交流充电桩（7kW）主控系统·产品方案说明书
摘要：本文为凌讯微电子电源类/新能源充电专题文章，详解7kW交流充电桩主控系统AC220V单相供电、CP‑CC枪头导引检测与交流接触器功率回路电控拓扑，覆盖防雷EMI、隔离开关电源、漏电保护、电能计量与4G/Wi‑Fi云平台通讯，面向小区私桩、单位停车场、商业公共收费、酒店民宿、物流网约车场站、户外露天站点等场景，提供主控MCU、交流接触器、漏电保护、电能计量、AC‑DC电源、4G模块、光耦等控制类器件选型清单，为交流充电桩主控与充电控制方案设计、器件选型提供参考。
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（CP导引检测+接触器功率回路）
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、控制器件选型推荐表
下表为7kW交流充电桩主控系统推荐控制类器件：主控MCU、交流接触器、漏电保护、电能计量、AC‑DC电源、4G模块、光耦等，适配CP握手、接触器通断与云平台通讯方案选型。
| 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 |
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五、常见FAQ
Q1：交流充电桩与直流充电桩有何区别？
A：交流桩仅把市电引至车载OBC，由车载充电机整流升压，功率小（7kW级）适合慢充；直流桩桩内直接整流输出直流快充，功率大、充电快。
Q2：CP导引信号起什么作用？
A：CP信号用于桩与车载OBC握手通讯，判断枪头是否连接、车辆是否允许供电，确认安全后才吸合接触器送电，防止带电拔枪。
Q3：交流充电桩如何保障充电安全？
A：依靠漏电保护、过压欠压/过流保护、NTC过热监测与急停开关，出现异常立即断开交流接触器切断输出，并上送云平台告警。
本文为凌讯微电子【电源类/新能源充电】专题技术文章。如需了解充电与电源方案，可浏览网站充电桩电源、通用开关电源适配器选型指南，也可查看【电机类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源：广东凌讯微电子
编辑：技术部