全文摘要
本实用新型提供一种电动车智能充电桩，属于充电设备技术领域。所述充电桩包括依次连接的AC\/DC电源模块、电参数采集模块、电量计量模块以及主控MCU，所述AC\/DC电源模块与市电连接，所述主控MCU与IC卡读卡模块、投币模块、通讯模块连接，所述电参数采集模块与负荷控制模块、温度采集模块、漏电保护模块连接，所述主控MCU与温度采集模块连接，所述负荷控制模块与充电输出模块连接，所述电量计量模块对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集；本实用新型充电数据采集部分采用电量计量芯片，对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集，按实际消耗电量收费。
主设计要求
1.一种电动车智能充电桩，其特征在于，所述充电桩包括依次连接的AC\/DC电源模块、电参数采集模块、电量计量模块以及主控MCU，所述AC\/DC电源模块与市电连接，所述主控MCU与IC卡读卡模块、投币模块、通讯模块连接，所述电参数采集模块与负荷控制模块、温度采集模块、漏电保护模块连接，所述主控MCU与温度采集模块连接，所述负荷控制模块与充电输出模块连接，所述电量计量模块对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集；所述充电桩电路采用火线、零线双回路电量计量专用芯片RN8209电路，两路电流ADC采样通道V1P\\\\V1N、V2P\\\\V2N，正常用电时火线、零线的电流相等，两路采样数值相等，当有非法接电时会造成火线、零线电流不平衡，RN8209芯片输出异常数据，主控MCU识别异常后自动切断电源并通过通讯模块报警。
设计方案
1.一种电动车智能充电桩，其特征在于，所述充电桩包括依次连接的AC\/DC电源模块、电参数采集模块、电量计量模块以及主控MCU，所述AC\/DC电源模块与市电连接，所述主控MCU与IC卡读卡模块、投币模块、通讯模块连接，所述电参数采集模块与负荷控制模块、温度采集模块、漏电保护模块连接，所述主控MCU与温度采集模块连接，所述负荷控制模块与充电输出模块连接，所述电量计量模块对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集；所述充电桩电路采用火线、零线双回路电量计量专用芯片RN8209电路，两路电流ADC采样通道V1P\\V1N、V2P\\V2N，正常用电时火线、零线的电流相等，两路采样数值相等，当有非法接电时会造成火线、零线电流不平衡，RN8209芯片输出异常数据，主控MCU识别异常后自动切断电源并通过通讯模块报警。
2.根据权利要求1所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括防雷击模块，所述防雷击模块与AC\/DC电源模块连接，所述防雷击模块采用氧化锌+气体放电双重保护电路。
3.根据权利要求1所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述漏电保护模块采用高灵敏度的集成传感器漏电流检测电路，当检测到漏电时，在0.05-0.1s内切断电源。
4.根据权利要求1所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述电量计量模块中电路数据存储部RAM芯片采用掉电数据可保持的铁电存储器62C*系列，当检测到市电中断时，主控MCU通过电路的法拉电容继续获得1分钟的供电时间，完成结算和数据保存后迅速进入低功耗状态，当法拉电容的电量耗尽，主控MCU停止工作，但是铁电存储器的数据并不会丢失，市电来电后充电桩重新启动，断电前的用户重新进入充电桩系统时，主控MCU进行识别并调出保存的数据，再做相应的结算处理。
5.根据权利要求1所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述充电桩为户外安装式充电站，采用金属板金工艺，顶部用倾斜式泄水檐，前面板刷卡\\显示区采用PVC整体防护，输出插座采用一体式防水插座，带弹性保护盖。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述充电桩还设有后台管理系统，所述后台管理系统与充电桩主控MCU采用4G网络连接，由服务器、客户管理模块、金融结算模块、统计模块和数据分析模块组成，用于客户数据管理、金融结算模块、统计和数据采集分析。
7.根据权利要求6所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述充电桩显示区与金融结算模块连接，充电结束后，通过扫描显示区的二维码进行充电，充电结束后显示结算金额。
8.根据权利要求5所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述充电输出模块与充电输出插座连接。
9.根据权利要求1所述的电动车智能充电桩，其特征在于，所述通讯模块采用WIFI或GPRS通信。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于充电设备技术领域，具体涉及一种电动车智能充电桩。
背景技术
目前国内电动车保有量为1.8亿辆，据不完全统计全国每年火灾达数万起，造成重大人员伤亡和财产损失，电动车不规范充电是火灾的主要原因。如果没有规划相应的电动自行车停车充电区域，私拉乱接或者搬电池上楼充电的现象时有发生。如果发生充电引发的火灾等现象有可能带来很大的财产损失，毕竟波及的范围相对集中。
另外，小区内因无安全充电设备，使业主在单元楼前出现乱拉乱扯电线充电等现象，存在很大的安全隐患。
目前市场上通用型充电桩基本上都采用计时控制收费，对充电功率不做采集，现有充电桩普遍采用计时收费，对充电过程的电参数不做采集，功率大的电动车、三轮车和小功率的助力车都按计时计费，导致对充电用户收费不公平，管理者不能统计实际电量消耗与现实收益的直接数据，充电过程的安全性得不到可靠控制。收费方式大部分采用扫码和投币方式，扫码不适合老年人使用，投币方式对提前终止充电的退费也存在一定问题。
实用新型内容
本实用新型通过提供一种电动车智能充电桩，解决了现有技术中充电桩采用计时控制收费，导致对充电用户收费不公平的技术问题，通过采用电量计量芯片对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集，实现了按实际消费电量收费的技术效果。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：
一种电动车智能充电桩，所述充电桩包括依次连接的AC\/DC电源模块、电参数采集模块、电量计量模块以及主控MCU，所述AC\/DC 电源模块与市电连接，所述主控MCU与IC卡读卡模块、投币模块、通讯模块连接，所述电参数采集模块与负荷控制模块、温度采集模块、漏电保护模块连接，所述主控MCU与温度采集模块连接，所述负荷控制模块与充电输出模块连接，所述电量计量模块对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集；所述充电桩电路采用火线、零线双回路电量计量专用芯片RN8209电路，两路电流ADC采样通道V1P\\V1N、V2P\\V2N，正常用电时火线、零线的电流相等，两路采样数值相等，当有非法接电时会造成火线、零线电流不平衡，RN8209芯片输出异常数据，主控MCU识别异常后自动切断电源并通过通讯模块报警。
优选地，所述充电桩还包括防雷击模块，所述防雷击模块与 AC\/DC电源模块连接，所述防雷击模块采用氧化锌+气体放电双重保护电路。
优选地，所述漏电保护模块采用高灵敏度的集成传感器漏电流检测电路，当检测到漏电时，在0.05-0.1s内切断电源。
优选地，所述电量计量模块中电路数据存储部RAM芯片采用掉电数据可保持的铁电存储器62C*系列，当检测到市电中断时，主控 MCU通过电路的法拉电容继续获得1分钟的供电时间，完成结算和数据保存后迅速进入低功耗状态，当法拉电容的电量耗尽，主控MCU停止工作，但是铁电存储器的数据并不会丢失，市电来电后，充电桩重新启动，断电前的用户重新进入充电桩系统时，主控MCU进行识别并调出保存的数据，再做相应的结算处理。
优选地，所述充电桩为户外安装式充电站，采用金属板金工艺，顶部用倾斜式泄水檐，前面板刷卡\\显示区采用PVC整体防护，输出插座采用一体式防水插座，带弹性保护盖。
优选地，所述充电桩还设有后台管理系统，所述后台管理系统与充电桩主控MCU采用网络连接，由服务器、客户管理模块、金融结算模块、统计模块和数据分析模块组成，用于客户数据管理、金融结算模块、统计和数据采集分析。
优选地，所述充电桩显示区与金融结算模块连接，充电结束后，通过扫描显示区的二维码进行充电，充电结束后显示结算金额。
优选地，所述充电输出模块与充电输出插座连接。
优选地，所述通讯模块采用WIFI\/GPRS通信。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型充电数据采集部分采用电量计量芯片，对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集，按实际消耗电量收费，后台管理系统对各个充电端的数据进行统计，收支账目清晰。
(2)本实用新型充电桩具备防雨、防雷击、防窃电、漏电保护、欠压、过压、过流、短路、过载保护电路，发生异常及时切断充电回路并报警，通过现场声光报警和短信提醒的方式通知管理者及时处理，具备良好的安全性。
(3)本实用新型计费方式采用扫码、刷卡、投币结合方式，由用户自行选择，管理者提供充值卡，结算直观方便，充值卡实现一卡通，不同区域的充电桩均可以持一张卡充电。
(4)本实用新型具备充电记忆功能，当遇到电力中断情况时，保存当前用户充电数据，扫码用户即时结算，储值卡用户在下次充电时自动结算上次费用。
(5)本实用新型采用充电回路双计量结构，对火线、零线电量数据分别计量，有效针对私自接电窃电的行为，当检测数据发生异常即时报警通知管理者处理。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型RN8209电路的结构示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
如图1所示，一种电动车智能充电桩，为户外安装式充电站，采用金属板金工艺，顶部用倾斜式泄水檐，前面板刷卡\\显示区采用PVC 整体防护，输出插座采用一体式防水插座，带弹性保护盖。所述充电桩包括依次连接的防雷击模块、AC\/DC电源模块、电参数采集模块、电量计量模块以及主控MCU，所述防雷击模块与AC\/DC电源模块连接，所述防雷击模块与市电连接，所述主控MCU与IC卡读卡模块、投币模块、通讯模块连接，所述主控MCU还与后台管理系统连接，所述电参数采集模块与负荷控制模块、温度采集模块、漏电保护模块连接，所述主控MCU与温度采集模块连接，所述负荷控制模块与充电输出模块连接，所述电量计量模块对充电过程的电压、电流、功率、功率因数、电能消耗做实时精确采集；所述充电输出模块与充电输出插座连接，用于电动车充电。所述漏电保护模块采用高灵敏度的集成传感器漏电流检测电路，当检测到漏电时，在0.05-0.1s内切断电源。所述通讯模块采用WIFI或GPRS通信。所述后台管理系统与充电桩主控MCU采用网络连接，由服务器、客户管理模块、金融结算模块、统计模块和数据分析模块组成，用于客户数据管理、金融结算模块、统计和数据采集分析。所述充电桩显示区与金融结算模块连接，充电结束后，通过扫描显示区的二维码进行充电，充电结束后显示结算金额。
如图2所示，所述充电桩电路采用火线、零线双回路电量计量专用芯片RN8209电路，两路电流ADC采样通道V1P\\V1N、V2P\\V2N，正常用电时火线、零线的电流相等，两路采样数值相等，当有非法接电时会造成火线、零线电流不平衡，RN8209芯片输出异常数据，主控MCU识别异常后自动切断电源并通过通讯模块报警。RN8209内部的24bitADC电压电流取样ADC，经主控MCU对采样数据进行分析，当检测到的电压、电流偏离预设值，即当出现过压、欠压、过流、短路、过载等异常情况时及时报警。
RN8209能够测量有功功率、有功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和电流有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案；此外，RN8209支持全数字的增益、相位和 offset校正，有功电能脉冲从PF管脚输出，用户自定义电能脉冲频率从QF引脚输出；RN8209提供的两个串行接口SPI和UART，方便与外部MCU之间进行通信；RN8209内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作。
以上实施例中，AC\/DC模块为市电220V降压后得到充电电压和系统工作电压；电量计量模块用于对充电消耗电量进行计量；电参数采集模块用于对充电过程的电压、电流等数据采集；主控MCU为主控系统CPU，控制整个充电系统；IC卡模块采用RFID技术， 13.56MHZ非接触射频卡读写系统；通讯模块为数据上传通道，采用 WIFI和4G通讯；投币模块用于硬币识别；温度采集模块用于对充电系统电路的温度测量；负荷控制模块对负载检测、通断控制；漏电检测模块具有系统漏电保护功能。充电用户通过微信、支付宝扫描显示区的二维码或通过IC卡模块刷卡或投币模块投币，激活充电系统，连接电池后开始充电，充电结束后切断电源，通讯模块以声光形式发出充电完成提醒，完成扣费，整个交易结束。用户也可以随时终止充电，按实际充电量进行扣费。充电过程电量计量模块和电参数采集模块实时监测充电数据，对电参数、温度参数实时监控，发生异常情况及时通过主控MCU切断电源，并通过通讯模块报警。
所述防雷击模块采用氧化锌+气体放电双重保护电路，抵御雷击浪涌冲击。电源避雷器中的雷电能量吸收，主要是氧化锌压敏电阻和气体放电管。氧化锌压敏电阻是限压型保护器件，没有脉冲电压时呈现高阻状态，一旦响应脉冲电压，立即将电压限制到一定值，其阻抗突变为低阻状态。气体放电管具有很强的承受大能量冲击的能力，但在具体使用时，由于气体放电管在放电时残压极低，近似于短路状态，可避免雷击现象发生。
所述电量计量模块中电路数据存储部RAM芯片采用掉电数据可保持的铁电存储器62C*系列，当检测到市电中断时，主控MCU通过电路的法拉电容继续获得1分钟的供电时间，完成结算和数据保存后迅速进入低功耗状态，当法拉电容的电量耗尽，主控MCU停止工作，但是铁电存储器的数据并不会丢失，市电来电后，充电桩重新启动，断电前的用户重新进入充电桩系统时，主控MCU进行识别并调出保存的数据，再做相应的结算处理。本实用新型具备充电记忆功能，当遇到电力中断情况时，保存当前用户充电数据，扫码用户即时结算，储值卡用户在下次充电时自动结算上次费用。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920029301.5
申请日:2019-01-08
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:13(河北)
授权编号:CN209409843U
授权时间:20190920
主分类号:B60L 53/31
专利分类号:B60L53/31;B60L53/10;G07F15/00
范畴分类:32B;37C;
申请人:唐山智通仪表技术有限公司
第一申请人:唐山智通仪表技术有限公司
申请人地址:063399 河北省唐山市丰南区丰南镇青年路516号
发明人:李银龙;闫广瑞;马华
第一发明人:李银龙
当前权利人:唐山智通仪表技术有限公司
代理人:王培苓
代理机构:43115
代理机构编号:长沙市和协专利代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计