一种集成射频识别和4G的便携式交流充电盒控制板的制作方法

一种集成射频识别和4g的便携式交流充电盒控制板
技术领域
1.本实用新型涉及电动汽车智能充电设施技术领域，具体为一种集成射频识别和4g的便携式交流充电盒控制板。


背景技术：

2.电动汽车智能交流充电桩是用于新能源电动汽车的电能补充设施，通过与汽车进行通信，监控，控制能够可靠地为电动汽车充电。
3.现有技术具备基本的交流充电功能，但是一般存在一些缺点，成本较高，长时间使用故障率较高，不具备温度检测，不具备a型漏电检测，不具备功率切换，电压电流检测误差范围大，不具备后台联网功能，不具备人机交互界面。
4.因此，需要一种集成射频识别和4g的便携式交流充电盒控制板，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种集成射频识别和4g的便携式交流充电盒控制板，成本较低、功能全面、处理器适当、配置灵活的交流充电桩控制板集成了rfid及4g，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种集成射频识别和4g的便携式交流充电盒控制板，包括控制板，所述控制板包括mcu、辅助电源、漏电电流电压检测模块、4g通信模块、指示灯、功能按钮、flash存储模块、本地升级接口、控制导引电路、输出继电器、2.8寸彩屏和rfid通信模块，所述控制板集成有mcu，所述控制板的交流输出通过开关电路控制输出继电器来控制交流输出的通断，所述控制板集成有本地升级接口，所述本地升级接口为swd接口；
7.所述控制板集成有4g通信模块，所述mcu通过perst#引脚和pwrkey引脚与4g通信模块相连接，所述控制板集成有rfid通信模块，所述mcu通过sck、mosi、miso、nss引脚与rfid模块相连接。
8.优选的，所述mcu的内部集成有lcd驱动模块，所述mcu通过内部lcd驱动模块的lcd接口连接外部2.8寸显示屏，所述2.8寸显示屏的cs,rest,rs,wr,rd,db0,db1,db2,db3,db4,db5,db6,db7与mcu连接，所述mcu通过db0～db7输出给2.8寸显示屏显示。
9.优选的，所述控制板集成有指示灯，所述指示灯有三种指示灯，三种所述指示灯分别为红色指示灯、绿色指示灯和蓝色指示灯，所述mcu通过led1、led2和led3引脚分别与红色指示灯、绿色指示灯和蓝色指示灯连接。
10.优选的，所述控制板集成有辅助电源，所述辅助电源有
±
12v和3.3v电源，所述辅助电源为mcu供电且采用ac/dc供电方式进行供电。
11.优选的，所述漏电电流电压检测模块包括温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、漏电检测模块和计量芯片，所述温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、漏电检测模块和计量芯片均集成与控制板上，所述温度检测模块通过tem端口与mcu的adc接口连
接。
12.优选的，所述电流检测模块通过电流互感器与计量芯片的meter_ct+，meter_ct-电流检测接口连接，所述电压检测模块通过电压互感器与计量芯片的meter_v+，meter_v-电压检测接口连接，所述漏电检测模块通过漏电互感器与计量芯片的meter_zct+，meter_zct-检测接口连接。
13.优选的，所述漏电电流电压检测模块还包括接地检测模块，所述接地检测模块通过功率线火线和零线对地产生电流，形成回路产生电压。
14.优选的，所述控制板集成有flash存储模块，所述flash存储模块通过spi_en，spi_miso，spi_mosi，spi_clk引脚与mcu连接，所述mcu通过spi的接口方式进行通信。
15.优选的，所述控制导引电路为pwm电路，所述mcu的内部时钟通过io口输出pwm方波型号驱动pwm电路，所述pwm电路的cp-out接口和车端处信号线相连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.1、主板具备准确的电压电流检测功能。
18.2、控制导引功能具备可调节功能，该参数可以按实际充电桩功率进行调节，比如2.86kw、2.2kw及1.76kw，参数调节以后表示充电桩的输出功率进行变动，同时过流保护点进行联动动态自动调节。
19.在实际充电过程中，可以根据后台充电策略该参数可以根据电网的配电能力进行输出功率调节，实现柔性充电。
20.3、主板集成了接地检测功能电路，主板不需要外接接地检测模块，集成度较高。
21.4、主板集成了辅助电源电路，主板不需要外接辅助电源，集成度较高。
22.5、主板集成了a型漏电检测电路，主板不需要外接a型漏电检测模块，集成度较高。
23.6、主板集成了两路温度检测电路，集成度较高。
24.7、主板集成了2.8寸彩色显示屏，集成度较高。
25.8、主板集成了4g通信芯片，能正常和后台通信，集成度较高。
26.9、主板集成了rfid芯片，能读取m1卡信息，集成度较高。
附图说明
27.图1为本实用新型的系统框图；
28.图2为本实用新型的4g通信模块电路图；
29.图3为本实用新型的2.8寸彩屏连接电路图；
30.图4为本实用新型的rfid通信模块电路图；
31.图5为本实用新型的指示灯电路图；
32.图6为本实用新型的辅助电源电路图；
33.图7为本实用新型的mcu控制电路图；
34.图8为本实用新型的温度检测电路图；
35.图9为本实用新型的输出继电器控制电路图；
36.图10为本实用新型的控制导引电路图；
37.图11为本实用新型的电流检测、电压检测、漏电检测电路图；
38.图12为本实用新型的接地检测电路图；
39.图13为本实用新型的flash电路图。
具体实施方式
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.本实用新型提供了如图1～13所示的一种集成射频识别和4g的便携式交流充电盒控制板，包括控制板，控制板包括mcu、辅助电源、漏电电流电压检测模块、4g通信模块、指示灯、功能按钮、flash存储模块、本地升级接口、控制导引电路、输出继电器、2.8寸彩屏和rfid通信模块，控制板集成有mcu，该mcu控制整个单板的逻辑，芯片采用的是gd芯片，型号为：gd32f303vet6，该芯片工作频率为72m，外部采用12m晶振，集成了adc。
42.控制板的交流输出通过开关电路控制输出继电器来控制交流输出的通断，mcu通过io口驱动mos管来控制输出继电器的通断。
43.io口输出高电平时，mos管导通，输出继电器线圈有电压，输出继电器吸合。
44.io口输出低电平时，mos管关闭，输出继电器线圈无电压，输出继电器断开。
45.如图9所示的硬件连接，relay_ctrl1和mcu连接，当mcu检测到插好枪之后，mcu通过relay_ctrl1拉高吸合输出继电器，不充电时，mcu通过relay_ctrl1拉低断开继电器；
46.控制板集成有本地升级接口，本地升级接口为swd接口，对系统进行升级；
47.如图2所示，控制板集成有4g通信模块，上电时，mcu通过perst#引脚和pwrkey引脚与4g通信模块相连接，开启4g模块供电，4g模块通电之后会自动连接服务器，自动进入数据透传。4g内部也可以设置定点连接服务器，mcu通过串口发送数据给4g模块直接连接后台，实现后台无障碍通信。通过4g模块能将充电的电压、电流等充电状态直接上传给服务器。
48.如图4所示，控制板集成有rfid通信模块，mcu通过sck、mosi、miso、nss引脚与rfid模块相连接，rfid工作频率为13.5mhz，mcu通过spi通信接口发送数据给rfid模块，rfid能正确读取m1卡，进行身份识别，mcu可以将充电状态信息存取到flash中，也可以掉电保存充电记录及远程程序更新。
49.rfid是能正常读取m1卡，本主板采用了rfid芯片mfrc522预期外围电路组成对m1的检测，检测结果送到cpu进行处理，cpu为控制板的核心控制器，核心控制器选用gd32f303vet6。
50.主要操作为：
51.1、获取卡id；
52.2、获取卡金额以及扣除。
53.如图3所示，mcu的内部集成有lcd驱动模块，mcu通过内部lcd驱动模块的lcd接口连接外部2.8寸显示屏，2.8寸显示屏的cs,rest,rs,wr,rd,db0,db1,db2,db3,db4,db5,db6,db7与mcu连接，将要显示的数据通过db0
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db7输出给2.8寸显示屏显示，mcu通过db0～db7输出给2.8寸显示屏显示，显示数据主要为充电电流、电压、时间、充电状态等。
54.如图5所示，控制板集成有指示灯，指示灯有三种指示灯，三种指示灯分别为红色指示灯、绿色指示灯和蓝色指示灯，待机时显示蓝灯，充电时显示绿灯，故障时显示红灯，通
过mcu的io口进行拉低拉高控制，mcu通过led1、led2和led3引脚分别与红色指示灯、绿色指示灯和蓝色指示灯连接，引脚拉低时，led亮起。引脚拉高时，led灯熄灭。
55.如图6所示，控制板集成有辅助电源，辅助电源有
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12v和3.3v电源，辅助电源为mcu供电且采用ac/dc供电方式进行供电，电源是由变压器绕组输出，3个输出绕组，经过高频变压器绕组输出3.3v,12.5v,-12.5v，其中3.3v为mcu的工作电压。
56.漏电电流电压检测模块包括温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、漏电检测模块和计量芯片，温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、漏电检测模块和计量芯片均集成与控制板上，如图8所示，温度检测模块通过tem端口与mcu的adc接口连接，mcu通过adc检测外部电阻的阻值，来判断温度值。读取到的温度进行过温判断，如果温度超过设定的限值(如90度)，则mcu执行不充电并警告，其中，温度检测模块为2路模拟量采集电路，采集ptc类和ntc类温度传感器的温度，能够有效监测2处温度进行监控处理。
57.如图11所示，电流检测模块通过电流互感器与计量芯片的meter_ct+，meter_ct-电流检测接口连接，计量芯片通过该信号计算实际电流，并将数据传输到mcu内部处理，电压检测模块通过电压互感器与计量芯片的meter_v+，meter_v-电压检测接口连接，计量芯片通过该信号计算实际电压，并将数据传输到mcu内部处理，漏电检测模块通过漏电互感器与计量芯片的meter_zct+，meter_zct-检测接口连接，漏电芯片通过该信号计算实际漏电流，发生漏电时，漏电芯片会并将信号传输给mcu处理，读取到的电流值，mcu判断是否过流。如电流过大时，禁止充电。
58.读取到的电压值，mcu判断是否过压，或者欠压。如电压偏高，偏低时，禁止充电。
59.其中电流电压还可以进一步充电电量统计，发生漏电时，漏电芯片通过拉高电平，将漏电信息传递给mcu，发生漏电时禁止充电。
60.如图12所示，漏电电流电压检测模块还包括接地检测模块，接地检测模块通过功率线火线和零线对地产生电流，形成回路产生电压，mcu通过是否有电压来判读是否接地，有电压代表有接地，通过分压和比较电路将是否接地的信号送到cpu，mcu检测pgnd-test1是否有电压来判断接地情况，pgnd-test1电压高时，接地正常，pgnd-test1电压偏低时，接地异常。
61.如图13所示，控制板集成有flash存储模块，flash存储模块通过spi_en，spi_miso，spi_mosi，spi_clk引脚与mcu连接，mcu通过spi的接口方式进行通信。
62.如图10所示，控制导引电路为pwm电路，mcu的内部时钟通过io口输出pwm方波型号驱动pwm电路，pwm电路的cp-out接口和车端处信号线相连接，在io口输出pwm方波型号，驱动pwm电路，在端口输出正负12v的pwm信号波形。cp-out和车端处信号线相连接，车端根据这个信号pwm的占空比，进行相应的额定电流充电，兼容欧标、美标接口的电动汽车。
63.其中cpu是控制板的核心，用于控制完成充电流程，及相关的信号采集和保护动作，cpu及主要外围电路共同组成了控制板，控制板检测到充电线缆连接好以后，向电动汽车发出导引信号，通知电动汽车本充电盒的最大输出功率和充电盒已经准备好随时可以充电，电动汽车根据自身情况进行是否可以充电，如果可以充电通过改变pwm信号的幅度通知充电盒可以开始充电，充电盒立即输出电能给电动汽车，整个充电开始过程建立了，之后便是稳定的充电。
64.在充电过程中控制板实时监测充电的电压、电流、充电接口温度、汽车状态以及监
测控制板外围器件状态，比如是否漏电、是否接地不良等情况，控制板对这些状态进行逻辑判断是否暂停充电或者结束充电。
65.在充电过程中，有后台存在的情况下可以实现充电功率自动调节的柔性充电策略。充电站可以根据站的总功率及现有使用的功率进行合理的功率调配，后台将需要调整的功率要求下发给控制板，控制板调整pwm输出参数执行后台的要求。
66.充电结束一般分为三种情况，第一种汽车认为充满后汽车主动发送停止充电指令，第二种控制板判断为故障或者充电条件满足后主动停止充电，第三种客户操作停止充电，包括人机界面停止或者远程手机app停止充电。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。