一种满足多种计费模式的充电桩管理系统的制作方法

1.本实用新型属于充电桩技术领域，具体涉及一种满足多种计费模式的充电桩管理系统。


背景技术：

2.而电动汽车的出现给治理汽车尾气带来了希望。随着电动汽车的普及，充电桩的问题也随之而出，如何管理充电桩的分布，如何对充电桩进行维护都成为亟需要解决的问题。电动汽车的出现给治理汽车尾气带来了希望，随着电动汽车的普及，如何能够快速充电，充电桩应该建在何处，充电桩应该建多少又成为新的问题。
3.目前市面上的充电桩都是即冲即付，不能够满足不同人群对于充电桩的使用。
4.因此，亟需开发一种新的满足多种计费模式的充电桩管理系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种满足多种计费模式的充电桩管理系统，以解决如何实现刷卡式使用充电桩对电动汽车进行充电的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种满足多种计费模式的充电桩管理系统，其包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的智能卡信息采集装置、充电装置、电能采集装置和通信模块；其中所述智能卡信息采集装置适于采集刷卡信息并发送至处理器模块，即所述处理器模块适于根据刷卡信息控制充电装置启动以向车辆充电，所述电能采集装置适于采集充电装置的充电电量；以及所述处理器模块还适于通过通信模块将刷卡信息、与刷卡信息对应的充电电量上传至云端。
7.在其中一个实施例中，所述智能卡信息采集装置包括：与处理器模块电性相连的射频读卡器；所述射频读卡器适于采集刷卡信息并发送至处理器模块。
8.在其中一个实施例中，所述刷卡信息包括：计时收费信号、计电量收费信号和免费充电信号；当所述处理器模块收到计时收费信号时，所述处理器模块对充电时间进行计时，或当所述处理器模块收到计电量收费信号时，所述处理器模块通过电能采集装置采集充电装置的充电电量，或当所述处理器模块收到免费充电信号时，所述处理器模块适于控制充电装置的启停。
9.在其中一个实施例中，所述充电装置包括：充电电池、与处理器模块电性相连的充电控制模块、dc/dc转换器和充电枪；所述处理器模块适于发送充电信号至充电控制模块，即所述充电控制模块适于根据充电信号控制dc/dc转换器开启以将充电电池中电量传输至充电枪，以向车辆充电。
10.在其中一个实施例中，所述充电电池适于通过ac/dc模块获取供电网中交流电。
11.在其中一个实施例中，所述ac/dc模块包括：整流电路，以及与所述整流电路的输出端相连的直流输出电路；所述整流电路适于对供电网输入的交流电整流成直流电，并从所述直流输出电路的输出端输出至充电电池。
12.在其中一个实施例中，所述电能采集装置包括：与处理器模块电性相连的电流计量电路；所述电流计量电路接入充电电池的供电回路中，以用于采集所述充电电池的充电电量发送至处理器模块。
13.在其中一个实施例中，所述通信模块包括：与处理器模块电性相连的nb-iot通信电路；所述处理器模块通过nb-iot通信电路将刷卡信息、与刷卡信息对应的充电电量上传至云端。
14.在其中一个实施例中，所述nb-iot通信电路通过数字隔离器连接处理器模块。
15.在其中一个实施例中，所述充电桩管理系统还包括：与处理器模块电性相连的温湿度采集模块；所述处理器模块适于通过温湿度采集模块采集充电桩所处环境的温湿度数据，并将温湿度数据上传至云端。
16.本实用新型的有益效果是，本实用新型通过设置智能卡信息采集装置采集刷卡信息，能够根据刷卡信息控制充电装置进行不同模式供电，从而满足不同人群对于充电桩的使用需求，并且设置电能采集装置、通信模块能够在云端进行扣费、对充电桩管理的功能。
17.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实用新型的满足多种计费模式的充电桩管理系统的原理框图；
21.图2是本实用新型的处理器模块的电路图；
22.图3是本实用新型的智能卡信息采集装置的电路图；
23.图4是本实用新型的充电装置的原理框图；
24.图5是本实用新型的电能采集装置的电路图；
25.图6是本实用新型的通信模块的电路图。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.实施例1
28.在本实施例中，如图1至图6所示，本实施例提供了一种满足多种计费模式的充电桩管理系统，其包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的智能卡信息采集装置、充电装置、电能采集装置和通信模块；其中所述智能卡信息采集装置适于采集刷卡信息并发
送至处理器模块，即所述处理器模块适于根据刷卡信息控制充电装置启动以向车辆充电，所述电能采集装置适于采集充电装置的充电电量；以及所述处理器模块还适于通过通信模块将刷卡信息、与刷卡信息对应的充电电量上传至云端。
29.在本实施例中，处理器模块、智能卡信息采集装置、充电装置、电能采集装置和通信模块均安装于充电桩上。
30.在本实施例中，如图2所示，处理器模块采用stm32f103rct6芯片，其支持usb，can等多种接口进行通信，具有非常强的通信能力。该芯片拥有32位的cortextm-m3cpu，最高工作频率可达72mhz。256k-512k字节的闪存程序存储器，支持cf（compactflash）卡、静态随机存取存储器（sram）、伪静态随机存储器（psram）、nor和nand存储器。
31.在本实施例中，本实施例通过设置智能卡信息采集装置采集刷卡信息，能够根据刷卡信息控制充电装置进行不同模式供电，从而满足不同人群对于充电桩的使用需求，并且设置电能采集装置、通信模块能够在云端进行扣费、对充电桩管理的功能。
32.在本实施例中，所述智能卡信息采集装置包括：与处理器模块电性相连的射频读卡器；所述射频读卡器适于采集刷卡信息并发送至处理器模块。
33.在本实施例中，如图3所示，射频读卡器采用fm1702射频读卡芯片，支持mifare系列更高速的非接触式通信，数据传输速率非常快，最高可高达424kbit/s，通信方式采用的是串行通信，好处是连线少，芯片体积小。能够提供三种不同的模式可供用户自行选择，分别是spi、iic和uart模式，可供用户自行选择。这样做的主要目的是减少内部的连线，使本充电桩管理系统集成度更高，同时也能节约成本。fm1702射频读卡芯片主要包含2个模块，一个是数字电路和一个模拟电路。2个模块之间的接口必须按一定的方式进行配置，以便可以通过管脚oscout和oscin连接信号。fm1702射频读卡芯片还包含一个64
×
8位的fifo缓冲区，它用来缓存处理器模块和fm1702射频读卡芯片的内部状态机之间的输入和输出数据流。因此，fifo缓冲区可能要处理长度大于64字节的数据流，但又不考虑时序的限制。
34.在本实施例中，所述刷卡信息包括：计时收费信号、计电量收费信号和免费充电信号；当所述处理器模块收到计时收费信号时，所述处理器模块对充电时间进行计时，或当所述处理器模块收到计电量收费信号时，所述处理器模块通过电能采集装置采集充电装置的充电电量，或当所述处理器模块收到免费充电信号时，所述处理器模块适于控制充电装置的启停。
35.在本实施例中，通过识别不同的刷卡信息能够实现充电桩任意切换计时收费、计电量收费和免费模式的功能，兼顾不同用户的需求。
36.在本实施例中，所述充电装置包括：充电电池、与处理器模块电性相连的充电控制模块、dc/dc转换器和充电枪；所述处理器模块适于发送充电信号至充电控制模块，即所述充电控制模块适于根据充电信号控制dc/dc转换器开启以将充电电池中电量传输至充电枪，以向车辆充电。
37.在本实施例中，所述充电电池适于通过ac/dc模块获取供电网中交流电。
38.在本实施例中，所述ac/dc模块包括：整流电路，以及与所述整流电路的输出端相连的直流输出电路；所述整流电路适于对供电网输入的交流电整流成直流电，并从所述直流输出电路的输出端输出至充电电池。
39.在本实施例中，整流电路采用一变压器将交流电整流成直流电，并且直流输出电
路中设置有稳压器、滤波器进行升压或降压，从而实现对充电电池充电。
40.在本实施例中，所述电能采集装置包括：与处理器模块电性相连的电流计量电路；所述电流计量电路接入充电电池的供电回路中，以用于采集所述充电电池的充电电量发送至处理器模块。
41.在本实施例中，如图5所示，电流计量电路通过电流计量器（在本实施例中采用jsy-mk-156型电能采集模块）采集充电电池的充电电量，jsy-mk-156型电能采集模块的工作电压为dc3.3v-5.5v，能够满足低功耗的要求。jsy-mk-156型电能采集模块的通信规约采用的是modbus-rtu通信协议，拥有高兼用型，更加方便通讯和开发，为了使电流计量电路可以有效地与处理器模块进行通信，jsy-mk-156型电能采集模块的rxd的引脚与处理器模块的pa2引脚相接，jsy-mk-156型电能采集模块的txd引脚与处理器模块的pa3引脚相接，电流计量电路采集到的数据信息传输到处理器模块进行处理。
42.在本实施例中，所述通信模块包括：与处理器模块电性相连的nb-iot通信电路；所述处理器模块通过nb-iot通信电路将刷卡信息、与刷卡信息对应的充电电量上传至云端。
43.在本实施例中，所述nb-iot通信电路通过数字隔离器连接处理器模块。
44.在本实施例中，如图6所示，nb-iot通信电路选择的是nb73芯片，nb73芯片的电源输入范围是3.1v-4.2v，psm模式下电流为5ua，完全符合充电桩的要求。nb-iot通信电路除了选择了nb73芯片之外还多加入了一个b0503s-2w模块，其目的是为了隔离电器特性。nb-iot通信电路除了选择了nb73之外还多加入了一个adum1201模块，adum1201模块与nb73芯片的uart0_txd、uart0_rxd引脚相接。其目的也是为了隔离nb73芯片两端的电气特性。adum1201模块的vib和voa引脚各串联一个10k的电阻，其目的是为了使adum1201模块和nb73芯片进行电平匹配。进而使处理器模块能够有效地进行与nb-iot通信电路的通信。nb73芯片的工作模式共有三种：cmd指令模式，coap透传模式（coap）和简单透传模式（net），而at指令udp功能和at指令coap功能都是在cmd指令模式下实现的。参数设置通过串口at指令实现。
45.在本实施例中，所述充电桩管理系统还包括：与处理器模块电性相连的温湿度采集模块；所述处理器模块适于通过温湿度采集模块采集充电桩所处环境的温湿度数据，并将温湿度数据上传至云端。
46.在本实施例中，温湿度采集模块采用dht11温湿度复合传感器模块。
47.在本实施例中，通过设置温湿度采集模块能够保护充电桩使用安全性，在温湿度数据超出设定值时，由处理器模块控制充电装置停止对车辆充电，
48.综上所述，本实用新型通过设置智能卡信息采集装置采集刷卡信息，能够根据刷卡信息控制充电装置进行不同模式供电，从而满足不同人群对于充电桩的使用需求，并且设置电能采集装置、通信模块能够在云端进行扣费、对充电桩管理的功能。
49.本技术中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本技术所涉及的软件程序均为现有技术，本技术不涉及对软件程序作出任何改进。
50.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
53.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。