CN110143149A - 一种交流充电桩控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交流充电桩控制器，属于充电桩技术领域，包括：开关电源、计量模块、第一微控制器单元、PWM放大及检测模块、漏电检测模块以及充电控制模块集成于同一安装板卡。本发明的有益效果：提供一种交流充电桩控制器，该控制器将开关电源、电能计量模块、漏电检测、充电控制继电器、电压电流检测等集成在一块板卡，精简了外部接口，整桩设计更简单，成本更低。

Description

一种交流充电桩控制器

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，尤其涉及一种交流充电桩控制器。

背景技术

目前的交流充电桩由多个功能单元组成，例如：充电控制器、开关电源、漏电保护模块、交流接触器、电量计量、远程通信模块、充电连接器等组成，整个充电桩的系统集成度较低，功能扩展不方便、成本较高，不利于充电桩的市场化推广。

如何提供一种集成度高、功能丰富的交流充电桩控制器，使整个交流充电桩的设计难度和成本降低是目前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明涉及一种交流充电桩控制器。

本发明采用如下技术方案：

一种交流充电桩控制器，用于控制交流充电桩对电动汽车的充电操作；所述控制器包括：

开关电源，用于提供多种电压的电源；

计量模块，连接所述开关电源，用于采集充电操作时所述交流充电桩和所述电动汽车的充电电路的电路信息并转换为模拟信号，以及用于对模拟信号进行计算处理得到相应的计量信息并输出；

第一微控制器单元，连接所述开关电源和所述计量模块，用于产生对应所述充电操作的PWM信号并输出，以及用于接收所述计量信息并进行后续处理；

PWM放大及检测模块，连接所述开关电源和所述第一微控制器单元，用于接收所述PWM信号并对所述PWM信号进行放大处理后发送至一处理端，所述处理端对放大后的所述PWM信号进行实时检测获得信号信息；

漏电检测模块，连接所述开关电源和所述第一微控制器单元，用于检测到所述充电电路超过预设的漏电流值时向所述第一微控制器单元发送漏电告警信号，所述第一微控制器单元接收到所述漏电告警信号后输出切断充电控制继电器信号以停止所述充电操作；

充电控制模块，连接所述开关电源和所述第一微控制器单元，用于在接收到所述切断充电控制继电器信号时停止所述充电操作；

所述开关电源、所述计量模块、所述第一微控制器单元、所述PWM放大及检测模块、所述漏电检测模块以及所述充电控制模块集成于同一安装板卡。

优选的，所述开关电源用于提供±12V、5V以及3.3V电源。

优选的，所述电路信息包括电压、电流、电功率以及电量信息。

优选的，所述处理端采用单片机；

所述信号信息包括放大后的所述PWM信号的幅值、频率以及占空比。

优选的，所述PWM放大及检测模块将所述PWM信号进行放大处理，以得到幅值为±12V的所述PWM信号。

优选的，所述充电控制模块由充电控制继电器及其驱动电路组成。

优选的，所述控制器还包括：

浪涌抑制模块，所述浪涌抑制模块连接所述开关电源，用于对所述控制器进行防护操作；

所述浪涌抑制模块集成于所述安装板卡。

优选的，所述控制器还包括：

第二微控制器单元，连接所述第一微控制器单元，用于向所述第一微控制器单元下发充电控制指令，以控制所述第一微控制器单元根据所述充电控制指令控制所述充电操作，以及用于接收所述电路信息和所述信号信息；

所述第二微控制器单元集成于所述安装板卡。

优选的，所述控制器还包括：

读卡器接口，连接所述第二微控制器单元，用于与一读卡器建立连接，以接收所述充电控制指令；

LED控制接口，连接所述第二微控制器单元，用于与一LED指示灯建立连接，以控制所述LED指示灯的显示状态；

人机界面控制接口，连接所述第二微控制器单元，用于与一显示界面建立连接，以控制所述显示界面实时显示所述电路信息；

所述读卡器接口、所述LED控制接口以及所述人机界面控制接口集成于所述安装板卡。

优选的，所述控制器还包括：

4G模块，连接所述第二微控制器单元，用于为所述控制器和一远程终端建立通信连接，以提供给使用者通过所述远程终端向所述控制器发送所述充电控制指令以控制所述交流充电桩对所述电动汽车的充电。

本发明的有益效果：提供一种交流充电桩控制器，该控制器将开关电源、电能计量模块、漏电检测、充电控制继电器、电压电流检测等集成在一块板卡，精简了外部接口，整桩设计更简单，成本更低。

附图说明

图1为本发明一种优选的实施例中，交流充电桩控制器的功能模块示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图1所示，一种交流充电桩控制器，用于控制交流充电桩对电动汽车的充电操作；上述控制器包括：

开关电源1，用于提供多种电压的电源，开关电源1主要由AC/DC模块及其外围滤波电路组成，为其他功能单元提供±12V、5V、3.3V电源；

计量模块3，连接上述开关电源1，用于采集充电操作时上述交流充电桩和上述电动汽车的充电电路的电路信息并转换为模拟信号，以及用于对模拟信号进行计算处理得到相应的计量信息并输出，计量模块3由计量芯片RN08209D及匹配电流互感器、电压互感器组成。互感器将电压、电流隔离转换为可以采集的模拟信号，计量芯片采集电压电流的模拟信号，内部计算电压、电流、电功率、电量，通过数字方式向第一微控制器单元2传送计量信息；

第一微控制器单元2，连接上述开关电源1和上述计量模块3，用于产生对应上述充电操作的PWM信号并输出，以及用于接收上述计量信息并进行后续处理，第一微控制器单元2产生PWM信号，频率和占空比满足GB/T 18487.1的规定。该PWM信号经过PWM放大及检测模块6，幅值被放大为±12V，被放大后的PWM信号通过检测电路传送至单片机9S12G128的AD接口，单片机可以对该信号的幅值、频率、占空比进行实时检测。该单元与计量模块3进行串口通信，实时接收计量模块3传送的电压、电流、电功率、电量信息，并将该信息传送至第一微控制器单元2；

PWM放大及检测模块6，连接上述开关电源1和上述第一微控制器单元2，用于接收上述PWM信号并对上述PWM信号进行放大处理后发送至一处理端，上述处理端对放大后的上述PWM信号进行实时检测获得信号信息；

漏电检测模块4，连接上述开关电源1和上述第一微控制器单元2，用于检测到上述充电电路超过预设的漏电流值时向上述第一微控制器单元2发送漏电告警信号，上述第一微控制器单元2接收到上述漏电告警信号后输出切断充电控制继电器信号以停止上述充电操作，漏电检测模块4主要由A型漏电检测芯片FM2147及匹配的漏电互感器组成，当该电路检测到超过规定的漏电流时，漏电检测芯片FM2147向第一微控制器单元2发出漏电告警信号，第一微控制器单元2接收到该告警信号后，立即切断充电控制继电器，停止充电；

充电控制模块5，连接上述开关电源1和上述第一微控制器单元2，用于在接收到上述切断充电控制继电器信号时停止上述充电操作，充电控制模块5主要由充电控制继电器及其驱动电路组成，由第一微控制器单元2控制其闭合或断开；

上述开关电源1、上述计量模块3、上述第一微控制器单元2、上述PWM放大及检测模块6、上述漏电检测模块4以及上述充电控制模块5集成于同一安装板卡；

L、N、PE、CP/CC分别为三相输入U线、三项输入中线、接地线、充电控制和连接检测。

在本实施例中，该控制器将开关电源1、电能计量模块3、漏电检测、充电控制继电器、电压电流检测等集成在一块板卡，精简了外部接口，整桩设计更简单，成本更低。

较佳的实施例中，上述开关电源1用于提供±12V、5V以及3.3V电源。

较佳的实施例中，上述电路信息包括电压、电流、电功率以及电量信息。

较佳的实施例中，上述处理端采用单片机；

上述信号信息包括放大后的上述PWM信号的幅值、频率以及占空比。

较佳的实施例中，上述PWM放大及检测模块6将上述PWM信号进行放大处理，以得到幅值为±12V的上述PWM信号。

较佳的实施例中，上述充电控制模块5由充电控制继电器及其驱动电路组成。

较佳的实施例中，上述控制器还包括：

浪涌抑制模块12，上述浪涌抑制模块12连接上述开关电源1，用于对上述控制器进行防护操作；

上述浪涌抑制模块12集成于上述安装板卡。

在本实施例中，浪涌抑制模块12主要由压敏电阻和气体放电管分别组成差模和共模浪涌抑制。

较佳的实施例中，上述控制器还包括：

第二微控制器单元1，连接上述第一微控制器单元2，用于向上述第一微控制器单元2下发充电控制指令，以控制上述第一微控制器单元2根据上述充电控制指令控制上述充电操作，以及用于接收上述电路信息和上述信号信息，第二微控制器单元7主要由导体的STM32F407VGT6及其外设电路组成。第二微控制器单元7通过串口与第一微控制器单元2进行通信，向第一微控制器单元2下发充电或停止充电命令(充电控制指令)，接收第一微控制器单元2发送的PWM信号状态、充电电压、电流、电功率、电量；

上述第二微控制器单元7集成于上述安装板卡。

较佳的实施例中，上述控制器还包括：

读卡器接口8，连接上述第二微控制器单元7，用于与一读卡器建立连接，以接收上述充电控制指令；

LED控制接口9，连接上述第二微控制器单元7，用于与一LED指示灯建立连接，以控制上述LED指示灯的显示状态；

人机界面控制接口10，连接上述第二微控制器单元7，用于与一显示界面建立连接，以控制上述显示界面实时显示上述电路信息，人机界面控制接口10为串口通信电路，第二微控制器单元7通过该电路控制人机界面实时显示电压、电流、电功率、电量，充电状态；

上述读卡器接口8、上述LED控制接口9以及上述人机界面控制接口10集成于上述安装板卡，读卡器接口8为串口通信电路，第二微控制器单元7通过该电路与读卡器通信，接收启动充电或停止充电指令。

较佳的实施例中，上述控制器还包括：

4G模块11，连接上述第二微控制器单元7，用于为上述控制器和一远程终端建立通信连接，以提供给使用者通过上述远程终端向上述控制器发送上述充电控制指令以控制上述交流充电桩对上述电动汽车的充电。

在本实施例中，第二微控制器单元7通过4G模块11与远端监控平台交互数据，该控制器可实现充电枪引导信号控制、充电电压检测、充电电流检测、电能计量、漏电流检测、LED灯控制、电子锁控制、语音输出、蓝牙通讯，交流输入过欠压保护、漏电保护等相关功能。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种交流充电桩控制器，其特征在于，用于控制交流充电桩对电动汽车的充电操作；所述控制器包括：

开关电源，用于提供多种电压的电源；

计量模块，连接所述开关电源，用于采集充电操作时所述交流充电桩和所述电动汽车的充电电路的电路信息并转换为模拟信号，以及用于对模拟信号进行计算处理得到相应的计量信息并输出；

第一微控制器单元，连接所述开关电源和所述计量模块，用于产生对应所述充电操作的PWM信号并输出，以及用于接收所述计量信息并进行后续处理；

PWM放大及检测模块，连接所述开关电源和所述第一微控制器单元，用于接收所述PWM信号并对所述PWM信号进行放大处理后发送至一处理端，所述处理端对放大后的所述PWM信号进行实时检测获得信号信息；

漏电检测模块，连接所述开关电源和所述第一微控制器单元，用于检测到所述充电电路超过预设的漏电流值时向所述第一微控制器单元发送漏电告警信号，所述第一微控制器单元接收到所述漏电告警信号后输出切断充电控制继电器信号以停止所述充电操作；

充电控制模块，连接所述开关电源和所述第一微控制器单元，用于在接收到所述切断充电控制继电器信号时停止所述充电操作；

所述开关电源、所述计量模块、所述第一微控制器单元、所述PWM放大及检测模块、所述漏电检测模块以及所述充电控制模块集成于同一安装板卡。

2.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述开关电源用于提供±12V、5V以及3.3V电源。

3.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述电路信息包括电压、电流、电功率以及电量信息。

4.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述处理端采用单片机；

所述信号信息包括放大后的所述PWM信号的幅值、频率以及占空比。

5.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述PWM放大及检测模块将所述PWM信号进行放大处理，以得到幅值为±12V的所述PWM信号。

6.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述充电控制模块由充电控制继电器及其驱动电路组成。

7.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：

浪涌抑制模块，所述浪涌抑制模块连接所述开关电源，用于对所述控制器进行防护操作；

所述浪涌抑制模块集成于所述安装板卡。

8.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：

第二微控制器单元，连接所述第一微控制器单元，用于向所述第一微控制器单元下发充电控制指令，以控制所述第一微控制器单元根据所述充电控制指令控制所述充电操作，以及用于接收所述电路信息和所述信号信息；

所述第二微控制器单元集成于所述安装板卡。

9.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：

读卡器接口，连接所述第二微控制器单元，用于与一读卡器建立连接，以接收所述充电控制指令；

LED控制接口，连接所述第二微控制器单元，用于与一LED指示灯建立连接，以控制所述LED指示灯的显示状态；

人机界面控制接口，连接所述第二微控制器单元，用于与一显示界面建立连接，以控制所述显示界面实时显示所述电路信息；

所述读卡器接口、所述LED控制接口以及所述人机界面控制接口集成于所述安装板卡。

10.根据权利要求1的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：

4G模块，连接所述第二微控制器单元，用于为所述控制器和一远程终端建立通信连接，以提供给使用者通过所述远程终端向所述控制器发送所述充电控制指令以控制所述交流充电桩对所述电动汽车的充电。