基于无线专网的充电桩控制装置的制作方法

本实用新型涉及充电桩领域，尤其涉及一种基于无线专网的充电桩控制装置。

背景技术：

随着电动汽车的技术的发展以及全球对于能源、环境的高要求，电动汽车的保有量越来越大，从而使得用于对电动车进行充电的充电桩的需求越来越大，充电桩在充电过程中需要使充电桩自身与监控系统建立通信连接关系，从而实时上传，目前，大部分充电桩都基于RS485和CAN的有线组网方案或者GPRS和WIFI的公网组网方案，基于有线组网方案需要在每个停车场或者充电桩铺设专业通信线缆，成本较高且灵活性差；基于GPRS的组网方案虽然可接入节点数较高，但是该方案存在通信速率低、安全性差和流量费用高的缺点。基于WIFI的组网方案虽然通信速率较高，但是该方案存在可接入节点数较低且传输距离有限的缺点，容易造成覆盖边缘位置的充电桩通信信号不稳定；另一方面，现有的充电桩自身的稳定性差，从而难以保证对电动车进行良好的保护。

为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于无线专网的充电桩控制装置，可确保多个充电桩大数据流的实时通信，具有传输速率高，实时性强、保密性强，而且不需要单独铺设专用通信电缆，使用成本低，而且，整个充电桩控制装置稳定性好，能够对电动汽车的蓄电池进行良好的保护。

本实用新型提供的一种基于无线专网的充电桩控制装置，包括供电单元、控制单元、直流充电枪、交流充电枪、充电桩控制器以及1.8GHz无线网络模块；

所述供电单元，用于输出直流电和交流电，其直流输出端与直流充电枪连接，其交流输出端与交流充电枪连接；

控制单元，用于检测供电单元供电过程中的供电状态，并根据供电状态控制供电单元的启停工作；

充电桩控制器，用于接收控制单元的检测信号、直流充电枪输出的充电信号和交流充电枪输出的充电信号，所述充电桩控制器通过1.8GHz无线网络模块与远程监控中心通信连接，并将控制单元的检测信号、直流充电枪输出的充电信号和交流充电枪输出的充电信号上传，且接收远程监控中心的调度指令。

进一步，所述供电单元包括前级整流电路、逆变器、后级整流电路；

所述前级整流电路的输入端与市电连接，所述前级整流电路的输出端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与后级整流电路的输入端连接，所述逆变器的输出端与交流充电枪的输入端连接，所述后级整流电路的输出端与直流充电枪连接，所述交流充电枪和直流充电枪的通信接口与充电桩控制器通信连接，所述逆变器的控制端与充电桩控制器连接。

进一步，所述控制单元包括供电保护控制电路和交流输出检测电路；

所述供电保护控制电路设置于前级整流电路和逆变器之间，所述供电保护控制电路还与充电桩控制器连接；

所述交流输出检测电路设置于逆变器的输出端，用于采集逆变器输出的交流电信号并将监测信号输入至冲装置控制器。

进一步，所述供电保护控制电路包括保险丝F1、稳压管DW1、稳压管DW2、稳压管DW3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C1、电容C2、电容C3、可控硅Q1、可调电阻RT、三极管Q2、三极管Q3、MOS管Q4、三极管Q5、运放U1以及可控稳压源U2；

所述保险丝F1的一端连接于前级整流电路Z1的正输出端，保险丝F1的另一端连接于MOS管Q4漏极，保险丝F1和MOS管Q4的漏极之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R1接地，可控硅Q1的正极连接于MOS管Q4的漏极，可控硅Q1的负极接地，可控硅Q1的控制极通过电阻R2连接于稳压管DW1的正极；

MOS管Q1的漏极通过电阻R3与可调电阻RT的一端连接，可调电阻RT的另一端接地，可调电阻RT和电阻R3之间的公共连接点与可控稳压源U2的参考极连接，MOS管Q4的漏极通过电阻R4和电阻R5接地，MOS管Q4的漏极还与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极连接于MOS管Q4的源极，三极管Q2的基极连接于电阻R4和电阻R5之间的公共连接点，三极管Q2的基极通过电容C1接地，MOS管Q4的漏极通过电阻R6与MOS管Q4的栅极连接，MOS管Q4的栅极通过电阻R7接地，三极管Q3的集电极连接于MOS管Q4的漏极，三极管Q3的发射极连接于MOS管Q4的栅极，三极管Q3的发射极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，MOS管Q4的源极通过电容C2接地，MOS管Q4的源极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，MOS管Q4的源极作为供电保护控制电路的输出端与逆变器的输入端以及直流充电枪的输入端连接；

运放U1的反相端通过电阻R8连接于MOS管Q4的漏极，运放U1的同相端与可控稳压源U2的负极连接，可控稳压源U2的正极接地，可控稳压源U2的负极通过电阻R11连接于MOS管Q4的漏极，运放U1的同相端通过电容C3接地，运放U1的输出端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端分别与三极管Q3的基极和三极管Q5的基极连接；三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的集电极连接于电容C2和MOS管Q4的源极之间的公共连接点；

电阻R10的一端连接于电阻R3和可调电阻RT之间的公共连接点，电阻R10的另一端连接于充电桩控制器；

其中，三极管Q2为P型三极管，MOS管Q4为P型MOS管。

进一步，所述交流输出检测电路包括变压器T1、采样整流电路以及采样电路；

所述变压器T1的初级线圈串接于逆变器的负输出端，变压器T1的次级线圈与采样整流电路的输入端连接，采样整流电路的输出端与采样电路的输入端连接，所述采样电路的输出端与充电桩控制器的输入端连接。

进一步，还包括NFC读卡器，所述NFC读卡器与充电桩控制器通信连接。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，可确保多个充电桩大数据流的实时通信，具有传输速率高，实时性强、保密性强，而且不需要单独铺设专用通信电缆，使用成本低，而且，整个充电桩控制装置稳定性好，能够对电动汽车的蓄电池进行良好的保护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的供电保护控制电路原理图。

图3为本实用新型的交流输出检测电路。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：

本实用新型提供的一种基于无线专网的充电桩控制装置，包括供电单元、控制单元、直流充电枪、交流充电枪、充电桩控制器以及1.8GHz无线网络模块；

所述供电单元，用于输出直流电和交流电，其直流输出端与直流充电枪连接，其交流输出端与交流充电枪连接；

控制单元，用于检测供电单元供电过程中的供电状态，并根据供电状态控制供电单元的启停工作；

充电桩控制器，用于接收控制单元的检测信号、直流充电枪输出的充电信号和交流充电枪输出的充电信号，所述充电桩控制器通过1.8GHz无线网络模块与远程监控中心通信连接，并将控制单元的检测信号、直流充电枪输出的充电信号和交流充电枪输出的充电信号上传，且接收远程监控中心的调度指令；充电桩控制器采用备用电源供电，比如可充电的蓄电池，从而即使在启动熔断机制后，仍然可以与充电桩服务器进行通信；通过本实用新型，可确保多个充电桩大数据流的实时通信，具有传输速率高，实时性强、保密性强，而且不需要单独铺设专用通信电缆，使用成本低，而且，整个充电桩控制装置稳定性好，能够对电动汽车的蓄电池进行良好的保护。

本实施例中，所述供电单元包括前级整流电路、逆变器、后级整流电路；

所述前级整流电路的输入端与市电连接，所述前级整流电路的输出端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与后级整流电路的输入端连接，所述逆变器的输出端与交流充电枪的输入端连接，所述后级整流电路的输出端与直流充电枪连接，所述交流充电枪和直流充电枪的通信接口与充电桩控制器通信连接，所述逆变器的控制端与充电桩控制器连接；前级整流电路和后级整流电路采用现有的二极管组成的全桥式整流电路，逆变器采用IGBT组成的逆变器，直流充电枪和交流充电枪均为现有技术，在此不加以赘述。

本实施例中，所述控制单元包括供电保护控制电路和交流输出检测电路；

所述供电保护控制电路设置于前级整流电路和逆变器之间，所述供电保护控制电路还与充电桩控制器连接；

所述交流输出检测电路设置于逆变器的输出端，用于采集逆变器输出的交流电信号并将监测信号输入至冲装置控制器。

具体地：所述供电保护控制电路包括保险丝F1、稳压管DW1、稳压管DW2、稳压管DW3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C1、电容C2、电容C3、可控硅Q1、可调电阻RT、三极管Q2、三极管Q3、MOS管Q4、三极管Q5、运放U1以及可控稳压源U2；

所述保险丝F1的一端连接于前级整流电路Z1的正输出端，保险丝F1的另一端连接于MOS管Q4漏极，保险丝F1和MOS管Q4的漏极之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R1接地，可控硅Q1的正极连接于MOS管Q4的漏极，可控硅Q1的负极接地，可控硅Q1的控制极通过电阻R2连接于稳压管DW1的正极；

MOS管Q1的漏极通过电阻R3与可调电阻RT的一端连接，可调电阻RT的另一端接地，可调电阻RT和电阻R3之间的公共连接点与可控稳压源U2的参考极连接，MOS管Q4的漏极通过电阻R4和电阻R5接地，MOS管Q4的漏极还与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极连接于MOS管Q4的源极，三极管Q2的基极连接于电阻R4和电阻R5之间的公共连接点，三极管Q2的基极通过电容C1接地，MOS管Q4的漏极通过电阻R6与MOS管Q4的栅极连接，MOS管Q4的栅极通过电阻R7接地，三极管Q3的集电极连接于MOS管Q4的漏极，三极管Q3的发射极连接于MOS管Q4的栅极，三极管Q3的发射极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，MOS管Q4的源极通过电容C2接地，MOS管Q4的源极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，MOS管Q4的源极作为供电保护控制电路的输出端与逆变器的输入端以及直流充电枪的输入端连接；

运放U1的反相端通过电阻R8连接于MOS管Q4的漏极，运放U1的同相端与可控稳压源U2的负极连接，可控稳压源U2的正极接地，可控稳压源U2的负极通过电阻R11连接于MOS管Q4的漏极，运放U1的同相端通过电容C3接地，运放U1的输出端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端分别与三极管Q3的基极和三极管Q5的基极连接；三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的集电极连接于电容C2和MOS管Q4的源极之间的公共连接点；

电阻R10的一端连接于电阻R3和可调电阻RT之间的公共连接点，电阻R10的另一端连接于充电桩控制器；

其中，三极管Q2为P型三极管，MOS管Q4为P型MOS管。当开始上电时，供电保护控制电路无输出，从而防止对后续电路的冲击，起到良好的保护，原理如下：上电初始时刻，由于MOS管的源极电压和栅极电压之差不足以使MOS管导通，电流通过电阻R4向C1充电，而且由于三极管Q2的发射极电压大于基极电压，三极管Q2导通，此时，电容C2也被充电，并不会向后端电路输出，当电容C2的电压与电阻R7两端电压的差值大于MOS管Q4的导通电压时，MOS管Q4导通，并且，由于电容C1的充电作用，使得电容C1的电压与三极管Q2的发射极电压差值小于三极管Q2的导通电压，Q2截止，通过上述结构，实现了整个电路的缓输出，防止对后端电路的冲击；

电阻R3和可调电阻R4对前级整流电路输出端直流电进行采样，并通过运放U1组成的比较器与将电阻R8的采样电压与可控稳压源U2的设定电压比较，当大于设定电压，则U1输出高电平，三极管Q3和三极管Q5同时导通，此时，MOS管Q4的栅极电压增加，而源极电压减小，从而使得MOS管Q4截止，断开后续电路的供电，并且，三极管Q5在MOS管Q4截止后继续导通，对电容C2进行放电，从而为下次启动做准备；

当前级整流电路输出的电压过大，即大于设定的安全电压，此时，稳压管DW1导通，使得可控硅Q1导通，可控硅Q1导通后，整个后端电路短路，流过保险丝F1的电流增大，保险丝F1熔断，从而对后续电路以及电动汽车的蓄电池进行良好的保护；

电阻R10向充电桩控制器输出参考信号，通过该参考信号判断整个电路处于正常运行中，即使有波动，只要不足以使可控硅导通，均为正常状态，如果电阻R10无信号输出，则表示断电或者保险丝熔断保护启动，充电桩控制器向远程监控中心上传报警信号。

本实施例中，所述交流输出检测电路包括变压器T1、采样整流电路以及采样电路；

所述变压器T1的初级线圈串接于逆变器的负输出端，变压器T1的次级线圈与采样整流电路的输入端连接，采样整流电路的输出端与采样电路的输入端连接，所述采样电路的输出端与充电桩控制器的输入端连接，其中，采样整流电路采用现有的二极管组成的全桥式整流电路，采样电路采用现有的采样芯片，将直流电信号转换为数字信号并提供给充电桩控制器，充电桩控制器根据反馈的信号，控制逆变器中的IGBT的开关的占空比，从而对逆变器的功率进行调整。

本实施例中，还包括NFC读卡器，所述NFC读卡器与充电桩控制器通信连接，通过NFC读卡器，用于识别用户，并利于对用户进行计费，而无需现场收费，通过与NFC卡关联的账户缴费即可，方便使用；对于充电计费，则由充电枪中反馈的信号进行统计，现有的充电枪均设置有充电所耗费电能的检测功能、断开控制功能，充电枪在充电过程中检测出充电电流和电压以及充电时间，并发送至充电桩控制器，从而实现计费，另一方面，充电桩控制器根据远程监控中心的调度指令，暂停使用时，可以向充电枪输出控制指令，使充电枪无输出，这些都是现有技术，不属于本申请的改进范围之内，在此不加以赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。