充电桩设你计电子控制方案.docx

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充电桩设你计电子控制方案

充电桩设计方案概述

目录

充电桩设计方案概述1

1.1市场简述1

1.2直流充电桩2

1.2.1直流充电桩内部组成部件2

1.2.2计费控制单元3

1.2.3充电控制器5

1.2.4绝缘检测模块6

1.2.5电源模块6

1.2.6读卡模块7

1.3交流充电桩7

1.3.1交流充电桩控制方案7

1.4附录直流充电桩控制方案对比7

1.4.1方案一7

1.4.2方案二7

1.4.3方案三9

1.1市场简述

充电桩功能类似加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。

为加速新能源汽车的普及推广，国家出台诸如高额补贴充电桩建设等一些列利好政策。

国家能源局已经开始制定《电动汽车充电基础设施建设规划》，以到2020年实现500万辆新能源汽车发展目标为预判，总体设想是将来充换电站数量达到1.2万个，充电桩达到450万个。

1.2直流充电桩

直流充电桩输出200-950V直流电直接给电池充电，功率一般较大，大概40分钟即可充满一辆车。

一般安装在高速公路、专用充电站等场合。

●功率规格：

45KW、60KW、120KW、150KW、180KW

●充电桩输出直流电直接给车载电池充电，功率较大，充电速度较快

●一般安装在高速公路、充电站等地

1.2.1直流充电桩内部组成部件

充电桩一般采用组件化设计，业务相关部分和电气相关部分相对独立。

其中，业务相关管理由计费控制单元负责。

计费控制单元通过软硬件接口连接相应输入/输出组件，完成人机显示、计量计费、支付、数据加解密、控制充电设备启停、与车联网平台通信等功能。

1.2.2计费控制单元

当前主流方案为Linux主控+TFT彩屏。

Linux做为多任务通用系统，在人机界面交互、复杂网络通信协议等方面支持更为完善，可直接扩展3G/4G对接后台服务器（降低以太网等有线方式的现场施工难度与布线复杂度），降低DTU方式的额外成本负担等。

背部细节展示照片

正面液晶展示照片

较为适用的为广州致远电子研发的DCP-1000L，其最大的特点是具备2个MiniPCIe接口，支持WiFi/Zigbee/Bluetooth（3种无线通讯方式自由选配），支持4G、3G、2G（电信、移动、联通）通信自由选配。

打造更为智能的充电桩能源互联网系统

参数配置：

●CPU采用Cortex-A7内核，主频高达545MHz，满足充电桩控制、人机交互性能需求

●RGB显示接口直接连接屏幕，提供800*480分辨率人机交互界面

●1路以太网口用于以太网通信

●2路继电器输出、4路数字输入作一定的电气检测和控制

●2路RS-485接电能表及功能预留

●2路串口，RS-232接读卡模块

●2路CAN-Bus接充电控制器（单枪），另1路冗余备份（可做为双枪扩展使用）

●1路音频接口作音频播放

●1路USB、1路SD卡，可作数据存储与升级

●MiniPCIe卡槽1，支持WiFi、蓝牙、Zigbee等无线功能扩展

●MiniPCIe卡槽2，支持2G/3G/4G通讯扩展

●1路SIM卡槽配合通信模块实现无线通信

●标配UPS后备电源，支持意外断电后5s~15s无间断续航

1.2.3充电控制器

充电控制器在直流充电桩中主要负责电气相关管理，根据充电桩的不同工作状态控制充电机电源模块的输出，同时也与电动汽车进行CAN通信（即国标协议27930）

充电控制器和电源模块通过一路CAN通信，不同厂家的电源模块，CAN通信协议不一样，在电控制器上运行的软件也有差异。

注：

充电桩采用的电源模块，建议使用华为电源，2016年以来市场占有率稳步攀升。

充电控制器原理设计复杂度相对可控，重点在保护电路与保护逻辑的控制。

充电控制器较为适用的为广州致远电子研发的CCE-1000，主要功能支持：

●电源模块通信

●汽车BMS通信

●计费控制单元通信

●充电枪电子锁控制与检测

●辅助电源控制

●防雷检测

●绝缘、过压、过流检测

●接触器、熔丝状态检测

●风扇控制，温湿度、水浸、烟感、门磁急停开关检测

1.2.4绝缘检测模块

充电桩在运行的过程中，基于安全考虑，需要实时检测输出的电压电流是否正常并通知充电控制器，也需要检测充电线路与地线是否存在漏电现象，即绝缘检测，还需要控制泄放电阻将充电过程中线路上残留的能量进行释放。

适用产品为广州致远电子研发的HVID-200，主要功能支持：

●充电控制器通信

●绝缘检测

●电压、电流测量

●控制泄放电路

●控制高压开关

1.2.5电源模块

做为直流桩整桩组件中成本最高的部件，电源建议选择华为方案。

一方面华为电源的市场占有率逐步攀升（南瑞、鲁能、华商三优、普瑞特高压等国网直属单位均在使用）；另一方面华为电源性价比较高（在一些研讨会场合，有参考值为可以接近0.3元/瓦）。

1.2.6读卡模块

充电桩一般标配CPU卡读卡器，感应距离大于等于4cm、支持ISO14443协议。

读卡器采用RS-232接口，能够与计费控制单元进行通信。

推荐产品为ZLG600SP-T2功能特点：

●符合ISO14443A、ISO14443B、ISO7816-3标准；

●集成TypeB、MifareUltraLight、Mifare1S50/S70、PLUSCPU、SAM卡的操作命令；

●提供ISO14443-4的半双工块传输协议接口，可方便支持符合ISO14443-4A的CPU

●卡及符合ISO14443-4B的TypeB卡片；

●可接双天线，能识别是哪一个天线上有卡；

●支持串口、I2C两种通信接口，其中串口可支持UART、RS-232C、RS-485方式；

1.3交流充电桩

交流充电桩输出单相220V或者三相380V交流电通过车载充电机给电池充电功率一般较小，如7KW的交流桩，充满一辆车的电大概要7-8个小时，一般安装在小区、停车场等地。

●功率规格：

7KW、22KW、40KW

●充电桩输出交流电通过车载充电机转换成直流电给车载电池充电，功率较小，充电速度较慢

●一般安装在小区、停车场等地

1.3.1交流充电桩控制方案

与直流充电桩相同，计费控制单元可以直接采用Linux+TFT彩屏方案（如致远电子DCP-1000L），应用软件与用户操作界面统一、运营管理方式统一。

充电管理的设计原理较直流桩简化了很多复杂的功能，设计难度低，主要为交流电源的开关控制，可以采用Cortex-M0或Cortex-M3芯片设计。

读卡、电表与直流桩方案相同。

1.4附录直流充电桩控制方案对比

1.4.1方案一

Cortex-M3主控+串口屏，应用编程简单，技术难度低，能够满足充电控制与人机交互的基本需求。

随着移动支付与物联网、车联网发展，串口屏方案的不足也逐步凸显，如人机界面设计灵活低、移动支付接入困难等。

同时，Cortex-M3运行裸机程序，通过串口扩展无线DTU的方式，数据传输速度慢、成本高。

1.4.2方案二

Linux主控+TFT彩屏。

该方案保留Cortex-M3做为充电控制器主控（实时性需求），将显示、数据管理、联网通信、支付等功能在Linux系统下实现。

技术难度略高于单Cortex-M3方案（软件代码方面），成本与Cortex-M3持平（虽然增加了Linux硬件的成本，TFT裸屏的价格则相对于串口屏降低）。

Linux做为多任务通用系统，在人机界面交互、复杂网络通信协议等方面支持更为完善，可直接扩展3G/4G对接后台服务器（降低以太网等有线方式的现场施工难度与布线复杂度），降低DTU方式的额外成本负担。

然而3G/4G应用所带的每一台充电桩的硬件成本支出与通信流量不容忽视！

如何控制有线方式的布线施工复杂度并有效降低无线通信的费用支出？

这一点上，我们与众多桩企先后论证过以太网、RS-485、CAN-Bus、载波、3G/4G、ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等方案，最终选用并实践Wi-Fi通信方式，对方案二进行微调整。

1.4.3方案三

在方案二的基础上进行微调整，将主桩之外其他充电桩的3G/4G使用Wi-Fi替换。

在充电桩现场应用中，一个区域内常有多桩“聚集”，通过Wi-Fi方式实现桩间通信互联，汇总数据经主桩统一上传、下达。

其优势：

●免除有线方式独立的通信线布线

●Wi-Fi硬件成本仅4G成本十分之一左右

●Wi-Fi自身支持热点功能（无需路由器），数据互传节省每台独立的4G模块流量费用

●信号穿越障碍物能力与传输距离优于ZigBee及蓝牙

●支持数据加密，允许用户手机直接接入Wi-Fi网络