本發(fā)明涉及電動汽車充電領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車充電樁控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人類環(huán)境的變化和節(jié)能減排的呼聲越來越高，綠色能源的開發(fā)成了當(dāng)今社會的發(fā)展主題，而作為減少溫室氣體排放和減輕對原油進(jìn)口依賴的解決方案之一，新能源汽車將成為各國汽車工業(yè)發(fā)展的大勢所趨，其中尤以電動汽車受到世界各國的極大關(guān)注。

電動汽車是一種清潔、低碳型綠色車輛，主要采用動力蓄電池作為主要電源?，F(xiàn)有的動力蓄電池容量有限，市場上使用的電動汽車一次充電后的續(xù)駛里程一般為100km至300km，然后需要更換新充滿電池進(jìn)行補(bǔ)給。隨著人們對快速充電的迫切要求，大功率直流充電樁的使用越來越普遍。

現(xiàn)有的大功率直流充電樁結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，不能很好地應(yīng)對電網(wǎng)中突然出現(xiàn)的波動，導(dǎo)致汽車蓄電池壽命縮短；不能自動根據(jù)汽車蓄電池的要求輸出符合的電壓，需要人工調(diào)整，其智能性不高，操作麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供了一種電動汽車充電樁控制系統(tǒng)，其操作簡單，并能夠根據(jù)電網(wǎng)和汽車蓄電池的要求動態(tài)調(diào)整充電過程。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種電動汽車充電樁控制系統(tǒng)，其特征在于，包括微控制單元、三相交流輸入保護(hù)單元、信號通信單元、開關(guān)信號檢測單元、輸出電壓檢測單元和 繼電器驅(qū)動單元；

所述微控制單元，用于實(shí)現(xiàn)對前端現(xiàn)場充電信息及數(shù)據(jù)的處理和控制，以及人機(jī)界面的交互和遠(yuǎn)程通信；

所述三相交流輸入保護(hù)單元，用于實(shí)現(xiàn)對三相交流輸入的過壓、欠壓和缺相的檢測，并向微控制單元輸出相應(yīng)的過壓、欠壓和缺相信號；

所述信號通信單元，用于實(shí)現(xiàn)微控制單元與人機(jī)界面、直流電源和汽車BMS電源系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；

所述開關(guān)信號檢測單元，用于通過檢測充電槍按鈕的電壓變化，向繼電器驅(qū)動單元充電或斷電信號，并同時(shí)向微控制單元輸出充電槍、汽車充電座和汽車BMS電源系統(tǒng)之間的連接狀態(tài)信號；

所述輸出電壓檢測單元，用于實(shí)現(xiàn)對直流電源輸出參數(shù)的檢測并反饋至微控制單元；

所述繼電器驅(qū)動單元，用于根據(jù)微控制單元和開關(guān)信號檢測單元的指令，控制充電樁中的各繼電器的通斷。

其中，所述三相交流輸入保護(hù)單元包括過壓檢測電路、欠壓檢測電路和缺相檢測電路；

所述過壓檢測電壓通過對三相交流輸入進(jìn)行電壓采樣后，將采樣電壓與設(shè)定的基準(zhǔn)高壓進(jìn)行比較后，向微控制單元輸出相應(yīng)的過壓或非過壓信號；

所述欠壓檢測電路將采樣電壓與設(shè)定的基準(zhǔn)低壓進(jìn)行比較后，向微控制單元輸出相應(yīng)的欠壓或非欠壓信號；

所述缺相檢測電路通過對三相交流輸入進(jìn)行零值電壓采樣后，將采樣電壓與設(shè)定的非零值的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，向微控制單元輸出相應(yīng)的缺相或非缺相信號。

其中，所述信號通信單元包括兩條RS-232總線和一條CAN總線；所述兩 條RS-232總線分別用于實(shí)現(xiàn)微控制單元與人機(jī)界面和直流電源之間的數(shù)據(jù)傳輸；所述CAN總線用于實(shí)現(xiàn)微控制單元與汽車BMS電源系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

其中，所述信號通信單元還包括RS-485總線，用于實(shí)現(xiàn)微控制單元與只控制臺之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

其中，所述開關(guān)信號檢測單元包括繼電器驅(qū)動信號檢測模塊和狀態(tài)檢測模塊；

所述繼電器驅(qū)動信號檢測模塊包括電阻一、電阻二、電阻三、電阻四、電阻五、電阻六、電阻七、比較器一和三極管；電阻一的一端與充電槍的按鈕連接，電阻一的另一端接比較器一的同相輸入端，比較器一的反相輸入端分別經(jīng)電阻二后接+12V電源和經(jīng)電阻三后接地，比較器一的輸出端分別經(jīng)電阻四后接+12V電源和接電阻五的一端，電阻五的另一端分別接三極管的基極和經(jīng)電阻六后接地，三級管的發(fā)射極接地，三極管的集電極經(jīng)電阻七后接入繼電器驅(qū)動單元；

所述狀態(tài)檢測模塊包括電阻八、電阻九、電阻十、電阻十一、比較器二、電容和二極管；電阻八的一端和電阻九的一端并聯(lián)后與充電槍的按鈕連接，電阻八的另一端接+12V電源，電阻九的另一端接比較器二的同相輸入端，比較器二的反相輸入端與其輸出端連接，比較器二的輸出端還與電阻十的一端連接，電阻十的另一端分別接電阻十一的一端、電容的一端、二極管的正極和微控制單元，電阻十一的另一端和電容的另一端均接地，二極管的負(fù)極接+5V電源。

其中，所述人機(jī)界面為觸摸式LCD屏。

本發(fā)明的有益效果為：

1)本發(fā)明具有電路保護(hù)功能，一旦外部電網(wǎng)出現(xiàn)過壓、欠壓和缺相等不穩(wěn)定情況時(shí)，可以立即停止充電，以保護(hù)汽車蓄電池。

2)本發(fā)明具有輸出電壓檢測功能，可將檢測到的輸出電壓的參數(shù)和汽車蓄電池的參數(shù)作比較，然后自動調(diào)節(jié)輸出電壓，使其與需要充電的汽車蓄電池相匹配，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)調(diào)整充電過程的目的。

3)本發(fā)明通過檢測充電槍按鈕上的電壓變化判斷充電狀態(tài)，相對通過檢測充電槍按鈕的通斷具有更好地穩(wěn)定性，具有抗電磁干擾性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。

圖2為本發(fā)明中開關(guān)信號檢測單元的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，一種電動汽車充電樁控制系統(tǒng)，包括微控制單元1、三相交流輸入保護(hù)單元2、信號通信單元3、開關(guān)信號檢測單元4、輸出電壓檢測單元5和繼電器驅(qū)動單元6。

其中：

微控制單元1，用于實(shí)現(xiàn)對前端現(xiàn)場充電信息及數(shù)據(jù)的處理和控制，以及人機(jī)界面的交互和遠(yuǎn)程通信。

三相交流輸入保護(hù)單元2，用于實(shí)現(xiàn)對三相交流輸入的過壓、欠壓和缺相的檢測，并向微控制單元1輸出相應(yīng)的過壓、欠壓和缺相信號。

三相交流輸入保護(hù)單元2具體包括過壓檢測電路、欠壓檢測電路和缺相檢測電路。所述過壓檢測電壓通過對三相交流輸入進(jìn)行電壓采樣后，將采樣電壓與設(shè)定的基準(zhǔn)高壓進(jìn)行比較后，向微控制單元1輸出相應(yīng)的過壓或非過壓信號。所述欠壓檢測電路將所述采樣電壓與設(shè)定的基準(zhǔn)低壓進(jìn)行比較后， 向微控制單元1輸出相應(yīng)的欠壓或非欠壓信號。所述缺相檢測電路通過對三相交流輸入進(jìn)行零值電壓采樣后，將采樣電壓與設(shè)定的非零值的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，向微控制單元1輸出相應(yīng)的缺相或非缺相信號。

當(dāng)三相交流輸入保護(hù)單元2向微控制單元1輸出過壓、欠壓和缺相信號中任意一種或兩種時(shí)，微控制單元1會發(fā)出停止充電的指令，以防損壞汽車蓄電池。

信號通信單元3，用于實(shí)現(xiàn)微控制單元1與人機(jī)界面、直流電源和汽車BMS電源系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

信號通信單元3具體包括兩條RS-232總線、一條CAN總線和一條RS-485總線。所述兩條RS-232總線分別用于實(shí)現(xiàn)微控制單元1與人機(jī)界面和直流電源之間的數(shù)據(jù)傳輸，主要涉及接收人機(jī)界面上用戶輸入的指令，獲取的直流電源的電參數(shù)，將獲取的直流電源的電參數(shù)和汽車BMS電源系統(tǒng)中的信息傳輸至人機(jī)界面上顯示等。所述CAN總線用于實(shí)現(xiàn)微控制單元1與汽車BMS電源系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，主要是用于讀取汽車BMS電源系統(tǒng)中的信息。所述RS-485總線為備用總線，主要用于實(shí)現(xiàn)微控制單元1與只控制臺之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

開關(guān)信號檢測單元4，用于通過檢測充電槍按鈕的電壓變化，向繼電器驅(qū)動單元6充電或斷電信號，并同時(shí)向微控制單元1輸出充電槍、汽車充電座和汽車BMS電源系統(tǒng)三者之間的連接狀態(tài)信號。

開關(guān)信號檢測單元4具體包括繼電器驅(qū)動信號檢測模塊和狀態(tài)檢測模塊。

如圖2所示，繼電器驅(qū)動信號檢測模塊包括電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5、電阻六R6、電阻七R7、比較器一U1和三極管Q；電阻一R1的一端與充電槍的按鈕連接，電阻一R1的另一端接比較器一U1的同相輸入端，比較器一U1的反相輸入端分別經(jīng)電阻二R2后接+12V電源和 經(jīng)電阻三R3后接地，比較器一U1的輸出端分別經(jīng)電阻四R4后接+12V電源和接電阻五R5的一端，電阻五R5的另一端分別接三極管Q的基極和經(jīng)電阻六R6后接地，三級管的發(fā)射極接地，三極管Q的集電極經(jīng)電阻七R7后接入繼電器驅(qū)動單元6。

本發(fā)明中，當(dāng)充電槍與汽車充電座連接并按下充電槍上的按鈕時(shí)，表示充電槍、汽車充電座和汽車BMS電源系統(tǒng)三者連接完成時(shí)，此時(shí)為可充電狀態(tài)，充電槍上的按鈕處的電壓為4V；當(dāng)充電槍與汽車充電座連接但未按下充電槍上的按鈕時(shí)，表示充電槍和汽車充電座連接完成，單并未與汽車BMS電源系統(tǒng)相通，此時(shí)為不可充電狀態(tài)，充電槍上的按鈕處的電壓為6V；當(dāng)充電槍懸空時(shí)，充電槍上的按鈕處的電壓為12V。

根據(jù)本發(fā)明中所使用的充電槍的特性，調(diào)節(jié)電阻二R2和電阻三R3的阻值，使得比較器一U1的反相輸入端的電壓控制在4-6V之間，這里具體是該端電壓為5V。因而，當(dāng)充電槍上的按鈕處的電壓為4V時(shí)，即可充電狀態(tài)時(shí)，比較器一U1的輸出是0V，使得三極管Q截止，向繼電器驅(qū)動單元6輸出充電信號。當(dāng)充電槍上的按鈕處的電壓為6V或12V時(shí)，均為不可充電狀態(tài)，比較器一U1的輸出為非0V，使得三極管Q導(dǎo)通，向繼電器驅(qū)動單元6輸出斷電信號。

狀態(tài)檢測模塊包括電阻八R8、電阻九R9、電阻十R10、電阻十一R11、比較器二U2、電容C和二極管D；電阻八R8的一端和電阻九R9的一端并聯(lián)后與充電槍的按鈕連接，電阻八R8的另一端接+12V電源，電阻九R9的另一端接比較器二U2的同相輸入端，比較器二U2的反相輸入端與其輸出端連接，比較器二U2的輸出端還與電阻十R10的一端連接，電阻十R10的另一端分別接電阻十一R11的一端、電容C的一端、二極管D的正極和微控制單元1，電阻十一R11的另一端和電容C的另一端均接地，二極管D的負(fù)極接+5V電源。

在狀態(tài)檢測模塊中，充電槍上的按鈕處的電壓同上，分別為4V、6V或12V，分別表示充電槍、汽車充電座和汽車BMS電源系統(tǒng)三者相連狀態(tài)，僅充電槍和汽車充電座兩者相連狀態(tài)，以及充電槍懸空狀態(tài)，根據(jù)檢測到的這三種不同的電壓，比較器二U2的輸出端會向微控制單元1輸出與這三種狀態(tài)相對應(yīng)的不同的電壓值，以使微控制單元1可以判斷出充電槍、汽車充電座和汽車BMS電源系統(tǒng)三者之間的連接狀態(tài)。

輸出電壓檢測單元5，用于實(shí)現(xiàn)對直流電源輸出參數(shù)的檢測并反饋至微控制單元1。微控制單元1會將接收到的直流電源輸出參數(shù)與從汽車BMS電源系統(tǒng)中獲取的汽車蓄電池的參數(shù)作比對，若誤差超過預(yù)設(shè)值，則向直流電源發(fā)出相應(yīng)的調(diào)整指令，以保證直流電源的輸出符合汽車蓄電池的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整充電過程的目的。

繼電器驅(qū)動單元6，用于根據(jù)微控制單元1和開關(guān)信號檢測單元4的指令，控制充電樁中的各繼電器的通斷。

為了方便用戶輸入指令，本發(fā)明中的人機(jī)界面具體采用觸摸式LCD屏。