CN102752299B - 电动汽车充电站免调试复合式通讯装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电站复合式通讯装置，包括中央处理单元、数据转换单元、开入处理模块、开出处理模块、量测量处理模块、数据总线接口、光纤以太网模块；所述中央处理单元与数据转换单元、开入处理模块、开出处理模块、量测量处理模块、数据总线接口、光纤以太网模块通过系统总线连接，采集开入处理模块、量测量处理模块、数据总线接口的数据；本发明的有益效果：解决电动汽车充电站内不同厂家充电设备互联时设备配置、规约转换、通讯接口转换的问题，通过该复合式通讯装置的处理，使不同厂家充电设备符合国家统一标准，简化设备互联及系统接入过程，便于充电站改造、维护、扩建、升级，提高充电站自动化和管理水平。

Description

电动汽车充电站免调试复合式通讯装置及方法

技术领域

本发明属于电动汽车通讯领域，尤其涉及电动汽车充电站免调试复合式通讯装置及方法。

背景技术

目前在电动汽车充电站中，存在各个厂家的不同型号的充电机、充电桩设备。不同厂家的设备、甚至同一厂家的不同设备由于开发的背景、运行经验以及技术水平的限制，采用的通讯接口和通讯协议各不相同，难以实现无缝集成和相互操作，需要额外的硬件和软件来实现互联，导致现场接线复杂，各系统接口规约不一致，影响了系统可靠性、开放性和可扩展性。

中国专利200910036774.9公开了一种即时通信客户端及其通信的方法、一种插件，用于包括至少两个即时通讯装置的通讯客户端，与多个不同的即时通讯装置上的好友进行通信时使用。该专利针对计算机软件方面的在线的即时通讯，不适用于电动汽车充电站工业级测控通讯。

中国专利201020166056.1公开了一种通信协议转换器，用于轨道交通车辆驾驶室人机与列车自动防护车载系统的通信，该专利针对轨道交通，无法适用于电动汽车充电设备，更无法满足电动汽车充电站内通信的要求。

中国专利201010611267.6公开了一种电网监控系统的免维护方法及其系统，用于当客户端与站端处理单元的固定视频数据通信端口被占用后,通过服务器灵活分配空闲的传输端口,解决了因端口被占导致通讯失败的问题。该专利主要针对网络通讯中的端口调整，不适用于电动汽车充电站中的设备的免调试接入及协议转换。

中国专利201110298433.6公开了一种电力系统的协议转换控制系统和协议转换方法，该方法主要用于视频影音的转换，不适用于电动汽车充电站内的通信。

中国专利201120246774.4公开了一种基于AT96总线架构的电动汽车充换电站智能规约转换器。该专利仍使用了传统通讯方式，未考虑在充电站中复杂的电磁环境对通讯的影响和干扰，并且未能进行统一的信息建模。

以上现有技术虽取得了一定成果，但仍存在以下问题：

1)只实现了不同协议到一种协议的转换，不能灵活用于不同的通讯场合；

2)只是针对通讯协议的转换，无法实现设备信息的自动建模和描述，同时在设备接入网络时仍需在服务端进行设置才能实现无缝集成；

3)通讯方式仍选择传统通讯方式，未能考虑到在充电站中复杂的电磁环境对通讯的影响和干扰；

4)只考虑了通讯方面的转换，未能针对设备信息模型进行统一规划和处理。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种电动汽车充电站免调试复合式通讯装置及方法，解决电动汽车充电站内不同厂家充电设备互联时设备配置、规约转换、通讯接口转换的问题，通过该通讯装置的处理，使不同厂家充电设备符合国家统一标准，简化设备互联及系统接入过程，便于充电站改造、维护、扩建、升级，提高充电站自动化和管理水平，同时使用光纤以太网替换充电设备现有通讯接口，避免了充电站内的电磁扰动，提高了通讯稳定性和成功率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种电动汽车充电站免调试通讯装置，包括中央处理单元、数据转换单元、开入处理模块、开出处理模块、量测量处理模块、数据总线接口、光纤以太网模块；所述中央处理单元与数据转换单元、开入处理模块、开出处理模块、量测量处理模块、数据总线接口、光纤以太网模块通过系统总线连接，采集开入处理模块、量测量处理模块、数据总线接口的数据；

所述开入处理模块与充电设备开关相连，采集充电设备开关状态；

所述开出处理模块与充电设备开关相连，控制充电设备开关分合操作；

所述量测量处理模块与充电设备互感器相连，采集充电设备传感器数据；

所述数据总线接口与充电设备传感器及其它测量设备相连，采集充电设备传感器数据；

所述数据转换单元包括数据处理模块、报文解析配置模块、协议栈存储模块、设备模型描述包，完成设备自描述、报文格式转换、协议存储的功能；

所述数据处理模块与中央处理单元连接；

所述数据处理模块与报文解析配置模块和协议栈存储模块连接，将采集的状态量、量测量转换为标准格式报文、增加自描述信息后发送到电动汽车充电站监控系统，同时将电动汽车充电站监控系统传送的标准报文转换为对充电设备开关的分合操作控制；

所述报文解析配置模块与中央处理单元连接，配置内部逻辑关系描述文件，用于实现充电设备、开关、互感器、传感器及其它测量设备的特征描述、信息关联及综合调用关系；所述协议栈存储模块与中央处理单元连接，用于存储充电设备支持的通讯协议包；

所述设备模型描述包与数据处理模块连接，用于存储充电设备的统一信息模型描述文件。

所述光纤以太网模块通过充电站内部光纤以太网与电动汽车充电站监控系统连接并进行数据交互；所述充电站监控系统连接充电站光纤以太网络，所述充电站光纤以太网络连接充电机的复合式通讯装置和充电桩的复合式通讯装置。

所述中央处理单元包括32位微处理器、内存及Flash，采用嵌入式操作系统，实现系统任务调度、资源管理、数据读写、接口处理，实现对硬件资源的操作和控制。

所述数据总线接口支持但不限于CAN总线接口或Modbus总线接口或485总线接口或232总线接口。

电动汽车充电站免调试复合式通讯方法，包含以下步骤：

步骤一：根据设备统一模型信息更新数据转换单元中的设备模型描述包，并根据充电设备自由通讯接口和通讯协议对数据转换单元进行配置，将充电设备所用通讯协议增加至数据转换单元协议栈存储模块中，同时配置数据转换单元报文解析配置模块中可编程配置文件支持包，用于实现充电设备、开关、互感器、传感器及其它测量设备的特征描述、信息关联及综合调用关系。

步骤二：中央处理单元通过开入处理模块、量测量处理模块和数据总线接口采集充电设备中状态量和量测量数据；

步骤三：中央处理单元将采集的状态量与量测量数据送入数据转换单元，数据转换单元将中央处理单元采集的状态量、量测量转换为标准格式报文、设备信息模型转换、增加自描述信息后通过光纤以太网模块发送到充电站网络中的电动汽车充电站监控系统。

步骤四：从电动汽车充电站监控系统接收到标准报文后，通过数据转换单元转换为对充电设备开关的分合操作控制，并通过开出处理模块对充电设备开关进行控制操作。

本发明的有益效果：

1)本装置及方法完成对充电站内各充电设备的数据采集和转换，转换为统一标准的报文格式，并接收标准报文转换为对充电设备开关的分合控制操作。转换后的符合标准规约的数据格式可供整个充电站监控系统使用，免去了各设备在通讯时需单独配置规约的麻烦，解决了各厂家设备互联互通时规约转换的问题。

2)本装置及方法将充电站内各充电设备与充电站网络以数字接口进行连接，通过本装置将充电设备中各种测量、传感、开入数据进行数字化转换，并增加设备自描述信息，实现设备就地数字化，简化了充电设备接入过程，提高了充电站监控系统的自动化水平。

3)本装置及方法使用光纤以太网通讯替换传统充电设备中的CAN、232、485及其它通讯接口，简化了设备通讯网络，加快充电站设计建设过程，同时装置采用模块化设计，独立性高，提高了系统可靠性、可扩展性和灵活性。

4)本装置及方法通过数字化光电转换和协议转换使不同厂家的充电设备符合统一的标准要求，所有的设备信息采用统一的信息模型、按照统一的通讯规则接入系统，使不同厂家的设备间实现无缝连接，在不影响通讯可靠性和实时性的前提下完成了信息共享，为后期充电站进行改造、升级、扩建提供了便利。

附图说明

图1本发明的电动汽车充电站复合式通讯装置结构图；

图2本发明的电动汽车充电站复合式免调试通讯方法流程图；

图3本发明的数据转换单元结构图；

图4本发明的电动汽车充电站复合式免调试通讯方法网络示意图。

其中：1，复合式通讯装置；2，充电设备开关；3，充电设备互感器；4，充电设备传感器及其它测量设备；5，充电站光纤以太网络；6，充电站监控系统；7，充电机；8，充电桩；

11，中央处理单元；12，数据转换单元；13，开入处理模块；14，开出处理模块；15，量测量处理模块；16，数据总线接口，17，光纤以太网模块；121，数据处理模块；122，报文解析配置模块；123，协议栈存储模块；124，设备模型描述包。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，电动汽车充电站复合式通讯装置，包括中央处理单元11、数据转换单元12、开入处理模块13、开出处理模块14、量测量处理模块15、数据总线接口16、光纤以太网模块17。

所述中央处理单元11包括32位微处理器、内存及Flash，采用嵌入式操作系统，实现系统任务调度、资源管理、数据读写、接口处理，实现对硬件资源的操作和控制。所述中央处理单元11与数据转换单元12、开入处理模块13、开出处理模块14、量测量处理模块15、数据总线接口16、光纤以太网模块17通过系统总线连接，采集开入处理模块13、量测量处理模块15、数据总线接口16的数据。所述开入处理模块13与充电设备开关2相连，采集充电设备开关2状态。所述开出处理模块14与充电设备开关2相连，控制充电设备开关2分合操作。所述量测量处理模块15与充电设备互感器3相连，采集充电设备互感器3数据。所述数据总线接口16与充电设备传感器及其它测量设备4相连，采集充电设备传感器及其它测量设备4数据。所述数据总线接口16支持但不限于CAN总线接口或Modbus总线接口或485总线接口或232总线接口总线接口。

所述数据转换单元12包括数据处理模块121、报文解析配置模块122、协议栈存储模块123、设备模型描述包124，完成设备自描述、报文格式转换、协议存储的功能。所述数据处理模块121与报文解析配置模块122和协议栈存储模块123连接，将采集的状态量、量测量转换为标准格式报文、增加自描述信息后发送到电动汽车充电站监控系统6，同时将电动汽车充电站监控系统6传送的标准报文转换为对充电设备开关2的分合操作控制。所述报文解析配置模块122与中央处理单元11连接，可配置内部逻辑关系描述文件，用于实现充电设备、开关、互感器、传感器及其它测量设备的特征描述、信息关联及综合调用关系。所述协议栈存储模块123与中央处理单元11连接，用于存储充电设备支持的通讯协议包。所述设备模型描述包124与数据处理模块121连接，用于存储充电设备的统一信息模型描述文件。

所述光纤以太网模块17通过充电站内部光纤以太网络5与电动汽车充电站监控系统6连接并进行数据交互。

如图2所示，根据设备统一模型信息更新数据转换单元12中的设备模型描述包124，并根据充电设备自由通讯接口和通讯协议对数据转换单元12进行配置，将充电设备所用通讯协议增加至数据转换单元12的协议栈存储模块123中，同时配置数据转换单元12的报文解析配置模块122中可编程配置文件支持包，用于实现充电设备、开关、互感器、传感器及其它测量设备的特征描述、信息关联及综合调用关系。中央处理单元11通过开入处理模块13、量测量处理模块15和数据总线接口16采集充电设备中状态量和量测量数据；中央处理单元11将采集的状态量与量测量数据送入数据转换单元12，数据转换单元12将中央处理单元11采集的状态量、量测量转换为标准格式报文、设备信息模型转换、增加自描述信息后通过光纤以太网模块17发送到充电站光纤以太网络5中的电动汽车充电站监控系统6。从电动汽车充电站监控系统6接收到标准报文后，通过数据转换单元12转换为对充电设备开关2的分合操作控制，并通过开出处理模块14对充电设备开关2进行控制操作。

如图3所示，数据转换单元12包括数据处理模块121、报文解析配置模块122、协议栈存储模块123、设备模型描述包124。工作时，数据处理模块121与报文解析配置模块122和协议栈存储模块123进行信息交互，将采集的状态量、量测量转换为包含自描述信息的标准格式报文后发送到电动汽车充电站监控系统6，同时将电动汽车充电站监控系统6传送的标准报文转换为对充电设备开关2的分合操作控制。报文解析配置模块122和协议栈存储模块123均通过中央处理单元11进行配置和控制。

如图4所示，充电机7和充电桩8通过复合式通讯装置1接入充电站光纤以太网络5，与电动汽车充电站监控系统6进行数据交互。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种电动汽车充电站复合式通讯装置，其特征是，包括中央处理单元、数据转换单元、开入处理模块、开出处理模块、量测量处理模块、数据总线接口、光纤以太网模块；所述中央处理单元与数据转换单元、开入处理模块、开出处理模块、量测量处理模块、数据总线接口、光纤以太网模块通过系统总线连接，采集开入处理模块、量测量处理模块、数据总线接口的数据；

所述开入处理模块与充电设备开关相连，采集充电设备开关状态；

所述开出处理模块与充电设备开关相连，控制充电设备开关分合操作；

所述量测量处理模块与充电设备互感器相连，采集充电设备互感器数据；

所述数据总线接口与充电设备传感器及其它测量设备相连，采集充电设备传感器数据；

所述数据转换单元包括数据处理模块、报文解析配置模块、协议栈存储模块、设备模型描述包，完成设备自描述、报文格式转换、协议存储的功能；

所述数据处理模块与中央处理单元连接；

所述数据处理模块与报文解析配置模块和协议栈存储模块连接，将采集的状态量、量测量转换为标准格式报文、增加自描述信息后发送到电动汽车充电站监控系统，同时将电动汽车充电站监控系统传送的标准报文转换为对充电设备开关的分合操作控制；

所述报文解析配置模块与中央处理单元连接，配置内部逻辑关系描述文件，用于实现充电设备、开关、互感器、传感器及其它测量设备的特征描述、信息关联及综合调用关系；

所述协议栈存储模块与中央处理单元连接，用于存储充电设备支持的通讯协议包；

所述设备模型描述包与数据处理模块连接，用于存储充电设备的统一信息模型描述文件。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车充电站复合式通讯装置，其特征是，所述光纤以太网模块通过充电站内部光纤以太网与电动汽车充电站监控系统连接并进行数据交互；所述充电站监控系统连接充电站光纤以太网络，所述充电站光纤以太网络连接充电机的复合式通讯装置和充电桩的复合式通讯装置。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车充电站复合式通讯装置，其特征是，所述中央处理单元包括32位微处理器、内存及Flash，采用嵌入式操作系统，实现系统任务调度、资源管理、数据读写、接口处理，实现对硬件资源的操作和控制。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车充电站复合式通讯装置，其特征是，所述数据总线接口支持但不限于CAN总线接口或Modbus总线接口或485总线接口或232总线接口。

5.一种用于电动汽车充电站复合式通讯装置的通讯方法，其特征是，具体工作步骤如下：

步骤一：根据设备统一模型信息更新数据转换单元中的设备模型描述包，并根据充电设备自由通讯接口和通讯协议对数据转换单元进行配置，将充电设备所用通讯协议增加至数据转换单元协议栈存储模块中，同时配置数据转换单元报文解析配置模块中可编程配置文件支持包，用于实现充电设备、开关、互感器、传感器及其它测量设备的特征描述、信息关联及综合调用关系；

步骤二：中央处理单元通过开入处理模块、量测量处理模块和数据总线接口采集充电设备中状态量和量测量数据；

步骤三：中央处理单元将采集的状态量与量测量数据送入数据转换单元，数据转换单元将中央处理单元采集的状态量、量测量转换为标准格式报文、设备信息模型转换、增加自描述信息后通过光纤以太网模块发送到充电站网络中的电动汽车充电站监控系统；

步骤四：从电动汽车充电站监控系统接收到标准报文后，通过数据转换单元转换为对充电设备开关的分合操作控制，并通过开出处理模块对充电设备开关进行控制操作。