充电控制器开发设计原理指导VIP

1、设计人：黄亮及其研究生团队3方案一：4枪头集总方案，用一个控制器完成所有的功能。缺点：如果完成一拖四功能，板子将做得巨大，一拖四并非充电桩主流，用一拖四的主板控制单枪头的充电桩，性价比很低。方案二：将充电桩分为两部分，电气部分与业务部分。电气部分负责充电模块的控制、接口控制、多枪控制；业务部分负责人机交互，包括触摸显示、刷卡、电量计量、网络信息传输。优点：国网统一了充电桩的业务功能，如果要投国网，可以去掉我们的业务部分，直接使用专用的国网计费模块。缺点：因为有两块主板，开发费会增加。方案三：只做单枪头控制器，4枪头用4个控制器协同工作。缺点：太多冗余，一拖四成本高。方案四：主从方案，主板完成单

2、枪头与主要功能，增加枪头就增加从板。优点：从板价格低，扩展方便，综合成本相比其它方案低。2.充电桩业务功能列表表1 单枪头充电桩控制器业务功能列表端口名称路数端口说明CAN31路控制充电模块与英可瑞的绝缘检测模块，1路控制BMS，1路控制国网专用计费模块。RS-48521路控制非英可瑞的绝缘检测模块，1路接收电能表，充电计费。LVDS1与液晶屏通信。I2C1触摸屏RS-2321接读卡器模块，刷IC卡。UART2GPRS与Wi-Fi模块。RJ-451接网线插口。USB-OTG1用于程序升级及设备扩展表2每增加1个枪头需增加1路CAN端口名称路数端口说明CAN1×n每增加1个枪头就增加1

3、路CAN控制BMS。3.充电控制接口设计表3 单枪头充电控制非通信接口列表类型路数定义端口说明4路模拟量输入1TEMP-SENSON机箱温度检测PT1000，超过50度报警1G_T1枪温检测1，温度传感器要求是PT1000，超过50度报警1G_T2枪温检测2，温度传感器要求是PT1000，超过50度报警1CCS1总共3种工作状态，对应CCS1检测点电压分别为12V、6V、4V.8路光隔输入1G_STAT枪锁反馈信号，解锁为闭点，加锁为开点1FL防雷器故障，常开点输入1JT急停开关状态，常开点输入1DC直流母排接触器状态输入1FUSE电池熔断器故障，常开点输入1WATER水浸检测（实时性要求弱）

4、1GATE门磁检测（实时性要求弱）1LeakR泄放接触器状态输入6路继电器输出1G_V充电枪电锁控制信号，继电器输出1BMS_V控制BMS电源输出，继电器输出1LeakR_V控制泄放电阻导通，继电器输出1FAN_V控制风扇电源导通，继电器输出1AC_V控制交流接触器，继电器输出1DC_V控制直流接触器，继电器输出表4 每增加1个枪头新增接口列表类型路数定义端口说明模拟量输入1×nG_T1枪温检测1，温度传感器要求是PT1000，超过50度报警1×nG_T2枪温检测2，温度传感器要求是PT1000，超过50度报警1×nCCS1总共3种工作状态，对应CCS1检测点电压

5、分别为12V、6V、4V.光隔输入1×nG_STAT枪锁反馈信号，解锁为闭点，加锁为开点1×nDC直流母排接触器状态输入1×nFUSE电池熔断器故障，常开点输入继电器输出1×nG_V充电枪电锁控制信号，继电器输出1×nBMS_V控制BMS电源输出，继电器输出1×nDC_V控制直流接触器，继电器输出另外，只要非单枪头的充电桩，需要对多充电模块进行切换表5 多枪头切换控制需要输出控制接口类型路数定义端口说明继电器输出11Kn_V控制EVS750开关转换器，投切开关4 电路板设计方案方案一：主板为单枪的控制器，每增加一个枪头就增加一个从板，

6、切换控制采用独立的控制板。主板CPU：STM32F767BITx（姚工选型）。主板功能接口：表1+表3+表4的输入（或输出）接口（共9个IO）。从板CPU：STM32F042F4Px（姚工选型）。从板功能接口：表2+表4剩余接口。切换控制模块：可自研也可外购，外购为RS485通信。切换控制板功能接口：表5。图1 控制系统结构图方案二：与方案一的区别：在于将切换控制的11路继电器输出接口全部集成主板里。主板CPU：STM32F767BITx（姚工选型）。主板功能接口：表1+表3+表4的输入（或输出）接口（9个IO）+表5从板CPU：STM32F042F4Px（姚工选型）。从板功能接口：表2+表4

7、剩余接口。图2控制系统结构图5各接口原理图设计指导5.1机箱温度检测连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J11TEMP-SENSON温度传感器为PT10002GND机箱内部温度检测如下图，内部采用电阻分压采样，超过50报警，可以采用A/D采样、也可采用比较器最后变成开关量与CPU相连。电源可采用统一的12V电源。图3桩内温度检测接线示意图5.2 充电枪头检测与CCS1信号检测一共4个枪头，以一个枪头为例，枪头检测如表所示：连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J2J51G_V充电枪电锁控制信号，如为正极性12V电压，充电枪解锁，如为负极性12V电压，充电枪加锁。2G_STAT充电枪电锁状态反

8、馈检测信号，开关量信号，解锁为闭点，加锁为开点。接地有效。3G_T1枪温检测1，可以是温度开关或温度传感器，温度传感器要求是PT10004G_T2枪温检测2，可以是温度开关或温度传感器，温度传感器要求是PT10005G_GND电锁状态、枪温检测公共端6CCS1CCS1为枪头是否连接好测试信号，标准规定测试点上拉到+12V，通过枪头连接有悬空、R2电阻连接、R3电阻连接，总共3种工作状态，对应CCS1检测点电压分别为12V、6V、4V，标准规定12V信号接机壳设备地。712V2给CCS1独立供电的12V电源引脚控制器与充电枪之间电路如图所示：图4充电枪头检测示意图G_T1与G_T2为温度传感器信

9、号，控制上为超过50报警，可以采用A/D采样、也可采用比较器最后变成开关量与CPU相连。G_GND以上信号的公共端，接12V电源的“参考地”。4路枪头的电子锁与枪温信号都由同一组12V电源供电。因为CCS1的信号参考地是机壳，是否采取独立的12V电源（12V2）供电？5.3开关量输入检测全部为“接地”有效。连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J61KGND开关量测量公共端，外接12V电源地。2FL防雷器故障，常开点输入3JT急停开关状态，常开点输入4DC直流母排接触器状态输入5FUSE电池熔断器故障，常开点输入6WATER水浸检测7GATE门磁检测8LeakR泄放接触器状态输入开关量测量公共

10、端外接12V电源地，开关量接入控制器采用光隔型式，由12V电源供电。图5开关量输入检测信号接线图5.4充电枪（BMS）电源供电输出控制一共4个枪头，以一个枪头为例。连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J7J101BMS_V继电器触点输出2BMS_G继电器公共端输出，外接12V地控制器通过继电器的输出控制外部继电器的线圈，以控制BMS电源的联通。图6充电枪头BMS供电电路图5.5泄放电阻输出控制连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J111LeakR_V泄放电阻继电器触点输出2LeakR _G外接12V地图7泄放电阻控制电路图5.6 风扇输出控制连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J121F

11、AN_V泄放电阻继电器触点输出2FAN_G外接12V地1路风扇输出控制，采取继电器驱动大继电器方案。图8风扇控制电路图5.7 交流接触器输出控制连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J131AC_V交流接触器控制继电器触点输出2AC _G外接交流零线图9交流接触器控制电路图5.8 直流母排接触器输出控制一共4个枪头，以一个枪头为例，表格中n为1-4序号：连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J131DC_V直流接触器控制继电器触点输出2DC _G外接12V地图10直流接触器控制电路图5.9 轮充切换输出控制连接器位号序号引脚信号定义功能简要描述J141K1_V直流强电开关12K1_G3K2_V直流强电开关24K2_GnKn_V直流强电开关nn+1Kn_G21K11_V直流强电开关1122K11_G图11直流接触器控制电路图6电源设计指导充电桩内部我设计有220V交流转成12V、350W的开关电源设备，因此主板设计成12V电源供电。主板外围接口电路除CCS1外，都可用同一组12V电源供电。CCS1信号因为参考地为机壳，所以设计成独立的第二路12V电源给CCS1供电。外围设备，直流电表供电电压为DC2