CN210183333U - 一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器 - Google Patents

一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器 Download PDF

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严奎
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Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，所述充电桩端通信控制器内建标准ISO15118标准桩端通信协议栈，包括主处理器、HPGP电力线载波芯片、HPAV电力线载波芯片，MCU移植IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片连接，通过以太网接口与HPAV电力线载波芯片连接。优点：1）充电桩端通信控制器通过电力线传输，利用GPAV技术实现单一站点的信息统计汇总并统一上报到云端，解决了中大型电动汽车充电站点中的网络布线问题。利用网络通信技术可便捷实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费、远程故障、智能充电提示等多项管理功能。将IPV6协议栈移植到MCU中实现IPV6网络层，建立ISO15118标准通信协议，降低充电***成本。

Description

一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器
技术领域
本实用新型是一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，属于电动汽车通信技术领域。
背景技术
电动车辆充电管理需要充电设备与管理后台进行数据交互，PLC(power linecommunication)电力载波通信，利用现有的高压电力线，通过载波方式传输数据，减少布线成本。
HPAV(Home plug Audio Video)是由行业标准化联盟订立的一种家庭电力线通信接口标准，其接口的通信速率为200Mbps。现该技术标准广泛应用于电力线通信、电力猫、远程抄表等多种途径。
HPGP (Home plug Green phy)是在HPAV 标准协议基础上进行优化精简应用于车载的通信标准。ISO标准ISO15118协议组织确定Home plug Green phy 1.1(HPGP1.1)为非车载式充电设备（EVSE）与插电电动汽车之间的通信传输接口标准。ISO15118协议规定充电设备与电动汽车之间使用控制导向CP信号线和保护接地PE两根线进行数据交互。ISO15118协议规定了充电设备与电动汽车间协议传输的OSI七层网络协议。
OCPP（Open Charge Point Protocol）是由OCA（Open Charge Alliance）发起的一个全球开放性的充电站点与各供应商中央管理***间通讯标准。OCPP 目前已经在海外多个国家应用于几万台充电设施，它已经成为充电设施网络通讯的行业标准。
实用新型内容
本实用新型提出的是电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其目的在于针对现有电动车辆充电管理的需求，提供一种基于PLC的充电桩端通信控制器。
本实用新型的技术解决方案：
一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其特征是所述充电桩端通信控制器内建标准ISO15118标准桩端通信协议栈，包括主处理器、HPGP电力线载波芯片、HPAV电力线载波芯片，MCU移植IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片连接，通过以太网接口与HPAV电力线载波芯片连接。
所述主处理器为ST公司的STM32F429芯片。所述HPGP电力线载波芯片为QCA7000芯片。所述与HPAV电力线载波芯片为QCA6410芯片。
其详细结构为包括STM32F429芯片、SRAM、FLASH、PHY芯片、QCA6410芯片、ISO1050接口芯片、EVSE控制器、QCA7000芯片、HCPL0531光耦芯片和OPA4170运放芯片；其中，所述STM32F429芯片通过数据总线和地址总线连接SRAM和FLASH，STM32F429芯片通过一路以太网接口RMII连接以太网PHY芯片，PHY芯片与QCA6410芯片的以太网接口相连，QCA6410芯片通过变压器连接到电力线上；STM32F429芯片通过一路CAN接口与ISO1050接口芯片相连，通过CANH、CANL两根信号线与EVSE控制器相连；STM32F429芯片通过一路SPI接口与QCA7000芯片相连接，QCA7000芯片连接变压器，耦合出CP、PE线；STM32F429芯片通过GPIO生成PWM信号通过HCPL0531光耦芯片耦合到CP信号线上，CP信号线通过OPA4170运放芯片连接STM32F429的AD检测管脚。
所述充电桩端通信控制器与PLC通信网关集中器、电动车端通信控制器构成电动汽车充电通信***，所述QCA6410芯片通过变压器连接到电力线，通过电力线与PLC通信网关集中器，所述QCA7000芯片通过变压器耦合出CP、PE线，与电动汽车端PLC通信模块连接。
本实用新型的有益效果：
1）所述充电桩端通信控制器通过电力线传输，利用GPAV技术实现单一站点的信息统计汇总并统一上报到云端，解决了中大型电动汽车充电站点中的网络布线问题。
2）所述充电桩端通信控制器，利用网络通信技术可便捷实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费、远程故障、智能充电提示等多项管理功能。
3）所述充电桩端通信控制器，将IPV6协议栈移植到MCU中实现IPV6网络层，建立ISO15118标准通信协议，降低充电***成本。
附图说明
附图1是充电桩端PLC通信控制器结构示意图。
附图2是电动汽车充电通信控制***结构示意图。
具体实施方式
一种电动汽车智能充电通信***，包括OCPP充电云管理平台、PLC通信网关集中器、充电桩端PLC通信模块、电动车端PLC通信模块。所述充电桩端PLC通信模块对上通过HPAV电力线载波通信与PLC通信网关集中器进行数据交互，每一个充电桩端PLC通信模块均有唯一MAC地址；充电桩端PLC通信模块对下通过HPGP电力线载波通信与电动车端PLC通信模块进行数据交互；充电桩端PLC通信模块内建标准ISO15118标准桩端通信协议栈。
所述充电桩端PLC通信模块，包括MCU、HPGP电力线载波芯片、HPAV电力线载波芯片，MCU移植了IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片连接，通过以太网接口与HPAV电力线载波芯片连接，HPAV电力线载波芯片与PLC通信网关集中器中使用的HPAV芯片相同。MCU通过IPV6协议与对下的电动车端PLC模块建立ISO15118协议栈通信会话。
下面结合附图对本实用新型技术方案做进一步解释说明。
对照附图1，充电桩端PLC通信控制器，采用ST公司的STM32F429芯片作为主处理器，通过数据总线和地址总线连接SRAM和FLASH，在处理器及内存、FLASH的基础上内建嵌入式UCOS操作***，STM32F429通过一路以太网接口（RMII）连接以太网PHY芯片与QCA6410的以太网接口相连，QCA6410通过变压器连接到电力线上，通过电力线与PLC通信网关集中器的QCA6410进行数据交互。STM32F429通过一路CAN接口与ISO1050接口芯片相连，通过CANH、CANL两根信号线与EVSE控制器相连，EVSE控制器负责电动汽车充电桩的充电电气控制功能。充电桩端PLC通信模块与EVSE控制器之间为定制的CAN总线私有协议。
STM32F429通过一路SPI接口与HPGP协议芯片QCA7000相连接，QCA7000通过变压器耦合出CP、PE线，与电动汽车端PLC通信模块连接。STM32F429的软件***中内建ISO15118/DIN70121协议栈，通过协议栈充电桩端PLC通信模块与电动汽车端PLC通信模块进行充电通信交互会话。根据IEC 61851-1规定，CP信号线上需要有1Khz的PWM信号进行充电引导，STM32F429通过GPIO生成PWM信号通过HCPL0531光耦芯片耦合到CP信号线上。通过根据IEC61851-1及ISO15118/DIN70121协议规定，CP上的电压指示出当前充电运行的阶段。充电桩端PLC通信模块需要对CP电压进行监测。CP信号通过OPA4170运放芯片进行放大处理输入STM32F429的AD检测管脚，通过AD检测对充电状态进行监控。
对照附图2，一种基于IPV6协议栈和PLC电动汽车充电通信***，包括：OCPP充电云管理***、PLC通信网关集中器、充电桩端PLC通信模块、电动车端PLC通信模块。所述的OCPP充电云管理平台利用TCP/IP协议与PLC通信网关集中器进行OCPP数据协议交互，通过云管理平台可实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费，远程故障提示等管理功能；所述的PLC通信网关集中器装载嵌入式Linux***，运行有OCPP协议栈，对上通过4G/WIFI/ETH多种网络途径与OCPP后台进行数据交互，对下通过HPAV电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互。PLC通信网关集中器可连接不低于256个充电桩端PLC通信模块，实现一个充电站点的网关单元； 所述的充电桩端PLC通信模块对上通过HPAV电力线载波通信与PLC通信网关集中器进行数据交互，每一个充电桩端PLC通信模块均有唯一MAC地址。充电桩端PLC通信模块对下通过HPGP电力线载波通信与电动车端PLC通信模块进行数据交互。充电桩端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准桩端通信协议栈。所述的电动车端PLC通信模块通过HPGP电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互。充电车端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准车端通信协议栈。

Claims (6)

1.一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其特征是所述充电桩端通信控制器内建标准ISO15118标准桩端通信协议栈，包括主处理器、HPGP电力线载波芯片、HPAV电力线载波芯片，MCU移植IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片连接，通过以太网接口与HPAV电力线载波芯片连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其特征是所述主处理器为ST公司的STM32F429芯片。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其特征是所述HPGP电力线载波芯片为QCA7000芯片。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其特征是所述HPAV电力线载波芯片为QCA6410芯片。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其特征是其结构包括STM32F429芯片、SRAM、FLASH、PHY芯片、QCA6410芯片、ISO1050接口芯片、EVSE控制器、QCA7000芯片、HCPL0531光耦芯片和OPA4170运放芯片；
其中，所述STM32F429芯片通过数据总线和地址总线连接SRAM和FLASH，STM32F429芯片通过一路以太网接口RMII连接以太网PHY芯片，PHY芯片与QCA6410芯片的以太网接口相连，QCA6410芯片通过变压器连接到电力线上；STM32F429芯片通过一路CAN接口与ISO1050接口芯片相连，通过CANH、CANL两根信号线与EVSE控制器相连；STM32F429芯片通过一路SPI接口与QCA7000芯片相连接，QCA7000芯片连接变压器，耦合出CP、PE线；STM32F429芯片通过GPIO生成PWM信号通过HCPL0531光耦芯片耦合到CP信号线上，CP信号线通过OPA4170运放芯片连接STM32F429的AD检测管脚。
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车智能充电通信***中的充电桩端通信控制器，其特征是所述充电桩端通信控制器与PLC通信网关集中器、电动车端通信控制器构成电动汽车充电通信***，所述QCA6410芯片通过变压器连接到电力线，通过电力线与PLC通信网关集中器连接，所述QCA7000芯片通过变压器耦合出CP、PE线，与电动车端PLC通信模块连接。
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