CN106547243A - 交流充电桩控制板控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种交流充电桩控制板控制系统，其包括控制器、指示灯、矩阵键盘、彩色LCD接口、单色LCD并口、本地升级接口、温度检测、掉电检测、RTC电路、外部FLASH存储、输出继电器、CAN通信接口等，控制器用于控制完成充电流程及相关的信号采集和保护动作，指示灯与控制器相连，指示灯有四个可控指示灯接口和一个常亮指示灯接口，矩阵键盘与控制器相连，矩阵键盘具备一个4X4的键盘等。本发明成本较低、功能丰富、配置灵活，具备计量计费功能、系统检测功能、系统数据查询功能、系统数据导出功能、多种与后台通讯功能，比如支持以太网连接后台、GPRS/3G/4G连接后台、WIFI连接后台、蓝牙连接后台、CAN连接后台等，具备多种指示灯指示功能和声音提示的蜂鸣器功能。

Description

交流充电桩控制板控制系统
技术领域
本发明涉及一种电动汽车智能充电设施领域，具体地，涉及一种交流充电桩控制板控制系统。
背景技术
全球能源危机不断加深，石油资源日趋枯竭，加之燃油汽车对空气的危害日益加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到，电动汽车将是发展方向。如今大同小异的电动汽车纷纷出现，但是对于电动汽车运行时各种地点对其充电的技术不过成熟，也很不方便，如电动汽车充电站、个人停车位或大型公共停车场等充电场所对于电动汽车的充电操作不够简单、方便。电动汽车智能交流充电桩是用于新能源电动汽车的电能补充设施。通过与汽车进行通信，监控，控制能够可靠地为电动汽车充电。
已有技术具备基本的交流充电功能，已有技术基本分为两种类型：
一种是简易型充电桩，只具备简单的充电功能，不具备丰富的显示功能，不具备必要的软硬件保护功能，不具备公共运营功能；
另一种是以ARM9为核心的高配置充电桩，虽然控制器较为先进，但是成本较高，编程复杂，灵活性比较低，在大规模使用充电桩时，成本控制是个弊病。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种交流充电桩控制板控制系统，其成本较低、功能丰富、处理器适当、配置灵活，控制器选用主流的Cortex-M3系列芯片，符合新国标要求，与国内外相同接口的汽车进行自动匹配，软件、硬件上兼容欧标、美标接口的电动汽车，支持不同的充电方式，比如自动、定时、定费、定量、预约，支持多种身份识别方法，比如即插即充、刷卡、密码、扫码等，支持单色屏显示和按键键盘的人机界面，也支持触控彩屏的人机界面，保护功能全，具备过欠压保护、过流保护、过温保护、过充保护保护、短路保护、漏电保护等保护功能，控制导引功能具备动态可调节功能，相应的过流保护值具备与PWM相匹配的调整功能，具备掉电检测功能，可以保存关键数据，具备计量计费功能、系统检测功能、系统数据查询功能、系统数据导出功能、多种与后台通讯功能，比如支持以太网连接后台、GPRS/3G/4G连接后台、WIFI连接后台、蓝牙连接后台、CAN连接后台等，具备多种指示灯指示功能和声音提示的蜂鸣器功能。
根据本发明的一个方面，提供一种交流充电桩控制板控制系统，其特征在于，其包括：
控制器，用于控制完成充电流程及相关的信号采集和保护动作；
指示灯，与控制器相连，指示灯有四个可控指示灯接口和一个常亮指示灯接口；
矩阵键盘，与控制器相连，具备一个4X4的矩阵键盘，键盘至少包含0-9等共十六个按键；
彩色LCD接口，与控制器相连，显示屏界面编辑由独立软件完成，具备彩色触控效果，同时具备语音播放功能；
单色LCD并口，与控制器相连，支持并行点阵LCD显示器，常用点阵为320X240，240X128，128X64，点阵显示屏界面编辑全部包含与控制器软件中，编辑简单，修改方便的特点；
本地升级接口，与控制器相连，本地程序升级接口为SWD接口；
温度检测，与控制器相连，用于采集PT1000或者PT100类温度传感器的温度，采集温度范围为-40摄氏度到300摄氏度，有效监测充电插头处的温度；
掉电检测，与控制器相连，用于检测到系统电压处于安全电压的临界值，并给出触发信号到控制器，控制器接到该信号后立即触发中断执行掉电保护策略，保护关键数据；
RTC电路，与控制器相连，用于产生0％-100％占空比的PWM信号，并检测出CP反馈回来的电压幅度，依次判断车端发出的指令；
外部FLASH存储，与控制器相连，用于存储交易记录，事件，告警信息，充电过程日志型数据；
外部EEPROM存储，与控制器相连，用于存储系统参数型数据；
电子锁接口，与控制器相连，用于在充电启动时锁定充电枪，在充电结束时释放充电枪，从而起到防盗作用；
控制引导电路，与控制器相连，用于连接确认电路将连接确认信号转换为电平信号供控制器进行检测判断，控制导引的不同PWM占空比联动同步了过流保护的电流值；
输出继电器，与控制器相连，用于控制交流输出的通断；
CAN通信接口，与控制器相连，用于连接集中器或者局域网络；
RS485电表通信，与控制器相连，用于支持符合DL/T 645-2007通信协议的各类电表；
GPRS通信接口，与控制器相连，用于设置参数；
读卡器通信接口，与控制器相连，所用读卡器为定制读卡器，定制方案具备秘钥隐蔽的方法，主板与读卡器通信时只传送秘钥编号不传送秘钥明文，更具备保密性；
输入输出接口，与控制器相连，具备四路数字信号采集接口，用于采集急停按钮状态，漏电保护器状态，防雷器状态；
急停按钮，与控制器相连，用于作为特殊作用使用。
优选地，所述掉电检测采用的控制芯片的型号为IMP809LEUR-T。
优选地，所述控制器选用的型号为STM32F103。
优选地，所述控制引导电路采用主副控制电路，需要闭合时同时导通增加驱动能力，导通以后主电路断开，副电路继续工作，副电路功耗比较小，降低了继电器工作的功耗。
优选地，所述控制器具备与以太网通信模块、3G/4G通信模块、WIFI通信模块相连接的RS232接口，与各个通信模块的之间的通信具备可设置性和可兼容性。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明成本较低、功能丰富、处理器适当、配置灵活，控制器选用主流的Cortex-M3系列芯片，符合新国标要求，与国内外相同接口的汽车进行自动匹配，软件、硬件上兼容欧标、美标接口的电动汽车，支持不同的充电方式，比如自动、定时、定费、定量、预约，支持多种身份识别方法，比如即插即充、刷卡、密码、扫码等，支持单色屏显示和按键键盘的人机界面，也支持触控彩屏的人机界面，保护功能全，具备过欠压保护、过流保护、过温保护、过充保护保护、短路保护、漏电保护等保护功能，控制导引功能具备动态可调节功能，相应的过流保护值具备与PWM相匹配的调整功能，具备掉电检测功能，可以保存关键数据，具备计量计费功能、系统检测功能、系统数据查询功能、系统数据导出功能、多种与后台通讯功能，比如支持以太网连接后台、GPRS/3G/4G连接后台、WIFI连接后台、蓝牙连接后台、CAN连接后台等，具备多种指示灯指示功能和声音提示的蜂鸣器功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明交流充电桩控制板控制系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明交流充电桩控制板控制系统包括：
控制器，用于控制完成充电流程及相关的信号采集和保护动作；
指示灯，与控制器相连，指示灯有四个可控指示灯接口和一个常亮指示灯接口；
矩阵键盘，与控制器相连，具备一个4X4的矩阵键盘，键盘可以至少包含0-9等共十六个按键；
彩色LCD接口，与控制器相连，显示屏界面编辑由独立软件完成，具备彩色触控效果，同时具备语音播放功能；
单色LCD并口，与控制器相连，支持并行点阵LCD显示器，常用点阵为320X240，240X128，128X64，点阵显示屏界面编辑全部包含与控制器软件中，编辑简单，修改方便的特点；
本地升级接口，与控制器相连，本地程序升级接口为SWD接口；
温度检测，与控制器相连，用于采集PT1000或者PT100类温度传感器的温度，采集温度范围为-40摄氏度到300摄氏度，有效监测充电插头处的温度；
掉电检测，与控制器相连，用于检测到系统电压处于安全电压的临界值，并给出触发信号到控制器，控制器接到该信号后立即触发中断执行掉电保护策略，保护关键数据；
RTC电路，与控制器相连，用于产生0％-100％占空比的PWM信号，并检测出CP反馈回来的电压幅度，依次判断车端发出的指令；
外部FLASH存储，与控制器相连，用于存储交易记录，事件，告警信息，充电过程日志型数据；
外部EEPROM存储，与控制器相连，用于存储系统参数型数据；
电子锁接口，与控制器相连，用于在充电启动时锁定充电枪，在充电结束时释放充电枪，从而起到防盗作用；
控制引导电路，与控制器相连，用于连接确认电路将连接确认信号转换为电平信号供控制器进行检测判断，控制导引的不同PWM占空比联动同步了过流保护的电流值；
输出继电器，与控制器相连，用于控制交流输出的通断；
CAN通信接口，与控制器相连，用于连接集中器或者局域网络；
RS485电表通信，与控制器相连，用于支持符合DL/T 645-2007通信协议的各类电表；
GPRS通信接口，与控制器相连，用于设置参数；
读卡器通信接口，与控制器相连，所用读卡器为定制读卡器，定制方案具备秘钥隐蔽的方法，主板与读卡器通信时只传送秘钥编号不传送秘钥明文，更具备保密性；
输入输出接口，与控制器相连，具备四路数字信号采集接口，用于采集急停按钮状态，漏电保护器状态，防雷器状态；
急停按钮，与控制器相连，用于作为特殊作用使用。
本发明的工作原理如下：控制器是控制板的核心，用于控制完成充电流程，及相关的信号采集和保护动作，控制器及主要外围电路共同组成了控制板。
控制器通过控制专用读卡器读取专用卡片对用户的身份进行验证，或者通过用户输入密码进行身份验证，或者通过用户扫描二维码进行身份验证，或者通过用户手机的蓝牙接口进行身份验证。验证好以后用户获得了充电桩的使用权限，可以进行后续充电工作，获取权限以后，控制板会检测并提示连接好充电线缆，为充电做好准备工作。
连接好充电线缆以后，用户可以选择预约启动充电或者立即启动充电，选择的方式决定于获取权限的方式，比如可以通过人机界面选择预约时间，也可以通过手机APP客户端软件进行预约等操作，选择好启动时间以后控制板控制电子锁锁定充电插头，保证充电插头的安全性。
启动时间到达以后，控制板启动充电，电能输出到车端。在充电过程中控制板实时监测充电的电压、电流、电量、充电时间、充电接口温度、汽车状态以及监测控制板外围器件状态，比如急停状态、读卡器状态、电表状态、漏电保护器状态、防雷器状态、后台通信状态等，控制板对这些状态进行逻辑判断是否暂停充电或者结束充电。
在充电过程中，有后台存在的情况下可以实现充电功率自动调节的柔性充电策略。充电站可以根据站的总功率及现有使用的功率进行合理的功率调配，后台将需要调整的功率要求下发给控制板，控制板调整PWM(脉冲宽度调制)输出参数执行后台的要求。
充电结束一般分为三种情况，第一种汽车认为充满后汽车主动发送停止充电指令，第二种控制板判断为故障或者充电条件满足后主动停止充电，第三种客户操作停止充电，包括人机界面停止或者远程手机APP停止充电。充电结束以后扣除本次充电的电费和服务费等费用。
所述控制器具备与以太网通信模块、3G/4G通信模块、WIFI通信模块相连接的RS232接口，与各个通信模块的之间的通信具备可设置性和可兼容性。
所述掉电检测采用的控制芯片的型号为IMP809LEUR-T，这样结构简单，成本低。
所述控制器选用的型号为STM32F103，这样结构简单，成本低。
所述控制引导电路采用主副控制电路，需要闭合时同时导通增加驱动能力，导通以后主电路断开，副电路继续工作，副电路功耗比较小，降低了继电器工作的功耗。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、与国内外相同接口的汽车进行自动匹配；
2、软件、硬件上兼容欧标、美标接口的电动汽车；
3、支持多种身份识别方法，比如即插即充、刷卡、密码、扫码等；
4、支持单色屏显示和按键键盘的人机界面，也支持触控彩屏的人机界面；
5、保护功能全，具备过欠压保护、过流保护、过温保护、过充保护保护、短路保护、漏电保护等保护功能；
6、控制导引功能具备动态可调节功能，相应的过流保护值具备与PWM相匹配的调整功能；
7、具备掉电检测功能，可以保存关键数据。
8、具备多种与后台通讯功能，比如支持以太网连接后台、GPRS/3G/4G连接后台、WIFI连接后台、蓝牙连接后台、CAN连接后台等。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种交流充电桩控制板控制系统，其特征在于，其包括：
控制器，用于控制完成充电流程及相关的信号采集和保护动作；
指示灯，与控制器相连，指示灯有四个可控指示灯接口和一个常亮指示灯接口；
矩阵键盘，与控制器相连，矩阵键盘具备一个4X4的键盘，键盘至少包含0-9等共十六个按键；
彩色LCD接口，与控制器相连，显示屏界面编辑由独立软件完成，具备彩色触控效果，同时具备语音播放功能；
单色LCD并口，与控制器相连，支持并行点阵LCD显示器，常用点阵为320X240，240X128，128X64，点阵显示屏界面编辑全部包含与控制器软件中，编辑简单，修改方便的特点；
本地升级接口，与控制器相连，本地程序升级接口为SWD接口；
温度检测，与控制器相连，用于采集PT1000或者PT100类温度传感器的温度，采集温度范围为-40摄氏度到300摄氏度，有效监测充电插头处的温度；
掉电检测，与控制器相连，用于检测到系统电压处于安全电压的临界值，并给出触发信号到控制器，控制器接到该信号后立即触发中断执行掉电保护策略，保护关键数据；
RTC电路，与控制器相连，用于产生0％-100％占空比的PWM信号，并检测出CP反馈回来的电压幅度，依次判断车端发出的指令；
外部FLASH存储，与控制器相连，用于存储交易记录，事件，告警信息，充电过程日志型数据；
外部EEPROM存储，与控制器相连，用于存储系统参数型数据；
电子锁接口，与控制器相连，用于在充电启动时锁定充电枪，在充电结束时释放充电枪，从而起到防盗作用；
控制引导电路，与控制器相连，用于连接确认电路将连接确认信号转换为电平信号供控制器进行检测判断，控制导引的不同PWM占空比联动同步了过流保护的电流值；
输出继电器，与控制器相连，用于控制交流输出的通断；
CAN通信接口，与控制器相连，用于连接集中器或者局域网络；
RS485电表通信，与控制器相连，用于支持符合DL/T 645-2007通信协议的各类电表；
GPRS通信接口，与控制器相连，用于设置参数；
读卡器通信接口，与控制器相连，所用读卡器为定制读卡器，定制方案具备秘钥隐蔽的方法，主板与读卡器通信时只传送秘钥编号不传送秘钥明文，更具备保密性；
输入输出接口，与控制器相连，具备四路数字信号采集接口，用于采集急停按钮状态，漏电保护器状态，防雷器状态；
急停按钮，与控制器相连，用于作为特殊作用使用。
2.根据权利要求1所述的交流充电桩控制板控制系统，其特征在于，所述掉电检测采用的控制芯片的型号为IMP809LEUR-T。
3.根据权利要求1所述的交流充电桩控制板控制系统，其特征在于，所述控制器选用的型号为STM32F103。
4.根据权利要求1所述的交流充电桩控制板控制系统，其特征在于，所述控制引导电路采用主副控制电路，需要闭合时同时导通增加驱动能力，导通以后主电路断开，副电路继续工作，副电路功耗比较小，降低了继电器工作的功耗。
5.根据权利要求1所述的交流充电桩控制板控制系统，其特征在于，所述控制器具备与以太网通信模块、3G/4G通信模块、WIFI通信模块相连接的RS232接口，与各个通信模块的之间的通信具备可设置性和可兼容性。
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