專利名稱：一種用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種控制器，涉及一種網(wǎng)絡(luò)管理下的用于電動汽車公共場所無人值守智能充電裝置的控制器。
電動汽車的發(fā)展是一個全新的、涉及到眾多領(lǐng)域的巨大系統(tǒng)化工程項目。從可代替能源、“環(huán)?！焙推嚰夹g(shù)性能的進一步提高的角度出發(fā)，電動汽車逐漸取代或部分取代現(xiàn)有的以汽油、柴油做動力的汽車，將是必然趨勢。
電動汽車的“能源”載體是蓄電池，可能用于電動汽車的蓄電池有普通鉛酸類、普通管式鉛酸類、密封免維護鉛酸類、管式密封免維護鉛酸類、鎳鎘類和鎳氫類等；電池容量小的只有38AH，大的達到340AH；電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)電壓有120V、240V、280V、360V等。公共場所用電動汽車充電裝置就是為這些不同生產(chǎn)廠生產(chǎn)的不同電池類型、不同電壓等級、不同電池容量的電動汽車實施網(wǎng)絡(luò)管理下的無人值守常規(guī)補充充電、應(yīng)急充電和超快速應(yīng)急充電和自動計費、結(jié)算、記帳及事故監(jiān)測和處理。
而公知的現(xiàn)有各類自動充電、智能充電電裝置，都是以一特定的應(yīng)用目的專門設(shè)計制造的，只能適用于一特寫的應(yīng)用領(lǐng)域，不能適應(yīng)電動公共汽車公共場所用充電的要求。公知的通用充電裝置，都是依靠操作人員人工調(diào)整充電電流、充電電壓，這種落后的手工控制方式顯然不適于公共場所電動汽車充電的需要。
本實用新型的目的是提供一種用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器，該控制器不但可控制常規(guī)的充電模式，還具有在網(wǎng)絡(luò)管理下的無人值守、智能化、常規(guī)化充電、快速充電和超快速應(yīng)急充電模式和自動計費、結(jié)算、記帳等功能。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器，采用了雙CPU并行工作結(jié)構(gòu)；控制器分為主控板和多功能顯示板兩部分。主控制板由微處理器、EEPROM可改寫變量存儲器、電壓/電流模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、移相信號發(fā)生電路、同步信號整形電路、故障檢測電路、輸出接口電路、電源電路、時鐘電路、雙工串行接口和“智能鎖”接口等組成。其中電源電路、時鐘電路連接微處理器；微處理器的串行通訊口RXD和TXD連接雙工串行接口，并通過該接口與顯示板上的微處理器數(shù)據(jù)線相互連通；微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07通過數(shù)據(jù)總線與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、移相信號發(fā)生電路、同步信號整形電路相連；微處理器的P23、P24口連接故障檢測電路；線譯碼片選線P25連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的U3；模擬I2C總線P26、P27連接EEPROM；模擬I2C總線P26、P27及線譯碼片選線P11連接“智能鎖”總線接口；微處理器的中斷0即INTO連接同步信號電路，而中斷1即INTI連接故障檢測電路；微處理器的P3.4、P3.5為輸出I/O口，連接輸出接口電路的輸入端。多功能顯示板由微處理器、顯示電路、按鍵操作電路、打印機及打印機接口、雙工串行接口、溫度感應(yīng)器接口、系統(tǒng)時鐘電路、永久時鐘電路及總線接口等組成。其中微處理器的串行口RXD和TXD連接雙工串行接口；微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07連接打印機接口；微處理器的P00-P07及P20-P23連接顯示電路；微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07同時還與按鍵操作電路相連接，與該按鍵操作電路相連接的還有微處理器的中斷1即INTI端；微處理器的數(shù)據(jù)口P26、P27組成單總線口連接溫度感應(yīng)器總線接口；P10-P12組成模擬I2C總線連接永久時鐘電路總線接口；微處理器的X1、X0端連接系統(tǒng)時鐘電路。
采用以上技術(shù)的充電機控制器，在控制器軟件包的支持下與多相相控制變流電路結(jié)合組成的充電機，在智能鎖的智能匙沒有插入時，是一臺多功能、多模式智能充電機，可對普通鉛酸蓄電池、普通管式鉛酸蓄電池、密封免維護鉛酸蓄電池、管式密封免維護鉛酸蓄電池、鎳氫電池和鎳鎘電池，進行恒流自動充電、恒壓限流自動充電、具有模糊控制功能的智能充電。當(dāng)智能匙插入智能鎖后，即成為一臺在網(wǎng)絡(luò)管理下的電動汽車公共場所用充電機，可對任意技術(shù)環(huán)境下的電動汽車，按該車的技術(shù)要求，自動完成充電機技術(shù)設(shè)置、管理系統(tǒng)信息交換、用戶合法性檢查、故障診斷和處理、自動完成充電過程、自動計費、結(jié)算、記帳、打印收據(jù)、違規(guī)處罰等復(fù)雜的充電操作和管理事務(wù)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型中主控板電路結(jié)構(gòu)框圖圖2A、圖2B為本實用新型中主控板電路原理圖圖3為本實用新型中顯示板電路結(jié)構(gòu)框圖圖4A、圖4B為本實用新型顯示板電路原理圖圖2A中的A1、A2、A3、A4各點與圖2B中的B1、B2、B3、B4各點吻合相連。
圖4A中的A1、A2、A3、A4各點與圖4B中的B1、B2、B3、B4各點吻合相連。
用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器采用了雙CPU并行工作結(jié)構(gòu)，該控制器分為主控板部分及多功能顯示板部分。其中主控板以控制變流器完成電路的充電、放電為主，兼部分網(wǎng)絡(luò)管理功能；多功能顯示板以網(wǎng)絡(luò)管理終端為主，兼部分充放電控制功能。
由圖1及圖2A、圖2B可知，主控制板由微處理器、EEPROM可改寫變量存儲器、電壓/電流模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、移相信號發(fā)生電路、故障檢測電路、輸出接口電路、同步信號整形電路、電源電路、時鐘電路、雙工串行接口和“智能鎖”接口等組成。
微處理器U1(89C52)及變量存儲器U41(24LC32)是主控板的核心部分。主控板上的電源電路(5V電源穩(wěn)壓器WY2)、時鐘電路(由U9、U10、C2、C3、R1、R2、石英晶體振蕩器D0、U32:A、U32:B等組成)連接微處理器，從而為微處理器提供電源及時鐘信號，以保障微處理器的正常工作。
微處理器的串行通訊口RXD和TXD連接雙工串行接口(D22)并通過該接口與多功能顯示板上的雙工串行接口相連接，從而實現(xiàn)主控板與顯示板間雙CPU并行工作所必須的數(shù)據(jù)交換。
微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07通過數(shù)據(jù)總線與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(由定時器/計數(shù)器芯片U3、V/F轉(zhuǎn)換芯片U35、U36、R13-R22、C5-C10等組成積分型A/D)、移相信號發(fā)生電路(由U4、U5、反相器U12-U17等組成)、同步信號整形電路(由U18-29、R35-46、G5-10等組成)相連接，其中U3的GATE0、GATE1、GATE2連接微處理器U1的定時輸出線P25腳，實現(xiàn)積分定時。U3的CLKO引腳連接電流V/F轉(zhuǎn)換芯片U35的輸出引腳3；U3的CLK1引腳連接電壓V/F轉(zhuǎn)換芯片U36的輸出引腳3；而充電裝置的充電電流輸出端與U35的引腳7相連接；充電裝置的充電電壓輸出端與U36的引腳7相連接。由上述電路結(jié)構(gòu)可知所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路就是將本實用新型檢測到的充電裝置中充電電流、充電電壓經(jīng)電流、電壓V/F轉(zhuǎn)換芯片U35、U36將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)定時器/計數(shù)器芯片U3實現(xiàn)積分模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過數(shù)據(jù)總線將信號傳遞至微處理器U1的PO口，由微處理器進行計算，處理。上述移相信號發(fā)生電路中，U4、U5的輸出端OUT0、OUT1、OUT2分別連接六個反相器U12-17的輸入端；U4、U5的CLK0、CLK1、CLK2分別與同步信號整形電路中的反相器U19、U21、U23、U25、U29的輸出端相連接；上述反相器U12-17的輸出信號為充電裝置主回路中可控硅(SCR)提供可控觸發(fā)信號；同步信號整形電路包括a、b、c、x、y、z六路正弦同步信號。每一路均由限流電阻、充電耦合器、施密特反相器構(gòu)成，下面僅以a路為例說明工頻正弦同步信號a經(jīng)限流電阻R36與光電耦合器G5的輸入端相連，光耦G5的輸出端順序連接反相器U18、U19。同步信號整形電路是將充電裝置主回路相位相同的六路移相同步工頻正弦信號經(jīng)上述電路的隔離整形，產(chǎn)生U4、U5需要的TTL同步脈沖，以確保U4、U5在微處理器U1控制下產(chǎn)生的六路移相脈沖，嚴(yán)格同步于變流主回路的六路相控晶閘管，實現(xiàn)相控變流，從而實現(xiàn)對電池的充、放電過程控制。系統(tǒng)組合軟件包中的變量的數(shù)值，存儲在E2PROM(U41)中，在該存儲器中，分為數(shù)個專用數(shù)據(jù)區(qū)，分別存儲各功能模塊必須的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過鍵進行改寫，以適應(yīng)不同技術(shù)要求充電工藝的需要。當(dāng)智能匙插入后，控制器將自動存儲在智能匙中的充電機控制參數(shù)和管理信息讀入并寫入E2PROM(U41)中，并自動根據(jù)這些數(shù)據(jù)完成網(wǎng)絡(luò)管理必須的操作、充電機的初始化、自動啟動充電機并完成充電過程，在完成各項充電過程操作和管理操作后，自動更新智能shi中的數(shù)據(jù)。
微處理器的P23、P24口連接故障檢測電路(由與門U34:A、U34:B、U34:C、U34:D、光電耦合器G2、G3、R11、D3、D及光耦器G1等組成)。故障檢測電路包括直流側(cè)故障檢測、交流側(cè)故障檢測和過流故障檢測。該電路的輸入端為電阻R11，R11連接光電耦合器G3；光耦器G2、G3的輸出分別連接與門U34:C及U34:D，其反相輸出端連接與門U34:B的輸入端，該反相輸出端連接與門U34:A的輸入端，則該反向輸出端與CPU的中斷1(即INTI)相連接。故障檢測電路對輸入三相電源的缺相、相序、電池連接情況、輸出電流狀況等進行監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)致命性故障時，故障檢測電路即發(fā)出中斷信號，微處理器則響應(yīng)中斷，進行處理。
微處理器的P26、P27組成模擬I2c總線接口，連接E2PROM(U41)的總線接口，U41為32KBit的E2PROM(型號為24LC32)的變量存儲器，為兩上微處理器運行的組合軟件包提供可改寫變量和存儲需長期保存的信息。該結(jié)構(gòu)是本實用新型實現(xiàn)多功能、多模式和網(wǎng)絡(luò)管理的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。
微處理器P26、P27、P11引腳組成I2C總線和片選線，連接“智能鎖”的智能shi總線接口。智能鎖由I2C總線、智能匙和相應(yīng)的軟件模塊組成。“智能匙”類似于一個E2PROM，內(nèi)部儲存有組合軟件包需要的大量變量和管理網(wǎng)絡(luò)需要的信息。
微處理器的P3.4、P3.5為輸出I/O口與輸出接口(由U31、U38-40、R28-34、C14、G11-12、SCR等組成)電路的輸入端相連接，其中與非門U31、U40的輸出端分別與光電耦合器G11-12的輸入端相連接，G11-12的輸出端分別連接兩個或非門U38-39的輸入端，該兩或非門的另一輸入端連接由SCR、R30-32、C14組成的延時開關(guān)控制電路。當(dāng)微處理器輸出信號，經(jīng)U31、U40反相后，驅(qū)動光電耦合器G11-12，隔離后輸入到或非門U38-39的輸入端，其另一輸入端則受延時開關(guān)控制電路的控制，經(jīng)U38-39反向輸出的驅(qū)動信號，可控制主電路中的固態(tài)繼電器或直流繼電器，完成主電路的接通和斷開。
由圖3及圖4可知，多功能顯示板由微處理器、顯示電路、按鍵操作電路、打印機及打印機接口、雙工串行接口、溫度感應(yīng)器接口，系統(tǒng)時鐘電路、永久時鐘電路及總線接口等組成。
微處理器U1(89C52)內(nèi)部帶有ROM，儲存有程序。
微處理器的P0口即P00-P07連接顯示電路，P20-P23引腳作為片選信號連接顯示電路。顯示電路由16個八段數(shù)碼管LE1-LE16、段鎖存器U2、位鎖存器U3、U4、電阻器RP1、位驅(qū)動器U5-20等組成。微處理器U1的P00-P07分別與U2、U3、U4的數(shù)據(jù)輸入端相接，U2的數(shù)據(jù)輸出口與上述數(shù)碼管LE1-LE16的A、B、C、D、E、F、G、H段管腳引線相接；U3、U4的數(shù)據(jù)輸出口分別與位驅(qū)動器U5-20的輸入口相連接；U5-20的輸出端則分別與數(shù)碼管LE1-LE16的K管腳引線相連接。顯示電路的主要功能是提供控制器人機對話界面中的可視輸出界面。
微處理器的串行口RXD和TXD連接雙工串行接口22A，以實現(xiàn)控制器主控板CPU與多功能顯示板CPU間的數(shù)據(jù)交換。
微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07連接打印機接口電路(由ZP、R2組成)。在本實用新型中，采用了嵌入式微型打印機作輸出設(shè)備，實現(xiàn)微處理器與40列微型面板打印機的接口，用于管理網(wǎng)絡(luò)功能中的數(shù)據(jù)打印輸出。如收據(jù)、日報表、月報表等。
微處理器的數(shù)據(jù)口與按鍵操作電路(由按鍵S0-S7、鍵碼鎖存器U22、中斷發(fā)生器U10等組成)相連，其中鍵碼S0-S7的一端分別連接鍵碼鎖存器U22的輸入端，其輸出端連接U1的數(shù)據(jù)口P00-07，鍵碼S0-S7同時還與中斷發(fā)生器U10的輸入端相連，其輸出端連接U1的INTI引腳?？刂破鞴ぷ鲿r，按下鍵碼，U10產(chǎn)生中斷請求信號，鍵碼同時被U22鎖存。
微處理器的數(shù)據(jù)檢測口P26、P27組成串行單總線與溫度感應(yīng)器串行接口電路(由R3、三極管T、插座TC21、TC22組成)相連接。其中U1的檢測口引線P26連接三極管T的集電極及插座TC21,P27通過電阻R3連接三極管T的基極。該溫度感應(yīng)器接口電路組成單總線結(jié)構(gòu)的溫度感應(yīng)器接口電路，實現(xiàn)具有單總線串行輸出功能的溫度感應(yīng)器與微處理器的接口。主要用于蓄電池和鎳鎘蓄電池在充電過程中的溫度測量，為溫度補償提供溫度值。
微處理器的P10-P12引腳組成串行總線與永久時鐘電路(由時鐘芯片U121及晶體CO2組成)總線相連接，其中U121的SCLK、T/O,RST輸出管腳分別連接CPU的P10-12引腳。永久時鐘電路具有年、月、日、星期、時、分、秒的自動計時功能，并具有潤年和月的31天、30天、28天的自動校正功能，為裝置中管理網(wǎng)絡(luò)提供永久時鐘和日歷。
微處理器的X1、X0端與系統(tǒng)時鐘電路(由晶體D01、C2、C3組成)的晶體D01的兩端相連接，該電路主要為微處理器U1提供時鐘信號。
本實用新型所公開的用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器具有以下優(yōu)點1、以兩片89C52微控制器組成并行運行的雙CPU結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了速度、增強了功能。其中一個CPU主要用于充電系統(tǒng)的過程控制，兼部分管理功能，另一個CPU主要用于系統(tǒng)管理功能，兼作充電過程控制的輸出、輸入設(shè)備。
2、系統(tǒng)軟件采用開放式可修改系統(tǒng)變量，采用EEPROM組成的不揮發(fā)可改寫變量存儲器，其值可隨意動態(tài)修改。通過修改系統(tǒng)變量，可方便地改變充電機的控制功能和特性，以形成一個通用的、多功能、多模式、智能化充放電機和管理網(wǎng)絡(luò)終端基礎(chǔ)機技術(shù)平臺，為本實用新型在較長時間內(nèi)具有良好的適應(yīng)能力提供了關(guān)鍵的技術(shù)基礎(chǔ)。
3、控制器的控制軟件采用了模塊化結(jié)構(gòu)和模糊控制技術(shù)，并具有完善的模糊控制算子庫、開放式可改寫系統(tǒng)變量，為這些模糊控制算子庫提供了靈活的改變控制特性的技術(shù)途徑。
4、本實用新型獨特的“智能鎖”，有效解決了電動汽車公共場所充電機實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化管理的無人值守自動充電的技術(shù)難題。
5、以開啟“智能鎖”的“智能匙”為信息傳輸媒體，本實用新型的充電控制器兼網(wǎng)絡(luò)終端組成的不受距離和地域約束的電動汽車公共場所用充電管理網(wǎng)絡(luò)，具有組網(wǎng)靈活簡便、造價低、可靠性高等顯著特點。
6、采用了嵌入式微型打印機作輸出設(shè)備，無需高位機進入裝置。
權(quán)利要求1.一種用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器，其特征在于采用了雙CPU并行工作結(jié)構(gòu)；控制器分為主控板和多功能顯示板兩部分；主控制板由微處理器、EEPROM可改寫變量存儲器、電壓/電流模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、移相信號發(fā)生電路、同步信號整形電路、故障檢測電路、輸出接口電路、電源電路、時鐘電路、雙工串行接口和“智能鎖”接口等組成；其中電源電路、時鐘電路連接微處理器；微處理器的串行通訊口RXD和TXD連接雙工串行接口，并通過該接口與顯示板上的微處理器數(shù)據(jù)線相互連通；微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07通過數(shù)據(jù)總線與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、移相信號發(fā)生電路、同步信號整形電路相連；微處理器的P23、P24口連接故障檢測電路；線譯碼片選線P25連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的U3；模擬I2C總線P26、P27連接EEPROM；模擬I2C總線P26、P27及線譯碼片選線P11連接“智能鎖”總線接口；微處理器的中斷O即INTO連接同步信號電路，而中斷1即INTI連接故障檢測電路；微處理器的P3.4、P3.5為輸出I/O口，連接輸出接口電路的輸入端；多功能顯示板由微處理器、顯示電路、按鍵操作電路、打印機及打印機接口、雙工串行接口、溫度感應(yīng)器接口、系統(tǒng)時鐘電路、永久時鐘電路及總線接口等組成；其中微處理器的串行口RXD和TXD連接雙工串行接口；微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07連接打印機接口；微處理器的P00-P07及P20-P23連接顯示電路；微處理器的數(shù)據(jù)口P00-P07同時還與按鍵操作電路相連接，與該按鍵操作電路相連接的還有微處理器的中斷1即INTI端；微處理器的數(shù)據(jù)口P26、P27組成單總線口連接溫度感應(yīng)器總線接口；P10-P12組成模擬I2C總線連接永久時鐘電路總線接口；微處理器的X1、X0端連接系統(tǒng)時鐘電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器，其特征在于多功能顯示板上，裝有嵌入式微型打印機。
專利摘要一種用于電動汽車公共場所充電裝置的控制器，包括主控制板及多功能顯示板，該控制器采用了雙CPU并行工作結(jié)構(gòu)，在控制器軟件包的支持下，可對任意技術(shù)環(huán)境下的電動汽車，按該車的技術(shù)要求，自動完成充電機技術(shù)設(shè)置、管理系統(tǒng)信息交換、用戶合法性檢查、故障診斷和處理、自動完成充電過程、自動計費、結(jié)算、記帳、打印收據(jù)、違規(guī)處罰等復(fù)雜的充電操作和管理事務(wù)。
文檔編號H02J7/00GK2353080SQ98207550
公開日1999年12月8日 申請日期1998年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月27日
發(fā)明者錢良國, 李慶祥 申請人:機械工業(yè)部北京機電研究所