一种新型充电桩的制作方法

本实用新型属于电力计量技术领域，具体涉及一种新型充电桩。

背景技术：

电动汽车作为绿色交通工具成为当今世界的必然选择，充电桩是电动汽车蓄电池的主要充电设备。为了使电动汽车产业快速的发展，不仅需要充电桩提供方便的、安全的充电服务，而且还需要充分利用现代化的科学技术和科学管理方法，来构建出高效、完善的充电运营系统。

电动汽车停车场内的充电桩数量众多，采用光纤电缆的方式无法满足充电桩离散分布的特点，且不便于建造与维护。新型充电桩，通过无线通信网络可以实现对充电桩数据的计量和控制，其可靠性高，其延时短、功耗低、复杂度低、成本低，有效的通信距离在五到三百米之间，适合应用于停车场和充电站等场合，能有效降低通信成本和提高后期的扩展与维护。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型充电桩，以解决现有技术中依靠光线电缆传输充电桩采集的数据，系统结构复杂不便于安装建造，同时功耗高，成本高的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种新型充电桩，其特征是，包括终端节点，终端节点通过rs-232转rs485工控数据转换器接口连接智能仪表，智能仪表采集充电桩参数信息；终端节点通过串行接口连接身份认证模块，身份认证模块包括读卡器，读卡器用于获取用户的身份信息，终端节点与读卡器之间设置集电极开路输出驱动器和瞬态抑制二极管；读卡器各接入口分别设置一个10kω的上拉电阻；终端节点通过串行接口连接控制模块，控制模块通过继电器控制充电开关，控制模块和继电器之间设有三极管以提高继电器的抗干扰能力和继电器的常开特性，控制端口设有10kω的强上拉电阻以保证系统驱动能力。

所述终端节点集成有射频前端。

所述智能仪表通过电流互感器测量电流。

所述智能仪表采用220vac外部工作电源。

所述读卡器采用12v外接电源供电。

所述集电极开路输出驱动器型号为74ls07。

所述上拉电阻的数量是3个。

所述读卡器的各接入口分别设置一个瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管的数量是3个。

所述三极管的数量是2个。

所述继电器为常开模式。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：本实用新型提供的一种新型充电桩能够将采集到的信息通过无线网络进行传输，不再需要使用光纤电缆，充电桩之间相互独立，分布更灵活，相互之间没有干扰，充电桩结构简单，制造、安装成本低，数据传输信号稳定，性能可靠，功耗低。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种新型充电桩数据传输结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种新型充电桩终端节点的芯片引脚示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种新型充电桩控制模块电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种新型充电桩身份认证模块电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种新型充电桩，包括终端节点，终端节点与智能仪表、身份认证模块和控制模块通过串口连接实现数据的采集和控制功能，智能仪表实时采集充电桩的电压、电流、电量及谐波含量等参数，身份认证模块实现身份认证功能，控制模块实现对充电桩充电的开断。充电桩数量有1到n个，这样使得对每个充电桩可同时或单独管理。终端节点将充电桩采集的数据通过无线网络实现数据的传输。在zigbee网络中，终端节点将数据传输给协调器节点，协调器节点将数据传输给管理上位机。

如图2所示，为了便于充电桩管理，终端节点与智能仪表、身份认证模块和控制模块通过串口连接实现数据的采集和控制功能，终端节点采用cc2530芯片，芯片上集成的射频（rf）前端具有极高的接收灵敏度和抗干扰能力，射频收发部分主要用于数据的发送和接收，其主要部分是天线和匹配电路，匹配电路的目的是为了源阻抗和负载阻抗之间共轭匹配，使其获得的输出功率最大，在天线负载和cc2530芯片间插入了匹配网络，设计目的是当在发送状态的时候，可以把rf_n和rf_p的差分输出变为单端，其数据接收则相反。其l2、c13、c9、l3主要实现的功能是把差分信号变为单端，c9是匹配电容，采用了t型的匹配电路，通过调整匹配电容可实现让电路中的2.401ghz频率的信号达到最高值，增强其传输的距离和通信的质量。p0具有八个引脚，此次主要用到的引脚为p0_2、p0_3、p0_4、p0_5、p0_6。用功能选择寄存器p0sel设置p0_4、p0_5、p0_6端口的引脚为普通i/o口，p0_2、p0_3为外部设备i/o口，从表面意义上看普通i/0口就是基本的输入输出端口，而外设i/o口就是连接外部设备的端口。用方向选择寄存器p0dir设置引脚p0_2、p0_4、p0_5为输入模式，引脚p0_3、p0_6为输出模式。用模式选择寄存器p0inp设置引脚p0_4、p0_5、p0_6为上拉操作模式。dc与dd分别为调试时钟与调试数据线，分别连接到芯片的p2.2和p2.1管脚进行程序下载。p0中的p0_2、p0_3分别对应rx、tx用于rs-232串口数据收发。

终端节点有rs-232接口用于通讯，智能仪表通过rs-485转rs-232工控数据转换器接口连接。智能仪表负责充电桩参数的采集，如电压、电流和功率等；交流侧电能测量。信号采集由两部分构成，电流部分采用电流互感器进行测量；电压部分直接采集源侧信号传输至电能表对应端子上的电压。智能仪表采用220vac外部工作电源。输入电压和电流信号内部完全隔离，电流变比可以在面板上通过按键直接设置或者通过后台修改，多种测量参数可以在面板上通过按键进行切换查看，可设定电压与电流的超阈值报警，当许可报警输出时，开关量输出将反应系统的报警状态；多功能仪表提供正反向有功电能与无功电能累计，可以直观的显示出系统电能的累积值，可在单相、三相系统中应用。

如图2、图4所示，身份认证模块通过终端节点普通i/0口实现连接。由于读卡器需要9~15v的电源供电，而终端节点底板上的i/o电源接口有3.3v电压接口，所以用12v电源做为外接电源。读卡器的接入信号线为card_data0和card_data1。由于有效数据为低电平，为保证数据读取的稳定，需要拉高电平，因此在读卡器各接入口加了一个阻值为10kω电阻作为上拉电阻。由于终端节点的芯片正常工作下的电平是3.3v，而读卡器的输出信号电平为5v，所以本实用新型实施例为了将5v转换成3.3v电平，增添了一个集电极开路输出的六驱动器74ls07，改变输入和输出电平并提高了电路驱动能力，隔离了两个电平不同的设备，提高了设备的工作稳定性。为保护电路另外添加了几个瞬态抑制二极管，设置瞬态抑制二极管能避免数据及控制总线受到不必要的噪声影响，也可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰。读卡器模块的输出端card_data0连接终端节点芯片cc2530的p0_4引脚端口，读卡器模块的输出端card_data1连接cc2530的p0_5引脚端口。

如图2、图3所示，控制模块通过终端节点普通i/0口实现连接。控制模块采用继电器驱动开关实现。因为主芯片的管脚电流比较低，继电器由比较低的电流来驱动会导致在工作时抗干扰的能力不足，随便一个电火花就可能会对继电器的工作造成干扰，所以需要通过添加三极管来放大电流。考虑到终端节点芯片cc2530的引脚一般为高电平，装置增添了两个三极管，本实用新型实施例所使用的三极管为s9013npn三极管，确保了电平为低电平有效和继电器的常开特性。另外因为引脚都是弱上拉，在控制端口添加一个10kω电阻作为强上拉电阻，从而保证系统驱动能力。继电器有两组常闭端口、常开端口和公共端口，将一组的常闭端口和常开端口分别于同组公共端口相接，可实现充电的常闭或常开，本装置选用常开模式。p0_6作为输出端口连接到三极管基极上。

针对其中一个充电桩，当用户刷卡后，身份认证模块将采集的数据经普通i/0口发送给终端节点，经过身份认证后，通过普通i/0口输出低电平给控制模块，三极管导通，继电器吸合，启动充电，实现充电桩对电动汽车的充电。同时终端节点通过rs-232接口对智能仪表进行数据采集，检测电压、电流和电量等信息，实时掌控充电桩的运行状况。当充电结束时，输出高电平，继电器关断，充电结束；正常情况下输出高电平，为常开模式，继电器关断，电源不供电。

本实用新型实施例提供的新型充电桩的具体工作步骤为：

a、检查终端节点与智能仪表、控制模块和身份认证模块之间接线是否正确、接触是否良好，充电桩地线是否完全接好；

b、根据协调器节点模块、终端节点模块功能的不同，将编译好的组网程序使用ccdebug仿真器分别下载到协调器节点、终端节点中，实现交互，建立网络；

c、先对一个充电桩投入使用，当有充电行为时，终端节点将充电桩内的读卡器信息无线发送给协调器，协调器将终端节点上传来的数据接收处理后转发给计量管理的上位机；

d、上位机审核通过后，下发充电指令，协调器将指令下发给终端节点，终端节点收到指令后将充电插头锁死后把充电开关打开，保证充电安全，并将智能仪表数据进行实时计量，上传给协调器；

e、上位机将接收到的数据存入到数据库中，能够实时显示计量到的数据，进而对充电桩的运行状态进行管理；

f、充电桩充电完成后，计量管理的上位机下发停止充电指令，终端节点收到指令后，将充电桩充电开关断开后把充电插头解锁。

本实用新型实施例提供的一种新型充电桩，不仅省去了布线的繁琐，减少了通信成本，而且改造容易、扩展性强、维护方便，充电桩之间相互独立，分布更灵活，相互之间没有干扰，充电桩结构简单，制造、安装成本低，数据传输信号稳定，性能可靠，功耗低，适用范围更加广泛。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。