CN214295652U - 充电桩控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种充电桩控制装置，包括充电桩外壳，所述充电桩外壳内置有主控板、直流充电模块、温度传感器、电表和直流调速风机；所述主控板包括MCU、通信电路、温度检测电路、电压采样电路和枪头CC采样电路，所述直流充电模块、温度传感器、电表和直流调速风机分别和主控板电连接；本实用新型将多个功能模块集成于充电桩内部及其主控板中，结构紧凑、便于维修；能够对充电桩内的温度环境进行实时监测，并能够通过风机对直流充电模块进行降温，有效降低充电桩内温度，能够增加装置的使用寿命；通过屏和主控板的连接实现对充电桩各个运行参数的实时监测，通过参数状态的改变及时发现内部故障，安全可靠。

Description

充电桩控制装置
技术领域
本实用新型涉及电动汽车充电装置，尤其涉及一种新型充电桩控制装置。
背景技术
目前新能源电动汽车的发展日新月异，直流充电桩作为电动汽车充电技术的关键因素之一，其安全性、智能化一直是人们关注的重点。充电桩控制***作为直流充电桩的核心，其对充电桩的影响不言而喻。
直流充电桩一般都建在室外，其工作受到周围环境的影响十分明显，例如天气情况、外界振动及其他干扰的变化。传统充电桩无法对充电桩内各种环境进行实时有效跟踪，无法及时了解整机内散热情况，更无法对充电桩内的温度进行调节。
发明内容
实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、安全可靠、并能够对充电桩内环境进行实时监测和调节的新型充电桩控制装置。
技术方案：本实用新型的充电桩控制装置，包括充电桩外壳，所述充电桩外壳内置有主控板、直流充电模块、温度传感器、电表和直流调速风机；所述主控板包括MCU、通信电路、温度检测电路、电压采样电路和枪头CC采样电路；
所述MCU的第一信号输出端连接直流充电模块的信号出入端，所述直流充电模块的交流电输入端连接220V交流电，所述直流充电模块的直流电输出端连接充电枪，直流充电模块将交流电转换为直流电，通过所述充电枪给车辆电池提供所需的电源；
所述温度传感器的信号输出端连接温度检测电路的信号输入端，所述温度检测电路的信号输出端连接MCU的第一信号输入端，温度传感器检测充电桩中的温度数据，并通过信号线将温度数据发送给主控板的MCU；
所述直流调速风机安装在直流充电模块的一侧，所述MCU的第二信号输出端连接直流调速风机的信号输入端；
所述电表的电压输入端采集直流高压，并通过电表分流器采集输入电流；电表的信号输出端连接通信电路的第一信号输入端，通信电路的第一信号输出端连接MCU的第二信号输入端，电表读取电压和当前正向有功总电能，并通过信号线将电压和当前正向有功总电能发送给主控板的MCU；
充电枪的第一信号输出端连接所述枪头CC采样电路的信号输入端，所述枪头CC采样电路的信号输出端连接MCU的第三信号输入端；
充电枪的第二信号输出端连接所述电压采样电路的信号输入端，所述电压采样电路的信号输出端连接MCU的第四信号输入端。
进一步的，所述充电桩外壳上还安装有屏，所述屏与主控板的MCU电连接，用于状态参数的显示。
进一步的，该控制装置还包括车联网平台，所述主控板的MCU与该车联网平台通信连接。
进一步的，所述充电桩上设有插卡槽，插卡槽内设有读卡器，所述主控板包括读卡器电路，所述读卡器的信号输出端连接读卡器电路的信号输入端，读卡器电路的信号输出端连接MCU的第五信号输入端；缴费卡***插卡槽后，通过读卡器和所述读卡器电路电连接。
进一步的，所述充电桩和充电枪之间设有主回路接触器，所述MCU的第三信号输出端连接主回路接触器的信号输入端。
进一步的，所述充电枪上安装有充电枪电子锁，所述充电枪电子锁和MCU电连接。
进一步的，所述充电桩外壳内安装有功率发热器件，所述MCU的第四信号输出端和功率发热器件电连接；在功率发热器件前端的充电桩外壳表面开设有进风口，在功率发热器件的后端开设有出风口，出风口安装有排风风机；所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器安装在进风口一侧，所述第二温度传感器安装在出风口一侧；第一温度传感器和第二温度传感器分别采集充电桩的进风口温度和出风口温度，通过信号线将进风口温度和出风口温度发送至MCU，MCU获取进风口温度和出风口温度，控制功率发热器件的发热功率。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型优点为：首先，该充电桩控制装置将多个功能模块集成于充电桩内部及其主控板中，结构紧凑、便于维修；其次，该控制装置能够对充电桩内的温度环境进行实时监测，并能够通过风机对直流充电模块进行降温，有效降低充电桩内温度，能够增加装置的使用寿命；再次，该控制装置通过屏和主控板的连接实现对充电桩各个运行参数的实时监测，通过参数状态的改变及时发现内部故障，安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型充电桩控制装置的功能模块示意图；
图2为图1中主控板的内部模块示意图；
图3为本实用新型直流调速风扇控制电路图；
图4为本实用新型屏的测试显示图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图，具体阐述本实用新型的技术方案。
如图1-2所示，本实用新型的充电桩控制装置，在充电桩外壳内置有主控板、直流充电模块、温度传感器、电表、直流调速风机和车联网平台；主控板包括MCU、通信电路、温度检测电路、电压采样电路和枪头CC采样电路。主控板的MCU与车联网平台通信连接，通信方式有4G通信或者网口通信。
MCU的第一信号输出端连接直流充电模块的信号出入端，直流充电模块的交流电输入端连接交流电，直流充电模块的直流电输出端连接充电枪，直流充电模块将220V交流电转换为200-750V直流电，充电枪***车辆充电座后，通过充电枪给车辆电池提供所需的电源。
温度传感器的信号输出端连接温度检测电路的信号输入端，温度检测电路的信号输出端连接MCU的第一信号输入端，温度传感器检测充电桩中的温度数据，并通过信号线将温度数据发送给主控板的MCU。直流调速风机安装在直流充电模块的一侧，MCU的第二信号输出端连接直流调速风机的信号输入端。温度传感器用于将充电桩中的温度情况送给主控板，直流调速风机安装在直流充电模块的一侧。主控板根据温度传感器获取当前环境的温度数据，进而调整直流调速风机的风速，以维持环境温度稳定，使充电桩工作在最适宜的环境条件下。具体的实现方式如图3所示，主控板的MCU发出PWM信号，进入U1的3脚，U1与R2、R3组成电压比较器，其门限电压为VCC*（R2/（R2+R3）），U1的1脚经过R4上拉，R5限流后进入三极管Q1，经过Q1与R6的驱动电路后输出PWM_FAN，进入直流调速风扇的控制口，直流调速风扇的速度随着PWM占空比的变化而变化。
电表的电压输入端采集直流高压，并通过电表分流器采集输入电流；电表的信号输出端连接通信电路的第一信号输入端，通信电路的第一信号输出端连接MCU的第二信号输入端，电表读取电压和当前正向有功总电能，并通过信号线将电压和当前正向有功总电能发送给主控板的MCU。
充电枪的信号输出端连接枪头CC采样电路的信号输入端，枪头CC采样电路的信号输出端连接MCU的第三信号输入端，用于检测充电桩与车辆是否连接正常。充电枪的第二信号输出端连接电压采样电路的信号输入端，电压采样电路的信号输出端连接MCU的第四信号输入端，用于检测输出电压是否正常、精确。
进一步的，为了保持充电桩内部温度稳定，在充电桩外壳内安装有功率发热器件，MCU的第四信号输出端和功率发热器件电连接；在功率发热器件前端的充电桩外壳表面开设有进风口，在功率发热器件的后端开设有出风口，出风口安装有排风风机；温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器安装在进风口一侧，第二温度传感器安装在出风口一侧。
第一温度传感器和第二温度传感器分别采集充电桩的进风口温度和出风口温度，通过信号线将进风口温度和出风口温度发送至MCU，MCU获取进风口温度和出风口温度，控制功率发热器件的发热功率。
优选的，充电桩外壳上还安装有屏，屏与主控板的MCU电连接，用于状态参数的显示，如图4所示，串口屏显示中包括若干IO状态显示、IO口按钮、读卡器状态、通信状态（CAN通信状态、485通信状态）、温度值、电压采样值、枪头CC值。
充电桩上设有插卡槽，卡槽内设有读卡器，主控板包括读卡器电路，读卡器的信号输出端连接读卡器电路的信号输入端，读卡器电路的信号输出端连接MCU的第五信号输入端；缴费卡***卡槽后，通过读卡器和所述读卡器电路电连接。
充电桩和充电枪之间设有主回路接触器， MCU的第三信号输出端连接主回路接触器的信号输入端，在充电枪拔出车辆充电插座时，MCU控制该主回路接触器切断电路。
充电枪上安装有充电枪电子锁，充电枪电子锁和MCU电连接。
装置工作原理：
车辆为新能源汽车，充电桩枪***车辆的充电座对车辆进行充电，同时主控板与车辆电连接，通过枪头CC采样电路检测车辆CC电压，确定充电桩的充电枪头与车辆是否正常连。
用户通过屏下发指令给主控板，主控板触发直流充电模块输出电能，直流充电模块将220V AC转换为200-750V DC，提供给车辆电池所需的电量。
同时，电表采集电量计量数据发送至主控板，主控板获取电量，进行计费；当用户下发结束充电指令或者出现故障/异常中断时，直流充电模块停止电能输出，用户进行结算。
屏与主控板电连接的过程中，可实时显示当前充电桩的状态参数/充电参数。
进一步的，主控板通过网络/4G与该车联网平台通信连接，上报充电桩的实时信息（包括***参数、计费结算数据等），同时后台的车联网平台也可以给主控板下发远程启动或者停止命令，充电桩根据下发的命令进行响应。
通信电路的实现方式包括485通信，主要用于1：主控板与屏的通信；2：主控板与电表的通信。其次，通信电路的实现方式还包括CAN通信，MCU与电动汽车BMS通过CAN通信，同时通过控制主回路接触器、充电枪电子锁等实现安全充电。

Claims (7)

1.一种充电桩控制装置，包括充电桩外壳，其特征在于：所述充电桩外壳内置有主控板、直流充电模块、温度传感器、电表和直流调速风机；所述主控板包括MCU、通信电路、温度检测电路、电压采样电路和枪头CC采样电路；
所述MCU的第一信号输出端连接直流充电模块的信号出入端，所述直流充电模块的交流电输入端连接220V交流电，所述直流充电模块的直流电输出端连接充电枪，直流充电模块将交流电转换为直流电，通过所述充电枪给车辆电池提供所需的电源；
所述温度传感器的信号输出端连接温度检测电路的信号输入端，所述温度检测电路的信号输出端连接MCU的第一信号输入端，温度传感器检测充电桩中的温度数据，并通过信号线将温度数据发送给主控板的MCU；
所述直流调速风机安装在直流充电模块的一侧，所述MCU的第二信号输出端连接直流调速风机的信号输入端；
所述电表的电压输入端采集直流高压，并通过电表分流器采集输入电流；电表的信号输出端连接通信电路的第一信号输入端，通信电路的第一信号输出端连接MCU的第二信号输入端，电表读取电压和当前正向有功总电能，并通过信号线将电压和当前正向有功总电能发送给主控板的MCU；
充电枪的第一信号输出端连接所述枪头CC采样电路的信号输入端，所述枪头CC采样电路的信号输出端连接MCU的第三信号输入端；
充电枪的第二信号输出端连接所述电压采样电路的信号输入端，所述电压采样电路的信号输出端连接MCU的第四信号输入端。
2.根据权利要求1所述的充电桩控制装置，其特征在于：所述充电桩外壳上还安装有屏，所述屏和MCU通过通信电路电连接，用于状态参数的显示。
3.根据权利要求1所述的充电桩控制装置，其特征在于：还包括车联网平台，所述主控板的MCU与该车联网平台通信连接。
4.根据权利要求1所述的充电桩控制装置，其特征在于：所述充电桩上设有插卡槽，插卡槽内设有读卡器，所述主控板包括读卡器电路，所述读卡器的信号输出端连接读卡器电路的信号输入端，读卡器电路的信号输出端连接MCU的第五信号输入端；缴费卡***插卡槽后，通过读卡器和所述读卡器电路电连接。
5.根据权利要求1所述的充电桩控制装置，其特征在于：所述充电桩和充电枪之间设有主回路接触器，所述MCU的第三信号输出端连接主回路接触器的信号输入端。
6.根据权利要求5所述的充电桩控制装置，其特征在于：所述充电枪上安装有充电枪电子锁，所述充电枪电子锁和MCU电连接。
7.根据权利要求1所述的充电桩控制装置，其特征在于：所述充电桩外壳内安装有功率发热器件，所述MCU的第四信号输出端和功率发热器件电连接；在功率发热器件前端的充电桩外壳表面开设有进风口，在功率发热器件的后端开设有出风口，出风口安装有排风风机；所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器安装在进风口一侧，用于采集充电桩的进风口温度，所述第二温度传感器安装在出风口一侧，用于采集出风口温度；
第一温度传感器和第二温度传感器分别采集充电桩的进风口温度和出风口温度，通过信号线将进风口温度和出风口温度发送至MCU，MCU获取进风口温度和出风口温度，控制功率发热器件的发热功率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113815467A (zh) * 2021-11-24 2021-12-21 深圳市永联科技股份有限公司 一种充电桩电流控制方法及相关装置

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Patentee before: Nanjing Titan Power New Energy Co.,Ltd.