车充电装置，其特征在于，所述插座(8)内部还设置有位于电路板上的电源转换模块(14)、刷卡模块(19)、指示灯(23)和蜂鸣器(22)，所述电源转换模块(14)、刷卡模块(19)、指示灯(23)和蜂鸣器(22)分别电连接单片机(16)。

4.根据权利要求1所述的基于通信网络的电动车充电装置，其特征在于，所述单片机(16)上设置有出厂ID。

5.根据权利要求1所述的基于通信网络的电动车充电装置，其特征在于，所述单片机(16)内设置有定时器。

6.根据权利要求1所述的基于通信网络的电动车充电装置，其特征在于，所述插口和待充电电瓶(2)之间连接设置有充电器，充电器包括充电线(7)、设置在充电线(7)一端的插头和设置在充电线(7)另一端的插槽，所述插口和插头配合插接，所述插槽和待充电电瓶(2)配合插接。

7.根据权利要求1所述的基于通信网络的电动车充电装置，其特征在于，所述通信模组上设置有天线(13)和射频接头，所述天线(13)通过一转接头扣与射频接头连接。

8.一种充电桩，其特征在于，应用权利要求1-7任一所述的基于通信网络的电动车充电装置。

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