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交流充电桩(7kW)主控系统

一、产品定义

产品概述:充电桩属于电动汽车交流慢充设备,采用AC220V单相市电输入;整机由防雷保护、EMI滤波、开关电源、MCU主控单元、漏电保护模块、交流接触器功率回路、电能计量模块、CP‑CC枪头导引检测回路、温度传感器、人机交互屏幕、4G/Wi‑Fi通讯模块、急停开关组成。设备完成充电枪连接检测、车辆握手通讯、绝缘监测、电能计量、充电启停控制、故障保护、云端数据上传等功能;支持扫码启动、刷卡启动、本地按键启停;具备过压、欠压、过流、漏电、过热、急停、枪头未连接保护等安全功能;用于新能源汽车车载充电机慢补电能。

基础电气规格

  • 输入电源:AC 220V±15%,50Hz 单相交流电
  • 额定输出功率:7kW,额定电流 32A
  • 输出类型:单相交流电,给到车辆车载OBC充电机
  • 功率执行器件:交流接触器、充电枪线缆
  • 传感器:电压采样、电流互感器、漏电互感器、NTC温度传感器、CP导引信号检测
  • 驱动方式:交流接触器继电器回路
  • 保护功能:漏电保护、过压欠压保护、输出过流保护、枪头未连接闭锁、过热停机、急停切断输出、防雷浪涌保护
  • 人机交互:LCD显示屏、刷卡模块、二维码扫码、状态指示灯、蜂鸣告警
  • 通讯方式:4G / WiFi / RS485,对接充电桩运营云平台
  • 工作模式:待机、枪头检测、握手就绪、充电运行、暂停充电、故障锁定、急停保护

二、交流充电桩电控系统拓扑原理图

AC220V市电输入 防雷+EMI滤波 MCU主控芯片 4G/Wi‑Fi云通讯 CP检测/电压电流采样 漏电检测/NTC温度 交流接触器功率回路 充电枪头输出 显示屏/刷卡/蜂鸣器 电能计量模块 急停开关/故障指示灯

拓扑工作原理:AC220V市电先经过防雷浪涌、EMI滤波电路,一路给到功率主回路,一路送入隔离开关电源降压输出5V、12V低压电源,为主控MCU、检测电路、通讯模块供电。用户插上充电枪,MCU通过CP导引回路检测枪头连接状态,与电动汽车车载充电机完成握手通讯;电压、电流采样回路实时采集输出电参数,漏电互感器监测漏电流,NTC传感器监测内部功率器件温度;用户刷卡或扫码下发充电指令;主控确认就绪后驱动交流接触器闭合,220V交流电输出至充电枪,车辆开始充电;电能计量模块实时统计充电电量;充电数据经由4G/Wi‑Fi上传云端平台;充电完成或者触发漏电、过流、过热、急停故障时,主控立刻断开交流接触器切断输出,点亮故障指示灯并蜂鸣告警,进入故障锁定状态。

三、应用场景分类

1、居民小区私家车位慢充场景

  • 小区地下车库私人车位安装交流充电桩,夜间居家慢充新能源私家车。

2、企事业单位内部停车场场景

  • 公司、单位大院停车场,为本单位公务新能源车辆提供充电服务。

3、商业园区、商场公共收费充电场景

  • 购物中心、写字楼停车场对外运营,扫码付费,对外开放慢充服务。

4、酒店、民宿配套充电配套场景

  • 宾馆停车场,给入住旅客的新能源汽车提供慢充配套服务。

5、物流车队、网约车场站补电场景

  • 网约车、物流车队停车场站,夜间低谷电价时段慢充补电,降低充电成本。

6、户外露天路边公共充电站场景

  • 市政路边公共停车区域,建设户外防雨型交流充电桩站点。

四、功率器件选型推荐表

器件类别 关键选型参数 推荐参考型号 选型备注
主控MCU单片机 多路ADC采样、串口、CAN/RS485、硬件看门狗、工业级宽温 STM32F103、GD32F103、HC32F460 CP握手逻辑、充电控制、故障判断、云端通讯交互
交流接触器 AC220V线圈,主触点额定40A,单相 CJX2‑2510 / LC1‑D32 主回路通断控制,余量大于额定32A电流
漏电保护继电器 剩余电流30mA动作,AC型漏电检测 AKH‑0.66‑L漏电互感器+漏电检测芯片 硬件漏电保护,国标强制安全器件
电能计量芯片 电压电流电量采集,精度1级 HLW8032、ATT7053BU 充电电量统计,计费结算依据
AC‑DC隔离开关电源 AC220V转12V/5V,隔离型 HLK‑PM12、明纬隔离电源 主控、传感器、通讯模块低压供电,强弱电隔离
4G全网通通讯模块 TCP/IP网络传输,串口通讯 EC20‑R2、SIM7600 充电数据、订单信息上传云端运营平台
NTC温度传感器 10K‑3950,B值3950 10K‑3950热敏电阻 接触器、线缆内部温度过热监测
CP导引信号检测电路 1kHz PWM信号采样检测 运放比较器电路 国标车辆握手信号识别,判断枪头连接就绪状态
刷卡读写模块 IC卡M1卡读卡,13.56MHz MFRC‑522 本地刷卡启动充电功能
光耦隔离芯片 高低压信号电气隔离 PC817 采样信号隔离,防止强电串入烧毁主控