CN110745026B - 一种智能充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能充电桩，包括微控制器、电压检测电路、电流检测电路、通讯电路、急停检测电路、控制导引电路和继电器，所述电压检测电路、电流检测电路、通讯电路、急停检测电路、控制导引电路和继电器均连接所述微控制器。本发明通过设置多个检测电路，能够保证充电桩在充电时的安全性，此外，通过设置通讯电路，使得所述充电桩可以与智能终端进行通讯，增加充电桩的智能化程度，进而可以使得电动汽车车主可以通过智能终端知晓充电桩的实时状态和位置分布，方便车主进行充电桩的寻找和使用。

Description

一种智能充电桩

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，特别涉及一种智能充电桩。

背景技术

在全球能源短缺，提倡清洁能源的大背景下，新能源电动汽车在各方关注下得到了飞速的发展，充电桩是电动汽车能源补给中必不可少的配套产品，因此电池充电桩的分布性、使用便利性、智能性以及人机交互性的优劣对电动汽车的使用起着至关重要的作用。

然而目前充电桩建设已远远落后于电动汽车的发展和销售，甚至已然成为严重制约新能源汽车产业发展的瓶颈。私车车主却也常常面临有车无桩，有桩无位等现象，或者在装充电桩过程中出现安装繁琐，安装工程成本高，且安装后担心充电设备防水漏电等充电安全问题；同时也存在着电容量不足、充电桩布点不合理等现象，诸多因素究其主要原因主要是现有充电桩在智能化、网络化、信息化等方面存在着一定程度的欠缺。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种智能充电桩，可在保证充电安全的情况下还能与智能终端进行通信，具有更高的智能化程度，方便车主进行充电桩的寻找和使用。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种智能充电桩，包括：

微控制器，用于控制充电桩的工作状态；

电压检测电路，用于实时检测充电桩在向汽车充电过程中的电压大小，并将检测的电压大小发送至微控制器；

电流检测电路，用于实时监测充电桩在向汽车充电过程中的电流大小，并将检测的电流大小发送至微控制器；

通讯电路，用于与智能终端进行通信，并将充电桩的运行状态发送给所述智能终端；

急停检测电路，用于检测急停开关是否闭合，并在急停开关闭合时发送急停信号至微控制器；

控制导引电路，用于检测汽车是否接入成功，并将连接确认信号发送给微控制器；

继电器，与所述微控制器连接并用于控制交流市电与交流充电枪之间的连接状态。

优选的，所述的智能充电桩中，所述微控制器采用32位嵌入式处理器。

优选的，所述的智能充电桩中，所述电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一变压器、第一整流桥、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电容、第二电容和第一二极管，所述第一电阻的一端连接交流市电的火线，所述第一电阻的另一端通过第二电阻连接第一变压器的第1脚，所述第三电阻的一端连接交流市电的零线，所述第三电阻的另一端通过第四电阻连接第一变压器的第2脚，所述第一变压器的第3脚连接第一整流桥的第2脚，所述第一变压器的第4脚连接第一整流桥的第1脚，所述第一整流桥的第3脚连接第五电阻的一端和第一运算放大器的同相输入端，所述第一整流桥的第4脚和第五电阻的另一端均接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的输出端和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接第七电阻的一端、第一电容的一端和第二运算放大器的同相输入端，所述第七电阻的另一端和第一电容的另一端均接地，所述第二运算放大器的反相输入端连接第二运算放大器的输出端和第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接第一二极管的正极、第二电容的一端和微控制器，所述第一二极管的负极连接3.3V电源。

优选的，所述的智能充电桩中，所述电流检测电路包括第二整流桥、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四电容、第二二极管和第三二极管，所述第二整流桥的第2脚连接交流市电的火线，所述第二整流桥的第1脚连接交流市电的零线，所述第二整流桥的第3脚连接第九电阻的一端、第三电容的一端和第二二极管的正极，所述第二二极管的负极通过第十电阻连接第三二极管的正极、第十一电阻的一端、第四电容的一端和微控制器，所述第三二极管的负极连接3.3V电源，所述第二整流桥的第4脚、第九电阻的另一端、第三电容的另一端、第十一电阻的。另一端和第四电容的另一端均接地。

优选的，所述的智能充电桩中，所述通讯电路包括有线通讯模块和无线通讯模块，所述有线通讯模块和无线通讯模块均与所述微控制器连接，所述有线通信模块采用RS485通讯、RS232通讯或CAN总线通讯，所述无线通讯模块采用以太网通讯、GPRS通讯或4G通讯。

优选的，所述的智能充电桩中，所述急停检测电路包括第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻的一端连接所述急停开关和第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端连接3.3V电源，所述第十二电阻的另一端连接所述微控制器。

优选的，所述的智能充电桩中，所述控制导引电路具体用于当充电桩与电动汽车连接时，检测是否有CP信号，并在确认有CP信号时，向电动汽车发送PWM信号，并接收所述电动汽车反馈的匹配信号后，发出连接确认信号至所述微控制器，由所述微控制器控制所述继电器闭合。

优选的，所述的智能充电桩中，所述智能充电桩还包括漏电保护器，所述漏电保护器设置在交流市电与继电器之间。

优选的，所述的智能充电桩中，所述智能充电桩还设置有防雷浪涌保护装置，所述防雷浪涌保护装置连接所述漏电保护器和接地线。

相较于现有技术，本发明提供的智能充电桩，包括微控制器、电压检测电路、电流检测电路、通讯电路、急停检测电路、控制导引电路和继电器，所述电压检测电路、电流检测电路、通讯电路、急停检测电路、控制导引电路和继电器均连接所述微控制器。本发明通过设置多个检测电路，能够保证充电桩在充电时的安全性，此外，通过设置通讯电路，使得所述充电桩可以与智能终端进行通讯，增加充电桩的智能化程度，进而可以使得电动汽车车主可以通过智能终端知晓充电桩的实时状态和位置分布，方便车主进行充电桩的寻找和使用。

附图说明

图1为本发明提供的智能充电桩的一较佳实施例的结构框图。

图2为本发明提供的智能充电桩中所述电压检测电路的一较佳实施例的原理图。

图3为本发明提供的智能充电桩中所述电流检测电路的一较佳实施例的原理图。

图4为本发明提供的智能充电桩中所述急停检测电路的一较佳实施例的原理图。

图5为本发明提供的智能充电桩中所述控制导引电路的一较佳实施例的原理图。

图6为本发明提供的智能充电桩在充电时的一较佳实施例的等效原理图。

具体实施方式

本发明提供一种智能充电桩，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本实施例提供的智能充电桩的一较佳实施例的结构框图，所述智能充电桩包括微控制器1、电压检测电路2、电流检测电路3、通讯电路4、急停检测电路5、控制导引电路6和继电器7，所述电压检测电路2、电流检测电路3、通讯电路4、急停检测电路5、控制导引电路6和继电器7均连接所述微控制器1，所述继电器7设置在所述交流市电与智能充电桩的交流充电枪之间。

具体来说，所述电压检测电路2用于实时检测充电桩在向汽车充电过程中的电压大小，并将检测的电压大小发送至微控制器1，由微控制器1对电压的大小进行判断，在电压大于安全电压时控制所述充电桩停止充电；所述电流检测电路3用于实时监测充电桩在向汽车充电过程中的电流大小，并将检测的电流大小发送至微控制器1，由微控制器1对电流的大小进行判断，在电流大于安全电流时控制所述充电桩通知充电；所述通讯电路4用于与智能终端进行通信，并将充电桩的运行状态发送给所述智能终端，具体的，为了增加充电桩的智能化程度，本实施例提供的充电桩可以与智能终端进行通信，所述智能终端可以为手机，充电桩可通过通讯电路4将充电桩的电量、位置、充电状态、充电记录和实时监控的充电负荷发送至移动终端，用户可通过移动终端查询充电桩的位置、充电状态和充电记录等等，此外，用户还可以直接通过移动终端进行导航至充电桩的位置，进行充电的预约或者充电的启动或停止，另外，还可通过移动终端来与充电桩通信时进行充电计费、移动支付、充值等等，从而增加充电桩的智能化程度；所述急停检测电路5用于检测急停开关是否闭合，，并在急停开关闭合时发送急停信号至微控制器1，从而能够在充电桩异常时，立即手动停止充电桩的工作，增加充电桩的安全性能；所述控制导引电路6用于检测汽车是否接入成功，并将连接确认信号发送给微控制器1，使所述汽车在连接充电桩后即可直接进行充电，无需人工进行另外的操作；所述继电器7用于控制交流市电与交流充电枪之间的连接状态，从而实现充电枪对电动汽车的充电的进行或断开；所述微控制器1为充电桩的控制中心，可对其它各个模块进行管理和控制，并将充电桩的信息通过通讯电路4发送至智能终端，具体实施时，所述微控制器1采用32位嵌入式处理器，例如ARM7系列的处理器、mips处理器等等，性能稳定，处理速度快，可保证充电桩的正常运行。

本实施例通过设置多个检测电路，能够保证充电桩在充电时的安全性，此外，通过设置通讯电路，使得所述充电桩可以与智能终端进行通讯，增加充电桩的智能化程度，进而可以使得电动汽车车主可以通过智能终端知晓充电桩的实时状态和位置分布，方便车主进行充电桩的寻找和使用。

进一步的实施例中，请一并参阅图2，所述电压检测电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一变压器CT1、第一整流桥B1、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电容C1、第二电容C2和第一二极管D1，所述第一电阻R1的一端连接交流市电的火线，所述第一电阻R1的另一端通过第二电阻R2连接第一变压器CT1的第1脚，所述第三电阻R3的一端连接交流市电的零线，所述第三电阻R3的另一端通过第四电阻R4连接第一变压器CT1的第2脚，所述第一变压器CT1的第3脚连接第一整流桥B1的第2脚，所述第一变压器CT1的第4脚连接第一整流桥B1的第1脚，所述第一整流桥B1的第3脚连接第五电阻R5的一端和第一运算放大器U1的同相输入端，所述第一整流桥B1的第4脚和第五电阻R5的另一端均接地，所述第一运算放大器U1的反相输入端连接第一运算放大器U1的输出端和第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端连接第七电阻R7的一端、第一电容C1的一端和第二运算放大器U2的同相输入端，所述第七电阻R7的另一端和第一电容C1的另一端均接地，所述第二运算放大器U2的反相输入端连接第二运算放大器U2的输出端和第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端连接第一二极管D1的正极、第二电容C2的一端和微控制器，所述第一二极管D1的负极连接3.3V电源。

具体来说，交流市电通过第一变压器CT1和第一整流桥B1处理后输出至第一运算放大器U1，然后再输出至第二运算放大器U2，进行放大和降噪处理后，将充电的电压输出至所述微控制器1，由所述微控制器1进行模数转换得出充电的电压，进而实现对充电电压的检测，使所述微控制器1可对电压的大小进行判断，在电压大于安全电压时控制所述充电桩停止充电，保证充电的安全。

进一步的实施例中，请一并参阅图3，所述电流检测电路包括第二整流桥B2、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四电容C4、第二二极管D2和第三二极管D3，所述第二整流桥B2的第2脚连接交流市电的火线，所述第二整流桥B2的第1脚连接交流市电的零线，所述第二整流桥B2的第3脚连接第九电阻R9的一端、第三电容C3的一端和第二二极管D2的正极，所述第二二极管D2的负极通过第十电阻R10连接第三二极管D3的正极、第十一电阻R11的一端、第四电容C4的一端和微控制器1，所述第三二极管D3的负极连接3.3V电源，所述第二整流桥B2的第4脚、第九电阻R9的另一端、第三电容C3的另一端、第十一电阻R11的另一端和第四电容C4的另一端均接地。

具体来说，所述交流市电经过所述第二整流桥B2进行整流后输出直流电，然后再经过第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四电容C4、第二二极管D2和第三二极管D3进行整流滤波降噪处理后，输出给所述微处理器1，由所述微控制器1进行模数转换得出充电的电流，进而实现对充电电流的检测，使所述微控制器1可对电流的大小进行判断，在电流大于安全电流时控制所述充电桩停止充电，保证充电的安全。

进一步的实施例中，所述通讯电路4包括有线通讯模块和无线通讯模块，所述有线通讯模块和无线通讯模块均与所述微控制器1连接，所述有线通信模块采用RS485通讯、RS232通讯或CAN总线通讯，所述无线通讯模块采用以太网通讯、GPRS通讯或4G通讯，本实施例可通过多种不同的通讯方式来完成充电桩的通讯任务，进而可将充电桩的信号发送至智能终端或者充电管理站。

进一步的实施例中，请一并参阅图4，所述急停检测电路5包括第十二电阻R12和第十三电阻R13，所述第十二电阻R12的一端连接所述急停开关和第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端连接3.3V电源，所述第十二电阻R12的另一端连接所述微控制器1，所述微控制器1通过监测所述第十二电阻R12的电压的变化情况来判断急停开关是否闭合，从而能够根据急停开关的闭合状态来实现对控制是否立即停止充电，加强充电的安全性。

进一步的实施例中，所述控制导引电路6具体用于当充电桩与电动汽车连接时，检测是否有CP信号，并在确认有CP信号时，向电动汽车发送PWM信号，并接收所述电动汽车反馈的匹配信号后，并接收所述电动汽车反馈的匹配信号后，发出连接确认信号至所述微控制器1，由所述微控制器1控制所述继电器7闭合；具体来说，请参阅图5和图6，RC电阻安装在车载充电机或其他车载控制单元上，可以检测充电桩控制装置，当车辆与充电桩连接完成后，R3并入CP信号，充电桩通过控制导引电路6检测CP信号确认连接，确认完成后，充电桩闭合S1开关，向车辆发送PWM信号；车辆检测到PWM信号将调节输入电流如PWM匹配，车辆准备好后闭合S2开关，将R16并入CP信号，充电桩检测到R16并入将闭合接触器K1、K2进行充电，当充电机结束充电会将S1切换至12V(关闭PWM)，车辆断开S2，充电机断开K接触器K1、K2结束充电。

优选的实施例中，所述智能充电桩还包括漏电保护器，所述漏电保护器设置在交流市电与继电器7之间，能够防止充电桩在充电式漏电，加强充电桩的安全性能。

更优的，所述智能充电桩还设置有防雷浪涌保护装置，所述防雷浪涌保护装置连接所述漏电保护器和接地线，所述防雷浪涌保护装置可以防止浪涌电流过大而导致充电桩损坏，也加强了充电的安全性。

综上所述，本发明提供的智能充电桩，包括微控制器、电压检测电路、电流检测电路、通讯电路、急停检测电路、控制导引电路和继电器，所述电压检测电路、电流检测电路、通讯电路、急停检测电路、控制导引电路和继电器均连接所述微控制器。本发明通过设置多个检测电路，能够保证充电桩在充电时的安全性，此外，通过设置通讯电路，使得所述充电桩可以与智能终端进行通讯，增加充电桩的智能化程度，进而可以使得电动汽车车主可以通过智能终端知晓充电桩的实时状态和位置分布，方便车主进行充电桩的寻找和使用。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能充电桩，其特征在于，包括：

微控制器，用于控制充电桩的工作状态；

电压检测电路，用于实时检测充电桩在向汽车充电过程中的电压大小，并将检测的电压大小发送至微控制器；

电流检测电路，用于实时监测充电桩在向汽车充电过程中的电流大小，并将检测的电流大小发送至微控制器；

通讯电路，用于与智能终端进行通信，并将充电桩的运行状态发送给所述智能终端；

急停检测电路，用于检测急停开关是否闭合，并在急停开关闭合时发送急停信号至微控制器；

控制导引电路，用于检测汽车是否接入成功，并将连接确认信号发送给微控制器；

继电器，与所述微控制器连接并用于控制交流市电与交流充电枪之间的连接状态；

所述电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一变压器、第一整流桥、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电容、第二电容和第一二极管，所述第一电阻的一端连接交流市电的火线，所述第一电阻的另一端通过第二电阻连接第一变压器的第1脚，所述第三电阻的一端连接交流市电的零线，所述第三电阻的另一端通过第四电阻连接第一变压器的第2脚，所述第一变压器的第3脚连接第一整流桥的第2脚，所述第一变压器的第4脚连接第一整流桥的第1脚，所述第一整流桥的第3脚连接第五电阻的一端和第一运算放大器的同相输入端，所述第一整流桥的第4脚和第五电阻的另一端均接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的输出端和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接第七电阻的一端、第一电容的一端和第二运算放大器的同相输入端，所述第七电阻的另一端和第一电容的另一端均接地，所述第二运算放大器的反相输入端连接第二运算放大器的输出端和第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接第一二极管的正极、第二电容的一端和微控制器，所述第一二极管的负极连接3.3V电源。

2.根据权利要求1所述的智能充电桩，其特征在于，所述微控制器采用32位嵌入式处理器。

3.根据权利要求2所述的智能充电桩，其特征在于，所述电流检测电路包括第二整流桥、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四电容、第二二极管和第三二极管，所述第二整流桥的第2脚连接交流市电的火线，所述第二整流桥的第1脚连接交流市电的零线，所述第二整流桥的第3脚连接第九电阻的一端、第三电容的一端和第二二极管的正极，所述第二二极管的负极通过第十电阻连接第三二极管的正极、第十一电阻的一端、第四电容的一端和微控制器，所述第三二极管的负极连接3.3V电源，所述第二整流桥的第4脚、第九电阻的另一端、第三电容的另一端、第十一电阻的另一端和第四电容的另一端均接地。

4.根据权利要求3所述的智能充电桩，其特征在于，所述通讯电路包括有线通讯模块和无线通讯模块，所述有线通讯模块和无线通讯模块均与所述微控制器连接，所述有线通信模块采用RS485通讯、RS232通讯或CAN总线通讯，所述无线通讯模块采用以太网通讯、GPRS通讯或4G通讯。

5.根据权利要求4所述的智能充电桩，其特征在于，所述急停检测电路包括第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻的一端连接所述急停开关和第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端连接3.3V电源，所述第十二电阻的另一端连接所述微控制器。

6.根据权利要求5所述的智能充电桩，其特征在于，所述控制导引电路具体用于当充电桩与电动汽车连接时，检测是否有CP信号，并在确认有CP信号时，向电动汽车发送PWM信号，并接收所述电动汽车反馈的匹配信号后，发出连接确认信号至所述微控制器，由所述微控制器控制所述继电器闭合。

7.根据权利要求1所述的智能充电桩，其特征在于，所述智能充电桩还包括漏电保护器，所述漏电保护器设置在交流市电与继电器之间。

8.根据权利要求7所述的智能充电桩，其特征在于，所述智能充电桩还设置有防雷浪涌保护装置，所述防雷浪涌保护装置连接所述漏电保护器和接地线。

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