CN220114486U - 一种扩展充电枪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩展充电枪系统，包括：控制器、多个功能模块和单总线；控制器的控制器信号端与单总线串联；功能模块分别通过各自的功能模块信号端与单总线相连接；控制器、功能模块的负端与同一条地线相连接；功能模块内部，功能模块信号端还通过第一二极管与功能模块受电端相连接，功能模块受电端还配置有储能电容。本方案中，利用单总线方式完成多个功能模块的识别和功能拓展，而无需增加接口，功能模块支持热插拔；基于功能模块的低功耗特点，利用单总线为功能模块供电，使最简系统中，只需要增加一根信单总线就可以完成控制器和功能模块之间的通信和供电。

Description

一种扩展充电枪系统

技术领域

本实用新型实施例涉及电源技术，尤其涉及一种扩展充电枪系统。

背景技术

电动车充电站(充电柜、充电桩)和是一种高效率的充电器，可以给电动自行车、电动汽车、老年代步车等设备进行充电。

电动车充电站对设备进行充电时，首先对电池首先激活，然后进行维护式快速充电，相应的，电动车充电站一般具有定时、充满报警、电脑快充、密码控制、自识别电压、多重保护、四路输出等功能。但是，电动车充电站普遍不支持动态功能扩展，不能灵活的为电动车充电站增加特定的功能模块，以使电动车充电站增加指定的扩展功能。

实用新型内容

本实用新型提供一种扩展充电枪系统，以达到使扩展充电枪系统支持扩展功能模块的装配，同时减小扩展充电枪系统设计和布线难度目的。

本实用新型实施例提供了一种扩展充电枪系统，包括：

控制器、多个功能模块和单总线；

所述控制器的控制器信号端与所述单总线串联；

所述功能模块分别通过各自的功能模块信号端与所述单总线相连接；

所述控制器、功能模块的负端与同一条地线相连接；

所述功能模块内部，所述功能模块信号端还通过第一二极管与功能模块受电端相连接，所述功能模块受电端还配置有储能电容。

可选的，还包括开关管、控制电源、上拉电源和上拉电阻；

所述控制器的控制器信号端与所述开关管的第一端相连接，所述开关管的第二端与所述单总线相连接，所述开关管的控制端与控制电源相连接；

所述功能模块分别通过各自的功能模块信号端与所述单总线相连接，且所述功能模块信号端位于所述开关管的第二端一侧；

所述开关管的第二端一侧配置所述上拉电阻，所述上拉电源与所述上拉电阻的第一端相连接，所述上拉电阻的第二端与所述单总线相连接；

所述控制器、功能模块、控制电源以及上拉电源的负端与同一条地线相连接。

可选的，所述功能模块设置有电源端；

所述电源端用于与正电源线相连接；

所述功能模块内部，所述电源端还通过第二二极管与所述功能模块受电端相连接。

可选的，所述开关管采用NMOS管。

可选的，还包括信号按键；

所述信号按键与所述控制器相连接，所述信号按键用于使能或断开所述控制器与所述功能模块间的通信。

可选的，还包括充电枪；

所述充电枪的负端与所述地线相连接。

可选的，还包括充电柜；

所述控制器设置于所述充电柜的内部，所述充电枪设置于所述充电柜的外部，所述功能模块设置于所述充电柜的内部或外部。

可选的，还包括第三二极管；

所述上拉电源的正端与所述第三二极管的阳极相连接，所述第三二极管的阴极与所述上拉电阻的第一端相连接。

可选的，所述单总线采用Wire总线。

可选的，所述控制电源采用3.3V电源。

可选的，所述上拉电源采用5V电源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出一种扩展充电枪系统，本方案中，利用单总线方式，完成多个功能模块的识别和功能拓展，而无需增加接口，功能模块支持热插拔；基于功能模块的低功耗特点，利用单总线为功能模块供电，使最简系统中，只需要增加一根信单总线就可以完成控制器和功能模块之间的通信和供电，控制器和功能模块之间采用数字通信，抗干扰能力强。

附图说明

图1是实施例中的扩展充电枪系统结构框图；

图2是实施例中的另一种扩展充电枪系统结构框图；

图3是实施例中的功能模块结构框图；

图4是实施例中的另一种扩展充电枪系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是实施例中的扩展充电枪系统结构框图，参考图1，扩展充电枪系统包括：

控制器100、多个功能模块(功能模块1～n)和单总线；

控制器100的控制器信号端与单总线串联；

功能模块分别通过各自的功能模块信号端(DQ1～DQn)与单总线相连接；

控制器100、功能模块的负端与同一条地线相连接；

功能模块内部，功能模块信号端还通过第一二极管与功能模块受电端相连接，功能模块受电端还配置有储能电容。

示例性的，本实施例中，第一二极管和储能电容可以设置于功能模块的外部或内部。

本实施例中，对扩展充电枪系统的使用场景不做限定，其可以用于交流和/或直流充电的场景，特别的，本实施例提出的扩展充电枪系统特别适用于针对电动车辆充电的充电柜中。

示例性的，本实施例中，当配置扩展充电枪系统应用于电动车辆充电的充电柜时，扩展充电枪系统还包括充电枪，充电枪的负端与扩展充电枪系统中配置的地线(该地线同时接入控制器100、功能模块1～n的负端)相连接。

示例性的，本实施例中，设定单总线处于空闲状态时，单总线呈高电平状态，以使每个挂载在单总线上的控制器或功能模块都能在适当的时间驱动单总线；

其中，设定基于单总线协议，控制器100和功能模块之间根据单总线上的高低电平进行信息交互。

本实施例提出一种扩展充电枪系统，本方案中，利用单总线方式，完成多个功能模块的识别和功能拓展，而无需增加接口，功能模块支持热插拔；基于功能模块的低功耗特点，利用单总线为功能模块供电，使最简系统中，只需要增加一根信单总线就可以完成控制器和功能模块之间的通信和供电，控制器和功能模块之间采用数字通信，抗干扰能力强。

图2是实施例中的另一种扩展充电枪系统结构框图，参考图2，在一种可实施方案中扩展充电枪系统包括：控制器100、多个功能模块(功能模块1～n)和单总线；

控制器100的控制器信号端与开关管201的第一端相连接，开关管201的第二端与单总线相连接，开关管201的控制端与控制电源202相连接；

功能模块(功能模块1～n)分别通过各自的功能模块信号端(DQ1～DQn)与单总线相连接，且功能模块信号端位于开关管201的第二端一侧；

开关管201的第二端一侧还配置有上拉电阻R1，上拉电源300与上拉电阻R1的第一端相连接，上拉电阻R1的第二端与单总线相连接；

控制器100、功能模块(功能模块1～n)、控制电源202以及上拉电源300的负端与同一条地线(图中未示出)相连接。

本实施例中，功能模块内部，功能模块信号端还通过第一二极管与功能模块受电端相连接，功能模块受电端还配置有储能电容；

以功能模块1为例，功能模块1内部，功能模块信号端DQ1还通过第一二极管D1与功能模块受电端VDD1相连接，功能模块受电端VDD1还配置有储能电容C1。

示例性的，本实施例中，设定控制电源202、上拉电源300为直流电源，其电源参数可以根据设计和使用需求自动选定。

本实施例中，设定单总线用于控制器100与功能模块1～n之间的数据交互以及为功能模块1～n供电。

示例性的，本实施例中，设定单总线处于空闲状态时，单总线呈高电平状态，以使每个挂载在单总线上的控制器或功能模块都能在适当的时间驱动单总线；

配置上拉电源300和上拉电阻R1用于实现当单总线空闲时，将单总线上的电平状态维持在高电平。

示例性的，本实施例中，开关管201用于实现控制器100的控制器信号端与功能模块的功能模块信号端之间的双向电平转换，根据开关管201的选型，可以按照如下方式实现上述双向电平转换：

控制器信号端输出为低电平，开关管201导通，功能模块信号端被拉低为低电平；控制器信号端输出为高电平，开关管201不导通，功能模块信号端被上拉至上拉电源电压；

功能模块信号端输出为低电平，开关管201导通，控制器信号端被拉低为低电平；功能模块信号端输出为高电平，开关管201不导通，控制器信号端呈高电平。

示例性的，本实施例中，基于单总线协议，控制器100和功能模块之间根据单总线上的高低电平进行信息交互；

其中，对扩展充电枪系统中配置的单总线协议(即高低电平的时序、高低电平表示的信息类型等)不做限定，单总线协议可以参考现有技术中任意一种单总线协议设计，具体内容不再详述。

示例性的，本实施例中，第一二极管、储能电容和功能模块受电端用于实现使单总线与功能模块通信的同时为功能模块供电；

具体的，当单总线上呈高电平时，单总线同时通过第一二极管、功能模块受电端向功能模块供电，同时通过第一二极管向储能电容供电；

当单总线上呈低电平时，储能电容通过功能模块受电端向功能模块供电，此时，第一二极管用于防止电压倒灌。

示例性的，本实施例中，设定功能模块的接口相同，设定不同功能模块实现不同的功能，例如，一个功能模块实现的功能可以包括设备认证、温度上报、温度报警等中的一种。

在图2所示方案的基础上，在一种可实施方案中，功能模块设置有电源端；

电源端用于与正电源线相连接，功能模块内部，电源端还通过第二二极管与功能模块受电端相连接。

图3是实施例中的功能模块结构框图，参考图3，以功能模块1为例，功能模块1配置有电源端Vcc1，电源端Vcc1用于与正电源线相连接，功能模块1内部，电源端Vcc1还通过第二二极管D2与功能模块受电端VDD1相连接，第二二极管D2用于防止电压倒灌。

示例性的，本方案中，当正电源线接入功能模块的电源端时，正电源线(与正电源线相连接的电源)用于独立为功能模块供电。

在图2所示方案的基础上，开关管采用NMOS管，采用MOS管可以减少扩展充电枪系统中的功率损耗。

在图2所示方案的基础上，在一种可实施方案中，扩展充电枪系统还可以包括信号按键；

信号按键与控制器相连接，信号按键用于使能或断开控制器与功能模块间的通信。

示例性的，本方案中，对信号按键的设置位置不做限定，其可以设置在控制器100上，或者设置在控制器100外，通过导线与控制器100相连接。

示例性的，本方案中，设置控制器100响应信号按键，其中，对控制器100响应信号按键的具体方式不做限定；

例如，可以配置控制器100为，根据信号按键的状态控制控制电源202的工作状态，进而实现主动断开或导通开关管201，以实现使能或断开控制器与功能模块间的通信；

或者，可以配置控制器100为，根据信号按键的状态控制使能或禁止控制器100的控制器信号端，以实现使能或断开控制器与功能模块间的通信。

在一种可实施方案中，当配置扩展充电枪系统应用于电动车辆充电的充电柜时，扩展充电枪系统还包括充电枪、充电柜；

控制器设置于充电柜的内部，充电枪设置于充电柜的外部，功能模块设置于充电柜的内部或外部。

示例性的，本方案中，功能模块可以设置在充电柜的外部，功能模块支持热插拔，将功能模块设置在充电柜的外部，便于功能模块的灵活安装和拆卸。

在图2所示方案的基础上，在一种可实施方案中，扩展充电枪系统还包括第三二极管；

上拉电源300的正端与第三二极管的阳极相连接，第三二极管的阴极与上拉电阻R1的第一端相连接，第三二极管用于防止电压倒灌。

在图2所示方案的基础上，在一种可实施方案中，单总线采用Wire总线，相应的，单总线协议采用Wire总线协议。

在图2所示方案的基础上，在一种可实施方案中，控制电源202采用3.3V电源。

进一步的，当控制电源202采用3.3V电源时，在一种可实施方案中，上拉电源300采用5V电源。

图4是实施例中的另一种扩展充电枪系统结构框图，参考图4，在一种可实施方案中，扩展充电枪系统包括：

控制器100、功能模块1、功能模块2和单总线；

控制器100的控制器信号端与NMOS管203的第一端相连接，NMOS管203的第二端与单总线相连接，NMOS管203的控制端与控制电源202相连接，控制电源202还通过第四电阻R2与单总线相连接；

功能模块1、功能模块2分别通过各自的功能模块信号端DQ1、DQ2与单总线相连接，且功能模块信号端位于NMOS管203的第二端一侧；

NMOS管203的第二端一侧还配置有上拉电阻R1，上拉电源300的正端与第三二极管D4的阳极相连接，第三二极管D4的阴极与上拉电阻R1的第一端相连接，上拉电阻R1的第二端与单总线相连接；

控制器100、功能模块1、功能模块2、控制电源202以及上拉电源300的负端与同一条地线PE相连接。

本实施例中，功能模块内部，功能模块信号端还通过第一二极管与功能模块受电端相连接，功能模块受电端还配置有储能电容；

本方案中，配置扩展充电枪系统应用于针对电动车辆充电的场景，扩展充电枪系统还包括充电枪、充电柜；

控制器100设置于充电柜的内部，充电枪设置于充电柜的外部，功能模块1、功能模块2设置于充电柜的内部或外部；

扩展充电枪系统还包括开关K1，开关K1并联在地线PE和总线之间，开关K1用于连通功能模块的供电回路。

本方案中，单总线采用Wire总线，单总线协议采用Wire总线协议，控制电源202采用3.3V电源，上拉电源300采用5V电源。

本方案中，配置功能模块1用于温度上报、功能模块2用于温度报警，配置功能模块1和功能模块2支持热插拔。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种扩展充电枪系统，其特征在于，包括：

控制器、多个功能模块和单总线；

所述控制器的控制器信号端与所述单总线串联；

所述功能模块分别通过各自的功能模块信号端与所述单总线相连接；

所述控制器、功能模块的负端与同一条地线相连接；

所述功能模块内部，所述功能模块信号端还通过第一二极管与功能模块受电端相连接，所述功能模块受电端还配置有储能电容。

2.如权利要求1所述的扩展充电枪系统，其特征在于，还包括开关管、控制电源、上拉电源和上拉电阻；

所述控制器的控制器信号端与所述开关管的第一端相连接，所述开关管的第二端与所述单总线相连接，所述开关管的控制端与控制电源相连接；

所述功能模块分别通过各自的功能模块信号端与所述单总线相连接，且所述功能模块信号端位于所述开关管的第二端一侧；

所述开关管的第二端一侧配置所述上拉电阻，所述上拉电源与所述上拉电阻的第一端相连接，所述上拉电阻的第二端与所述单总线相连接；

所述控制器、功能模块、控制电源以及上拉电源的负端与同一条地线相连接。

3.如权利要求1所述的扩展充电枪系统，其特征在于，所述功能模块设置有电源端；

所述电源端用于与正电源线相连接；

所述功能模块内部，所述电源端还通过第二二极管与所述功能模块受电端相连接。

4.如权利要求2所述的扩展充电枪系统，其特征在于，所述开关管采用NMOS管。

5.如权利要求1所述的扩展充电枪系统，其特征在于，还包括信号按键；

所述信号按键与所述控制器相连接，所述信号按键用于使能或断开所述控制器与所述功能模块间的通信。

6.如权利要求1所述的扩展充电枪系统，其特征在于，还包括充电枪；

所述充电枪的负端与所述地线相连接。

7.如权利要求5所述的扩展充电枪系统，其特征在于，还包括充电柜；

所述控制器设置于所述充电柜的内部，所述充电枪设置于所述充电柜的外部，所述功能模块设置于所述充电柜的内部或外部。

8.如权利要求2所述的扩展充电枪系统，其特征在于，还包括第三二极管；

所述上拉电源的正端与所述第三二极管的阳极相连接，所述第三二极管的阴极与所述上拉电阻的第一端相连接。

9.如权利要求1所述的扩展充电枪系统，其特征在于，所述单总线采用Wire总线。