充电桩智能充电控制系统的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种充电桩智能充电控制系统。

背景技术：

充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据充电桩直接与电动汽车连接后，不需要人为干预充电过程。然而，目前的充电桩控制系统由于完成充电功能以及对充电状态进行监控的功能单元集中在同一控制单元上，充电过程中的高电压、高电流可能会对系统中唯一的控制单元造成损坏，从而影响了充电的安全性，充电桩也容易发生故障。

因此，如何保证充电桩与电动汽车充电过程中自动充电过程中安全性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种充电桩智能充电控制系统，保证充电桩与电动汽车充电过程中自动充电过程中安全性。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种充电桩智能充电控制系统，其特征在于，包括：主控制模块、充电模块和综合测量模块；

所述充电模块连接于所述主控制模块，用于根据所述主控制模块的控制信号来对汽车电池进行充电；

所述综合测量模块连接于所述主控制模块，用于监测充电过程中的电压、电流、温度及设备状态；

所述主控制模块用于根据所述综合测量模块传来的状态信息控制所述充电模块为汽车电池充电。

进一步地，所述综合测量模块包括：开关量输入单元、模拟量输入单元、输出控制单元、温度控制单元和中央控制单元；

所述开关量输入单元包含光耦器件，连接于所述中央控制单元，用于将来自于电源开关、辅助电源开关、防雷开关、直流接触器开关、保险熔断开关的开关量输入信号并经光耦隔离后传送到所述中央控制单元；

所述模拟量输入单元包含AD转换芯片和光耦器件，连接于所述中央控制单元，用于将从直流母线、电池采集到的电压和电流的模块信号转换为数字信号并经光耦隔离后传送到所述中央控制单元；

所述输出控制单元包含继电器开关，连接于所述中央控制单元，用于中央控制单元对状态指示灯、风机开关、直流接触器开关、辅助电源开关的开关量控制输出；

所述温度控制单元包含温度传感器和继电器开关，连接于所述中央控制单元，用于根据所述温度传感器采集到的温度通过所述继电器开关来控制充电桩内风机的启停；

所述中央控制单元用于接收开关量、模拟量的输入信号，输出控制信号，以及通过通信接口设备与所述主控制模块进行通信。

进一步地，所述通信接口设备为RS485通信接口设备。

进一步地，所述系统还包括电源模块，连接于所述主控制模块，用于为整个系统供电。

进一步地，所述系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块包含触摸屏，连接于所述主控制模块，用于用户对所述系统的交互控制。

进一步地，所述人机交互模块还包含声音播放设备。

进一步地，所述系统还包括存储模块，连接于所述主控制模块，用于系统数据存储和交互，以及对声音文件的存储。

进一步地，所述系统还包括IC计卡费模块，连接于所述主控制模块，用于实现刷卡计费。

进一步地，所述系统还包括有线网络模块，连接于所述主控制模块，用于与远程服务器进行通信，实现联网计费。

进一步地，所述系统还包括车载电池管理系统接口模块，连接于主控制模块，用于与车载电池管理系统的通讯与对接。

本实用新型提供的充电桩智能充电控制系统，通过独立设置的综合测量模块来完成充电过程中对线路和电池的电压、电流以及充电桩温度和设备状态进行监测，从而将这些功能从主控制模块中脱离出来，主控制模块负责实现充电控制、人机交互、计费、刷卡、车载电池管理的功能，这样有效避免充电过程中由于监测充电状态而引入的过电流、过电压对主控制模块的损坏，提高了充电过程的安全性以及充电系统设备的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型提供的充电桩智能充电控制系统的结构框图；

图2为本实用新型中综合测量模块的结构框图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种充电桩智能充电控制系统，保证了充电桩与电动汽车充电过程中自动充电的安全性。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

图1为本实用新型提供的充电桩智能充电控制系统的结构框图。本实用新型提供的一种充电桩智能充电控制系统，包括主控制模块104、充电模块107和综合测量模块108。充电模块107连接于主控制模块104，用于根据主控制模块104的控制信号来对汽车电池进行充电。综合测量模块108连接于主控制模块104，用于监测充电过程中的电压、温度及设备状态。主控制模块104则用于根据108综合测量模块传来的状态信息控制充电模块107为汽车电池充电。

本实施例中通过独立设置的综合测量模块来完成充电过程中对线路和电池的电压、电流以及充电桩温度和设备状态进行监测，从而将这些功能从主控制模块中脱离出来，这样有效避免充电过程中由于监测充电状态而引入的过电流、过电压对主控制模块的损坏，提高了充电过程的安全性以及充电系统设备的稳定性。

图2为本实用新型中综合测量模块的结构框图。综合测量模块108包括：开关量输入单元202、模拟量输入单元203、输出控制单元204、温度控制单元205和中央控制单元201。

开关量输入单元202包含光耦器件，连接于中央控制单元201，用于将源于电源开关、辅助电源开关、防雷开关、直流接触器开关、保险熔断开关的开关量输入信号并经光耦隔离后传送到所述中央控制单元201。开关量输入模块可实现16位开关量检测，开关量输出模块可实现16位开关量输出，应用范围大，实现对充电桩内开关量参数的检测和控制。光耦器件起到输入信号与中央控制单元201的隔离作用，有效避免过电压、过电流对中央控制单元的损坏，并防止由输入信号带来的电磁干扰。

模拟量输入单元203包含AD转换芯片和光耦器件，连接于中央控制单元201，用于将从直流母线、电池采集到的电压和电流的模块信号转换为数字信号并经光耦隔离后传送到中央控制单元201。通过模拟量输入单元203对直流母线和电池电压、电流进行采集和AD转换，可以提高充电桩的智能性，便于对充电桩的准确控制，通过电流、电压的数据采集和分析，避免过压或电流过大情况。光耦器件起到输入信号与央控制单元201的隔离作用，有效避免过电压、过电流对中央控制单元的损坏，并防止由输入信号带来的电磁干扰。

输出控制单元204包含继电器开关，连接于中央控制单元201，用于中央控制单元201对状态指示灯、风机开关、直流接触器开关、辅助电源开关的开关量控制输出。其中，状态指示灯的设置，用于对充电桩的输出电量进行提示。充电桩具有输出过压保护，出现过压后模块自动锁死，相应模块故障指示灯亮，故障模块自动退出工作而不影响整个系统正常运行。充电桩还具有输出限流保护，每个模块输出电流最大限制为额定输出电流，如果超负荷，模块自动调低输出电压以保护模块。

温度控制单元205包含温度传感器和继电器开关，连接于中央控制单元201，用于根据所述温度传感器采集到的温度通过所述继电器开关来控制充电桩内风机的启停。充电机工作过程中会产生热量，通过在充电桩内设置温度传感器来感应充电桩内的温度，温度控制模块接收温度传感器传回的温度信息，并通过开启或关闭风机对充电桩内的温度进行控制，提高充电桩的充电安全性。

中央控制单元104用于接收开关量、模拟量的输入信号，输出控制信号，以及通过通信接口设备与主控制模块104进行通信，实现对汽车充电过程的实时监测。中央控制单元201采用开放代码操作系统UCOSⅡ，其具有清晰的组织架构，可实现对充电桩的各项功能模块化对接，结构易于分布，利于对充电桩功能的增减。中央控制单元采用STM32F103VET6芯片，其为32位微控制器，其具有100个外围扩展引脚，保证了其与主控系统具有足够的对接通道。

作为一种优选方案，通信接口设备为RS485通信接口设备。

在图1的一种优选实施例中，系统还包括电源模块101，连接于所述主控制模块，用于为整个系统供电。充电桩内各模块需要保证正常工作供电电量，通过电源模块101，将充电桩内各模块的用电量信息进行设置，电源模块101为充电桩的各个部分进行供电，保证充电桩的正常工作。

在图1的一种优选实施例中，系统还包括人机交互模块105，人机交互模块105包含触摸屏，连接于所述主控制模块，用于用户对充电系统的交互控制。在充电桩中设置人机交互模块可显示充电信息，并可输入车主信息，车辆型号选择，IC卡信息设置的触摸控制屏，可对相关信息进行手动修改，从而提高充电桩的智能化。

作为一种优选方案，人机交互模块105还包括声音播放设备，在充电过程中出现接触不良、充电完成或信息错误发出警报音，也可发出操作提示音等。声音播放设备内置功放模块，可根据需要播放相关声音。

人机交互模块与主控单元和综合测量模块对接，即可对汽车充电参数进行写入、更改和控制，也可以对汽车充电过程中的充电电压信息等参数实时监测，提高充电桩的人性化。

在图1的一种优选实施例中，系统还包括存储模块106，连接于主控制模块104，用于系统数据存储和交互，具体可包括内部硬盘和外置SD卡存储扩。内部硬盘可存放音乐播放文件、声音文件，其与主控单元连接，用于声音文件的读取，并通过功放模块播放。充电桩在进行系统升级或拷取各种文件时，可通过外置SD卡存储扩展拷贝各种文件到内部硬盘，升级主机系统，更新提供声音等操作。

在图1的一种优选实施例中，系统还包括IC卡计费模块102，连接于所述主控制模块，用于实现刷卡计费。车辆在充电过程中，车主通过IC卡与充电桩之间进行刷卡识别，充电桩通过识别卡内的余额，车主信息等内容，对是否充电以及充电电量等参数进行控制，提高充电桩人机交互的智能性。

在图1的一种优选实施例中，系统还包括有线网络模块103，连接于所述主控制模块，用于与远程服务器进行通信，实现联网计费。有限网络模块实现联网和输送计费信息等内容，并向服务器发送充电桩信息、车辆检测信息以及充电信息等，并可接受服务器返回的控制信息，进行充电结束或是否充电等指令操作。

在图1的一种优选实施例中，车载电池管理系统接口模块109，连接于主控制模块，用于与车载电池管理系统的通讯与对接。车辆在充电过程中与充电桩连接，通过车载电池管理系统接口模块109实现充电桩和车辆之间的通讯，车载电池管理系统接口模块109与车辆电池系统对接后，读取车辆电池模块信息，主控制模块104根据读取的车辆电池模块信息，控制充电模块107为车辆充电至充电完成，由此提高充电的智能性、便利性和安全性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。