一種新型電動(dòng)汽車交流充電樁控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型電動(dòng)汽車交流充電樁控制裝置，包括主控制電路，以及分別與主控制電路連接的充電電纜連接確認(rèn)電路、控制導(dǎo)引電路、控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路、串口屏接口電路、電能讀取電路、LED指示電路、報(bào)警電路、充電樁交流充電主回路通斷控制電路；所述電能讀取電路還與設(shè)置在充電樁交流充電主回路上的智能電量計(jì)量裝置連接，所述充電電纜連接確認(rèn)電路、控制導(dǎo)引電路、控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路還分別與連接在充電樁交流充電主回路上的充電樁端充電插座連接，所述充電樁端充電插座與電動(dòng)汽車端充電插頭連接。本實(shí)用新型具有通用性，可以很方便地集成到其它的電動(dòng)汽車充電設(shè)備之中，提高了該裝置硬件資源的靈活性，便于系統(tǒng)維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)。
【專利說(shuō)明】
一種新型電動(dòng)汽車交流充電樁控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]面對(duì)石油能源危機(jī)和大氣污染問(wèn)題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，電動(dòng)汽車在節(jié)能減排以及減少對(duì)化石能源的依賴方面具備傳統(tǒng)汽車不可比擬的優(yōu)勢(shì)。積極發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)及加快交通能源結(jié)構(gòu)升級(jí)，符合我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，電動(dòng)汽車充電技術(shù)及其相關(guān)設(shè)施建設(shè)受到了各國(guó)政府、汽車制造商、科研院所以及電力企業(yè)的廣泛關(guān)注。在中國(guó)政府的大力推動(dòng)下，電動(dòng)汽車已從導(dǎo)入期進(jìn)入到全面的提速期，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)境內(nèi)電動(dòng)汽車保有量將超過(guò)500萬(wàn)輛。到2030年，中國(guó)電動(dòng)汽車保有量將達(dá)到6 000萬(wàn)輛，總耗電量為I 350億kWh，占2030年全國(guó)預(yù)計(jì)用電量1.3%左右。隨著電動(dòng)汽車數(shù)量的迅速增加，其產(chǎn)業(yè)也將成為能源互聯(lián)網(wǎng)最大的商業(yè)模式。
[0003]充電粧作為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的重要組成部分，近幾年來(lái)，成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，并取得了一些較有價(jià)值的成果。在國(guó)外，通用雪佛蘭和特斯拉分別為自己研發(fā)的電動(dòng)汽車建立了充電基礎(chǔ)設(shè)施，美國(guó)在進(jìn)行推廣試點(diǎn)的州采取“居家充電”和“公共充電”雙保險(xiǎn)的策略，日本目前廣泛采用的是直流快速充電方式。在國(guó)內(nèi)，一些學(xué)者對(duì)電動(dòng)汽車交流充電接口電路等效模型進(jìn)行分析，完成了充電接口連接狀態(tài)確認(rèn)及控制導(dǎo)引等功能測(cè)試;并以可編程邏輯控制器或嵌入式微處理器為控制核心設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車交流充電粧。上述研究對(duì)于電動(dòng)汽車充電設(shè)備及其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了良好的指導(dǎo)意義，然而，在研發(fā)過(guò)程中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，將很大程度地制約電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，能為任何兼容國(guó)家充電標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車充電。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，包括主控制電路，以及分別與主控制電路連接的充電電纜連接確認(rèn)電路、控制導(dǎo)引電路、控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路、串口屏接口電路、電能讀取電路、LED指示電路、報(bào)警電路、充電粧交流充電主回路通斷控制電路;所述電能讀取電路還與設(shè)置在充電粧交流充電主回路上的智能電量計(jì)量裝置連接，所述充電電纜連接確認(rèn)電路、控制導(dǎo)引電路、控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路還分別與連接在充電粧交流充電主回路上的充電粧端充電插座連接，所述充電粧端充電插座與電動(dòng)汽車端充電插頭連接。
[0007]所述充電粧端充電插座包括至少五個(gè)接觸點(diǎn)，所述五個(gè)接觸點(diǎn)分別為:火線接觸點(diǎn)、零線接觸點(diǎn)、接地保護(hù)接觸點(diǎn)、連接確認(rèn)接觸點(diǎn)、控制導(dǎo)引接觸點(diǎn);所述五個(gè)接觸點(diǎn)與電動(dòng)汽車端充電插頭對(duì)應(yīng)接觸點(diǎn)連接。
[0008]所述充電電纜連接確認(rèn)電路包括依次串聯(lián)的電源、第一電阻、第二電阻、二極管、第三電阻、充電連接確認(rèn)端口，在第二電阻的兩端并聯(lián)光電耦合器的輸入端，光電耦合器的輸出端連接主控制電路;所述充電連接確認(rèn)端口與充電粧端充電插座的連接確認(rèn)接觸點(diǎn)連接。
[0009]所述控制導(dǎo)引電路包括高速光電耦合器，以及由一個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管組成的推挽功率放大電路;高速光電耦合器接收主控制電路發(fā)出的PWM波，通過(guò)高速光電耦合器隔離后，再經(jīng)推挽功率放大電路放大后，從控制導(dǎo)引端口輸出雙極性PWM波形;所述控制導(dǎo)引端口與充電粧端充電插座的控制導(dǎo)引接觸點(diǎn)連接。
[0010]所述控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路包括電壓跟隨器以及采用差分信號(hào)輸出的線性隔離放大電路;充電粧端充電插座的控制導(dǎo)引接觸點(diǎn)的電信號(hào)依次經(jīng)過(guò)電壓跟隨器、線性隔離放大電路得到差分輸出的電壓信號(hào)，所述差分輸出的電壓信號(hào)分別送入主控制電路。
[0011]所述串口屏接口電路采用RS232接口電路與工業(yè)串口 IXD顯示模塊連接。
[0012]所述電能讀取電路采用RS485接口電路。
[0013]所述充電粧交流充電主回路通斷控制電路包括由主控制電路控制的繼電器、設(shè)置在充電粧交流充電主回路上的交流接觸器，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在交流接觸器線圈的供電主回路上。
[0014]所述充電粧交流充電主回路通斷控制電路還包括急停按鈕電路，急停按鈕電路包括急停按鈕以及依次串聯(lián)的VCC電源、第四電阻、第五電阻、電壓箝位電路;第五電阻與電壓箝位電路構(gòu)成的串聯(lián)電路與所述急停按鈕的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián);所述急停按鈕的常閉觸點(diǎn)設(shè)置在交流接觸器線圈的供電主回路上;電壓箝位電路的輸出端與主控制電路連接。
[0015]所述新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置還包括為所述充電粧控制裝置提供電源的系統(tǒng)輔助電源電路。
[0016]本實(shí)用新型遵守《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第I部分通用要求》GB/T20234.1-2011及《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第2部分交流充電接口》GB/T20234.2-2011的要求，能為兼容該充電標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車充電;采用模塊化設(shè)計(jì)方案，使裝置中各個(gè)電路模塊功能相互獨(dú)立，可以很方便地集成到其它的電動(dòng)汽車充電設(shè)備之中，提高了該裝置硬件資源的靈活性，便于系統(tǒng)維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型的基于飛思卡爾單片機(jī)MC9S12XEQ512的主控制電路原理圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型的充電電纜連接確認(rèn)電路原理圖。
[0020]圖4為本實(shí)用新型的控制導(dǎo)引電路原理圖。
[0021]圖5為本實(shí)用新型的控制導(dǎo)引電路輸出電壓與PffM波的電平狀態(tài)關(guān)系圖。
[0022]圖6為本實(shí)用新型的控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路原理圖。
[0023]圖7為本實(shí)用新型的基于RS232的串口屏接口電路原理圖。
[0024]圖8為本實(shí)用新型的基于RS485總線的電能讀取電路原理圖。
[0025]圖9為本實(shí)用新型的RGB三色LED指示電路原理圖。
[0026]圖10為本實(shí)用新型的蜂鳴器提示報(bào)警電路原理圖。
[0027]圖11為本實(shí)用新型的充電粧交流充電主回路通斷控制電路原理圖。
[0028]圖12為本實(shí)用新型的系統(tǒng)輔助電源電路原理圖。
[0029]圖13為本實(shí)用新型系統(tǒng)輔助電源檢測(cè)電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]本實(shí)用新型提供一種新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，采用FreescaleMC9S12XEQ512為主控制器，借助其片內(nèi)集成的脈寬調(diào)制器(pulse width modulat1n,PffM )模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog to digital converter, ADC )模塊簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提升了電動(dòng)汽車用戶充電的便利性。該裝置主要有基于飛思卡爾單片機(jī)MC9S12XEQ512的主控制電路、充電電纜連接確認(rèn)電路、控制導(dǎo)引電路、控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路、基于RS232的串口屏接口電路、基于RS485總線的電能讀取電路、LED指示電路、充電粧交流充電主回路通斷控制電路等電路組成。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車交流充電過(guò)程控制導(dǎo)弓丨、充電電纜連接確認(rèn)、識(shí)別充電接口傳輸最大電流、充電連接狀態(tài)實(shí)時(shí)采集、故障報(bào)警及應(yīng)急狀況處理等功能。充電過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及信號(hào)的安全隔離設(shè)計(jì)有效提高了系統(tǒng)的安全性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0032]本實(shí)用新型采用如下方案實(shí)現(xiàn):
[0033]1、模塊化設(shè)計(jì)方案
[0034]該控制裝置采用模塊化設(shè)計(jì)方案，主要由三大部分構(gòu)成:交流輸入控制部分，實(shí)現(xiàn)交流供電控制、電能的計(jì)量、安全防護(hù)等功能。交流輸出控制部分，完成充電電纜連接確認(rèn)、控制導(dǎo)引、與車載充電機(jī)通信等。中央控制部分，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)、人機(jī)交互、計(jì)量收費(fèi)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)通信以及故障診斷等功能。其中，交流輸入控制部分和交流輸出控制部分構(gòu)成充電粧交流充電主回路。本實(shí)用新型原理框圖如圖1所示。
[0035]作為該裝置的控制核心，采用飛思卡爾(Freescale)公司生產(chǎn)的16位微處理器MC9 S12XEQ512，該款處理器是飛思卡爾公司推出全新MC9S12系列低功耗微處理器中的一款產(chǎn)品。片內(nèi)集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog to digital converter , ADC )、脈寬調(diào)制器(pulse width modulat1n, PffM )及通用同步/異步收發(fā)器(universal synchronousasynchronous receiver and transmitter, USART )接口等外設(shè)資源，借助這些資源極大地簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
[0036]在系統(tǒng)組成框圖中，RS485接口電路實(shí)現(xiàn)智能電量計(jì)量模塊與處理器MC9S12XEQ512之間通信接口轉(zhuǎn)換，完成對(duì)充電電壓、電流的讀取;充電粧交流充電主回路通斷控制電路實(shí)現(xiàn)交流接觸器主觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)交流充電電能的控制；充電電纜連接確認(rèn)(connect1n confirmat1n, CC )電路和控制導(dǎo)引(control pilot, CP )電路用于實(shí)現(xiàn)交流充電粧充電電纜連接和充電過(guò)程控制導(dǎo)引功能；充電插座①至⑦標(biāo)號(hào)，代表插座的七個(gè)接觸點(diǎn)，其中，L為火線接觸點(diǎn)、N為零線接觸點(diǎn)、PE( protecting earthing )為接地保護(hù)接觸點(diǎn)、CC為連接確認(rèn)接觸點(diǎn)、CP為控制導(dǎo)引接觸點(diǎn)、NC1接觸點(diǎn)和NC2接觸點(diǎn)留作擴(kuò)展用。
[0037]以上所有各個(gè)電路模塊功能相互獨(dú)立，可以很方便的集成到其它的電動(dòng)汽車充電設(shè)備之中，提高了該裝置硬件資源的靈活性，便于系統(tǒng)維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)。
[0038]2、裝置各個(gè)功能模塊技術(shù)方案
[0039](1)基于飛思卡爾單片機(jī)MC9S12XEQ512的主控制電路
[0040]所述基于飛思卡爾單片機(jī)MC9S12XEQ512的主控制電路主要由MC9S12XEQ512單片機(jī)電路、復(fù)位電路、晶振電路、程序下載接口電路組成。晶振為16MHz，該主控制電路的I /0分配及與其它模塊的接口情況如圖2所示。
[0041 ] (2)充電電纜連接確認(rèn)電路
[0042]充電電纜連接確認(rèn)電路如圖3所示，包括依次串聯(lián)的+5V電源、第一電阻RC4、第二電阻RC5、二極管DCl、第三電阻RC7、充電連接確認(rèn)端口 CCO，在第二電阻RC5的兩端并聯(lián)光電耦合器PC817的輸入端，光電耦合器PC817的輸出端連接主控制電路;充電連接確認(rèn)端口 CCO與充電粧端充電插座的連接確認(rèn)接觸點(diǎn)CC連接。當(dāng)充電粧端充電插座與電動(dòng)汽車端標(biāo)準(zhǔn)充電插頭完成連接時(shí)，充電連接確認(rèn)端口 CCO與設(shè)備地短接，+5V電源、第一電阻RC4、第二電阻RC5、二極管DCl、第三電阻RC7以及充電連接確認(rèn)端口 CCO、設(shè)備地構(gòu)成回路，光電耦合器PC817工作，充電電纜連接確認(rèn)電路輸出端(即光電耦合器PC817的輸出端)MCU_CC1處為低電平，充電電纜連接確認(rèn)電路輸出端MCU_CC1與圖2中單片機(jī)的56引腳相連接。當(dāng)充電粧端充電插座與電動(dòng)汽車端充電插頭沒(méi)有連接好時(shí)，充電電纜連接確認(rèn)電路輸出端MCU_CC1為高電平。因此，單片機(jī)只需要檢測(cè)充電電纜連接確認(rèn)電路輸出端MCILCC1處的電平狀態(tài)就可判斷供電插頭與供電插座是否連接完好。充電連接確認(rèn)端口檢測(cè)線通過(guò)接線端JPCl連接到充電粧端充電插座的連接確認(rèn)接觸點(diǎn)CC。
[0043](3)控制導(dǎo)引電路
[0044]控制導(dǎo)引電路包括高速光電耦合器6N135，以及由一個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管QCl和一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管QC2組成的推挽功率放大電路；高速光電耦合器接收主控制電路發(fā)出的PWM波，通過(guò)高速光電耦合器隔離后，再經(jīng)推挽功率放大電路放大后，從控制導(dǎo)引端口CPO輸出雙極性HVM波形;所述控制導(dǎo)引端口 CPO與充電粧端充電插座的控制導(dǎo)引接觸點(diǎn)CP連接?？刂茖?dǎo)引電路要求具有輸出穩(wěn)定+12V和雙極性的PffM (Pulse Width Modulat1n, PffM)信號(hào)的功能，工作在PWM狀態(tài)時(shí)，要求峰值和谷值電壓分別為+12V和-12V。接口電路如圖4所示，借助單片機(jī)MC9S12XEQ512集成的PffM引腳(第3引腳)，通過(guò)高速光電耦合器6N135隔離后，經(jīng)過(guò)推挽功率放大電路放大，從CPO端口輸出，電阻RC3選擇標(biāo)稱值IK Ω?？刂茖?dǎo)引電路在單片機(jī)PffM弓I腳發(fā)出的PffM波邏輯電平狀態(tài)的控制下輪番輸出+12V和-12V，在HVM占空比為50%的情況下，忽略N溝道場(chǎng)效應(yīng)管QCl和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管QC2的管壓降，輸出電壓關(guān)系與PffM波的電平狀態(tài)如圖5所示?？刂茖?dǎo)引端口檢測(cè)線通過(guò)圖3接線端JPCl連接到充電粧端充電插座。
[0045](4)控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路
[0046]控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路主要完成控制導(dǎo)引狀態(tài)、Pmi波形電壓及占空比等參數(shù)的采集。實(shí)現(xiàn)充電粧和充電設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)狀態(tài)、供電功率等信息采集。控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路主要包括:由L44芯片構(gòu)成的電壓鉗位電路、由集成運(yùn)放LM2904構(gòu)成的電壓跟隨器電路、由線性放大光電耦合器A7840構(gòu)成的線性隔離放大電路等，電壓跟隨器電路和線性隔離放大電路構(gòu)成信號(hào)調(diào)理電路。電路原理如圖6所示。
[0047]在圖6中，線性放大光電親合器A7840內(nèi)部集成輸入放大電路、光電親合電路，輸入阻抗高、線性度好，具有1000倍左右的電壓放大倍數(shù)，能不失真?zhèn)鬏敽练?mV)級(jí)電壓、電流信號(hào)，采用差分信號(hào)輸出方式。此外，電阻RC9和RClO組成線性電壓衰減電路，使采集信號(hào)電壓衰減到320mV以下，實(shí)現(xiàn)線性放大光電耦合器A7840輸入阻抗匹配及VIN+端口對(duì)輸入電壓大小的要求。差分輸出的電壓信號(hào)分別送入MC9S12XEQ512單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog toDigital Converter, ADC)引腳ADCl和ADC2，這兩個(gè)引腳對(duì)應(yīng)連接控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路輸出端CPADCl和CPADC2，由該單片機(jī)內(nèi)部集成的ADC模塊對(duì)輸入信號(hào)實(shí)時(shí)采集、處理，以便確定電動(dòng)汽車交流充電過(guò)程中所處的各個(gè)狀態(tài)。
[0048](5)基于RS232的串口屏接口電路
[0049]該裝置采用工業(yè)串口IXD顯示模塊作為人機(jī)交互界面，完成觸屏鍵盤輸入、彈出式的菜單、增量調(diào)節(jié)等觸摸屏交互方式和圖標(biāo)、藝術(shù)字和曲線的顯示。串口屏接口電路采用RS232接口電路與工業(yè)串口 IXD顯示模塊連接。該顯示模塊通信串口為RS232電平，需要完成電平轉(zhuǎn)換，才能與MC9S12XEQ512單片機(jī)串口通信，此電平轉(zhuǎn)換電路由采用MAX232芯片的RS232接口電路完成，電路如圖7所示IAX232芯片可完成兩路電平轉(zhuǎn)換，分別接到轉(zhuǎn)接端子JPEl和JPE2，借助這兩個(gè)接線端子由標(biāo)準(zhǔn)連接線與工業(yè)串口 IXD連接。
[0050](6)基于RS485總線的電能讀取電路
[0051]本裝置通過(guò)設(shè)置在充電粧交流充電主回路上的智能電量計(jì)量裝置(智能電表)實(shí)現(xiàn)充電電能計(jì)量，支持遵循DL/T645-2007通訊規(guī)范的電能計(jì)量模塊。MC9S12XEQ512單片機(jī)通過(guò)RS485接口電路實(shí)現(xiàn)與智能電量計(jì)量裝置間的信息交互，RS485接口電路如圖8所示。采用MAX485芯片完成單片機(jī)串口通信到RS485通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)電能消費(fèi)數(shù)據(jù)的讀取功能。其中，MAX485芯片的RO引腳和DI引腳分別對(duì)應(yīng)接至MC9S12XEQ512單片機(jī)串口的RXD3接收引腳和TXD3發(fā)送引腳；電阻REl為差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)引腳A和B之間的匹配電阻。
[0052](7)LED指示電路
[0053]所述LED指示電路采用RGB三色LED RGB5050來(lái)實(shí)現(xiàn)，原理構(gòu)成由圖9所示。由5個(gè)RGB5050型LED組成一個(gè)長(zhǎng)條形，三個(gè)NPN三極管QB1、QB2和QB3分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED的R、G和B的三個(gè)顏色燈管，且其基極通過(guò)電路RB1、RB2和RB3分別受控于MC9S12XEQ512單片機(jī)的第9、10和11引腳，即PT0、PT1和PT2，從而顯示不同的顏色，用以指示充電粧所處的不同工作狀態(tài)(如:綠色表示可以使用，黃色表示正在充電，紅色表示設(shè)備故障等)。該LED指示電路是一個(gè)獨(dú)立的模塊，其中接線端口 JPBl和三個(gè)LED驅(qū)動(dòng)三極管QBl、QB2、QB3與主控制器集成在一個(gè)電路板上，從而通過(guò)JPBl和JPB2采用標(biāo)準(zhǔn)連接線實(shí)現(xiàn)對(duì)LED指示電路的控制。
[0054](8)蜂鳴器提示報(bào)警電路
[0055]所述蜂鳴器提示報(bào)警電路采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方式實(shí)現(xiàn)，組成結(jié)構(gòu)如圖10所示。該電路在用戶操作充電粧的過(guò)程中發(fā)出聲響提示音及設(shè)備故障時(shí)發(fā)出報(bào)警。此模塊受控于MC9S12XEQ512單片機(jī)的第54引腳(PE2)，當(dāng)信號(hào)輸入端BUZZ_PE2接收到該引腳發(fā)出的高電平信號(hào)時(shí)，NPN三極管QB4導(dǎo)通，蜂鳴器的負(fù)極接地，蜂鳴器開(kāi)始工作發(fā)出警報(bào)。
[0056](9 )充電粧交流充電主回路通斷控制電路
[0057]如圖11所示，充電粧交流充電主回路通斷控制電路包括由主控制電路控制的繼電器KA1、設(shè)置在充電粧交流充電主回路上的交流接觸器，繼電器KAI的常開(kāi)觸點(diǎn)KB串聯(lián)在交流接觸器線圈KMl的供電主回路上，即交流接觸器線圈KMl通過(guò)繼電器KAl的常開(kāi)觸點(diǎn)接到220V電壓L、N兩端。充電粧交流充電主回路通斷控制電路受控于MC9S12XEQ512單片機(jī)的第8引腳PKO，該引腳與充電粧交流充電主回路通斷控制電路的輸入端RELAY_PK0連接。只要MC9S12XEQ512單片機(jī)的第8引腳(PKO)輸出低電平，在電阻RA3、RA4和PNP三極管QAl構(gòu)成的放大電路的驅(qū)動(dòng)下，繼電器KAl的常開(kāi)觸點(diǎn)KB閉合，從而交流接觸器線圈KMl帶電，導(dǎo)致交流接觸器在充電粧交流充電主回路上的主觸點(diǎn)閉合，交流輸出控制部分(即充電粧端供電插座)輸出電能；若MC9S12XEQ512單片機(jī)的第8引腳PKO為高電平，則可使正在輸出的電路切斷。
[0058]也可在一些突發(fā)狀況下，主控制電路沒(méi)有主動(dòng)切斷電能時(shí)，通過(guò)急停按鈕電路，人為切斷電能輸出；參見(jiàn)圖11，急停按鈕電路，主要由急停按鈕SW、電容CA21以及依次串聯(lián)的VCC電源、第四電阻RA5、第五電阻RA6、電壓箝位電路組成。電壓箝位電路采用L44芯片。第五電阻與電壓箝位電路構(gòu)成的串聯(lián)電路分別與電容CA21、所述急停按鈕的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián);所述急停按鈕的常閉觸點(diǎn)設(shè)置在交流接觸器線圈的供電主回路上；電壓箝位電路的輸出端(在第五電阻和電壓箝位電路之間，即L44芯片的輸出端)與單片機(jī)的第57引腳PAO連接。
[0059 ]當(dāng)按下急停按鈕SW時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，急停按鈕電路的輸出端向MC9 S12XEQ512單片機(jī)的第57引腳PAO輸出低電平，完成急停按鈕按下動(dòng)作的識(shí)別，從而單片機(jī)做出相應(yīng)的處理。
[0060](10)系統(tǒng)輔助電源電路
[0061]系統(tǒng)輔助電源如圖12所示，該部分為整個(gè)充電粧控制裝置各個(gè)模塊的運(yùn)行提供電源。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用模擬電源和數(shù)字電源分開(kāi)設(shè)計(jì)，以避免數(shù)字電路和模擬電路的相互干擾，提供系統(tǒng)穩(wěn)定性。圖12中，標(biāo)號(hào)+24V、+15V、-15V、+12V、+5V為模擬電源，主要為模擬電路供電;VCC( +5V)是數(shù)字電源，為數(shù)字電路供電，其中，JPAl為輔助電源模塊的電能輸入接線端口。此外，還設(shè)計(jì)了系統(tǒng)輔助電源檢測(cè)電路，參見(jiàn)圖13，由電阻RAl、電阻RA2、電容CA19、電容CA20及二極管DA3構(gòu)成，輸出端MCU_PAD07與MC9S12XEQ512單片機(jī)的第81引腳PAD07相連接，該引腳為單片機(jī)MC9S12XEQ512的ADC輸入引腳，通過(guò)采集該引腳的電壓可以確定被檢測(cè)電源電壓的穩(wěn)定情況，圖13中JPA2為被檢測(cè)電源電壓輸入接線端口。當(dāng)電壓出現(xiàn)較低或較高的波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并終止充電過(guò)程，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0062]本實(shí)用新型從新能源電動(dòng)汽車充電設(shè)備執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性問(wèn)題，按照國(guó)標(biāo)GBT20234第一部分和第二部分規(guī)定的電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電連接裝置和交流充電接口的相關(guān)要求，設(shè)計(jì)了基于Freescale MC9S12XEQ512為主控制器的電動(dòng)汽車交流充電接口電路及控制系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn):
[0063]1、裝置遵守《GBT 20234.1-2011電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置》和《GBT 20234.2-2011電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第2部分:交流充電接口》的要求，能為兼容該充電標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車充電。
[0064]2、以Freescale MC9S12XEQ512為主控制器，采用功能模塊化的設(shè)計(jì)方案，每一個(gè)模塊電路相互獨(dú)立，利于系統(tǒng)安裝和調(diào)試，便于系統(tǒng)維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)。
[0065]3、采用光電耦合器對(duì)數(shù)字部分和模擬部分進(jìn)行隔離，有效減少了相互間的干擾，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，為充電時(shí)設(shè)備的安全、可靠地運(yùn)行提供了保障。
[0066]4、實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車交流充電時(shí)，對(duì)供電端插頭連接確認(rèn)及控制導(dǎo)引功能，并完成了充電狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，完成對(duì)電動(dòng)汽車充電過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0067]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)基于Freescale MC9S12XEQ512為主控制器的電動(dòng)汽車交流充電接口電路及控制裝置，對(duì)該裝置涉及的各個(gè)功能電路進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了新能源電動(dòng)汽車交流充電時(shí)，充電接口連接確認(rèn)、充電過(guò)程控制導(dǎo)引、充電過(guò)程功率及電能參數(shù)傳遞等功能。光電隔離技術(shù)及器件的使用，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)安全隔離，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)于電動(dòng)汽車充電設(shè)備研發(fā)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:包括主控制電路，以及分別與主控制電路連接的充電電纜連接確認(rèn)電路、控制導(dǎo)引電路、控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路、串口屏接口電路、電能讀取電路、LED指示電路、報(bào)警電路、充電粧交流充電主回路通斷控制電路；所述電能讀取電路還與設(shè)置在充電粧交流充電主回路上的智能電量計(jì)量裝置連接，所述充電電纜連接確認(rèn)電路、控制導(dǎo)引電路、控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路還分別與連接在充電粧交流充電主回路上的充電粧端充電插座連接，所述充電粧端充電插座與電動(dòng)汽車端充電插頭連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述充電粧端充電插座包括至少五個(gè)接觸點(diǎn)，所述五個(gè)接觸點(diǎn)分別為:火線接觸點(diǎn)、零線接觸點(diǎn)、接地保護(hù)接觸點(diǎn)、連接確認(rèn)接觸點(diǎn)、控制導(dǎo)引接觸點(diǎn);所述五個(gè)接觸點(diǎn)與電動(dòng)汽車端充電插頭對(duì)應(yīng)接觸點(diǎn)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述充電電纜連接確認(rèn)電路包括依次串聯(lián)的電源、第一電阻、第二電阻、二極管、第三電阻、充電連接確認(rèn)端口，在第二電阻的兩端并聯(lián)光電耦合器的輸入端，光電耦合器的輸出端連接主控制電路;所述充電連接確認(rèn)端口與充電粧端充電插座的連接確認(rèn)接觸點(diǎn)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述控制導(dǎo)引電路包括高速光電耦合器，以及由一個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管組成的推挽功率放大電路；高速光電耦合器接收主控制電路發(fā)出的PWM波，通過(guò)高速光電耦合器隔離后，再經(jīng)推挽功率放大電路放大后，從控制導(dǎo)引端口輸出雙極性PWM波形;所述控制導(dǎo)引端口與充電粧端充電插座的控制導(dǎo)引接觸點(diǎn)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述控制導(dǎo)引狀態(tài)采集電路包括電壓跟隨器以及采用差分信號(hào)輸出的線性隔離放大電路;充電粧端充電插座的控制導(dǎo)引接觸點(diǎn)的電信號(hào)依次經(jīng)過(guò)電壓跟隨器、線性隔離放大電路得到差分輸出的電壓信號(hào)，所述差分輸出的電壓信號(hào)分別送入主控制電路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述串口屏接口電路采用RS232接口電路與工業(yè)串口 IXD顯示模塊連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述電能讀取電路采用RS485接口電路。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述充電粧交流充電主回路通斷控制電路包括由主控制電路控制的繼電器、設(shè)置在充電粧交流充電主回路上的交流接觸器，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在交流接觸器線圈的供電主回路上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:所述充電粧交流充電主回路通斷控制電路還包括急停按鈕電路，急停按鈕電路包括急停按鈕以及依次串聯(lián)的VCC電源、第四電阻、第五電阻、電壓箝位電路;第五電阻與電壓箝位電路構(gòu)成的串聯(lián)電路與所述急停按鈕的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián);所述急停按鈕的常閉觸點(diǎn)設(shè)置在交流接觸器線圈的供電主回路上;電壓箝位電路的輸出端與主控制電路連接。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電動(dòng)汽車交流充電粧控制裝置，其特征在于:還包括為所述充電粧控制裝置提供電源的系統(tǒng)輔助電源電路。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK205657457SQ201620380461
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日 公開(kāi)號(hào)201620380461.0, CN 201620380461, CN 205657457 U, CN 205657457U, CN-U-205657457, CN201620380461, CN201620380461.0, CN205657457 U, CN205657457U
【發(fā)明人】徐坤, 耿文波, 陳立勇, 張宏, 張少輝, 張青鋒, 王洪峰, 王祺, 李綱, 任國(guó)恒, 李 浩, 邵澤龍, 徐尚中, 孫挺, 王偉, 樊宇, 王迤冉, 朱海
【申請(qǐng)人】周口師范學(xué)院