一种自适应智能组网式直流充电桩系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自适应智能组网式直流充电桩系统，包括数据服务器、数据管理操作客户端、充电站管理客户端和智能充电桩，所述数据服务器通过TCP/IP网络通讯分别连接数据管理操作客户端和充电站管理客户端，所述充电站管理客户端通过RS-485通信总线连接智能充电桩。本实用新型通过充电桩的自动调节给不同电压电流量程的电动汽车充电，建立数据库网络，方便进行数据管理，安全保护设施完善，在充电前和充电过程中均会检测电动汽车的温度和电压信息是否出现异常并进行提示，根据投币金额和刷卡金额来进行计量充电，本实用新型可组网建立大型的充电网络平台，实现规模化推广。
【专利说明】一种自适应智能组网式直流充电粧系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数据服务器领域，具体是一种自适应智能组网式直流充电桩系统。
【背景技术】
[0002]随着全球变暖，空气污染加剧，国家大力推进绿色无污染的新型清洁能源的利用。发展新能源汽车，推动传统汽车行业的转型升级已成为国际共识。我国也出台大量优惠扶持政策来推动和引导电动汽车行业的发展。充电桩作为电动汽车的基础配套服务产品应运而生。但目前充电桩设备存在充电形式单一，安全保护欠缺，管理困难，没有系统化等诸多问题，影响大面积的推广，已成为新能源电动汽车发展的瓶颈。
[0003]对于不同型号电动汽车，各厂家的电动汽车智能配套使用各厂家的充电桩，无法通用。
[0004]各厂家配套的充电设备智能简单实现对电动汽车电池的充电，无法评估电动汽车所使用电池的个状态，电池组中各个电池的电压，温度等异常情况。充电过程中对出现的电池过温，过压，欠压等情况无法动作处理。
[0005]作为公共服务设施，目前的充电桩还不能实现有效的数据管理，费用计量等操作，难以大面积推广。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种能够实现规模化推广的自适应智能组网式直流充电桩系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0008]一种自适应智能组网式直流充电桩系统，包括数据服务器、数据管理操作客户端、充电站管理客户端和智能充电桩，所述数据服务器通过TCP/IP网络通讯分别连接数据管理操作客户端和充电站管理客户端，所述充电站管理客户端通过RS-485通信总线连接智能充电桩；
[0009]所述智能充电桩包括充电枪、RS-485通讯模块、交互显示模块、操控输入单元、状态报警单元、充电桩MCU模块、充电模块、IC开读取模块、投币管理模块、CAN通信模块、票据打印模块和充电接口，充电接口包括电压采样接口，充电电流接口和CAN通信接口，所述充电桩MCU模块分别连接充电枪、RS-485通讯模块、交互显示模块、操控输入单元、状态报警单元、充电模块、IC开读取模块、投币管理模块、CAN通信模块、票据打印模块和充电接口。
[0010]作为本发再进一步的方案:所述状态报警单元包括三位指示灯和蜂鸣器。
[0011]所述自适应智能组网式直流充电桩系统的工作流程，包括如下步骤:
[0012](I)将充电枪从智能充电桩上取下，充电桩MCU模块检测充电枪是否接入电动汽车的充电接口 ；(2)若接入，CAN通信模块通过CAN总线从电动汽车电池管理系统中读取电动汽车最大充电电流、最高充电电压、单体电压和温度的信息，若未接入，则CAN通信模块继续发送读取命令；(3)充电桩MCU模块检查步骤(2)读取的信息是否正常，若正常，则充电模块根据最大充电电流和最高充电电压自动设定充电量程，若不正常，则交互显示模块显示异常数据信息，状态报警单元进行声光报警，三位指示灯显示红色且每隔10ms闪烁一次，同时蜂鸣器鸣响；(4)通过操控输入单元输入信息，设定充电电量并投入硬币、纸币或刷IC卡；(5)IC卡读取模块检测IC卡信息，投币管理模块检测投币信息并检查余额是否满足要求，若满足要求，开始充电，若余额不足，则重新设定充电电量；(6)充电过程中，充电桩MCU模块检查电动汽车的电压和温度，若有异常则充电模块自动执行保护动作停止充电，且交互显示模块显示异常数据信息，状态报警单元进行声光报警；(7)充电结束后，充电桩MCU模块检测充电枪是否挂回智能充电桩，未挂回则交互显示模块提示充电结束，若挂回，则IC卡读取模块扣除IC卡金额，或投币模块根据结算金额自动找零；(8)票据打印模块打印计费票据；(9)充电桩MCU模块通过RS-485通讯模块将充电信息数据发送到充电站管理客户端。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0014]本实用新型通过充电桩的自动调节给不同电压电流量程的电动汽车充电，建立数据库网络，方便进行数据管理，安全保护设施完善，在充电前和充电过程中均会检测电动汽车的温度和电压信息是否出现异常并进行提示，根据投币金额和刷卡金额来进行计量充电，本实用新型可组网建立大型的充电网络平台，实现规模化推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型结构示意图。
[0016]图2为本实用新型中智能充电桩的结构示意图。
[0017]图3为本实用新型的工作流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0019]请参阅图1，一种自适应智能组网式直流充电桩系统，包括数据服务器、数据管理操作客户端、充电站管理客户端和智能充电桩，所述数据服务器通过TCP/IP网络通讯分别连接数据管理操作客户端和充电站管理客户端，所述充电站管理客户端通过RS-485通信总线连接智能充电桩。
[0020]数据服务器提供每一个智能充电桩的工作数据存储、客户信息存储和IC卡ID码信息存储，数据服务器作为数据存储处理核心，可靠性高，可用性高，为了后续升级，具有足够的可扩充性，如增加内存的能力，增加处理器的能力和增加硬盘容量的能力。
[0021]数据管理操作客户端可以对数据服务器中的数据进行备份、复制、导出和删除，还可以进行智能充电桩的信息注册和智能充电桩信息移除的操作，但对于智能充电桩工作的数据，异常报警等敏感信息不可以修改，只能进行查阅。
[0022]充电站管理客户端控制充电站内每一台智能充电桩的工作，如充电高峰期充电站内所有充电桩全部启动工作，收集智能充电桩的工作信息，如开始充电时间、结束充电时间、被充电电动汽车的车型信息、所使用电池组的电压量程信息、最大充电电流信息、单体电池最高电压、单体电池最低电压、充电完成后的温度信息、电池厂家信息、电池组出厂信息、开始充电电压和结束充电电压，并把收集来的信息整理后通过网络上传到数据服务器进行保存，方便检阅。
[0023]请参阅图2，智能充电桩包括充电枪、RS-485通讯模块、交互显示模块、操控输入单元、状态报警单元、充电桩MCU模块、充电模块、IC开读取模块、投币管理模块、CAN通信模块、票据打印模块和充电接口，充电接口包括电压采样接口，充电电流接口和CAN通信接口，所述充电桩MCU模块分别连接充电枪、RS-485通讯模块、交互显示模块、操控输入单元、状态报警单元、充电模块、IC开读取模块、投币管理模块、CAN通信模块、票据打印模块和充电接口。智能充电桩是自适应智能组网式直流充电桩系统执行单元，不但可以组网运行，也可以设置成单机运行，组网运行时智能充电桩会把收集来的信息发送给充电站管理客户端。
[0024]RS-485通讯模块采用光电隔离的方案，采用差分信号负逻辑，逻辑"I”以两线间的电压差为+ (2?6) V表示；逻辑"0〃以两线间的电压差为-(2?6)V表示，接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，最高传输速率可达10Mbps，采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模能力强，即抗噪声干扰能力强，传输距离可达1.2KM，满足了充电站内每个充电桩与充电站管理客户端的通讯需求。
[0025]交互显示模块为7英寸显示屏，交互显示模块显示充电状态信息、充电电流信息、充电电压信息和电池异常温度信息，操控输入单元操控输入单元是键盘区，用于设置充电桩的工作参数，状态报警单元包括三位指示灯和蜂鸣器，三位指示灯是绿色时表示没有在工作或充电结束，三位指示灯是黄色时表示正在进行充电，三位指示灯是红色时表示电压、温度或电流信息异常；充电开始时蜂鸣器鸣响一次，正常充电结束后蜂鸣器每隔3s鸣响一次，直到充电枪拔离被充电汽车，电压、温度和电流异常时，红色指示灯每隔10ms闪烁一次，同时蜂鸣器鸣响，直到直到充电枪拔离被充电汽车，所述状态报警单元人为异常信息处理后，需手动清除异常报警状态后才可以重新开始充电。
[0026]充电桩MCU模块是充电桩的控制枢纽，协调各个工作单元模块的工作，电量计算模式采用高精度的容量计算模式，计算公式为C=I*T，其中C是充电容量，I是实时充电电流，T是充电时间，采用容量计算模式更能精准的确定电量并进行计费管理。充电桩电量计算不适用汽车动力电池管理系统上的电量SOC估算方法，因为SOC受充电倍率，温度，自放电及老化影响，实际使用中要进行调整，不同的电动汽车对SOC的定义形式不一样，无法通用在各种电动汽车上。
[0027]充电模块提供充电所需的能量转换，根据充电桩MCU模块提供的充电信息，来提供恒定的输出电流和输出电压，电压电流输出全部采用闭环回馈控制技术，实现恒流-恒压-静置三段式充电，充电模式切换根据电压真似采样电压来进行自动切换，控制精度在± 1%。FS，保证了计量的准确性，充电过程中出现电压或温度异常时，充电模块自动执行保护动作并反馈给MCU模块来进行处理。
[0028]IC卡读取模块自动读取IC卡的ID号，并把ID号码传输给MCU模块来识别IC卡信息。
[0029]投币管理模块能够识别纸币和硬币，投币管理模块在充电完成后根据结算金额自动找零，并且具有假币识别功能。
[0030]CAN通信模块兼容被充电汽车的CAN通讯协议，通过CAN模块实现被充电汽车和充电桩之间的数据信息交互，实时监测被充电汽车的电池组状态信息。
[0031]票据打印模块打印出充电信息的票据，作为充电凭证，票据打印内容含有所使用充电桩的ID号、充电起始和结束电压电流信息、IC卡结算信息和消费金额。
[0032]充电接口用来实现充电桩和被充电汽车之间的电气连接，电压采样接口真似电压采样，准确的采集电池组两端的电压信息，为充电安全提供精确地数据；充电电流接口是充电的主工作电路电流传输接口 ；CAN通讯接口是进行数据通讯的连接渠道，兼容汽车电路的CAN通讯协议，方便兼容不同电动汽车的通讯管理模块。
[0033]请参阅图3，自适应智能组网式直流充电桩系统的工作流程，包括如下步骤:
[0034]( I)将充电枪从智能充电桩上取下，充电桩MCU模块检测充电枪是否接入电动汽车的充电接口 ；(2)若接入，CAN通信模块通过CAN总线从电动汽车电池管理系统中读取电动汽车最大充电电流、最高充电电压、单体电压和温度的信息，若未接入，则CAN通信模块继续发送读取命令；(3)充电桩MCU模块检查步骤(2)读取的信息是否正常，若正常，则充电模块根据最大充电电流和最高充电电压自动设定充电量程，若不正常，则交互显示模块显示异常数据信息，状态报警单元进行声光报警，三位指示灯显示红色且每隔10ms闪烁一次，同时蜂鸣器鸣响；(4)通过操控输入单元输入信息，设定充电电量并投入硬币、纸币或刷IC卡；(5)IC卡读取模块检测IC卡信息，投币管理模块检测投币信息并检查余额是否满足要求，若满足要求，开始充电，若余额不足，则重新设定充电电量；(6)充电过程中，充电桩MCU模块检查电动汽车的电压和温度，若有异常则充电模块自动执行保护动作停止充电，且交互显示模块显示异常数据信息，状态报警单元进行声光报警；(7)充电结束后，充电桩MCU模块检测充电枪是否挂回智能充电桩，未挂回则交互显示模块提示充电结束，若挂回，则IC卡读取模块扣除IC卡金额，或投币模块根据结算金额自动找零；(8)票据打印模块打印计费票据；(9)充电桩MCU模块通过RS-485通讯模块将充电信息数据发送到充电站管理客户端。
[0035]本实用新型通过充电桩的自动调节给不同电压电流量程的电动汽车充电，建立数据库网络，方便进行数据管理，安全保护设施完善，在充电前和充电过程中均会检测电动汽车的温度和电压信息是否出现异常并进行提示，根据投币金额和刷卡金额来进行计量充电，本实用新型可组网建立大型的充电网络平台，实现规模化推广。
[0036]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种自适应智能组网式直流充电桩系统，其特征在于，包括数据服务器、数据管理操作客户端、充电站管理客户端和智能充电桩，所述数据服务器通过TCP/IP网络通讯分别连接数据管理操作客户端和充电站管理客户端，所述充电站管理客户端通过RS-485通信总线连接智能充电桩； 所述智能充电桩包括充电枪、RS-485通讯模块、交互显示模块、操控输入单元、状态报警单元、充电桩MCU模块、充电模块、IC开读取模块、投币管理模块、CAN通信模块、票据打印模块和充电接口，充电接口包括电压采样接口，充电电流接口和CAN通信接口，所述充电桩MCU模块分别连接充电枪、RS-485通讯模块、交互显示模块、操控输入单元、状态报警单元、充电模块、IC开读取模块、投币管理模块、CAN通信模块、票据打印模块和充电接口。
2.如权利要求1所述的一种自适应智能组网式直流充电桩系统，其特征在于，所述状态报警单元包括三位指示灯和蜂鸣器。
【文档编号】H04L12/40GK204068386SQ201420533420
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】潘呈省 申请人:山东广达锂电检测研究院有限公司