CN206426864U - 一种电动汽车交流充电桩控制板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车交流充电桩控制板，包括核心控制器和分别与核心控制器电连接的掉电检测电路、交流输出电路、LCD控制电路、计量采集电路、温度采集电路、急停按钮、矩阵键盘、连接确认电路及控制导引电路、读卡器通信接口、后台通信接口、CAN通信接口、数字信号输入接口、数据存储器、指示灯接口、充电枪防盗接口、本地升级接口。本实用新型具备丰富的显示功能，具备必要的软硬件保护功能和公共运营功能，生产成本较低。

Description

一种电动汽车交流充电桩控制板

技术领域

本实用新型涉及电动汽车智能充电设施技术领域，具体地说是一种电动汽车交流充电桩控制板。

背景技术

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。本申请主要针对以上两种问题，提出一种成本较低、功能丰富、处理器适当、配置灵活的交流充电桩控制板。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提出一种成本较低、功能丰富、处理器适当、配置灵活的交流充电桩控制板。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案

一种电动汽车交流充电桩控制板，包括核心控制器和分别与核心控制器电连接的掉电检测电路、交流输出电路、LCD控制电路、计量采集电路、温度采集电路、急停按钮、矩阵键盘、连接确认电路及控制导引电路、读卡器通信接口、后台通信接口、CAN通信接口、数字信号输入接口、数据存储器、指示灯接口、充电枪防盗接口、本地升级接口。

掉电检测电路采用控制芯片IMP809LEUR-T，用于检测到系统电压处于安全电压的临界值，并给出触发信号到核心控制器，核心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。

交流输出电路通过开关电路控制输出继电器T9SV1K15来控制交流输出的通断。

计量采集电路采用RS485电路，支持符合DL/T 645-2007通信协议的各类电表。

温度采集电路采用模拟量采集电路，能够有效监测充电插头处的温度。

连接确认电路将连接确认信号转换为电平信号供核心控制器进行检测判断；控制导引电路能够产生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，控制导引的不同PWM占空比联动同步了过流保护的电流值。

后台通信接口是与以太网通信模块、GPRS通信模块、3G/4G通信模块、WIFI通信模块相连接的RS232接口。

CAN通信接口用于连接集中器或者局域网络。

数据存储器包括外部Flash和外部EEPROM，外部FLASH可存储交易记录，事件，告警信息，充电过程等日志型数据；EEPROM可以存储系统参数等参数型数据。

充电枪防盗接口采用电子锁驱动接口，电子锁可以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。

优选的，所述核心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，型号为STM32F103，软件采用uC/OS-III实时操作系统。

优选的，所述LCD控制电路支持并行LCD电路，支持并行点阵LCD显示器。

优选的，所述LCD控制电路同时支持串行彩色触控LCD电路。

优选的，所述读卡器通信接口为RFID读卡器的RS232接口。

优选的，所述本地升级接口为SWD接口，用于本地程序升级。

核心控制器及主要外围电路共同组成了控制板，核心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输出参数执行后台的要求。

本实用新型具有如下有益效果

1、硬件上同时支持点阵屏幕和彩色触控屏，软件上支持显示一致，同步显示。该方案在不同应用场景可选择用显示屏方案或者不带显示屏，软硬件上不用修改兼容两种屏幕的人机界面，使用方便灵活。

2、身份识别同时支持非接触的M1卡片、非接触的CPU卡片、二维码扫码、密码认证等多种认证方案，该方案在不同应用场景可选用不同的认证方式或者组合方式，使用方便灵活。

3、控制导引功能具备可调节调节配置功能，该参数可以按实际充电桩功率进行调节，比如3.5KW和7KW，参数调节以后表示充电桩的输出功率进行变动，同时过流保护点进行联动动态自动调节；在实际充电过程中，根据后台充电策略该参数可以根据电网的配电能力进行输出功率调节，实现柔性充电。

4、外接专用读卡器使充电桩的秘钥可以根据不同用户进行修改，修改后的参数保存到本地，专用读卡器的秘钥具备非明文传输，提高了秘钥的保密性。而秘钥修改的方案具备不同用户既能使用同一程序又能分别进行秘钥保护，实现了程序的兼容性。

附图说明

图1为本实用新型提出的电路原理框图。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种电动汽车交流充电桩控制板，包括核心控制器和分别与核心控制器电连接的掉电检测电路、交流输出电路、LCD控制电路、计量采集电路、温度采集电路、急停按钮、矩阵键盘、连接确认电路及控制导引电路、读卡器通信接口、后台通信接口、CAN通信接口、数字信号输入接口、数据存储器、指示灯接口、充电枪防盗接口、本地升级接口。

掉电检测电路采用控制芯片IMP809LEUR-T，用于检测到系统电压处于安全电压的临界值，并给出触发信号到核心控制器，核心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。

交流输出电路通过开关电路控制输出继电器T9SV1K15来控制交流输出的通断，为了降低继电器功耗，控制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。

计量采集电路采用RS485电路，支持符合DL/T 645-2007通信协议的各类电表。

温度采集电路采用模拟量采集电路，可采集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，能够有效监测充电插头处的温度。

本控制板具备一个4X4的矩阵键盘方案，键盘可以至少包含0-9等共16个按键的键盘方案。

连接确认电路将连接确认信号转换为电平信号供核心控制器进行检测判断；控制导引电路能够产生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，控制导引的不同PWM占空比联动同步了过流保护的电流值。

后台通信接口是与以太网通信模块、GPRS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，可兼容性，具体设备的选用可以参数设置。

CAN通信接口用于连接集中器或者局域网络。

数字信号输入接口为4路数字信号采集接口，可以采集急停按钮状态，漏电保护器状态，防雷器状态。

数据存储器包括外部Flash和外部EEPROM，外部FLASH可存储交易记录，事件，告警信息，充电过程等日志型数据；EEPROM可以存储系统参数等参数型数据。

充电枪防盗接口采用电子锁驱动接口，电子锁可以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。

核心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，型号为STM32F103，软件采用uC/OS-III实时操作系统。

LCD控制电路支持并行LCD电路，支持并行点阵LCD显示器。

LCD控制电路同时支持串行彩色触控LCD电路。

以上两种类型的显示屏可以根据具体情况自由搭配，或者不用显示屏。软件上支持双类型屏幕同时工作。

读卡器通信接口为RFID读卡器的RS232接口。

本地升级接口为SWD接口，用于本地程序升级。

核心控制器及主要外围电路共同组成了控制板，核心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。

除了基本的充电功能以外，控制板还有以下几个功能：1、本地参数及日志保存功能。2、具备本地程序升级功能。3、具备远程程序升级功能。4、具备充电接口兼容性功能，能够兼容国标充电接口、美标充电接口、欧标充电接口。5、LCD灵活配置功能，LCD可以使用点阵屏，彩色触控屏、不使用LCD。6、充电方式灵活配置功能，可以刷卡计费，可以扫码计费，可以即插即充，可以刷卡认证但不计费，可以一桩一卡。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车交流充电桩控制板，其特征在于：包括核心控制器和分别与核心控制器电连接的掉电检测电路、交流输出电路、LCD控制电路、计量采集电路、温度采集电路、急停按钮、矩阵键盘、连接确认电路及控制导引电路、读卡器通信接口、后台通信接口、CAN通信接口、数字信号输入接口、数据存储器、指示灯接口、充电枪防盗接口、本地升级接口；

掉电检测电路采用控制芯片IMP809LEUR-T，用于检测到系统电压处于安全电压的临界值，并给出触发信号到核心控制器，核心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；

交流输出电路通过开关电路控制输出继电器T9SV1K15来控制交流输出的通断；

计量采集电路采用RS485电路，支持符合DL/T 645-2007通信协议的各类电表；

温度采集电路采用模拟量采集电路，能够有效监测充电插头处的温度；

连接确认电路将连接确认信号转换为电平信号供核心控制器进行检测判断；控制导引电路能够产生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，控制导引的不同PWM占空比联动同步了过流保护的电流值；

后台通信接口是与以太网通信模块、GPRS通信模块、3G/4G通信模块、WIFI通信模块相连接的RS232接口；

CAN通信接口用于连接集中器或者局域网络；

数据存储器包括外部Flash和外部EEPROM，外部FLASH可存储交易记录，事件，告警信息，充电过程等日志型数据；EEPROM可以存储系统参数等参数型数据；

充电枪防盗接口采用电子锁驱动接口，电子锁可以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。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电桩控制板，其特征在于：所述核心控制器用于控制完成充电流程，及信号采集和保护动作，型号为STM32F103，软件采用uC/OS-III实时操作系统。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电桩控制板，其特征在于：所述LCD控制电路支持并行LCD电路，支持并行点阵LCD显示器。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车交流充电桩控制板，其特征在于：所述LCD控制电路同时支持串行彩色触控LCD电路。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电桩控制板，其特征在于：所述读卡器通信接口为RFID读卡器的RS232接口。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电桩控制板，其特征在于：所述本地升级接口为SWD接口，用于本地程序升级。