CN207931512U - 电动汽车交流充电桩控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动汽车交流充电桩控制系统，属于供电电路装置技术领域。本实用新型包括单片机控制模块、联网通信模块、电能计量模块、急停控制模块、充电枪控制模块、串口模块、芯片电源模块和电荷泵模块；其辅助电源采用集成化处理，采用AC‑DC、LDO结合的方式，产生稳定电压输出；联网通信采用集成芯片自主设计，成本降低，天线外接降低干扰；负12V电压采用电荷泵电路设计，精简电路的基础上，经测试性能稳定可靠。本实用新型应用STM32控制、人机交互、计量收费、数据通信等技术；功能完善、操作简单、运行可靠、可扩展性强，在充电系统建设中有着广阔的应用前景，有利于电动汽车的普及和推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车交流充电桩控制系统，属于供电电路装置技术领域。
背景技术
随着电动汽车的普及，充电系统的研发设计已如火如荼展开，作为充电方式的选择可分为：交流充和直流快充两种方式。交流充是电动汽车实现电能补给的简单有效基础，也是电动汽车产业化和市场化的重要前提。
交流充电桩主要包括以下几个重要组成部分：主控板、电表计费单元、刷卡单元、显示屏、防雷单元和空开单元。交流充电桩存在以下不足：(1)充电枪控制多采用独立辅助电源模块，增加了组装以及调试成本；(2)GPRS通信模块采用独立模块设计连接，增加电气连接复杂性，成本较高；(3)正负12V电路设计复杂，上升下降沿时间得不到保证。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种电动汽车交流充电桩控制系统，其辅助电源采用集成化处理，采用AC-DC、LDO结合的方式，产生稳定电压输出；联网通信采用集成芯片自主设计，成本降低，天线外接降低干扰；-12V电压采用电荷泵电路设计，精简电路的基础上，经测试性能稳定可靠。
本实用新型所述的电动汽车交流充电桩控制系统，包括单片机控制模块、联网通信模块、电能计量模块、急停控制模块、充电枪控制模块、串口模块、芯片电源模块和电荷泵模块；
所述单片机控制模块包括：STM32F103VCT6单片机、8M晶振、复位按键、LM1117-3.3V芯片、电阻及电容；单片机、晶振和复位按键共同构成了单片机最小系统；LM1117-3.3V芯片及电容实现了5V转3.3V的电平转换，从而为单片机进行供电；
所述联网通信模块包括：MC20芯片、电阻及电容，MC20芯片集成于主控板，MC20芯片直接与单片机连接，天线外接；
所述电能计量模块包括：JSY-MK-163芯片及上拉电阻，JSY-MK-163芯片直接与单片机连接，同时通过上拉电阻接至5V电源；
所述急停控制模块包括：一块型号为MMBT5551的三极管，及部分上拉、限流电阻；单片机引脚直接通过上拉、限流电阻后与急停控制模块连接；
所述充电枪控制模块包括：一块型号为TLP5752的光电耦合器、两块型号为LM258AD的运算放大器、电阻及电容，光电耦合器的输出端与运算放大器的反相输入端连接；
所述串口模块包括：MAX3232芯片、RS232接口及电容，单片机串口连接至MAX3232芯片的11、12脚，MAX3232的13脚、14脚分别接至RS232的2脚、3脚；
所述芯片电源模块包括：LH20-10B12芯片、二极管、27uH电感、电阻及电容，输入电压为220VAC电源，通过AC-DC宽电压稳压，得到稳定+12V；
所述电荷泵模块包括：ICL7662芯片及电容，ICL7662芯片的VIN引脚与芯片电源Vout引脚连接，ICL7662芯片的Vout引脚为-12V电压。
进一步地，本实用新型还包括主控板，主控板上集成有：单片机控制模块、联网通信模块、电能计量模块、充电枪控制模块、串口模块、芯片电源模块和电荷泵模块；
220VAC电源经由芯片电源模块和电荷泵模块为单片机控制模块供电，单片机控制模块分别连接联网通信模块、电能计量模块、充电枪控制模块。
进一步地，本实用新型还包括显示模块、刷卡器控制模块和指示灯模块，显示模块、刷卡器控制模块、指示灯模块以及急停控制模块构成主控板的外围连接单元，显示模块、刷卡器控制模块、指示灯模块以及急停控制模块均与单片机控制模块相连。
进一步地，所述显示模块通过单片机控制模块控制给控制回路供电，接收到用户触摸指令后将指令以RS232或RS485的通讯发送至单片机控制模块。
进一步地，所述显示模块包括：一块使用SSD1963作为驱动芯片的4.3寸液晶屏，引脚直接与单片机连接，通过接口完成对液晶屏的操作。
进一步地，所述刷卡器控制模块包括：一块型号为MT626的非接触式读卡器，非接触式读卡器引脚接至5V电源。
进一步地，所述指示灯模块包括：电源指示灯、充电指示灯、通信状态指示灯，故障指示灯，分别对应颜色为绿色、绿色、黄色和红色。
本实用新型的有益效果是：采用本实用新型所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其辅助电源采用集成化处理，采用AC-DC、LDO结合的方式，产生稳定电压输出；联网通信采用集成芯片自主设计，成本降低，天线外接降低干扰；-12V电压采用电荷泵电路设计，精简电路的基础上，经测试性能稳定可靠。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理框图。
图2是单片机控制模块的电气连接图。
图3是联网通信模块的电气连接图。
图4是电能计量模块的电气连接图。
图5是急停控制模块的电气连接图。
图6是充电枪控制模块的电气连接图。
图7是串口模块的电气连接图。
图8是芯片电源模块的电气连接图。
图9是电荷泵模块的电气连接图。
图10是刷卡器控制模块的电气连接图。
具体实施方式
为了使本实用新型目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1：
本实用新型采用模块化设计思路，应用STM32控制、人机交互、计量收费、数据通信等技术，分别对充电桩的实时控制、网络化交易及运行管理、安全防护等功能子系统进行了具体的设计和实现。本实用新型设计的交流充电桩功能完善、操作简单、运行可靠、可扩展性强，在充电系统建设中有着广阔的应用前景，有利于电动汽车的普及和推广。
如图1所示，本实用新型所述的电动汽车交流充电桩控制系统，包括单片机控制模块、联网通信模块、电能计量模块、急停控制模块、充电枪控制模块、串口模块、芯片电源模块和电荷泵模块。
本实用新型还包括主控板，主控板上集成有：单片机控制模块、联网通信模块、电能计量模块、充电枪控制模块、串口模块、芯片电源模块和电荷泵模块；220VAC电源经由芯片电源模块和电荷泵模块为单片机控制模块供电，单片机控制模块分别连接联网通信模块、电能计量模块、充电枪控制模块。
如图2所示，所述单片机控制模块包括：STM32F103VCT6单片机、8M晶振、复位按键、LM1117-3.3V芯片、电阻及电容；单片机、晶振和复位按键共同构成了单片机最小系统；LM1117-3.3V芯片及电容实现了5V转3.3V的电平转换，从而为单片机进行供电。
如图3所示，所述联网通信模块包括：MC20芯片、电阻及电容，MC20芯片集成于主控板，MC20芯片直接与单片机连接，天线外接。
如图4所示，所述电能计量模块包括：JSY-MK-163芯片及上拉电阻，JSY-MK-163芯片直接与单片机连接，同时通过上拉电阻接至5V电源。
如图5所示，所述急停控制模块包括：一块型号为MMBT5551的三极管，及部分上拉、限流电阻；单片机引脚直接通过上拉、限流电阻后与急停控制模块连接。
如图6所示，所述充电枪控制模块包括：一块型号为TLP5752的光电耦合器、两块型号为LM258AD的运算放大器、电阻及电容，光电耦合器的输出端与运算放大器的反相输入端连接。
如图7所示，所述串口模块包括：MAX3232芯片、RS232接口及电容，单片机串口连接至MAX3232芯片的11、12脚，MAX3232的13脚、14脚分别接至RS232的2脚、3脚。
如图8所示，所述芯片电源模块包括：LH20-10B12芯片、二极管、27uH电感、电阻及电容，输入电压为220VAC电源，通过AC-DC宽电压稳压，得到稳定+12V。
如图9所示，所述电荷泵模块包括：ICL7662芯片及电容，ICL7662芯片的VIN引脚与芯片电源Vout引脚连接，ICL7662芯片的Vout引脚为-12V电压。
实用新型还包括显示模块、刷卡器控制模块和指示灯模块，显示模块、刷卡器控制模块、指示灯模块以及急停控制模块构成主控板的外围连接单元，显示模块、刷卡器控制模块、指示灯模块以及急停控制模块均与单片机控制模块相连。
所述显示模块通过单片机控制模块控制给控制回路供电，接收到用户触摸指令后将指令以RS232或RS485的通讯发送至单片机控制模块。
进一步地，所述显示模块包括：一块使用SSD1963作为驱动芯片的4.3寸液晶屏，引脚直接与单片机连接，通过接口完成对液晶屏的操作。
如图10所示，所述刷卡器控制模块包括：一块型号为MT626的非接触式读卡器，非接触式读卡器引脚接至5V电源。
进一步地，所述指示灯模块包括：电源指示灯、充电指示灯、通信状态指示灯，故障指示灯，分别对应颜色为绿色、绿色、黄色和红色。
需要说明的是：配置显示屏操作界面，充电方式可设置自动充满、按电量充、按金额充和按时间充；充电过程实时显示充电方式、时间、电量及费用信息。采用MODBUS通信协议，RS232通信连接主控板。指示灯显示：电源(POWER：绿色)、通信(COMMUNICATIION：绿色)充电(CHARGE：黄色)、故障(FAULT：红色)。
实施例2：
本实用新型所述充电桩的充电方式分为：刷卡充电、扫码充电两种方式。第一种，刷卡充电：通过本公司发放充值卡，进行非接触式操控充电。刷卡器控制模块采用RS232通信方式。第二种，扫码充电：由充电操控界面，选择二维码充电方式，生成充电二维码，扫码充电。支持微信扫码充电。
本实用新型还可以实现：(1)防雷、接触器控制、枪锁检测：交流输入配置防雷器，具备防雷感应、防操作过电压保护；主控板配置防雷检测功能；交流输入端配置漏电保护开关，具备输出侧。(2)电费计量：电费计量采用单相电表方式，RS485通信，实时显示充电信息。
本实用新型的有益效果是：采用本实用新型所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其辅助电源采用集成化处理，采用AC-DC、LDO结合的方式，产生稳定电压输出；联网通信采用集成芯片自主设计，成本降低，天线外接降低干扰；-12V电压采用电荷泵电路设计，精简电路的基础上，经测试性能稳定可靠。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的专利涵盖范围内。
Claims (7)
1.一种电动汽车交流充电桩控制系统，其特征在于，包括单片机控制模块、联网通信模块、电能计量模块、急停控制模块、充电枪控制模块、串口模块、芯片电源模块和电荷泵模块；
所述单片机控制模块包括：STM32F103VCT6单片机、8M晶振、复位按键、LM1117-3.3V芯片、电阻及电容；单片机、晶振和复位按键共同构成了单片机最小系统；LM1117-3.3V芯片及电容实现了5V转3.3V的电平转换，从而为单片机进行供电；
所述联网通信模块包括：MC20芯片、电阻及电容，MC20芯片集成于主控板，MC20芯片直接与单片机连接，天线外接；
所述电能计量模块包括：JSY-MK-163芯片及上拉电阻，JSY-MK-163芯片直接与单片机连接，同时通过上拉电阻接至5V电源；
所述急停控制模块包括：一块型号为MMBT5551的三极管，及部分上拉、限流电阻；单片机引脚直接通过上拉、限流电阻后与急停控制模块连接；
所述充电枪控制模块包括：一块型号为TLP5752的光电耦合器、两块型号为LM258AD的运算放大器、电阻及电容，光电耦合器的输出端与运算放大器的反相输入端连接；
所述串口模块包括：MAX3232芯片、RS232接口及电容，单片机串口连接至MAX3232芯片的11、12脚，MAX3232的13脚、14脚分别接至RS232的2脚、3脚；
所述芯片电源模块包括：LH20-10B12芯片、二极管、27uH电感、电阻及电容，输入电压为220VAC电源，通过AC-DC宽电压稳压，得到稳定+12V；
所述电荷泵模块包括：ICL7662芯片及电容，ICL7662芯片的VIN引脚与芯片电源Vout引脚连接，ICL7662芯片的Vout引脚为-12v电压。
2.根据权利要求1所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其特征在于，还包括主控板，主控板上集成有：单片机控制模块、联网通信模块、电能计量模块、充电枪控制模块、串口模块、芯片电源模块和电荷泵模块；
220VAC电源经由芯片电源模块和电荷泵模块为单片机控制模块供电，单片机控制模块分别连接联网通信模块、电能计量模块、充电枪控制模块。
3.根据权利要求2所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其特征在于，还包括显示模块、刷卡器控制模块和指示灯模块，显示模块、刷卡器控制模块、指示灯模块以及急停控制模块构成主控板的外围连接单元，显示模块、刷卡器控制模块、指示灯模块以及急停控制模块均与单片机控制模块相连。
4.根据权利要求3所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其特征在于，所述显示模块通过单片机控制模块控制给控制回路供电，接收到用户触摸指令后将指令以RS232或RS485的通讯发送至单片机控制模块。
5.根据权利要求4所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其特征在于，所述显示模块包括：一块使用SSD1963作为驱动芯片的4.3寸液晶屏，引脚直接与单片机连接，通过接口完成对液晶屏的操作。
6.根据权利要求3所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其特征在于，所述刷卡器控制模块包括：一块型号为MT626的非接触式读卡器，非接触式读卡器引脚接至5V电源。
7.根据权利要求3所述的电动汽车交流充电桩控制系统，其特征在于，所述指示灯模块包括：电源指示灯、充电指示灯、通信状态指示灯，故障指示灯，分别对应颜色为绿色、绿色、黄色和红色。
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