CN105914816A - 一种基于LoRa物联网的充电桩*** - Google Patents

一种基于LoRa物联网的充电桩*** Download PDF

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郑坚江
徐海江
张继鹏
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    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
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Abstract

本发明公开了一种基于LoRa物联网的充电桩***，通过LoRa物联网基站往各个充电桩发送心跳报文，而充电桩则通过LoRa模块接受心跳报文，依次来确认充电桩是否处于联网状态；充电桩周期性的通过LoRa模块发送数据报文给LoRa物联网基站并通过LoRa物联网基站转发到公网云端以方便实时监控。

Description

一种基于 LoRa 物联网的充电桩***
技术领域
本发明涉及电动汽车充电桩技术领域，具体涉及一种基于LoRa物联网的充电桩***。
背景技术
电动汽车充电桩是电动汽车的电站，其功能类似于加油站里面的加油机，每个充电桩都设置有充电插头，充电桩可以根据不同的电压等级为各种型号的电动车充电；电动汽车充电桩采用的是交、直流供电方式，需要特制的充电卡刷卡使用，且充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据；交流充电桩的人机交互界面采用大屏幕LCD彩色触摸屏，充电可旋转定电量、定时间、定金额、自动（充满为止）四中模式；充电桩的交流工作电压为220V或380V，普通纯电动轿车用充电桩充满电需要4至5个小时，充电桩造价低廉，主要安装在停车场，交流充电桩适用于慢充动力电池。
如今在新能源政策支持下，我国新能源汽车需求量急剧增加，对充电桩的需求也急速增加；目前电动汽车充电桩分为充电站内桩与站外离散桩两种，尤其是站外离散充电桩，地理布局分散，数量众多；现有的许多充电桩并没有通信功能，无法实时监控设备状态，属于“呆”桩，独立桩；而部分充电桩则采用独立GPRS或独立以太网的通信方式，不仅成本比较公安，而且维护量大。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种低成本、低功耗实现充电桩通信功能且覆盖距离广阔的基于LoRa物联网的充电桩。
本发明通过以下技术方案实现：一种基于LoRa物联网的充电桩***，包括LoRa物联网基站、公网云端、若干充电桩、LoRa模块，所述LoRa物联网基站与公网云端相互连接，所述LoRa模块还设置于充电桩中，所述LoRa物联网基站还通过设置于充当桩内的LoRa模块分别与若干充电桩连接；所述充电桩还包括人机接口模块、充电输出接口、保护模块、核心控制模块、监控指示模块、主功率回路模块、电源输入接口；所述核心控制模块分别与保护模块、监控指示模块和主功率回路模块连接，所述主功率回路模块也与保护模块和监控指示模块连接，所述主功率回路模块还分别连接电源输入接口和充电输出接口；所述核心控制模块还与人机接口模块连接，所述核心控制模块与人机接口模块还通过CAN总线与充电输出接口连接，所述核心控制模块还通过UART与LoRa模块连接；所述核心控制模块与所述LoRa模块还通过SPI连接；所述LoRa模块包括CPU芯片和无线通信模块；所述CPU芯片为SX1278芯片；所述保护模块包括防雷器与漏电保护装置，用于主回路保护。
本发明通过LoRa物联网基站往各个充电桩发送心跳报文，而充电桩则通过LoRa模块接受心跳报文，依次来确认充电桩是否处于联网状态；充电桩周期性的通过LoRa模块发送数据报文给LoRa物联网基站并通过LoRa物联网基站转发到公网云端以方便实时监控。
本发明的有益之处在于：1）LoRa物联网基站覆盖范围内实现所有充电桩的通信功能；2）无需采用独立GPRS或独立以太网通信，低成本、低功耗，而且无线缆设计；3）LoRa模块采用TM调制技术，保证覆盖距离广阔。
附图说明
图1为本发明的框示图。
图2为本发明的充电桩示意图。
图3为本发明数据报文的示意图。
图4为本发明突发数据报文的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步描述。
见图1至图4，一种基于LoRa物联网的充电桩***，包括LoRa物联网基站、公网云端、若干充电桩、LoRa模块，所述LoRa物联网基站与公网云端相互连接，所述LoRa模块还设置于充电桩中，所述LoRa物联网基站还通过设置于充当桩内的LoRa模块分别与若干充电桩连接；所述充电桩还包括人机接口模块、充电输出接口、保护模块、核心控制模块、监控指示模块、主功率回路模块、电源输入接口；所述核心控制模块分别与保护模块、监控指示模块和主功率回路模块连接，所述主功率回路模块也与保护模块和监控指示模块连接，所述主功率回路模块还分别连接电源输入接口和充电输出接口；所述核心控制模块还与人机接口模块连接，所述核心控制模块与人机接口模块还通过CAN总线与充电输出接口连接，所述核心控制模块还通过UART与LoRa模块连接；所述核心控制模块与所述LoRa模块还通过SPI连接；所述LoRa模块包括CPU芯片和无线通信模块；所述CPU芯片为SX1278芯片；所述保护模块包括防雷器与漏电保护装置，用于主回路保护。
本实施方式中，所述电源输入接口为供电电源的输入端，主要由接线端子和铜牌构成；所述主功率回路模块为充电主功率回路，对于交流充电桩主要由接触器、熔断器构成，而对于直流充电桩，主要由AC/DC转换器、接触器、熔断器构成；所述保护模块实现主回路保护，主要由防雷器和漏电保护装置构成；所述核心控制模块实现充电桩的数据管理、BMS通信，计量等功能，负责处理打包通信区充电桩的信息，主体为电路板；所述监控指示模块实现充电桩充电回路的电流电压检测，主要有互感器构成；所述人机接口模块提供人机接口，显示充电信息，主要由液晶面板和键盘、刷卡器等构成；所述LoRa模块实现与LoRa物联网基站的信息交互功能，主要由SX1278射频通信模块构成。
本实施方式中，充电桩中的LoRa模块，是以SX1278芯片为核心，采用LoRa远程扩频技术的无线通信模块；模块的理论通信距离可达5公里，实际城市中可达2-3公里的通信距离；其通信频率137Mhz-525Mhz可选，空中速率可达300Kbps，各模块的接收电流10-12mA，接收灵敏度-139dB；范围内所用的充电桩均配置LoRa模块，模块本身由充电桩电路内部供电，与核心CPU进行UART或者SPI通信，负载转发数据包。
本实施方式中，LoRa物联网基站定时往各个充电桩发送心跳报文，各充电桩通过LoRa模块接收心跳报文，以此来确认本桩是否处于联网状态；充电桩周期性的通过LoRa模块发送数据报文，LoRa物联网基站接收到这些报文后，组织并转发给公网远端。用户从公网查看充电桩的运行情况；在充电桩有突发情况，即刻通过LoRa模块往LoRa物联网基站发送突发数据报文，LoRa物联网基站分析报文后发送给公网云端，报备主站后台或者工作人员，做到快速响应突发情况。
本实施方式中，所述数据报文至少包含图3中的信息；所述突发数据报文至少包含图4中的信息。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于LoRa物联网的充电桩***，其特征在于：包括LoRa物联网基站、公网云端、若干充电桩、LoRa模块，所述LoRa物联网基站与公网云端相互连接，所述LoRa模块还设置于充电桩中，所述LoRa物联网基站还通过设置于充当桩内的LoRa模块分别与若干充电桩连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa物联网的充电桩***，其特征在于：所述充电桩还包括人机接口模块、充电输出接口、保护模块、核心控制模块、监控指示模块、主功率回路模块、电源输入接口；所述核心控制模块分别与保护模块、监控指示模块和主功率回路模块连接，所述主功率回路模块也与保护模块和监控指示模块连接，所述主功率回路模块还分别连接电源输入接口和充电输出接口；所述核心控制模块还与人机接口模块连接，所述核心控制模块与人机接口模块还通过CAN总线与充电输出接口连接，所述核心控制模块还通过UART与LoRa模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于LoRa物联网的充电桩***，其特征在于：所述核心控制模块与所述LoRa模块还通过SPI连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于LoRa物联网的充电桩***，其特征在于：所述LoRa模块包括CPU芯片和无线通信模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于LoRa物联网的充电桩***，其特征在于：所述CPU芯片为SX1278芯片。
6.根据权利要求2所述的一种基于LoRa物联网的充电桩***，其特征在于：所述保护模块包括防雷器与漏电保护装置，用于主回路保护。
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