一種電動汽車交流充電樁的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車交流充電樁，包括交流輸入控制模塊，交流輸出控制模塊和中央管理模塊，其中：交流輸入控制模塊用于實現(xiàn)交流電能的計量，交流供電控制和電氣安全防護；交流輸出控制模塊用于實現(xiàn)充電電纜連接判斷和同車載充電機進行通信；中央管理模塊用于實現(xiàn)人機交互、用戶身份識別、計量收費、數(shù)據(jù)管理和通信，對交流輸入控制模塊、交流輸出控制模塊的管理，以及對交流充電樁的故障診斷。本實用新型交流充電樁采用大屏幕LCD模塊作為人機交互界面，可選擇定電量、定時間、定金額、自動（即充滿為止）等多種充電模式.該交流充電樁安裝方便，使用簡單，可布設(shè)于充電站、停車場等室內(nèi)或室外場所。
【專利說明】一種電動汽車交流充電粧

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電動汽車領(lǐng)域，特別是一種電動汽車交流充電樁。

【背景技術(shù)】
[0002] 全球能源危機不斷加深，石油資源日趨枯竭，加之燃油汽車對空氣的危害日益加 劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認識到，電動汽車將是是發(fā)展的方向。如今大小不同的電動汽 車倉促出世，然而電動汽車充電技術(shù)還不夠成熟，充電時間太長，充電效率太慢，大大降低 了用戶體驗。如何解決電動汽車的充電問題，成為汽車相關(guān)企業(yè)亟需考慮的問題。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供了一種電動汽車交流充電樁，方便快捷地解 決了電動汽車充電的問題。
[0004] 本實用新型提供的一種電動汽車交流充電樁，包括交流輸入控制模塊，交流輸出 控制模塊和中央管理模塊，其中：交流輸入控制模塊用于實現(xiàn)交流電能的計量，交流供電控 制和電氣安全防護；交流輸出控制模塊用于實現(xiàn)充電電纜連接判斷和同車載充電機進行通 信；中央管理模塊用于實現(xiàn)人機交互、用戶身份識別、計量收費、數(shù)據(jù)管理和通信，對交流輸 入控制模塊、交流輸出控制模塊的管理，以及對交流充電樁的故障診斷。
[0005] 進一步，所述交流輸入控制模塊包括保護裝置、電能計量裝置、交流接觸器、斷路 器、急停按鈕和異常檢測電路；所述電能計量裝置用于實現(xiàn)單次充電操作的消費電能計量； 所述交流接觸器用于向中央管理模塊發(fā)送驅(qū)動信號閉合所述交流接觸器。
[0006] 進一步，所述交流輸出控制模塊包括專用電氣接口和控制導(dǎo)引電路，所述專用電 氣接口用于交流充電樁與電動汽車的連接，所述控制導(dǎo)引電路用于判斷和控制電流輸出過 程。
[0007] 進一步，所述中央管理模塊包括嵌入式微處理器、人機交互界面、存儲器、通信接 口和控制模塊接口，所述嵌入式微處理器是所述交流充電樁的主控芯片；所述人機交互界 面是所述交流充電樁的操作界面；所述存儲器用于存儲交易記錄及交流充電樁運行記錄； 所述通信接口用于實現(xiàn)交流充電樁與監(jiān)控中心通信，上傳交易信息及交流充電樁運行信 息，接收監(jiān)控中心控制指令；所述控制模塊接口用于連接交流輸入控制模塊和交流輸出控 制豐吳塊。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型交流充電樁采用大屏幕LCD模塊作為人機交互界 面，可選擇定電量、定時間、定金額、自動（即充滿為止)等多種充電模式.該交流充電樁安裝 方便，使用簡單，可布設(shè)于充電站、停車場等室內(nèi)或室外場所。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為交流充電樁結(jié)構(gòu)框圖；
[0010] 圖2為交流輸入控制模塊框圖；
[0011] 圖3為交流輸出控制模塊框圖；
[0012] 圖4為中央管理模塊框圖；
[0013] 圖5為任務(wù)關(guān)聯(lián)設(shè)計示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 本實用新型的思想是：首先，作為電動汽車電能充電裝置，系統(tǒng)必須采取必要的安 全防護措施，向車載充電機可靠地輸出高質(zhì)量的交流電能，同時保障操作人員及設(shè)備的電 氣安全。其次，準確的電能計量及收費是系統(tǒng)的基本功能，要滿足分時段多費率的使用要 求。最后，一個友善的人機接口界面及便捷的操作流程設(shè)計，能夠給用戶留下愉快的使用體 驗，從而使產(chǎn)品更容易為用戶所接受。
[0015] 下面結(jié)合附圖，對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0016] 交流充電樁可固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，為電動汽車車載充電機 提供交流電源。1交流充電樁的總體設(shè)計方案
[0017] 1.1功能需求分析
[0018] 首先，作為電動汽車電能充電裝置，系統(tǒng)必須采取必要的安全防護措施，向車載充 電機可靠地輸出高質(zhì)量的交流電能，同時保障操作人員及設(shè)備的電氣安全。其次，準確的電 能計量及收費是系統(tǒng)的基本功能，要滿足分時段多費率的使用要求。最后，一個友善的人機 接口界面及便捷的操作流程設(shè)計，能夠給用戶留下愉快的使用體驗，從而使產(chǎn)品更容易為 市場所接受。
[0019] 1. 2模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)交流充電樁的功能需求，對系統(tǒng)進行了模塊化設(shè)計，如 圖1所示，交流充電樁的結(jié)構(gòu)框圖，交流充電樁包括交流輸入控制模塊、交流輸出控制模塊 和中央管理模塊。各模塊主要實現(xiàn)的功能如下：（1)交流輸入控制模塊，實現(xiàn)交流電能的計 量，交流供電控制，電氣安全防護等。（2)交流輸出控制模塊，包括了通信模塊，實現(xiàn)充電電 纜連接判斷，并實現(xiàn)與車載充電機進行通信。（3)中央管理模塊，實現(xiàn)人機交互、用戶身份識 另IJ、計量收費、數(shù)據(jù)管理和通信、交流輸入/輸出控制模塊的管理，以及故障診斷等功能。
[0020] 2交流輸入/輸出控制模塊設(shè)計
[0021] 2. 1交流輸入控制模塊
[0022] 如圖2所示，交流輸入控制模塊框圖，交流輸入控制模塊主要由斷路器、保護裝 置、電能計量裝置、交流接觸器及急停按鈕等裝置組成。保護裝置用于提供對操作人員及電 動汽車車載充電機的電氣安全防護，當出現(xiàn)意外情況時，如電涌、過壓、漏電等，保護裝置能 及時響應(yīng)，切斷電能輸出。此外，在緊急情況下，可使用安裝在操作面板上的急停按鈕斷開 斷路器；異常檢測電路可檢測到斷路器的開合狀態(tài)，并將其反饋到中央控制模塊。
[0023] 電能計量裝置用于實現(xiàn)單次充電操作的消費電能計量，考慮到系統(tǒng)分時段多費率 計費的需求，選用了智能電表。工作時，電表可通過RS485接口向中央控制模塊發(fā)送消費 電能、瞬時/平均電壓及電流數(shù)據(jù)。
[0024] 交流接觸器位于電動汽車專用充電插座一側(cè)，當充電電纜準確連接后，用戶可通 過中央管理模塊發(fā)送驅(qū)動信號閉合接觸器，向車載充電機輸出交流電能。
[0025] 2. 2交流輸出控制模塊
[0026] 如圖3所示，交流輸出控制模塊框圖，交流輸出控制模塊主要由交流充電樁專用 電氣接口和控制導(dǎo)引電路組成，專用電氣接口用于交流充電樁與電動汽車的連接，控制導(dǎo) 引電路用于判斷和控制電流輸出過程。
[0027] 交流充電樁在自檢時，閉合開關(guān)S1，脈沖信號傳輸至電壓監(jiān)測點，表示交流充電樁 準備完畢，可以進行充電。當電動汽車充電電纜與交流充電樁專用電氣接口可靠連接后，控 制導(dǎo)引電路閉環(huán)，R1和R2阻值相同，檢測點正電壓減半則表示連接正確。交流充電樁通過 輸出PWM信號將當前能提供的最大連續(xù)額定電流值告知車載充電機（約定可用的線電流和 PWM信號占空比成線性比例關(guān)系）。
[0028] 3中央管理模塊設(shè)計
[0029] 如圖4所示，中央管理模塊框圖，中央管理模塊主要由嵌入式微處理器、人機交互 界面、存儲器及一些通信接口與控制模塊接口組成。
[0030] 中央管理模塊采用了基于ARMCortex-M3內(nèi)核的嵌入式微處理器作為主控芯片， ARMCorteX-M3處理器是行業(yè)領(lǐng)先的32位處理器，適用于具有高確定性的實時應(yīng)用，能提 供出色的計算性能和對事件的卓越系統(tǒng)響應(yīng)，同時可以適應(yīng)低動態(tài)和靜態(tài)功率的系統(tǒng)需 求。選用的芯片系統(tǒng)時鐘設(shè)置為96MHz，可以滿足交流充電樁的控制需求。機接口界面主 要由IXD顯示模塊、鍵盤、導(dǎo)引燈、喇叭及射頻卡讀寫器組成。IXD顯示模塊用于顯示交流充 電樁的詳細工作信息；導(dǎo)引燈用于快速指示工作狀態(tài)；喇叭用于提供語音提示；用戶可利 用鍵盤設(shè)置充電參數(shù)；射頻卡讀寫器用于完成用戶身份識別、充電過程啟停管理及交易結(jié) 算功能。存儲器可采用大容量FLASH用于存儲交易記錄及交流充電樁運行記錄。通過通信 接口，實現(xiàn)交流充電樁與上級監(jiān)控中心通信，上傳交易信息及交流充電樁運行信息，接收監(jiān) 控中心控制指令?？刂颇K接口用于連接交流輸入/輸出控制模塊。
[0031] 4軟件設(shè)計
[0032] 選用PC/OS-II作為本設(shè)計的軟件平臺，它是一種具有可剝奪性多任務(wù)內(nèi)核的 實時操作系統(tǒng)，移植方便，而且穩(wěn)定性和可靠性好。UC/ 0S-II的系統(tǒng)資源豐富，最多可管 理64個任務(wù)，并提供信號量、消息郵箱、消息隊列及內(nèi)存管理等系統(tǒng)級服務(wù)，用戶還可根據(jù) 需要進行裁剪。因此，比較適合于中小型實時控制系統(tǒng)。
[0033] 4. 1任務(wù)規(guī)劃
[0034] 為實現(xiàn)交流充電樁的功能要求，本文設(shè)計了以下任務(wù)：按鍵查詢?nèi)蝿?wù)、按鍵處理任 務(wù)、LCD顯示任務(wù)、1C卡讀寫任務(wù)、充電參數(shù)設(shè)置任務(wù)、充電過程控制任務(wù)、看門狗及異常檢 測任務(wù)。其中，按鍵查詢?nèi)蝿?wù)和看門狗及異常檢測任務(wù)設(shè)置為周期性任務(wù)。任務(wù)規(guī)劃的關(guān) 鍵是任務(wù)優(yōu)先級的分配，根據(jù)任務(wù)的關(guān)聯(lián)性、關(guān)鍵性、緊迫性、頻繁性、快捷性和傳遞性，本 文最終確定的軟件任務(wù)優(yōu)先級規(guī)劃如下圖所示所示。
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種電動汽車交流充電樁，包括交流輸入控制模塊，交流輸出控制模塊和中央管理 模塊，其特征在于：交流輸入控制模塊用于實現(xiàn)交流電能的計量，交流供電控制和電氣安全 防護；交流輸出控制模塊用于實現(xiàn)充電電纜連接判斷和同車載充電機進行通信；中央管理 模塊用于實現(xiàn)人機交互、用戶身份識別、計量收費、數(shù)據(jù)管理和通信，對交流輸入控制模塊、 交流輸出控制模塊的管理，以及對交流充電樁的故障診斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于：所述交流輸入控制模塊包括保護 裝置、電能計量裝置、交流接觸器、斷路器、急停按鈕和異常檢測電路；所述電能計量裝置用 于實現(xiàn)單次充電操作的消費電能計量；所述交流接觸器用于向中央管理模塊發(fā)送驅(qū)動信號 閉合所述交流接觸器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于：所述交流輸出控制模塊包括專用 電氣接口和控制導(dǎo)引電路，所述專用電氣接口用于交流充電樁與電動汽車的連接，所述控 制導(dǎo)引電路用于判斷和控制電流輸出過程。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流充電樁，其特征在于：所述中央管理模塊包括嵌入式微 處理器、人機交互界面、存儲器、通信接口和控制模塊接口，所述嵌入式微處理器是所述交 流充電樁的主控芯片；所述人機交互界面是所述交流充電樁的操作界面；所述存儲器用于 存儲交易記錄及交流充電樁運行記錄；所述通信接口用于實現(xiàn)交流充電樁與監(jiān)控中心通 信，上傳交易信息及交流充電樁運行信息，接收監(jiān)控中心控制指令；所述控制模塊接口用于 連接交流輸入控制模塊和交流輸出控制模塊。
【文檔編號】G07F7/08GK204156542SQ201420189554
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】李復(fù)活 申請人:河南速達電動汽車科技有限公司