一种一机多枪的充电桩控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及充电桩领域，尤其是一种一机多枪的充电桩控制系统及其控制方法。

背景技术：

目前，国内外的充电桩系统基本上都是一机一枪或者一机双枪，并且是一支充电枪配备一个计量控制单元，双枪配备两个计量控制单元，一个计费控制单元只支持一路充电枪的控制，计费等功能，如果是一机多枪的，则需要配置多个计费控制单元和多个射频卡读卡器才能实现，这样整个充电桩系统不仅复杂繁琐，而且成本高昂。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种一个主控电路和一个CPU卡读卡器支持多路直流充电桩控制电路的一机多枪的充电桩控制系统，相应的，还提供一种一机多枪的充电桩控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种一机多枪的充电桩控制系统，包括主控电路、电源电路、CPU卡读卡器、显示与输入电路、音频输出电路、多个直流充电桩控制电路、多个充电枪和多个直流电能表，所述主控电路分别与电源电路、CPU卡读卡器、显示与输入电路连接，所述主控电路的输出端与音频输出电路的输入端连接，所述主控电路通过CAN总线与多个直流充电桩控制电路连接，所述直流充电桩控制电路的输出端与充电枪的输入端连接，所述主控电路通过RS485接口或CAN总线与多个直流电能表连接。

进一步地，所述直流充电桩控制电路包括主控芯片、接触器和多个输入端与交流电源连接的AC-DC整流电路，所述主控芯片通过CAN总线与主控电路连接，所述主控芯片通过CAN总线与多个AC-DC整流电路连接，所述多个AC-DC整流电路的正输出端与接触器的第一主触点端子连接，所述接触器的第二主触点端子与充电枪的正输入端连接，所述多个AC-DC整流电路的负输出端与充电枪的负输入端连接，所述主控芯片的输出端分别与接触器的第一线圈端子、第二线圈端子连接。

进一步地，所述充电桩控制系统还包括通信电路，所述通信电路与主控电路连接，所述通信电路包括2G移动通信电路和/或3G移动通信电路和/或4G移动通信电路和/或以太网通信电路和/或蓝牙电路和/或WIFI电路。

进一步地，所述充电桩控制系统还包括GPS/北斗定位电路，所述GPS/北斗定位电路通过RS232接口与主控电路连接。

进一步地，所述直流充电桩控制电路还包括电流传感器、电压传感器和A/D转换电路，所述电流传感器的输出端和电压传感器的输出端分别与A/D转换电路的输入端连接，所述A/D转换电路的输出端与主控芯片的输入端连接，所述多个AC-DC整流电路的负输出端通过电流传感器与充电枪的负输入端连接，所述电压传感器包括第一电压传感器和第二电压传感器，所述第一传感器的一端与接触器的第二主触点端子连接，所述第一传感器的另一端与多个AC-DC整流电路的负输出端连接，所述第二电压传感器与多个AC-DC整流电路的正输出端和负输出端并联连接。

进一步地，所述直流充电桩控制电路还包括绝缘检测电路，所述绝缘检测电路与多个AC-DC整流电路的正输出端和负输出端并联连接。

进一步地，所述直流充电桩控制电路还包括电磁锁，用于锁定相应的充电枪，所述主控芯片的输出端与电磁锁的输入端连接。

本发明所采用的另一技术方案是：一种一机多枪的充电桩控制方法，应用于所述的一机多枪的充电桩控制系统，包括以下步骤：

S1、充电枪连接车辆；

S2、主控电路锁定已连接车辆的充电枪的枪号，显示与输入电路向主控电路输入充电支付方式信息；

S3、显示与输入电路向主控电路输入充电支付信息，主控电路将相应的充电支付信息绑定在相应的枪号上；

S4、主控电路控制相应枪号的直流充电桩控制电路工作，则对应的充电枪开始向外供电；

S5、枪号对应的直流电能表开始计量电能并实时将电能信息上传至主控电路，主控电路根据电能信息和充电方式信息获取充电结束时间，并控制枪号相应的直流充电桩控制电路停止向外供电；

S6、主控电路根据电能信息和充电方式信息获取充电费用信息，通过相应的充电支付方式完成付费后，主控电路控制直流充电桩控制电路停止工作。

进一步地，所述步骤S2之前还包括步骤S7：

S7、主控电路控制直流充电桩控制电路检测电磁锁是否锁定，若锁定，则进入步骤S2，否则，继续步骤S7。

进一步地，所述充电支付信息包括二维码ID号和/或支付卡ID号和/或手机号码和/或支付账号。

本发明的有益效果是：本发明一种一机多枪的充电桩控制系统及其控制方法，一机多枪的充电桩控制系统包括一个主控电路、一个CPU卡读卡器、多个直流充电桩控制电路、多个直流电能表和多个充电枪，不仅充电桩控制系统简单，而且能最大化地降低了系统成本；利用一机多枪的充电桩控制方法实现了对多个充电枪的充电控制和计费结算，不仅节约系统成本，而且方法简单。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的结构框图；

图2是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的一具体实施例示意图；

图3是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的直流充电桩控制电路的一具体实施例示意图；

图4是本发明中一种一机多枪的充电桩控制方法的步骤流程图；

图5是本发明中一种一机多枪的充电桩控制方法的一具体实施例步骤流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种一机多枪的充电桩控制系统，参考图1，图1是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的结构框图，包括主控电路、电源电路、CPU卡读卡器、显示与输入电路、音频输出电路、多个直流充电桩控制电路、多个充电枪和多个直流电能表，主控电路分别与电源电路、CPU卡读卡器、显示与输入电路连接，主控电路的输出端与音频输出电路的输入端连接，主控电路通过CAN总线与多个直流充电桩控制电路连接，直流充电桩控制电路的输出端与充电枪的输入端连接，主控电路通过RS485接口或CAN总线与多个直流电能表连接。

一机多枪的充电桩控制系统包括一个主控电路、一个CPU卡读卡器、多个直流电能表、多个直流充电桩控制电路和多个充电枪，实现一机多枪充电，不仅节约系统成本，而且充电桩控制系统简单。

本实施例中，参考图2，图2是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的一具体实施例示意图，主控电路以TI AM3354为中心处理芯片，配置其他外围电路实现主控电路，其主要作为一机多枪的充电桩控制系统的主控中心和信息处理中心，TI AM3354芯片具有计量、计费、存储、加密、解密、控制、定位及通信等一系列功能，能实现对充电桩的启动向外供电、停止向外供电和计费等功能控制；显示与输入电路采用触摸屏来实现，不仅可进行信息显示，还可以用来输入信息；音频输出电路包括喇叭，用来播放音频信息。

作为技术方案的进一步改进，参考图3，图3是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的直流充电桩控制电路的一具体实施例示意图，直流充电桩控制电路包括主控芯片、接触器和多个输入端与交流电源连接的AC-DC整流电路，多个主控芯片通过CAN总线与主控电路连接，所述主控芯片通过CAN总线与多个AC-DC整流电路连接，多个AC-DC整流电路的正输出端与接触器的第一主触点端子连接，接触器的第二主触点端子与充电枪的正输入端连接，多个AC-DC整流电路的负输出端与充电枪的负输入端连接，主控芯片的输出端分别与接触器的第一线圈端子、第二线圈端子连接。本实施例中，AC-DC整流电路包括4个，以直流充电桩控制电路1为例，直流充电桩控制电路1包括主控芯片1、AC-DC整流电路11M、12M、13M和14M、接触器1KM，其连接关系如图3所示，另外，AC-DC整流电路的个数可根据需要做调整；交流电源采用380V的交流电来实现。实际使用时，主控电路通过控制主控芯片实现对直流充电桩控制电路的控制，主控芯片接收主控电路的控制信号进行工作，当需要充电枪输出电能时，主控芯片接收主控电路发送的充电信号后，控制接触器的线圈得电，则交流电源通过AC -DC整流电路、接触器后经过充电枪向外输出电能。

另外，参考图3，图3是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的直流充电桩控制电路的一具体实施例示意图，直流充电桩控制电路还包括多个避雷器，包括第一避雷器和第二避雷器，以直流充电桩控制电路1为例，避雷器BLQ11的一端与交流电源连接，另一端接地，如图3所示，AC-DC整流电路11M、12M、13M和14M的正输出端连接在一起，负输出端也连接在一起，避雷器BLQ12的一端与多个AC-DC整流电路的正输出端和负输出端连接，另一端接地，增加避雷器，在雷雨天气时，保障一机多枪的充电桩控制系统的安全；在接触器的第二主触点端子与充电枪的正输入端之间设置有第一熔断器，多个AC-DC整流电路的负输出端通过第二熔断器与充电枪的负输出端连接，本实施例中，在电流传感器与充电枪的负输出端之间设置第二熔断器，以直流充电桩控制电路1为例，熔断器包括包括第一熔断器11FU和第二熔断器12FU，增加熔断器是为了在直流充电桩控制电路异常时，断开电路，保护直流充电桩控制电路不被损坏；再者，直流充电桩控制电路还包括中间继电器和泄放电阻，多个AC-DC整流电路的正输出端与中间继电器的一端连接，中间继电器的另一端与和泄放电阻的一端连接，泄放电阻的另一端与多个AC-DC整流电路的负输出端连接，本实施例中采用一个中间继电器和一个泄放电阻来实现，如图3中的中间继电器KA1、KA2、……KAN以及电阻R1、R2、……RN，增加泄放电阻是为了在充电桩停止向外供电时，将电路中残留的电能泄放掉，保护用户安全。直流充电桩控制电路还包括漏电流检测传感器，漏电流检测传感器设置在充电枪的前端，本实施例中，如图3所示，漏电流检测传感器设置在熔断器与充电枪之间，包括漏电流检测传感器LD1、LD2、……LDN，漏电流检测传感器检测电流是否泄露，保护充电桩使用者的安全，最后，如图3所示，在交流电源的输入端处连接有一三相四线电能表，负责测量所有充电枪的输出电能总数。

作为技术方案的进一步改进，直流充电桩控制电路还包括电磁锁，用于锁定相应的充电枪，主控芯片的输出端与电磁锁的输入端连接。主控电路通过主控芯片可以控制电磁锁工作，将充电枪锁定，在向外对电动车充电的过程中保障充电桩使用者的安全。

作为技术方案的进一步改进，参考图3，图3是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的直流充电桩控制电路的一具体实施例示意图，直流充电桩控制电路还包括电流传感器、电压传感器和A/D转换电路，如图3中的电流传感器1CT、2CT、……NCT，电流传感器的输出端和电压传感器的输出端分别与A/D转换电路的输入端连接，A/D转换电路的输出端与主控芯片的输入端连接，多个AC-DC整流电路的负输出端通过电流传感器与充电枪的负输入端连接，电压传感器包括第一电压传感器和第二电压传感器，以直流充电桩控制电路1为例，第一传感器11PT的一端与接触器1KM的第二主触点端子A2连接，第一传感器11PT的另一端与多个AC-DC整流电路的负输出端连接，第二电压传感器12PT与多个AC-DC整流电路的正输出端和负输出端并联连接。

增加电流传感器和电压传感器检测直流充电桩控制电路的工作电流和电压，当电流和电压出现异常或者过大过小时，主控电路通过主控芯片可以控制AC-DC整流电路改变输出的电流和电压大小，保障直流充电桩控制电路的正常工作和正常向外供电。

作为技术方案的进一步改进，参考图3，图3是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的直流充电桩控制电路的一具体实施例示意图，直流充电桩控制电路还包括绝缘检测电路，绝缘检测电路与多个AC-DC整流电路的正输出端和负输出端并联连接。增加绝缘检测电路保障一机多枪的充电桩控制系统的使用安全，避免出现漏电现象。

作为技术方案的进一步改进，参考图2，图2是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的一具体实施例示意图，充电桩控制系统还包括通信电路，通信电路与主控电路连接，通信电路包括2G移动通信电路和/或3G移动通信电路和/或4G移动通信电路和/或以太网通信电路和/或蓝牙电路和/或WIFI电路。本实施例中，可以通过2G移动通信电路和/或3G移动通信电路和/或4G移动通信电路和/或以太网通信电路与后台服务器连接，方便进行数据传输实现后台充电桩监控。

作为技术方案的进一步改进，参考图2，图2是本发明中一种一机多枪的充电桩控制系统的一具体实施例示意图，充电桩控制系统还包括GPS/北斗定位电路，GPS/北斗定位电路通过RS232接口与主控电路连接。增加GPS/北斗定位电路，方便定位一机多枪的充电桩控制系统的具体位置，方便后台监控。

一种一机多枪的充电桩控制方法，应用于所述的一机多枪的充电桩控制系统，参考图4，图4是本发明中一种一机多枪的充电桩控制方法的步骤流程图，包括以下步骤：

S1、充电枪连接车辆；

S2、主控电路锁定已连接车辆的充电枪的枪号，显示与输入电路向主控电路输入充电支付方式信息；

S3、显示与输入电路向主控电路输入充电支付信息，主控电路将相应的充电支付信息绑定在相应的枪号上；

S4、主控电路控制相应枪号的直流充电桩控制电路工作，则对应的充电枪开始向外供电；

S5、枪号对应的直流电能表开始计量电能并实时将电能信息上传至主控电路，主控电路根据电能信息和充电方式信息获取充电结束时间，并控制枪号相应的直流充电桩控制电路停止向外供电；

S6、主控电路根据电能信息和充电方式信息获取充电费用信息，通过相应的充电支付方式完成付费后，主控电路控制直流充电桩控制电路停止工作。

应用于一机多枪的充电桩控制系统的充电桩控制方法，通过一个主控电路、一个CPU卡读卡器、多个直流充电桩控制电路、多个直流电能表和多个充电枪，实现了对多个充电枪的充电控制和计费结算，不仅节约系统成本，而且充电控制方法简单。

作为技术方案的进一步改进，参考图5，图5是本发明中一种一机多枪的充电桩控制方法的一具体实施例步骤流程图，步骤S2之前还包括步骤S7：

S7、主控电路控制直流充电桩控制电路检测电磁锁是否锁定，若锁定，则进入步骤S2，否则，继续步骤S7；充电支付信息包括二维码ID号和/或支付卡ID号和/或手机号码和/或支付账号。

实际使用中，参考图5，图5是本发明中一种一机多枪的充电桩控制方法的一具体实施例步骤流程图，当车辆过来充电时，用户可取下充电桩上任意空闲的充电枪对接汽车，充电枪连接以后，充电桩的主控电路会启动电磁锁锁定动作，并且检测电磁锁是否锁上，如果电磁锁未锁定，充电桩的主控电路会继续启动电磁锁锁定动作，直到电磁锁锁好为止。

充电桩判断电磁锁已上锁以后，充电桩的人机界面即显示与输入电路，本实施例中采用触摸屏，会显示用户所选择的充电枪的枪号，并提示选择支付方式，充电桩支付方式主要有刷卡支付、账号和密码支付、手机验证码支付及二维码支付四种方式；选择一种支付方式，主控电路会锁定用户的ID号并绑定在用户当前选择的充电枪号上。如果用户选择支付卡支付，用户刷卡以后，充电桩的主控电路会锁定用户支付卡的ID号；用户选择手机验证码支付，充电桩会锁定用户输入的手机号；选择账号密码，充电桩就会锁定用户输入的支付账号；选择二维码支付方式的话，充电桩会锁定二维码ID号。接下来，充电桩会要求用户选择充电方式，充电方式主要有自动充满、按金额充、按电度充及按时间充四种方式。

用户确定充电方式以后，对应用户选择枪号上的直流充电桩控制电路在接收到主控电路的指令以后就闭合接触器，充电桩开始给对接汽车充电，同时对应用户选择枪号上的直流电能表开始计量电度，并通过RS485接口或CAN总线实时把数据上传至主控电路，以供充电完成以后进行计量计费。

在车辆充满电量，或者所设定充电时间（金额、电量）已到达设定值，直流充电桩控制电路接收到主控电路下发的指令，直流充电桩控制电路做出断开接触器的动作，切断电流输出，停止向外输出电能。

人机交互界面显示请刷卡结算，用户根据自己选择的支付方式进行付费后，直流充电桩控制电路做出解锁电磁锁的的动作，电磁锁解锁以后，用户拔枪并把充电枪挂回充电桩，充电过程结束。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。