NB-IoT通讯远传装置及充电桩的制作方法

本实用新型涉及充电技术领域，特别是涉及一种NB-IoT通讯远传装置及充电桩。

背景技术：

随着新能源时代的到来，电动汽车如雨后春笋般不断涌现，充电桩行业也因新能源汽车蓬勃发展而起。现有的充电桩适配使用的一般是2G/3G/4G模块，以实现充电桩与如果使用不同品牌的2G/3G/4G模块，由于模块AT命令(Attention，AT指令是应用于终端设备与PC应用之间的连接与通信的指令)的不一致，都需要充电桩系统进行代码修改及重新适配，如果充电桩企业一一适配，将会大大增加充电桩企业的开发工作量。

另外，由于2G/3G/4G在技术演进的初期更多得是为了提供人与人之间的通讯，在物与物相连上并没有特多的支撑，特别是在通话链路不足时，会发生大概率地限制物物相连的链路，来保证人与人之间的通话链路，这样将导致充电桩的通信链路不稳定，影响充电桩的正常使用。

技术实现要素：

基于此，有必要针对如何提高通信链路的稳定性的技术问题，提供一种NB-IoT通讯远传装置及充电桩。

一种NB-IoT通讯远传装置，包括：单片机、电源转换电路、存储芯片、通信模组、看门狗电路、充电接口电路以及调试接口电路，所述单片机分别与所述电源转换电路、所述存储芯片、所述通信模组、所述看门狗电路、所述充电接口电路以及所述调试接口电路连接；其中，所述通信模组为NB-IoT物联网模组，所述充电接口电路包括输出电路和输入电路，所述输出电路和所述输入电路分别与所述单片机连接，所述输出电路的输出端串联有尖脉冲保护电路,所述输出电路用于通过所述尖脉冲保护电路输出；所述输入电路设置有保护电路，所述输入电路用于通过所述保护电路连接充电桩接口。

上述NB-IoT通讯远传装置，充电接口电路与充电桩的接口电路匹配连接，通过在输出电路的输出端串联尖脉冲保护电路，使得输出端形成开漏方式，遵循谁用谁上拉的原则，可以有效防止频繁插入时产生的尖脉冲对器件造成的损坏，同时，输入电路设置保护电路，有效地适配不同充电桩的不同电平的接口电路。

在其中一个实施例中，所述尖脉冲保护电路为保护电阻，所述输出电路的输出端串联有所述保护电阻。

在其中一个实施例中，所述保护电阻的阻值为100欧姆。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括二极管，所述输入电路用于通过串联所述二极管连接充电桩接口。

在其中一个实施例中，所述通信模组为窄带物联网模组。

在其中一个实施例中，所述存储芯片包括程序存储器和数据存储器，所述程序存储器和所述数据存储器分别与所述单片机连接。

在其中一个实施例中，所述调试接口电路设置有UM3232调试芯片。

在其中一个实施例中，所述单片机包括STM32F103RCT6主芯片。

在其中一个实施例中，所述电源转换电路为MP1497转换器。

一种充电桩，包括充电桩本体以及上任一实施例所述NB-IoT通讯远传装置，所述充电桩本体具有充电桩接口，所述NB-IoT通讯远传装置通过所述充电接口电路与所述充电桩接口电性连接。

上述充电桩，充电桩本体安装NB-IoT通讯远传装置后，NB-IoT通讯远传装置通过充电接口电路与充电桩接口电性连接，实现了，充电桩本体的通信远传功能，其中，在NB-IoT通讯远传装置中，充电接口电路与充电桩的接口电路匹配连接，通过在输出电路的输出端串联尖脉冲保护电路，使得输出端形成开漏方式，遵循谁用谁上拉的原则，可以有效防止频繁插入时产生的尖脉冲对器件造成的损坏，同时，输入电路设置保护电路，有效地适配不同充电桩的不同电平的接口电路。

附图说明

图1为一个实施例中NB-IoT通讯远传装置的电路模块示意图；

图2-1、图2-2、图2-3以及图2-4为单片机的电路结构示意图；

图3为一个实施例中电源转换电路的电路结构示意图；

图4为另一个实施例中NB-IoT通讯远传装置的电路模块示意图；

图4-1以及图4-2为一个实施例中存储芯片的电路结构示意图；

图5-1以及图5-2为一个实施例中看门狗电路的电路结构示意图；

图6-1以及图6-2为一个实施例中充电接口电路的电路结构示意图；

图7为一个实施例中调试接口电路的电路结构示意图；

图8为一个实施例中充电桩的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，本实用新型的一个实施例中提供了一种NB-IoT通讯远传装置10，该NB-IoT通讯远传装置10包括：单片机110、电源转换电路120、存储芯片130、通信模组140、看门狗电路150、充电接口电路160以及调试接口电路170，单片机110分别与电源转换电路120、存储芯片130、通信模组140、看门狗电路150、充电接口电路160以及调试接口电路170连接。充电接口电路160包括输出电路161和输入电路162，输出电路161和输入电路162分别与单片机110连接，输出电路161的输出端串联有尖脉冲保护电路163,输出电路161用于通过尖脉冲保护电路163输出。输入电路162设置有保护电路164，输入电路162用于通过保护电路连接充电桩接口。

上述NB-IoT通讯远传装置10，充电接口电路160与充电桩的接口电路匹配连接，通过在输出电路161的输出端串联尖脉冲保护电路163，使得输出端形成开漏方式，遵循谁用谁上拉的原则，可以有效防止频繁插入时产生的尖脉冲对器件造成的损坏，同时，输入电路162设置保护电路164，通过保护电路164有效地适配不同充电桩的不同电平的接口电路。

如图2-1、图2-2、图2-3以及图2-4，单片机也称MCU，也即单片机为主MCU以作为系统的核心。第一，主MCU通过AT命令对通信模组进行初始化，建立链接，链路维护，数据响应。第二，按照通讯协议和充电桩系统进行配置参数读取，响应充电桩的数据和主站之间的数据交互。第三，将相关的配置参数存入EEPROM，用以避免停电丢失，支持远程升级，升级内容存入DATAFLASH。第四，响应调试接口的调试命令，及关键信息的打印输出。在其中一个实施例中，通信模组为NB-IoT模块。

在其中一个实施例中，单片机包括STM32F103RCT6主芯片。采用STM32F103RCT6作为主芯片，使用高性能的Cortex^TM-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达256K字节的闪存和48K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，多达2个I2C、3个SPI、2个I2S、1个SDIO、5个USART、一个USB和一个CAN。

如图3所示，电源转换电路负责将输入电源转换为本系统适用的电压，并保证输出电源的稳定及平稳性。

在其中一个实施例中，电源转换电路120为MP1497转换器。也就是说，电源转换电路采用MP1497，MP1497是一种高频、同步、整流、降压开关模式转换器内置的内部功率MOSFET。它提供了一个实现3A连续的解决方案，通过对宽输入电源范围的调节得到良好的输出负载电流。具有同步模式操作和较高的输出电流负载的效率范围。电流模式操作可以提供快速瞬态响应和简化回路稳定。保护功能包括过电流保护、热关断和外部SS控制。输入及输出采用贴片及电解电容进行平滑滤波。

如图4所示，在其中一个实施例中，存储芯片130包括程序存储器131和数据存储器132，程序存储器131和数据存储器132分别与单片机110连接。如图4-1以及图4-2所示，存储芯片包括DATAFLASH和EEPROM，DATAFLASH即程序存储器，EEPROM即数据存储器。存储芯片负责响应主MCU的配置参数及升级数据的写入、读取的存储需求。

采用片外flash电路设计叠加EEPROM的设计，用于数据存储和升级，采用W25Q32BVSSIG DATAFLASH芯片和M24512-RMN6TP EEPROM芯片，W25Q32系列提供的灵活性和性能远远超过普通串行闪存设备。它们适合于代码映射到RAM，直接从双/四SPI(XIP)执行代码，并存储语音、文本和数据。设备运行在一个单一的2.7V至3.6V电源，电流消耗低至5Ma主动和1μA用于掉电。所有设备都提供节省空间的软件包。W25Q32阵列被组织成256字节的4096/8192/16384可编程页。每一个。可以使用页面程序指令一次编程多达256字节。页面可以在16组(扇区擦除)中擦除，128组(32kb块擦除)，256组(64KB)块擦除)或整个芯片(芯片擦除)。W25Q80/16/32具有256/512/1024可擦除扇区。和16/32个/64个可擦除块。较小的4KB扇区允许更大的灵活性。W25Q32支持标准串行外设接口(SPI)，并具有高性能。双/四输出，以及双/四I/O SPI使用SPI引脚：串行时钟，芯片选择，串行数据I/O0(DI)、I/O1(DO)、I/O2(/WP)和I/O3(/hold)。高达80MHz的SPI时钟频率支持双时钟输出160MHz的等效时钟速率和四路输出的3MHz，当使用快速读取双/四输出指令。这些转移率相当于那些8位和16位并行闪存。一个保持引脚，写保护引脚和可编程写保护。m24512-r设备是兼容i2c的电子可擦除的可编程存储器。i2c使用双线串行接口，包括双向数据线和时钟线。内载4位元装置型别识别码(1010)，符合i2c总线定义.设备在i2c协议中表现为从属性，所有内存操作同步在串行时钟。读写操作由启动条件启动，启动条件之后是设备选择代码并读写位(rw)，结尾处为确认位。当将数据写入存储器时，设备在第9位时插入一个确认位时间，跟随8位传输。当总线读取数据时，总线以同样的方式确认数据字节的接收。

EEPROM和DATAFALSH的写使能信号通过看门狗的RST引脚进去MCU正常启动前的写使用保护，在MCU正常启动后，由MCU控制。

在其中一个实施例中，通信模组140为窄带物联网模组，即NB-IoT远传模块。也即在其中一个实施例中，所述通信模组为NB-IoT物联网模组。可以理解，第一，现有的通讯模组厂家、型号繁多，如果充电桩企业一一适配，将会大大增加充电桩企业的开发工作量，而将模组做成标准的通讯模块，接口统一，与充电桩的协议统一，只要一次适配，后续充电桩再使用其他品牌的模组，就无需重新适配，模块会完成模组适配的项目工作。本实施例中，利用NB-IoT远传模块能够对各种充电桩模组做到兼容通用。第二，很多充电桩企业对本身的业务功能十分精通，但是对于通讯这一类一般都无太多涉猎，无论是在通讯模组程序开发还是异常情况的处理上都无太多的经验，经常会出现通讯链路的不稳定，而实施例中的NB-IoT通讯远传装置，将相关的模组初始化，链路建立，维护，异常处理全部有单独的MCU处理，无需充电桩系统处理，能够保证整体链路及通讯的稳定性。第三，统一的对接协议，充电桩企业无需关心不同模组的适配，无需关心链路稳定性，在收到链路建立通知，直接发送数据，数据透传。

如图5-1以及图5-2，硬件看门狗电路负责响应喂狗电平、程序异常时的复位电平输出。一实施例中，硬件看门狗采用EM6323，该芯片是低功耗、高精度的复位集成电路。具有手动复位(MR)与内部上拉)和看门狗输入引脚。看门狗功能可以通过使用三态驱动器驱动WDI，当MCU在睡眠模式，看门狗芯片的超低电源电流只有3.8μA。

如图6-1和图6-2，充电接口电路(也称充电桩接口电路)负责与充电桩之间的接口电路匹配及数据传输，输出接口均采用开漏方式，遵循谁用谁上拉的原则，输入端采用二极管保护电路，可以有效适配不同充电桩的不同电平的接口电路。通过通信模组和充电接口电路，实现了使本通信远传模块装置能够适配于不同型号的充电桩，只要一次适配后，后续无论使用哪个品牌的模组，都不需要重新适配，在硬件上，通过与充电桩统一的硬件接口电路来保证硬件接口的统一，在软件上，通过与充电桩统一的软件接口协议来保证软件接口的一致性，不同的品牌模组，由远传模块MCU来负责兼容相关命令，无需充电桩重新适配，从而来保证程序的兼容性及同充电桩的降低了充电桩企业的开发工作量，且使用适配物联网NB-IoT技术，可以提供更好网络服务。

在其中一个实施例中，尖脉冲保护电路为保护电阻，输出电路的输出端串联有保护电阻。在其中一个实施例中，保护电阻的阻值为100欧姆。在其中一个实施例中，保护电路包括二极管，输入电路用于通过串联二极管连接充电桩接口。充电桩接口电路所有输出接口采用三级管开漏,谁用谁加上拉的原则，三极管输出端串联一个100欧姆电阻，可以有效防止频繁插入时产生的尖脉冲对器件造成的损坏，输入端采用二极管保护电路，可以有效适配不同充电桩的不同电平的接口电路。采用固定的接口定义和接口协议，分别为+5V，+3.3V，GND，RXD，TXD，RST，充电桩在一次适配后，采用新模组时无需重复开发。

如图7所示，一实施例中，在其中一个实施例中，调试接口电路设置有UM3232调试芯片。具体地，调试接口电路采用UM3232芯片，以使TTL电平通过UM3232芯片转换为串口电平，可以直接与电脑对接。可以通过调试接口进行调试信息的输入与打印输出及本地升级。

值得一提的是，如图8所示，本实用新型还提供了一种充电桩，该充电桩包括充电桩本体20以及NB-IoT通讯远传装置10，需要说明的是，NB-IoT通讯远传装置10可以是采用上任一实施例NB-IoT通讯远传装置。可以理解，NB-IoT通讯远传装置10设置于充电桩本体20内部。本实施例，充电桩本体具有充电桩接口，NB-IoT通讯远传装置通过充电接口电路与充电桩接口电性连接。

上述充电桩，充电桩本体安装NB-IoT通讯远传装置后，NB-IoT通讯远传装置通过充电接口电路与充电桩接口电性连接，实现了，充电桩本体的通信远传功能，其中，在NB-IoT通讯远传装置中，充电接口电路与充电桩的接口电路匹配连接，通过在输出电路的输出端串联尖脉冲保护电路，使得输出端形成开漏方式，遵循谁用谁上拉的原则，可以有效防止频繁插入时产生的尖脉冲对器件造成的损坏，同时，输入电路设置保护电路，有效地适配不同充电桩的不同电平的接口电路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。