充电桩网络通信装置和系统的制作方法

本实用新型涉及充电桩通信技术领域，尤其涉及一种充电桩网络通信装置和系统。

背景技术：

在现有的充电桩网络通信的应用中，主要采用GPRS/3G/4G等网络进行通信，但是，GPRS/3G/4G等网络覆盖范围有限，尤其是作为充电桩地下车库的应用场景，会造成很多地方信号受限而无法联网，导致充电桩无法正常通信，从而造成充电桩在地下车库的联网率低。此外，采用GPRS/3G/4G等网络进行通信的成本较高，且运用于充电桩网络时均采用单通道通信，若通信出现故障，则无法保障充电桩网络的正常通信，通信稳定性差。

由此可知，如何提高充电桩网络通信的覆盖率和稳定性，且能降低成本，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种充电桩网络通信装置和系统，采用低成本、信号强、覆盖率高的通信模块，通过双通信通道，提高了充电桩网络通信的覆盖率和稳定性，且降低了通信成本。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型一方面，提供了一种充电桩网络通信装置，包括:

设于充电桩上的第一通信模块和第二通信模块，其中，

所述第一通信模块与服务器通信连接，形成第一通道；

所述第二通信模块与所述服务器通信连接，形成第二通道；

所述第一通信模块和所述第二通信模块分别用于执行将充电桩的监控数据发送给所述服务器、接收所述服务器下发的充电控制信息、接收所述服务器下发的升级数据操作中的一种或多种。

进一步的，所述第一通信模块和第二通信模块均设置为NB-IOT模块，所述第一通信模块和所述第二通信模块与所述服务器之间采用NB-IOT协议进行通信。

进一步的，所述第一通信模块和第二通信模块均设置为LORA模块，所述第一通信模块和所述第二通信模块与所述服务器之间采用LORA协议进行通信。

进一步的，所述装置还包括控制模块，用于控制所述第一通信模块和所述第二通信模块分别执行：将充电桩的监控数据发送给所述服务器、接收所述服务器下发的充电控制信息、接收所述服务器下发的升级数据操作中的一种或多种；所述第一通信模块和所述第二通信模块均采用UART串行总线与所述控制模块连接。

进一步的，所述装置还包括检测模块，与所述控制模块相连接，用于检测所述充电桩的状态信息，并发送给所述控制模块；所述控制模块根据所述充电桩的状态信息控制所述装置采用第一通信模式、第二通信模式或第三通信模式工作，其中，所述充电桩的状态信息包括充电桩使用信息、充电桩升级信息和充电桩对应的第一通道和第二通道的故障信息中的一种或多种。

进一步的，所述装置采用第一通信模式工作时，所述控制模块用于：

控制所述第一通信模块接收所述服务器下发的升级数据，升级所述充电桩；

并控制所述第二通信模块将充电桩监控数据发送给所述服务器，以及接收所述服务器下发的充电控制信息。

进一步的，所述装置采用第二通信模式工作时，所述控制模块用于：

控制所述第一通信模块将充电桩监控数据发送给所述服务器，以及接收所述服务器下发的充电控制信息；

当所述第一通道故障时，切换为所述第二通信模块将充电桩监控数据发送给所述服务器，以及接收所述服务器下发的充电控制信息。

进一步的，所述装置采用第三通信模式工作时，所述控制模块用于：

控制所述第一通信模块接收第一部分升级数据：

并控制所述第二通信模块以分时复用的方式，一段时间接收第二部分升级数据，另一段时间将充电桩监控数据发送给所述服务器，以及接收所述服务器下发的充电控制信息；

所述充电桩将最终接收到的所有升级数据合并并进行升级。

进一步的，所述充电桩的监控数据包括充电桩的电流、电压和温度中的一种或多种；

所述充电控制信息包括充电桩开启信号、充电桩关闭信号、充电电流、充电电压中的一种或多种。

根据本实用新型另一方面，提供一种充电桩网络通信系统，包括所述的充电桩网络通信装置和所述服务器。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型一种充电桩网络通信装置和系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

(1)采用通信覆盖范围广的NB-IOT模块或LORA模块等通信模块，提升了覆盖区域的能力，有效覆盖了充电桩所在的地下车库等场合，提高了充电桩网络的在线率。

(2)NB-IOT模块或LORA模块相较于现有技术中的3G、4G等模块，成本低、功耗低，从而降低了充电桩的通信成本和能耗，更加节能和环保。

(3)采用双通道通信设计，实现备份机制，保证在任意一通道故障的情况下，充电桩设备仍可与服务器通信，保证充电桩正常运行，提高了充电桩通信的稳定性。

(4)根据充电桩的状态信息选择对应的工作模式，提高充电桩网络的通信效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供充电桩网络通信装置示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的充电桩网络通信装置的第一通信模式示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的充电桩网络通信装置的第二通信模式示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的充电桩网络通信装置的第三通信模式示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的充电桩网络通信方法示意图。

【符号说明】

1：服务器 2：充电桩

3：第一通信模块 4：第二通信模块

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种充电桩网络通信装置和系统的具体实施方式及其功效，详细说明如后。

本实用新型实施例提供了一种充电桩网络通信装置，如图1所示，包括:设于充电桩2上的第一通信模块3和第二通信模块4，其中，第一通信模块3与服务器1通信连接，形成第一通道；第二通信模块4与所述服务器1通信连接，形成第二通道；第一通信模块3和第二通信模块4分别用于执行将充电桩2的监控数据发送给服务器1、接收服务器1下发的充电控制信息、接收服务器1下发的升级数据操作中的一种或多种。

需要说明的是，服务器1可为云端服务器或中心服务器等，充电桩网络可覆盖多个充电桩，每个充电桩上均设置有第一通信模块3和第二通信模块4。充电桩2通常需定时向服务器1反馈充电桩2的监控数据，包括充电桩的电流、电压和温度中的一种或多种；作为示例，充电桩在为车辆充电时，可通过第一通信模块3或第二通信模块4定时采集充电桩的监控数据，发送给服务器1。服务器1将充电控制信息通过第一通信模块3或第二通信模块4发送给充电桩2，控制充电桩2的充电过程，充电控制信息可包括充电桩开启信号、充电桩关闭信号、充电电流、充电电压中的一种或多种。当充电桩需升级时，可通过第一通信模块3或第二通信模块4接收服务器1发送的升级数据数据，并通过升级数据为充电桩2升级。

第一通信模块3和第二通信模块4均采用信号强、信号覆盖范围广且成本低的通信模块，从而使得充电桩网络覆盖范围广，可有效增强充电桩在地下车库等区域的联网率，此外，采用双通信模块的设计，增强了充电桩的通信连接能力，抗故障能力强，从而增强了充电桩网络的稳定性和可靠性。虽然本实施例仅提供了2个通信模块，本领域技术人员应理解，可根据场景需求扩展通信模块的数量。

实施例一、

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,以下简称NB-IoT)信号覆盖范围广，第一通信模块3和第二通信模块4均可设置为NB-IOT模块，第一通信模块3和第二通信模块4与服务器1之间采用NB-IOT协议进行通信。可相对于4G长期演进(4G LTE)提升20Db的增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力。且NB-IOT模块成本较低，即使在每个充电桩上设置两个NB-IOT模块的成本也是低于现有技术中所采用的3G、4G等模块，节约了通信成本。

实施例二、

物联网模块(以下称为LORA模块)，同样也具备通信距离远、低功耗，低成本等特点，因此，第一通信模块3和第二通信模块4也可设置为LORA模块，第一通信模块3和第二通信模块4与服务器1之间采用LORA协议进行通信。

本实用新型实施例所述装置基于上述组成，可根据充电桩的不同状态采用不同的工作模式工作，即不同的通信模式，第一通信模块3和第二通信模块4分别执行不同的操作，构成不同的组合状态，形成不同的工作模式，即通信模式。具体可通过在所述装置中设置一控制模块来实现，控制模块用于控制第一通信模块3和第二通信模块4分别执行：将充电桩的监控数据发送给所述服务器、接收所述服务器下发的充电控制信息、接收所述服务器下发的升级数据操作中的一种或多种，从而使所述装置工作在不同的通信模式。作为示例，控制模块可直接设置在充电桩2上，也可脱离充电桩2单独设置。作为一种示例，第一通信模块3和第二通信模块4可采用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称UART)串行总线与控制模块连接，通过采用UART串行总线连接，可进一步提升充电桩网络的通信效率。但可以理解的是，第一通信模块3和第二通信模块4与控制模块之间的通信总线不仅限于UART串行总线，还可用第一通信模块3和第二通信模块4所指定的其他总线形式。

所述装置还包括检测模块，检测模块可设于充电桩2上，也可脱离充电桩2单独设置，检测模块与控制模块相连接，用于检测充电桩2的状态信息，并发送给控制模块；控制模块根据充电桩的状态信息控制所述装置采用第一通信模式、第二通信模式或第三通信模式工作。其中，充电桩的状态信息可包括充电桩使用信息、充电桩升级信息和充电桩对应的第一通道和第二通道的故障信息中的一种或多种，充电桩的状态信息可分为充电桩2为使用状态(即在给充电的过程)，充电桩2为空闲状态(即没有为车辆充电的过程)；充电桩的升级信息可分为，充电桩为待升级状态，充电桩为升级完成的状态，以及充电桩为部分升级状态(即升级一部分暂停，并未完全完成升级)，当充电桩的升级信息为待升级状态以及部分升级状态时，充电桩均需进行升级。

以下针对每种工作模式中，所述装置各个组成部分的工作状况进行详细说明：

(1)所述装置采用第一通信模式工作：

如图2所示，控制模块控制第一通信模块3接收服务器1下发的升级数据，升级充电桩2，即采用第一通道进行充电桩升级；同时控制第二通信模块4将充电桩监控数据发送给所述服务器1，以及接收服务器1下发的充电控制信息，即采用第二通道进行充电监控及控制等。第一通信模式可适用于充电桩2为待升级状态或充电桩2为部分升级状态，且充电桩2为使用状态的情况，这样既能保证充电桩2正常为车辆充电，且能及时有效地为充电桩2进行升级操作。

(2)所述装置采用第二通信模式工作：

如图3所示，控制模块控制第一通信模块3将充电桩监控数据发送给服务器1，以及接收服务器1下发的充电控制信息，即采用第一通道进行充电监控及控制等。当第一通道故障时，切换为采用第二通信模块4将充电桩监控数据发送给服务器1，以及接收服务器1下发的充电控制信息，即切换为用第二通道进行充电监控及控制等。需要说明的是，本示例中从第一通信模块3切换到第二通信模块4仅为一种示例，同理，也可从第二通信模块4切换到第一通信模块3，所述通道的故障可包括：通道对应的通信模块故障、服务器与该通信模块进行通信连接的部件故障或通道有障碍等。第二通信模式采用一个通道进行充电监控及控制，保证充电桩正常运行，另一通道无论是处于空闲状态还是升级状态，在进行充电监控及控制的通道故障时，迅速切换到另一通道进行充电监控及控制，保证充电桩的正常运行，提高了充电桩网络通信的可靠性和稳定性，需要说明的是，若所切换的另一通段正在升级，则暂停升级操作，并记录当前升级的状态，待故障消除后，继续该状态进行升级。

(3)所述装置采用第三通信模式工作：

如图4所示，将升级数据分为两部分，分别为第一部分升级数据和第二部分升级数据，需要说明的是，升级数据可等分为两部分，也可分为不均等的两部分。控制模块控制第一通信模块3接收第一部分升级数据，即采用第一通道接收一部分充电桩升级数据。同时控制第二通信模块4以分时复用的方式，在一段时间接收第二部分所述升级数据，另一段时间将充电桩监控数据发送给所述服务器1，以及接收服务器1下发的充电控制信息，循环进行，即采用第二通道接收另一部分升级数据，并进行充电监控及控制。充电桩2将最终接收到的所有升级数据合并，并根据升级数据进行升级。需要说明的是，第三通信方式适用于充电桩充电桩2为空闲状态，上传监控数据量较少时(例如充电桩没有为车辆充电时，无需上传充电桩电流、电压等参数，仅需上传充电桩的温度等参数即可)，且有升级需求的情况，即充电桩为待升级状态，或充电桩为部分升级状态。第三通信模式可使充电桩在闲时，扩充通信带宽，从而提升了充电桩网络通信的效率。

需要说明的是，所述装置的三种通信模式的工作状态，可单独使用，也可根据充电桩状态信息，进行切换，交叉使用，具体可进一步通过本实用新型实施例中基于所述充电桩网络通信装置的通信方法进行说明。

本实用新型实施例还提供一种充电桩网络通信系统，包括本实用新型实施例所述的充电桩网络通信装置和服务器1。

本实用新型实施例还提供一种基于所述充电桩网络通信装置的通信方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤S1、检测充电桩2的状态信息，充电桩的状态信息可包括充电桩使用信息、充电桩升级信息和充电桩对应的第一通道和第二通道的故障信息中的一种或多种，充电桩的状态信息可分为充电桩2为使用状态(即在给充电的过程)，充电桩2为空闲状态(即没有为车辆充电的过程)；充电桩的升级信息科分为，充电桩为待升级状态，充电桩为升级完成的状态，以及充电桩为部分升级状态(即升级一部分暂停，并未完全完成升级)。

步骤S2、根据所述充电桩2的状态信息控制所述装置采用第一通信模式、第二通信模式或第三通信模式工作。三种工作模式可独立进行也可根据充电桩的状态，交叉进行，进一步提高充电桩网络的使用率以及通信效率，三种工作模式的交叉使用，具体通过下述实施例进行说明：

实施例三、

所述方法包括以下步骤：

步骤S101、若检测所述充电桩需升级，即充电桩的升级信息为待升级状态或部分升级状态，则判断充电桩2使用信息是否为使用状态，

步骤S102、若是，则控制所述装置采用第一通信模式工作，否则，控制所述装置采用第二通信模式工作。

实施例四、

所述方法包括以下步骤：

步骤S201、检测第一通道和所述第二通道是否正常：

步骤S202、若两通道均异常，则暂停充电桩2的工作，并记录故障信息；

步骤S203、若两通道正常，则控制所述装置采用第一通信模式工作；

步骤S204、若一通道正常，另一通道异常，则控制所述装置采用第三通信模式工作。

需要说明的是，无论使用哪种通信模式，需保证至少一路通道来实现充电桩的监控和控制，在此前提下，才能用另一通道或该通道进行升级操作，即便另一通道正在传输升级数据，若传输充电桩的监控和控制数据的通道故障，则立即暂停另一通道传输升级数据，记录当前升级状态，并切换为该通道传输充电桩的监控和控制数据，保证充电桩的正常运行，故障修复后，可继续进行充电桩升级操作。但可以理解的是，本实用新型实施例中，针对任何一种传输升级数据的情况，若对应的通道出现故障，也将暂停升级数据的传输位置，并记录当前升级数据传输状态，标记升级位置，待对应的通道故障消除后，在标记升级位置的基础上继续执行升级操作。

本实用新型实施例中，对每一种通信模式工作流程的说明如下所述：

所述装置采用第一通信模式工作的工作流程包括以下步骤：

步骤S11、控制第一通信模块3接收服务器1下发的升级数据，升级所述充电桩2；

同时进行步骤S12、控制第二通信模块4将充电桩监控数据发送给服务器1，以及接收服务器1下发的充电控制信息。

所述装置采用所述第二通信模式的工作流程包括以下步骤：

步骤S12、控制通信模块将充电桩监控数据发送给所述服务器1，以及接收所述服务器1下发的充电控制信息；

当检测到所述第一通道故障时，切换为所述第二通信模块4将充电桩监控数据发送给所述服务器1，以及接收所述服务器1下发的充电控制信息。

进一步的，所述采用第三通信模式的工作流程包括：

步骤S21、控制所述第一通信模块3接收第一部分升级数据：

同时进行步骤S22、控制第二通信模块4以分时复用的方式，一段时间接收第二部分升级数据，另一段时间将充电桩监控数据发送给服务器1，以及接收服务器1下发的充电控制信息，循环进行；

步骤S23、充电桩2将最终接收到的两部分升级数据合并并进行升级。

本实用新型实施例还提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述一种充电桩网络通信方法的步骤。

本实用新型实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述充电桩网络通信装置方法的步骤。

本实用新型实施例采用通信覆盖范围广的NB-IOT模块或LORA模块等通信模块，提升了覆盖区域的能力，有效覆盖了充电桩所在的地下车库等场合，提高了充电桩网络的在线率。NB-IOT模块或LORA模块相较于现有技术中的3G、4G等模块，成本低、功耗低，从而降低了充电桩的通信成本和能耗，更加节能和环保。此外，本实用新型实施例采用双通道通信设计，实现备份机制，保证在任意一通道故障的情况下，充电桩设备仍可与服务器通信，保证充电桩正常运行，提高了充电桩通信的稳定性。本实用新型所述装置可根据充电桩的状态信息选择对应的工作模式，提高充电桩网络的通信效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。