CN109334503A - 汽车充电桩控制模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车充电桩控制模块，包括处理器、运算放大电路、信号转换电阻网络电路、充电电流设定电路、驱动电路、指示灯电路、电源电路，所述电源电路的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、处理器的输入端、驱动电路的输入端，所述处理器的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、驱动电路的输入端、指示灯电路的输入端，所述运算放大电路的输出端连接信号转换电阻网络电路，所述信号转换电阻网络电路分别与处理器和充电电流设定电路连接。本发明通过充电电流设定电路来设置不同汽车所需的充电电流，能减少厂家的库存压力，电路响应信号不存在延时，保证汽车充电时快速响应的要求。

Description

汽车充电桩控制模块
技术领域
本发明涉及一种电动汽车智能充电领域，尤其涉及一种汽车充电桩控制模块。
背景技术
电动汽车作为新能源交通工具逐步进入当今社会，作为电动汽车息息相关的汽车充电桩控制模块也逐步发展。现有的汽车充电桩控制模块通过CC端连接到电动汽车充电接口检测其要求的充电电流，但一些欧洲国家的电动汽车充电接口没有CC端，不能通过CC端检测来进行充电，不同电动汽车的充电电流不一致需要充电桩有不同的规格，这就需要不同的充电桩控制模块，导致充电桩控制模块的库存种类多，库存压力大，且目前的汽车充电桩控制模块在充电过程中发生故障时响应时间慢，存在安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可设置充电电流、降低库存压力、故障响应时间快的汽车充电桩控制模块。
为了实现以上目的，本发明采用这样一种汽车充电桩控制模块，包括处理器、运算放大电路、信号转换电阻网络电路、充电电流设定电路、驱动电路、指示灯电路、电源电路，所述电源电路的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、处理器的输入端、驱动电路的输入端，所述处理器的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、驱动电路的输入端、指示灯电路的输入端，所述运算放大电路的输出端连接信号转换电阻网络电路，所述信号转换电阻网络电路分别与处理器和充电电流设定电路连接，其中，
运算放大电路包括运算放大器U2、电阻R1、电阻R9，所述运算放大器U2的同相输入端连接处理器，电阻R1与电阻R9串联，所述电阻R1的一端连接高电平，电阻R9的一端接地，电阻R1的另一端连接运算放大器U2的反相输入端，
信号转换电阻网络电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、瞬态电压抑制二极管TVS1、瞬态电压抑制二极管TVS2，所述电阻R10和电阻R11串联，电阻R10的一端连接到运算放大器U2的输出端，电阻R11的一端连接处理器，所述电阻R13 的一端连接到运算放大器U2的正电源端，电阻R13的另一端连接到处理器，所述瞬态电压抑制二极管TVS1和瞬态电压抑制二极管TVS2 串联，瞬态电压抑制二极管TVS1的一端连接电阻R10的另一端，所述电阻R12的一端连接电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接电阻R11的一端，电阻R14的一端连接电阻R11的一端，电阻R14的另一端连接瞬态电压抑制二极管TVS1的另一端，所述电阻R10的另一端引出CP端，瞬态电压抑制二极管TVS1的另一端引出GND端，
充电电流设定电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、拨码开关SW1，所述电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19分别连接到拨码开关SW1上，所述拨码开关SW1 连接到瞬态电压抑制二极管TVS2的一端。
本发明中处理器检测电动汽车的反馈信号来控制电动汽车的充电；运算放大电路放大输出信号至信号转换电阻网络电路；信号转换电阻网络电路构成汽车充电时汽车充电桩与电动汽车充电端之间握手信号的电路；充电电流设定电路是设定不同充电电流规格的汽车充电桩，来适配不同的电动汽车；驱动电路控制汽车充电电源的通断；指示灯电路显示汽车充电桩控制模块的工作状态；电源电路为各个电路提供合适的工作电压。
上述针对没有电动汽车充电端没有CC端的情况，设计出带充电电流设定电路的汽车充电桩控制模块，通过调节拨码开关切换不同的电阻阻值来设置不同汽车的充电电流，通过处理器识别不同的电压等级，以便CP端输出不同占空比的充电确认信号，车主购买时选择符合自己汽车充电电流的汽车充电桩控制模块即可，对于厂家而言在出厂时设置拨码开关即可，减少厂家的库存压力，同时，信号转换电阻网络电路和充电电流设定电路为纯电阻电路，不存在任何延迟元器件，电路响应信号不存在延时，保证汽车充电时快速响应的要求。
本发明进一步设置为电源电路包括自复位保险丝FU、压敏电阻 RV、EMC电感L1、AC/DC电源模块、电荷泵转换器U3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电感L2，所述压敏电阻RV 连接外部交流电源，自复位保险丝FU连接在火线上，压敏电阻RV 连接EMC电感L1，EMC电感L1连接到AC/DC电源模块输入端，所述电容C1和电容C2并联在AC/DC电源模块输出端，所述电容 C2两端输出+12V直流电压，所述+12V直流电压连接电荷泵转换器 U3的输入端，电容C3的两端分别连接在电荷泵转换器U3的CAP+ 引脚和CAP-引脚上，电容C4的一端接地，电容C4的另一端连接电荷泵转换器U3的输出端，电感L2和电容C5串联，电感L2的一端连接电荷泵转换器U3的输出端，电容C5的一端接地，电感L2的另一端输出-12V直流电压。
本发明进一步设置为电源电路还包括三端稳压器U4，所述三端稳压器U4的输入端连接+12V直流电压，三端稳压器U4的输出端输出+5V的直流电压。
上述+12V直流电压为驱动电路提供稳定的电源，-12V直流电压为运算放大电路提供供电电压，+5V直流电压为处理器和运算放大电路提供供电电压。
本发明进一步设置为驱动电路包括多组相同的继电器驱动电路，以其中一组继电器驱动电路为例，继电器驱动电路包括二极管D1、继电器KA1、三极管Q4、电容C6、电阻R2，所述继电器KA1线圈的一端连接+12V直流电压，继电器KA1线圈的另一端连接三极管 Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，所述电容C6的一端连接三极管Q4的基极，电容C6的另一端接地，所述电阻R2的一端连接三极管Q4的基极，电阻R2的另一端连接处理器的输出端，继电器KA1 连接在汽车供电线路上。
上述通过处理器触发三极管Q4的基极信号来导通继电器KA1，接通外部对汽车的充电电源。
本发明进一步设置为瞬态电压抑制二极管TVS2的一端引出CC 端。
上述设置有CC端，使汽车充电桩控制模块同时也可以用于汽车充电端有CC端的电动汽车，提高产品的通用性。
本发明进一步设置为处理器的型号为MEGA328P。
本发明进一步设置为运算放大器U2的型号为TP1271。
本发明进一步设置为电荷泵转换器U3的型号为TC7660。
上述型号为MEGA328P的处理器AD采样速度快，响应关闭时间小于100ms，型号为TP1271的运算放大器抗干扰能力强，运放精密，保证采样的精准度，型号为TC7660的电荷泵转换器外部所需的元器件少，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例原理方框图。
图2是本发明实施例处理器电路原理图。
图3是本发明实施例运算放大电路、信号转换电阻网络电路、充电电流设定电路原理图。
图4是本发明实施例电源电路原理图。
图5是本发明实施例电源电路原理图。
图6是本发明实施例驱动电路原理图。
图7是本发明实施例驱动电路原理图。
图8是本发明实施例CP端反馈的通信信号波形图。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明是一种汽车充电桩控制模块，包括处理器、运算放大电路、信号转换电阻网络电路、充电电流设定电路、驱动电路、指示灯电路、电源电路，所述电源电路的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、处理器的输入端、驱动电路的输入端、电动汽车充电端，所述处理器的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、驱动电路的输入端、指示灯电路的输入端，所述运算放大电路的输出端连接信号转换电阻网络电路，所述信号转换电阻网络电路分别与处理器和充电电流设定电路连接，信号转换电阻网络电路与电动汽车充电端连接，处理器的型号为MEGA328P，其中，
运算放大电路a包括运算放大器U2、电阻R1、电阻R9，运算放大器U2的型号为TP1271，所述运算放大器U2的同相输入端连接处理器，电阻R1与电阻R9串联，所述电阻R1的一端连接高电平，电阻R9的一端接地，电阻R1的另一端连接运算放大器U2的反相输入端，
信号转换电阻网络电路b包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、瞬态电压抑制二极管TVS1、瞬态电压抑制二极管TVS2，所述电阻R10和电阻R11串联，电阻R10的一端连接到运算放大器U2的输出端，电阻R11的一端连接处理器，所述电阻 R13的一端连接到运算放大器U2的正电源端，电阻R13的另一端连接到处理器，所述瞬态电压抑制二极管TVS1和瞬态电压抑制二极管 TVS2串联，瞬态电压抑制二极管TVS1的一端连接电阻R10的另一端，所述电阻R12的一端连接电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接电阻R11的一端，电阻R14的一端连接电阻R11的一端，电阻 R14的另一端连接瞬态电压抑制二极管TVS1的另一端，所述电阻 R10的另一端引出CP端，瞬态电压抑制二极管TVS1的另一端引出 GND端，
充电电流设定电路c包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻 R18、电阻R19、拨码开关SW1，所述电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19分别连接到拨码开关SW1上，所述拨码开关SW1 连接到瞬态电压抑制二极管TVS2的一端。
如图4和5所示，电源电路包括自复位保险丝FU、压敏电阻RV、 EMC电感L1、AC/DC电源模块、电荷泵转换器U3、电容C1、电容 C2、电容C3、电容C4、电容C5、电感L2，电荷泵转换器U3的型号为TC7660，所述压敏电阻RV连接外部交流电源，自复位保险丝 FU连接在火线上，压敏电阻RV连接EMC电感L1，EMC电感L1 连接到AC/DC电源模块输入端，所述电容C1和电容C2并联在 AC/DC电源模块输出端，所述电容C2两端输出+12V直流电压(J1-1 与J1-2)，所述+12V直流电压连接电荷泵转换器U3的输入端，电容C3的两端分别连接在电荷泵转换器U3的CAP+引脚和CAP-引脚上，电容C4的一端接地，电容C4的另一端连接电荷泵转换器U3的输出端，电感L2和电容C5串联，电感L2的一端连接电荷泵转换器 U3的输出端，电容C5的一端接地，电感L2的另一端输出-12V直流电压(J1-3与J1-2)，电源电路还包括三端稳压器U4，所述三端稳压器U4的输入端连接+12V直流电压，三端稳压器U4的输出端输出 +5V的直流电压。
如图6和7所示，驱动电路包括多组相同的继电器驱动电路，以其中一组继电器驱动电路为例，继电器驱动电路包括二极管D1、继电器KA1、三极管Q4、电容C6、电阻R2，所述继电器KA1线圈的一端连接+12V直流电压，继电器KA1线圈的另一端连接三极管Q4 的集电极，三极管Q4的发射极接地，所述电容C6的一端连接三极管Q4的基极，电容C6的另一端接地，所述电阻R2的一端连接三极管Q4的基极，电阻R2的另一端连接处理器的输出端，继电器KA1连接在汽车供电线路上。
如图8所示，汽车充电桩控制模块的CP端反馈不同的通讯波形数据，代表不同的信号，包括待机状态、准备就绪、开始充电信号、通风要求信号、发生故障信号、接地可靠信号。

Claims (8)

1.一种汽车充电桩控制模块，其特征在于：包括处理器、运算放大电路、信号转换电阻网络电路、充电电流设定电路、驱动电路、指示灯电路、电源电路，所述电源电路的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、处理器的输入端、驱动电路的输入端，所述处理器的输出端分别连接到运算放大电路的输入端、驱动电路的输入端、指示灯电路的输入端，所述运算放大电路的输出端连接信号转换电阻网络电路，所述信号转换电阻网络电路分别与处理器和充电电流设定电路连接，其中，
运算放大电路包括运算放大器U2、电阻R1、电阻R9，所述运算放大器U2的同相输入端连接处理器，电阻R1与电阻R9串联，所述电阻R1的一端连接高电平，电阻R9的一端接地，电阻R1的另一端连接运算放大器U2的反相输入端，
信号转换电阻网络电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、瞬态电压抑制二极管TVS1、瞬态电压抑制二极管TVS2，所述电阻R10和电阻R11串联，电阻R10的一端连接到运算放大器U2的输出端，电阻R11的一端连接处理器，所述电阻R13的一端连接到运算放大器U2的正电源端，电阻R13的另一端连接到处理器，所述瞬态电压抑制二极管TVS1和瞬态电压抑制二极管TVS2串联，瞬态电压抑制二极管TVS1的一端连接电阻R10的另一端，所述电阻R12的一端连接电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接电阻R11的一端，电阻R14的一端连接电阻R11的一端，电阻R14的另一端连接瞬态电压抑制二极管TVS1的另一端，所述电阻R10的另一端引出CP端，瞬态电压抑制二极管TVS1的另一端引出GND端，
充电电流设定电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、拨码开关SW1，所述电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19分别连接到拨码开关SW1上，所述拨码开关SW1连接到瞬态电压抑制二极管TVS2的一端。
2.根据权利要求1所述的汽车充电桩控制模块，其特征在于：所述电源电路包括自复位保险丝FU、压敏电阻RV、EMC电感L1、AC/DC电源模块、电荷泵转换器U3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电感L2，所述压敏电阻RV连接外部交流电源，自复位保险丝FU连接在火线上，压敏电阻RV连接EMC电感L1，EMC电感L1连接到AC/DC电源模块输入端，所述电容C1和电容C2并联在AC/DC电源模块输出端，所述电容C2两端输出+12V直流电压，所述+12V直流电压连接电荷泵转换器U3的输入端，电容C3的两端分别连接在电荷泵转换器U3的CAP+引脚和CAP-引脚上，电容C4的一端接地，电容C4的另一端连接电荷泵转换器U3的输出端，电感L2和电容C5串联，电感L2的一端连接电荷泵转换器U3的输出端，电容C5的一端接地，电感L2的另一端输出-12V直流电压。
3.根据权利要求2所述的汽车充电桩控制模块，其特征在于：所述电源电路还包括三端稳压器U4，所述三端稳压器U4的输入端连接+12V直流电压，三端稳压器U4的输出端输出+5V的直流电压。
4.根据权利要求2或3所述的汽车充电桩控制模块，其特征在于：所述驱动电路包括多组相同的继电器驱动电路，以其中一组继电器驱动电路为例，继电器驱动电路包括二极管D1、继电器KA1、三极管Q4、电容C6、电阻R2，所述继电器KA1线圈的一端连接+12V直流电压，继电器KA1线圈的另一端连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，电容C6的一端连接三极管Q4的基极，电容C6的另一端接地，电阻R2的一端连接三极管Q4的基极，电阻R2的另一端连接处理器的输出端，继电器KA1连接在汽车供电线路上。
5.根据权利要求1或2或3所述的汽车充电桩控制模块，其特征在于：所述瞬态电压抑制二极管TVS2的一端引出CC端。
6.根据权利要求1或2或3所述的汽车充电桩控制模块，其特征在于：所述处理器的型号为MEGA328P。
7.根据权利要求1或2或3所述的汽车充电桩控制模块，其特征在于：所述运算放大器U2的型号为TP1271。
8.根据权利要求2或3所述的汽车充电桩控制模块，其特征在于：所述电荷泵转换器U3的型号为TC7660。
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