ZigBee、GPRS在充电桩中的应用-原理图|技术方案

在国家政策一轮又一轮的推动下电动汽车充电桩越来越普及，人们对桩的要求也越来越高。车主不仅要知道哪些桩离自己最近、哪些桩现在空闲可以充电、充上电之后又要知道当前的充电状状态。使用ZigBee+GPRS可以轻松实现。

1、互联网时代下的充电桩
现在随着互联网技术的发展，组网的方式也越来越丰富，充电桩APP的功能也越来越强大。有了充电桩APP人们就能够轻松知道附近哪些桩可以用、桩的充电桩状态是什么。所有充电桩APP应用基础是充电桩可以联网。
 

图 1充电桩app
 

2、充电站简介
充电桩分为直流桩和交流桩，有的充电站建有交流桩有的建有直流桩，也有的交直流都桩都具备。一般一个小规模充电站有十几个桩位，大规模充电站有几十个桩位。
 

图 2 充电站/
 

3、有线方式组网
每一个桩通过CAN总线将自身的状态上传给主机，然后主机再通过以太网将数据传到后台服务器，app处理后台的数据将信息传递给最终的用户。这种方法的缺点是现场必须能够接入互联网，而且后续想再增加新的充电桩就非常的麻烦。
 

图 3 充电站有线组网
 

4、无线方式组网
在每一个桩上面都装有一个ZigBee模块，任意选择一个节点作为主节点，主节点负责将子节点的数据进行采集处理，然后再通过GPRS DTU上传到后台的服务器。这种方法的好处是现场不需要通讯线缆且不需要有接入互联网的接口，如果后续想再增加充电桩也比较容易。
 

图 4 充电站无线组网
 

如果在每一个桩上面安装GPRS DTU成本有点高，而且每一个GPRS DTU都要进行充值维护很麻烦。所以一般选择ZigBee设备将每一个桩先进性组网，再通过GPRS DTU进行上传。致远电子的ZBCOM-300IE配有FastZigBee组网协议，可以实现数据透传，且组网非常方便。
 

图 5 FastZigBee协议特点
 

GPRS DTU可以支持移动、联通网络，这个设备使用起来也非常简单，只有设置服务器地址、端口号、串口波特率，设备就可以工作了。
 

图 6 ZWG-20IE GPRS DTU

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设计和选用电源模块应考虑那些性能参数
同样的输入输出电压、同样的功率、同样的封装，不同厂家的电源模块，哪个性能更好？对于一个性能优良的电源模块来说，需要测试的项目很多，而且这些性能之间是紧密联系的，本文挑选其中几个方面的性能进行对比阐述。

1、稳定可靠
稳定可靠性是根本，如果工作时电源模块运行稳定可靠都不能保证，其他性能也就别提了。
 

 

从设计的角度来看，需要考虑当模块处于最恶劣环境时模块中每个器件电应力和热应力在允许范围内并保证留有一定裕量，且在系统受到一定干扰时，应保持稳定。

从应用的角度来看，虽然一些性能无法测试，但可根据规格书极限测试条件测试电源稳定可靠性，如最高最低电压、最高最低温度、最大负载等；也可根据规格书如图1推荐电路，测试模块浪涌抗扰度、静电抗扰度、脉冲群抗扰度等；还可测试模块持续短路、重复开关机等。
 

图1 推荐电路
 

当然，这些测试本身属于破坏性的，会造成模块一定的损伤，测试完后不应再使用在产品上。

2、容性负载和过流保护
电源容性负载能力越大，常意味着限流点设置较高。在开机和输出短路时通常导致较高的电应力，甚至使变压器饱和。另一方面，在电源从额定负载到限流点负载范围内，电源又无法实现过流保护，将严重影响电源可靠性、寿命等。

3、负载调整率和最小负载要求
对单路输出电源，一般无最低负载要求。但当负载降低到额定负载10%以下，为降低电源空载或轻载功耗，会进入间歇工作模式，虽不影响其正常工作，但其纹波可能会增大并出现听觉噪声。因此，选择电源模块时功率亦需考虑。如最大负载低于1W，却选择10W或更大功率的电源明显是不合适的。

除此之外，对双路及更多路输出电源，通常要求每一路都带有至少10%额定负载。以双路输出为例，若主路带满载，而辅路带额定负载10%以下，将导致辅路输出电压比起额定值高出较多；若主路带额定负载10%以下，而辅路带满载，将导致辅路输出电压比额定输出值低较多。

另外，值得注意的是，若主路突然由重载变为很轻负载或相反，将导致辅路电压出现下冲或上冲。很明显这意味着，主路的“大动作”将可能导致辅路工作异常。

模块本身可以加更大的假负载，当然这也会增加其损耗。在选择电源模块设计系统时，特别对于多路输出模块，应考虑最轻负载问题。
 

图2 上冲和下冲

 

4、其他基本性能
其他需要比较的性能如：纹波噪声、电压精度、电压调整率、开机过冲、上升时间、掉电保持时间、空载功耗、效率等。但测试时，应采用规范的测试方法。比如测试纹波噪声时应限制带宽为20M，采用靠测法或平行线测试法。

5、总结
综上所述，仅比较一两个方面的性能，就断定某个电源性能更优是不明智的，设计者通常可能是为了其他某个性能而牺牲另一个性能。

对应用者来说，应根据实际情况选择模块，通常在稳定可靠的前提下，满足应用即可，不必追求全部性能最优。模块的设计通常是为了满足通用要求，若一些情况下，无法满足特定应用，应联系模块设计厂家，提供相应解决方法。

对设计者来说，应注意各个性能的相互影响，最优化整体性能。
 

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