CN216901823U - 一种直流充电桩 - Google Patents
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Abstract
一种直流充电桩,属于充电桩领域，是针对偏远地区的充电桩，因不被手机信号覆盖无法完成数据传输，如果按需铺设有线或无线网络成本过高的问题。第一类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过网线传给台区计量中心。第二类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过4G模块传给台区计量中心。第三类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的充电数据通过LoRa模块传给第一类直流充电桩和第二类直流充电桩，然后由第一类直流充电桩和第二类直流充电桩传给台区计量中心。通过自组网的方式降低了直流充电桩后续运营成本，也不再用考虑手机信号是否稳定的问题，使直流充电桩的使用不受手机网络限制。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电桩领域，特别是涉及一种直流充电桩。
背景技术
随着电动汽车的广泛使用，早期电动汽车的充电桩均为充电速度慢的交流充电桩，目前在建的充电桩均为充电速度快的直流充电桩。
目前，无论在交流充电桩还是直流充电桩上，通信模块均为有线传输或者利用4G手机网络传输充电桩工作状态和用电信息。
现有技术存在的缺点：
近几年国家大力倡导乡村电气化，则必须先完善乡村用电，其中就包括电动汽车直流充电桩的提前布局。我国有4万个乡镇，58万个行政村，260万个自然村落。
缺点1：无论是在乡村地广人稀地区布局直流充电桩，还是在群山林立的山寨地区，都存在有线通信网络施工难度大、建设投入成本非常高的问题；如果直流充电桩采用手机网络完成无线通信，手机信号是否能覆盖到这些地区，即使能够覆盖该地区手机信号是否稳定，是否能够支持无线数据可靠传输这些问题还有待考察；
缺点2：如果在地广人稀、群山林立的山区建设直流充电桩，如果采用手机网络进行数据传输，即使手机信号能够覆盖直流充电桩所在区域，但由于使用手机4G网络必须购买数据无线通信的流量卡，因此采用这个解决方案的直流充电桩运营成本会很高。
实用新型内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种直流充电桩，可以解决偏远地区，因不被手机信号覆盖无法完成数据传输，如果按需铺设有线或无线网络成本过高的问题。
本实用新型采用的技术方案在于：
一种直流充电桩，包括：第一类直流充电桩、第二类直流充电桩和第三类直流充电桩；
所述第一类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过网线传给台区计量中心；
所述第二类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过4G模块传给台区计量中心；
所述第三类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的充电数据通过第三类LoRa模块传给第一类直流充电桩和第二类直流充电桩，然后由第一类直流充电桩和第二类直流充电桩传给台区计量中心。
进一步地，所述第一类直流充电桩，包括第一类LoRa模块、第一类充电桩控制器，所述第一类LoRa模块包括第一类LoRa功能芯片和第一类LoRa模块控制器；
所述第一类LoRa功能芯片与第一类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第一类LoRa模块控制器与第一类充电桩控制器的SPI接口连接，第一类充电桩控制器的网口与台区计量中心连接，第一类LoRa模块通过LPWAN协议与其他LoRa模块连接；
所述第一类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第一类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第一类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第一类充电桩控制器，用于与第一类LoRa模块传递充电桩的数据。
进一步地，所述第二类直流充电桩，包括第二类LoRa模块、第二类充电桩控制器和4G模块，所述第二类LoRa模块包括第二类LoRa功能芯片和第二类LoRa模块控制器；
所述第二类LoRa功能芯片与第二类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第二类LoRa模块控制器与第二类充电桩控制器的SPI接口连接，第二类充电桩控制器的UART 接口与4G模块连接，通过4G模块与台区计量中心连接，第二类LoRa模块通过LPWAN 协议与其他LoRa模块连接；
所述第二类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第二类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第二类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第二类充电桩控制器，用于与第二类LoRa模块传递充电桩的数据；
所述4G模块，用于将数据传输至台区计量中心。
进一步地，所述第三类直流充电桩，包括第三类LoRa模块、第三类充电桩控制器，所述第三类LoRa模块包括第三类LoRa功能芯片和第三类LoRa模块控制器；
所述第三类LoRa功能芯片与第三类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第三类LoRa模块控制器与第三类充电桩控制器的SPI接口连接，第三类LoRa模块通过LPWAN 协议与其他LoRa模块连接；
所述第三类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第三类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第三类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第三类充电桩控制器，用于与第三类LoRa模块传递充电桩的数据。
本实用新型的有益效果是：
1、适合在乡村地域广袤但是基础设施不是很健全的地区应用，降低了施工难度。
2、通过自组网的方式降低了直流充电桩后续运营成本，也不再用考虑手机信号是否稳定的问题，使直流充电桩的使用不受手机网络限制。
附图说明
图1是一种直流充电桩的工作示意图；
图2是一种直流充电桩的第一类直流充电桩结构框图；
图3是一种直流充电桩的第二类直流充电桩结构框图；
图4是一种直流充电桩的第三类直流充电桩结构框图；
具体实施方式
一种直流充电桩，包括第一类直流充电桩、第二类直流充电桩和第三类直流充电桩。
如图2所示，第一类直流充电桩，包括第一类LoRa模块、第一类充电桩控制器。所述第一类LoRa模块包括第一类LoRa功能芯片和第一类LoRa模块控制器。所述第一类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过网线传给台区计量中心。
所述台区计量中心指的是地区供电公司的服务器管理中心，运行相关管理系统，记录信息处理信息等。
所述第一类LoRa功能芯片与第一类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第一类LoRa模块控制器与第一类充电桩控制器的SPI接口连接，第一类充电桩控制器的网口与台区计量中心连接，第一类LoRa模块通过LPWAN协议与其他LoRa模块连接；
所述第一类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第一类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第一类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第一类充电桩控制器，用于与第一类LoRa模块传递充电桩的数据。
如图3所示，第二类直流充电桩，包括第二类LoRa模块、第二类充电桩控制器和4G模块。所述第二类LoRa模块包括第二类LoRa功能芯片和第二类LoRa模块控制器。所述第二类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过4G模块传给台区计量中心。
所述第二类LoRa功能芯片与第二类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第二类LoRa模块控制器与第二类充电桩控制器的SPI接口连接，第二类充电桩控制器的UART 接口与4G模块连接，通过4G模块与台区计量中心连接，第二类LoRa模块通过LPWAN 协议与其他LoRa模块连接；
所述第二类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第二类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第二类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第二类充电桩控制器，用于与第二类LoRa模块传递充电桩的数据；
所述4G模块，用于将数据传输至台区计量中心。
如图4所示，第三类直流充电桩，包括第三类LoRa模块、第三类充电桩控制器。所述第三类LoRa模块包括第三类LoRa功能芯片和第三类LoRa模块控制器。所述第三类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的充电数据通过第三类LoRa模块传给第一类直流充电桩和第二类直流充电桩，然后由第一类直流充电桩和第二类直流充电桩传给台区计量中心。
所述第三类LoRa功能芯片与第三类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第三类LoRa模块控制器与第三类充电桩控制器的SPI接口连接，第三类LoRa模块通过LPWAN 协议与其他LoRa模块连接；
所述第三类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第三类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第三类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第三类充电桩控制器，用于与第三类LoRa模块传递充电桩的数据。
一种直流充电桩实施方法，所述第一类直流充电桩、第二类直流充电桩的LoRa模块控制器实施步骤如下：
步骤S1，无线接收数据时首先使用http协议接收数据，当需要加密数据时采用https 应用层协议接收数据；
步骤S2，在数据中提取由充电桩控制器提供的充电桩编号，确定接收到数据的来源；
步骤S3，按照台区计量中心的数据要求，将移动网络没有覆盖区域中的直流充电桩数据发送给台区计量中心。
如图1所示，充电桩的计费数据最终还是要上传到国网的台区计量中心，因此还是需要将自组网区域内的充电桩数据上传到距离自组网区域最近的台区计量中心，为了完成在自组网区域内进行无成本的数据交互，以及将自组网区域内直流充电桩最终传到国网计量中心，本实用新型将直流充电桩分为三类：
第一类直流充电桩，处于人口密集乡村地区的直流充电桩，采用有线传输的方式进行数据传输；将第一类直流充电桩置于所在位置与台区计量中心之间铺设有有线网络的区域，可以理解与距离无关，其中有有线网络就不用无线网络，确保数据发送可靠性。作用除了为电动汽车充电、计费外，还作为汇总自组网区域内所有直流充电桩数据的集中器，并将汇总的数据通过有线网络发送给台区计量中心。
第二类直流充电桩，距离人员密集地区没有铺设有线网络地区，且处于手机信号覆盖范围边缘，信号强度能够保证无线数据稳定传输地区的直流充电桩，采用手机4G网络和有线传输共存的数据通信方式(优先选择无线网络与台区计量中心通信)，将第二类直流充电桩置于手机网络能覆盖的自组网区域边缘，作用是除了为电动汽车充电、计费外，还作为汇总自组网区域内所有直流充电桩数据的集中器，并将汇总的数据通过手机无线网络发送给台区计量中心。
第三类直流充电桩，完全处于地广人稀、群山林立且没有铺设有线网络，手机信号不能覆盖或者即使覆盖数据传输也不稳定地区的直流充电桩，仅采用LPWAN技术进行数据传输。其中，具体使用的是LoRa通信技术。第三类直流充电桩按电动汽车充电需求置于手机网络不能覆盖，利用LPWAN技术自组网的区域，作用除了为电动汽车充电、计费外，还通过每个直流充电桩上带的LPWAN模块，通过无线自组网网络将此区域内的所有充电桩数据传输到第一或者第二类充电桩，最终由第一第二类充电桩将计量数据传给台区计量中心。第三类充电桩之间的关系是互为数据中继的关系。
第一类直流充电桩，直接将数据通过有线网络和监控中心进行交互。
第二类直流充电桩，起到数据集中器的作用，直流充电桩上第二类LoRa模块负责接收第三类直流充电桩数据上传至局域网的数据；第二类直流充电桩上的4G模块负责传输其所在直流充电桩需要传输的数据，同时负责将接收到的局域网中各第三类充电桩的数据传送给监控中心。
第一类直流充电桩、第二类直流充电桩第一类、第二类LoRa模块控制器无线接收数据的时候首先用http协议接收数据，之后在数据中提取充电桩编号，充电桩编号由充电桩控制器提供，确定接收到数据的来源，最后按照台区计量中心的数据要求，将移动网络没有覆盖区域中的直流充电桩数据发送给台区计量中心。
如果需要数据加密采用https这个应用层协议，采用共享密钥加密和公开密钥加密方式，保密性更好，但是占用数据传输带宽，会导致数据传输速度和数据传输量降低。
第三类直流充电桩，为了组成低成本的局域网，需要无线信号中继器，起到加强LPWAN无线传输信号强度，延伸第三类LoRa模块无线传输距离的作用，无线信号中继器上只有LoRa模块。LoRa模块可以设计在直流充电桩上，也可以不在直流充电桩上。使用LPWAN技术的无线通信模块LoRa，其中LoRa是具有代表性的远距离低功耗 LPWAN无线传输模块，负责通过LoRa模块将数据上传至自组网的局域网，一种模式：第三类直流充电桩将信号传输给第一类直流充电桩，第一类直流充电桩最终传送给监控中心；另一种模式第三类直流充电桩将信号传输给第二类直流充电桩，第二类直流充电桩最终传送给监控中心。
所述第三类直流充电桩实现了在既没有4G又没有网线的情况下，通过自己用LoRa模块组网实现充电桩数据的传输。
第三类直流充电桩的LoRa模块控制器，在使用LoRa模块传输数据的同时，会在传输的数据中加上所在充电桩编号，并且在传输数据的上层嵌套http应用协议，此协议能保证接收端收到正确顺序的数据。
无线信号中继器的供电方式视环境而定，可以是交流供电的，也可以是直流的，也可以是电池供电。电源模块根据不同的供电方式以及模块的用电需求对电源进行变换。
其硬件配合方式包括：
若干第三类直流充电桩与若干中继器以任意组合方式进行连接，然后再将信号传递给第一类直流充电桩或第二类直流充电桩，第一类直流充电桩或第二类直流充电桩将信号传递给台区计量中心服务器。
所述LoRa模块选用安信可公司的Ra-01型号。
Claims (4)
1.一种直流充电桩，其特征在于，包括：第一类直流充电桩、第二类直流充电桩和第三类直流充电桩；
所述第一类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过网线传给台区计量中心；
所述第二类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的数据通过4G模块传给台区计量中心；
所述第三类直流充电桩，用于将自己的和其他充电桩的充电数据通过第三类LoRa模块传给第一类直流充电桩和第二类直流充电桩，然后由第一类直流充电桩和第二类直流充电桩传给台区计量中心。
2.根据权利要求1所述的一种直流充电桩，其特征在于，所述第一类直流充电桩，包括第一类LoRa模块、第一类充电桩控制器，所述第一类LoRa模块包括第一类LoRa功能芯片和第一类LoRa模块控制器；
所述第一类LoRa功能芯片与第一类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第一类LoRa模块控制器与第一类充电桩控制器的SPI接口连接，第一类充电桩控制器的网口与台区计量中心连接，第一类LoRa模块通过LPWAN协议与其他LoRa模块连接；
所述第一类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第一类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第一类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第一类充电桩控制器，用于与第一类LoRa模块传递充电桩的数据。
3.根据权利要求1所述的一种直流充电桩，其特征在于，所述第二类直流充电桩，包括第二类LoRa模块、第二类充电桩控制器和4G模块，所述第二类LoRa模块包括第二类LoRa功能芯片和第二类LoRa模块控制器；
所述第二类LoRa功能芯片与第二类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第二类LoRa模块控制器与第二类充电桩控制器的SPI接口连接，第二类充电桩控制器的UART接口与4G模块连接，通过4G模块与台区计量中心连接，第二类LoRa模块通过LPWAN协议与其他LoRa模块连接；
所述第二类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第二类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第二类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第二类充电桩控制器，用于与第二类LoRa模块传递充电桩的数据；
所述4G模块，用于将数据传输至台区计量中心。
4.根据权利要求1所述的一种直流充电桩，其特征在于，所述第三类直流充电桩，包括第三类LoRa模块、第三类充电桩控制器，所述第三类LoRa模块包括第三类LoRa功能芯片和第三类LoRa模块控制器；
所述第三类LoRa功能芯片与第三类LoRa模块控制器的SPI接口连接，所述第三类LoRa模块控制器与第三类充电桩控制器的SPI接口连接，第三类LoRa模块通过LPWAN协议与其他LoRa模块连接；
所述第三类LoRa模块，用于完成无线组网，配合其他充电桩收发充电数据；
所述第三类LoRa功能芯片，用于控制系统进行LoRa协议的无线传输；
所述第三类LoRa模块控制器，用于决策在什么情况收其他充电桩充电数据，在什么情况发送包括自己的充电数据；
所述第三类充电桩控制器，用于与第三类LoRa模块传递充电桩的数据。
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|---|---|---|---|
| CN202220512336.6U CN216901823U (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种直流充电桩 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN (1) | CN216901823U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114495362A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-05-13 | 黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司 | 一种直流充电桩 |
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2022
- 2022-03-10 CN CN202220512336.6U patent/CN216901823U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114495362A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-05-13 | 黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司 | 一种直流充电桩 |
| CN114495362B (zh) * | 2022-03-10 | 2026-02-03 | 黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司 | 一种直流充电桩 |
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