本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車智能充電設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種電動(dòng)汽車交流充電樁控制板。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車智能交流充電樁是用于新能源電動(dòng)汽車的電能補(bǔ)充設(shè)施。通過與汽車進(jìn)行通信，監(jiān)控，控制能夠可靠地為電動(dòng)汽車充電。
已有技術(shù)具備基本的交流充電功能，已有技術(shù)基本分為兩種類型。
一種是簡易型充電樁，只具備簡單的充電功能，不具備豐富的顯示功能，不具備必要的軟硬件保護(hù)功能，不具備公共運(yùn)營功能。
另一種是以ARM9為核心的高配置充電樁，雖然控制器較為先進(jìn)，但是成本較高，編程復(fù)雜，靈活性比較低，在大規(guī)模使用充電樁時(shí)，成本控制是個(gè)弊病。本申請主要針對以上兩種問題，提出一種成本較低、功能豐富、處理器適當(dāng)、配置靈活的交流充電樁控制板。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提出一種成本較低、功能豐富、處理器適當(dāng)、配置靈活的交流充電樁控制板。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
一種電動(dòng)汽車交流充電樁控制板，包括核心控制器和分別與核心控制器電連接的掉電檢測電路、交流輸出電路、LCD控制電路、計(jì)量采集電路、溫度采集電路、急停按鈕、矩陣鍵盤、連接確認(rèn)電路及控制導(dǎo)引電路、讀卡器通信接口、后臺(tái)通信接口、CAN通信接口、數(shù)字信號(hào)輸入接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、指示燈接口、充電槍防盜接口、本地升級(jí)接口。
掉電檢測電路采用控制芯片IMP809LEUR-T，用于檢測到系統(tǒng)電壓處于安全電壓的臨界值，并給出觸發(fā)信號(hào)到核心控制器，核心控制器接到該信號(hào)后立即觸發(fā)中斷執(zhí)行掉電保護(hù)策略，保護(hù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
交流輸出電路通過開關(guān)電路控制輸出繼電器T9SV1K15來控制交流輸出的通斷。
計(jì)量采集電路采用RS485電路，支持符合DL/T 645-2007通信協(xié)議的各類電表。
溫度采集電路采用模擬量采集電路，能夠有效監(jiān)測充電插頭處的溫度。
連接確認(rèn)電路將連接確認(rèn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)供核心控制器進(jìn)行檢測判斷；控制導(dǎo)引電路能夠產(chǎn)生0%-100%占空比的PWM信號(hào)，并檢測出CP反饋回來的電壓幅度，依次判斷車端發(fā)出的指令，控制導(dǎo)引的不同PWM占空比聯(lián)動(dòng)同步了過流保護(hù)的電流值。
后臺(tái)通信接口是與以太網(wǎng)通信模塊、GPRS通信模塊、3G/4G通信模塊、WIFI通信模塊相連接的RS232接口。
CAN通信接口用于連接集中器或者局域網(wǎng)絡(luò)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括外部Flash和外部EEPROM，外部FLASH可存儲(chǔ)交易記錄，事件，告警信息，充電過程等日志型數(shù)據(jù)；EEPROM可以存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)等參數(shù)型數(shù)據(jù)。
充電槍防盜接口采用電子鎖驅(qū)動(dòng)接口，電子鎖可以在充電啟動(dòng)時(shí)鎖定充電槍，在充電結(jié)束時(shí)釋放充電槍，從而起到防盜作用。
優(yōu)選的，所述核心控制器用于控制完成充電流程，及相關(guān)的信號(hào)采集和保護(hù)動(dòng)作，型號(hào)為STM32F103，軟件采用uC/OS-III實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
優(yōu)選的，所述LCD控制電路支持并行LCD電路，支持并行點(diǎn)陣LCD顯示器。
優(yōu)選的，所述LCD控制電路同時(shí)支持串行彩色觸控LCD電路。
優(yōu)選的，所述讀卡器通信接口為RFID讀卡器的RS232接口。
優(yōu)選的，所述本地升級(jí)接口為SWD接口，用于本地程序升級(jí)。
核心控制器及主要外圍電路共同組成了控制板，核心控制器通過控制專用讀卡器讀取專用卡片對用戶的身份進(jìn)行驗(yàn)證，或者通過用戶輸入密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證，或者通過用戶掃描二維碼進(jìn)行身份驗(yàn)證，或者通過用戶手機(jī)的藍(lán)牙接口進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證好以后用戶獲得了充電樁的使用權(quán)限，可以進(jìn)行后續(xù)充電工作。
獲取權(quán)限以后，控制板會(huì)檢測并提示連接好充電線纜，為充電做好準(zhǔn)備工作。
連接好充電線纜以后，用戶可以選擇預(yù)約啟動(dòng)充電或者立即啟動(dòng)充電，選擇的方式?jīng)Q定于獲取權(quán)限的方式，比如可以通過人機(jī)界面選擇預(yù)約時(shí)間，也可以通過手機(jī)APP客戶端軟件進(jìn)行預(yù)約等操作，選擇好啟動(dòng)時(shí)間以后控制板控制電子鎖鎖定充電插頭，保證充電插頭的安全性。
啟動(dòng)時(shí)間到達(dá)以后，控制板啟動(dòng)充電，電能輸出到車端，在充電過程中控制板實(shí)時(shí)監(jiān)測充電的電壓、電流、電量、充電時(shí)間、充電接口溫度、汽車狀態(tài)以及監(jiān)測控制板外圍器件狀態(tài)，比如急停狀態(tài)、讀卡器狀態(tài)、電表狀態(tài)、漏電保護(hù)器狀態(tài)、防雷器狀態(tài)、后臺(tái)通信狀態(tài)等，控制板對這些狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷是否暫停充電或者結(jié)束充電。
在充電過程中，有后臺(tái)存在的情況下可以實(shí)現(xiàn)充電功率自動(dòng)調(diào)節(jié)的柔性充電策略。充電站可以根據(jù)站的總功率及現(xiàn)有使用的功率進(jìn)行合理的功率調(diào)配，后臺(tái)將需要調(diào)整的功率要求下發(fā)給控制板，控制板調(diào)整PWM輸出參數(shù)執(zhí)行后臺(tái)的要求。
本發(fā)明具有如下有益效果
1、硬件上同時(shí)支持點(diǎn)陣屏幕和彩色觸控屏，軟件上支持顯示一致，同步顯示。該方案在不同應(yīng)用場景可選擇用顯示屏方案或者不帶顯示屏，軟硬件上不用修改兼容兩種屏幕的人機(jī)界面，使用方便靈活。
2、身份識(shí)別同時(shí)支持非接觸的M1卡片、非接觸的CPU卡片、二維碼掃碼、密碼認(rèn)證等多種認(rèn)證方案，該方案在不同應(yīng)用場景可選用不同的認(rèn)證方式或者組合方式，使用方便靈活。
3、控制導(dǎo)引功能具備可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)配置功能，該參數(shù)可以按實(shí)際充電樁功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，比如3.5KW和7KW，參數(shù)調(diào)節(jié)以后表示充電樁的輸出功率進(jìn)行變動(dòng)，同時(shí)過流保護(hù)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)；在實(shí)際充電過程中，根據(jù)后臺(tái)充電策略該參數(shù)可以根據(jù)電網(wǎng)的配電能力進(jìn)行輸出功率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)柔性充電。
4、外接專用讀卡器使充電樁的秘鑰可以根據(jù)不同用戶進(jìn)行修改，修改后的參數(shù)保存到本地，專用讀卡器的秘鑰具備非明文傳輸，提高了秘鑰的保密性。而秘鑰修改的方案具備不同用戶既能使用同一程序又能分別進(jìn)行秘鑰保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了程序的兼容性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提出的電路原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
參照圖1，一種電動(dòng)汽車交流充電樁控制板，包括核心控制器和分別與核心控制器電連接的掉電檢測電路、交流輸出電路、LCD控制電路、計(jì)量采集電路、溫度采集電路、急停按鈕、矩陣鍵盤、連接確認(rèn)電路及控制導(dǎo)引電路、讀卡器通信接口、后臺(tái)通信接口、CAN通信接口、數(shù)字信號(hào)輸入接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、指示燈接口、充電槍防盜接口、本地升級(jí)接口。
掉電檢測電路采用控制芯片IMP809LEUR-T，用于檢測到系統(tǒng)電壓處于安全電壓的臨界值，并給出觸發(fā)信號(hào)到核心控制器，核心控制器接到該信號(hào)后立即觸發(fā)中斷執(zhí)行掉電保護(hù)策略，保護(hù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
交流輸出電路通過開關(guān)電路控制輸出繼電器T9SV1K15來控制交流輸出的通斷，為了降低繼電器功耗，控制電路采用主副控制電路，需要閉合時(shí)同時(shí)導(dǎo)通增加驅(qū)動(dòng)能力，導(dǎo)通以后主電路斷開，副電路繼續(xù)工作，副電路功耗比較小，降低了繼電器工作的功耗。
計(jì)量采集電路采用RS485電路，支持符合DL/T 645-2007通信協(xié)議的各類電表。
溫度采集電路采用模擬量采集電路，可采集PT1000或者PT100類溫度傳感器的溫度，采集溫度范圍為-40攝氏度到300攝氏度，能夠有效監(jiān)測充電插頭處的溫度。
本控制板具備一個(gè)4X4的矩陣鍵盤方案，鍵盤可以至少包含0-9等共16個(gè)按鍵的鍵盤方案。
連接確認(rèn)電路將連接確認(rèn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)供核心控制器進(jìn)行檢測判斷；控制導(dǎo)引電路能夠產(chǎn)生0%-100%占空比的PWM信號(hào)，并檢測出CP反饋回來的電壓幅度，依次判斷車端發(fā)出的指令，控制導(dǎo)引的不同PWM占空比聯(lián)動(dòng)同步了過流保護(hù)的電流值。
后臺(tái)通信接口是與以太網(wǎng)通信模塊、GPRS通信模塊、3G/4G通信模塊、WIFI通信模塊相連接的RS232接口，與各個(gè)通信模塊的之間的通信具備可設(shè)置性，可兼容性，具體設(shè)備的選用可以參數(shù)設(shè)置。
CAN通信接口用于連接集中器或者局域網(wǎng)絡(luò)。
數(shù)字信號(hào)輸入接口為4路數(shù)字信號(hào)采集接口，可以采集急停按鈕狀態(tài)，漏電保護(hù)器狀態(tài)，防雷器狀態(tài)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括外部Flash和外部EEPROM，外部FLASH可存儲(chǔ)交易記錄，事件，告警信息，充電過程等日志型數(shù)據(jù)；EEPROM可以存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)等參數(shù)型數(shù)據(jù)。
充電槍防盜接口采用電子鎖驅(qū)動(dòng)接口，電子鎖可以在充電啟動(dòng)時(shí)鎖定充電槍，在充電結(jié)束時(shí)釋放充電槍，從而起到防盜作用。
核心控制器用于控制完成充電流程，及相關(guān)的信號(hào)采集和保護(hù)動(dòng)作，型號(hào)為STM32F103，軟件采用uC/OS-III實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
LCD控制電路支持并行LCD電路，支持并行點(diǎn)陣LCD顯示器。
LCD控制電路同時(shí)支持串行彩色觸控LCD電路。
以上兩種類型的顯示屏可以根據(jù)具體情況自由搭配，或者不用顯示屏。軟件上支持雙類型屏幕同時(shí)工作。
讀卡器通信接口為RFID讀卡器的RS232接口。
本地升級(jí)接口為SWD接口，用于本地程序升級(jí)。
核心控制器及主要外圍電路共同組成了控制板，核心控制器通過控制專用讀卡器讀取專用卡片對用戶的身份進(jìn)行驗(yàn)證，或者通過用戶輸入密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證，或者通過用戶掃描二維碼進(jìn)行身份驗(yàn)證，或者通過用戶手機(jī)的藍(lán)牙接口進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證好以后用戶獲得了充電樁的使用權(quán)限，可以進(jìn)行后續(xù)充電工作。
獲取權(quán)限以后，控制板會(huì)檢測并提示連接好充電線纜，為充電做好準(zhǔn)備工作。
連接好充電線纜以后，用戶可以選擇預(yù)約啟動(dòng)充電或者立即啟動(dòng)充電，選擇的方式?jīng)Q定于獲取權(quán)限的方式，比如可以通過人機(jī)界面選擇預(yù)約時(shí)間，也可以通過手機(jī)APP客戶端軟件進(jìn)行預(yù)約等操作，選擇好啟動(dòng)時(shí)間以后控制板控制電子鎖鎖定充電插頭，保證充電插頭的安全性。
啟動(dòng)時(shí)間到達(dá)以后，控制板啟動(dòng)充電，電能輸出到車端，在充電過程中控制板實(shí)時(shí)監(jiān)測充電的電壓、電流、電量、充電時(shí)間、充電接口溫度、汽車狀態(tài)以及監(jiān)測控制板外圍器件狀態(tài)，比如急停狀態(tài)、讀卡器狀態(tài)、電表狀態(tài)、漏電保護(hù)器狀態(tài)、防雷器狀態(tài)、后臺(tái)通信狀態(tài)等，控制板對這些狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷是否暫停充電或者結(jié)束充電。
在充電過程中，有后臺(tái)存在的情況下可以實(shí)現(xiàn)充電功率自動(dòng)調(diào)節(jié)的柔性充電策略。充電站可以根據(jù)站的總功率及現(xiàn)有使用的功率進(jìn)行合理的功率調(diào)配，后臺(tái)將需要調(diào)整的功率要求下發(fā)給控制板，控制板調(diào)整PWM輸出參數(shù)執(zhí)行后臺(tái)的要求。
充電結(jié)束一般分為三種情況，第一種汽車認(rèn)為充滿后汽車主動(dòng)發(fā)送停止充電指令，第二種控制板判斷為故障或者充電條件滿足后主動(dòng)停止充電，第三種客戶操作停止充電，包括人機(jī)界面停止或者遠(yuǎn)程手機(jī)APP停止充電。充電結(jié)束以后扣除本次充電的電費(fèi)和服務(wù)費(fèi)等費(fèi)用。
除了基本的充電功能以外，控制板還有以下幾個(gè)功能：1、本地參數(shù)及日志保存功能。2、具備本地程序升級(jí)功能。3、具備遠(yuǎn)程程序升級(jí)功能。4、具備充電接口兼容性功能，能夠兼容國標(biāo)充電接口、美標(biāo)充電接口、歐標(biāo)充電接口。5、LCD靈活配置功能，LCD可以使用點(diǎn)陣屏，彩色觸控屏、不使用LCD。6、充電方式靈活配置功能，可以刷卡計(jì)費(fèi)，可以掃碼計(jì)費(fèi)，可以即插即充，可以刷卡認(rèn)證但不計(jì)費(fèi)，可以一樁一卡。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。