1.本发明涉及充电桩，尤其涉及一种用于交直流一体充电桩的电路板装置以及充电装置。


背景技术：

2.随着电动汽车的普及推广，越来越多的用户选择电动汽车。然而，作为电动汽车配套的充电桩，在市面上较为混乱，大多数的充电桩的主控板的电路设计复杂，也无法支持交直流一体充电。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于交直流一体充电桩的电路板装置，其能够实现交直流一体充电，并且其电路结构设计简单。
4.本发明的目的之二在于提供一种交直流一体充电装置，其能够实现交直流一体充电，并且其电路结构设计简单。
5.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
6.一种用于交直流一体充电桩的电路板装置，所述交直流一体充电桩包括充电桩主体和设于所述充电桩主体上的充电枪，所述充电枪包括直流充电枪和交流充电枪；所述电路板装置包括设于所述充电桩主体内的主控板，所述主控板上设有电源模块、计费控制模块、充电主控模块、直流充电模块、直流充电连接装置和交流充电连接装置；
7.所述直流充电模块的一端接入外部输入电源、另一端通过所述直流充电连接装置与直流充电枪电性连接，用于将所述外部输入电源输入的交流电源信号转换为直流电源信号并通过所述直流充电枪输出到充电车辆；所述交流充电连接装置的一端与外部输入电源电性连接、另一端与所述交流充电枪电性连接，用于将外部输入电源输入的交流电源信号通过所述交流充电枪输出到充电车辆；
8.所述计费控制模块与充电主控模块电性连接，用于向所述充电主控模块发送充电控制指令，以控制所述直流充电枪或交流充电桩的工作状态；所述充电主控模块还与直流充电模块电性连接，用于当直流充电枪启动时，控制所述直流充电模块将外部输入电源输入的交流电源信号转换为直流电源信号；
9.所述电源模块包括辅助电源模块、系统电源模块、控制电源模块；所述系统电源模块的输入端接入外部输入电源、输出端与所述计费控制模块电性连接；所述控制电源模块的输入端接入外部输入电源、输出端与所述充电主控模块电性连接；所述辅助电源模块的输入端接入外部输入电源、输出端与所述直流充电连接装置电性连接。
10.进一步地，所述主控板上设有防雷器；所述防雷器固定于主控板上并与所述外部输入电源电性连接，用于吸收充电桩被雷击时产生的能量。
11.进一步地，所述交流充电连接装置与外部输入电源之间设有交流接触器；所述直流充电连接装置与直流充电模块之间设有直流继电器。
12.进一步地，所述交流接触器与外部输入电源之间设有第一漏电断路器；所述直流充电模块与外部输入电源之间设有进线塑壳断路器。
13.进一步地，所述直流充电连接装置与直流充电模块之间设有直流电度表；所述直流电度表与计费控制模块电性连接，用于采集直流充电连接装置输出到充电车辆的电能数据并上传至计费控制模块；所述交流接触器与第一漏电断路器之间设有交流电能表；所述交流电能表与计费控制模块连接，用于采集所述交流充电连接装置输出到充电车辆的电能数据并上传至计费控制模块；
14.所述直流充电模块与直流充电连接装置之间设有直流分流器；所述直流电度表的两端分别与所述直流分流器的两端电性连接。
15.进一步地，所述交流电能表、直流电度表分别通过对应rs485接口电路与计费控制模块电性连接。
16.进一步地，所述电源模块与外部输入电源之间设有第二漏电断路器。
17.进一步地，所述交直流一体充电桩还包括指示灯、紧急开关、电子锁、温度传感器；所述指示灯、紧急开关、电子锁、温度传感器分别与所述充电主控模块电性连接；所述充电主控模块，用于获取紧急开关状态、电子锁状态、指示灯状态、温度传感器的温度数据并上传至计费控制模块；所述充电主控模块通过can总线接口电路与计费控制模块电性连接；所述电子锁安装于充电枪上，用于启动充电时对充电器进行锁定操作。
18.进一步地，所述主控板上还设有计量模块；所述计量模块与计费控制模块电性连接，用于接收计费控制模块发送的直流电度表和交流电能表的电能数据并根据预设公式计算电量后将计算结果发送到计费控制模块进行计费；所述交直流一体充电桩还包括读卡器、组合天线、音频设备、触摸屏；所述计费控制模块通过读卡器获取用户卡片信息；所述计费控制模块通过组合天线与远程后台控制中心通信连接，用于向后台控制中心上传充电数据以及接收远程后台控制中心下发的控制命令；所述计费控制模块与触摸屏电性连接，用于向触摸屏发现充电桩的工作状态数据并通过触摸屏显示。
19.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
20.一种交直流一体充电装置，包括如本发明的目的之一采用的一种用于交直流一体充电桩的电路板装置。
21.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
22.本发明通过将直流充电与交流充电集成到一个充电桩，同时通过设置直流充电模块，可实现将交直流一体充电的功能；同时在充电桩的主控板上设置多个电源模块，使得各个不同功能模块的独立供电，保证功能模块的正常运行；同时本发明的电路设计简单，节省电路成本。
附图说明
23.图1为本发明提供的一种用于交直流一体充电桩的电路板装置的主控板上各个电路模块与充电桩的各个模块的连接示意图；
24.图2为12v转5v电源模块的电路示意图；
25.图3为12v转3.3v电源模块的电路示意图；
26.图4为usb接口电路的电路示意图；
27.图5为rs485接口电路的电路示意图。
具体实施方式
28.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
29.实施例一
30.本发明提供一种用于交直流一体充电桩的电路板装置，其中，充电桩包括充电桩主体和设于充电桩主体上的充电枪。
31.充电枪包括直流充电枪和交流充电枪，其中，直流充电枪用于直流设备的充电，交流充电枪用于交流设备的充电。
32.如图1所示，电路板装置包括设于充电柱主体内的主控板，主控板上设有计费控制模块、充电主控模块ccu、直流充电模块au、直流充电连接装置2vp、交流充电连接装置1vp和电源模块。
33.直流充电模块au的一端接入外部输入电源，另一端与直流充电连接装置2vp电性连接，用于将所述外部输入电源输入的交流电源信号转换为直流电源信号并通过直流充电连接装置2vp输出到直流充电枪，进而为充电车辆充电。
34.交流充电连接装置1vp与外部输入电源电性连接，用于将外部输入电源输入的交流电源信号输出交流充电枪，进而为充电车辆充电。
35.优选地，计费控制模块与充电主控模块ccu电性连接，用于向充电主控模块ccu下发充电控制指令，以控制直流充电枪或交流充电桩的工作状态。
36.其中，充电主控模块ccu还与直流充电模块au电性连接，用于当直流充电枪启动时，控制直流充电模块au将外部输入电源输入的交流电源信号转换为直流电源信号。
37.优选地，电源模块包括辅助电源模块、系统电源模块、控制电源模块。其中，系统电源模块的输入端接入外部输入电源、输出端与计费控制模块电性连接，为计费控制模块提供供电电源。控制电源模块的输入端接入外部输入电源、输出端与充电主控模块ccu电性连接，为充电主控模块ccu提供供电电源。辅助电源模块的输入端接入外部输入电源、输出端与直流充电连接装置2vp电性连接，用于为直流充电连接装置2vp提供供电电源。
38.本发明中的各个电源模块均具有过压过流保护功能、短接保护功能、防雷击功能、防浪涌功能、抗干扰功能。
39.优选地，电源模块与外部输入电源之间还设有漏电断路器。也即，辅助电源模块、系统电源模块、控制电源模块与外部输入电源之间设有第二漏电断路器qf2。具体地，第二漏电断路器qf2为微型漏电断路器，通过设置漏电断路器可保证电源信号的稳定性。
40.优选地，主控板上还设有防雷器fv。防雷器fv固定于设于主控板上，一端与外部输入电源电性连接，另一端接地，用于当充电桩被雷击时吸收雷击产生的能量，起到防雷作用。当充电桩被雷击时，通过防雷器fv吸收雷击的能量并传入大地，从而保证充电桩不被雷击，避免损坏的问题。
41.进一步地，交流充电连接装置1vp与外部输入电源之间设有交流接触器km，通过交流接触器km来实现对交流充电枪的启动与停止。同理，直流充电连接装置2vp与直流充电模
块au之间设有直流继电器k1。
42.进一步地，外部输入电源与交流接触器km之间还设有第一漏电断路器qf1，用于防漏检测。当线路中出现漏电时，通过第一漏电断路器qf1来控制线路断电，实现对充电车辆的保护。具体地，第一漏电断路器qf1为微型漏电断路器。
43.进一步地，直流充电模块au与外部输入电源之间设有进线塑壳断路器qf3，用于保证输入的交流电源信号的稳定性以及保证电路运行安全性。
44.更为优选地，第一漏电断路器qf1与交流接触器km之间设有交流电能表1pj。其中，交流电能表1pj与计费控制模块电性连接，用于采集交流充电连接装置1vp工作时的电能数据并上传至计费控制模块。
45.同理，直流充电模块au与直流充电连接装置2vp之间设有直流电度表2pj。直流电度表2pj与计费控制模块电性连接，用于采集直流充电连接装置2vp工作时的电能数据并上传至计费控制模块。
46.如图1所示，直流继电器k1的一端与直流充电模块au的dc+端口电性连接、另一端与直流充电连接装置2vp电性连接。直流电度表2pj的一端与直流充电模块au的dc-端口电性连接、另一端与直流充电连接装置2vp电性连接。
47.更为具体地，实际应用过程中，可将直流充电连接装置2vp与充电枪一体化设计以形成直流充电枪；将交流充电连接装置1vp与充电枪一体设计形成交流充电枪。
48.优选地，直流电度表2pj通过rs485接口电路与计费控制模块电性连接。
49.进一步地，直流充电模块与直流充电连接装置2vp之间设有直流分流器rs。直流电度表2pj的两端分别与直流分流器rs的两端电性连接，以保证直流电度表2pj的稳定运行。
50.优选地，直流充电模块au还通过can总线接口电路与计费控制模块电性连接，用于与计费控制模块进行数据交互。由于不同的车辆所需要的电压不同，因此，直流充电模块au，还用于根据充电车辆的信息将交流电源信号转换为对应电压的直流电源信号。
51.优选地，计费控制模块还通过can总线接口电路与充电主控模块ccu电性连接，用于与充电主控模块ccu进行数据交互。
52.优选地，充电主控模块ccu还与交流充电连接装置1vp、直流充电连接装置2vp电性连接，用于控制直流充电连接装置2vp、交流充电连接装置1vp的工作状态。
53.优选地，充电桩还包括指示灯、紧急开关、电子锁、温度传感器。其中，指示灯、紧急开关、电子锁、温度传感器分别与所述充电主控模块ccu电性连接。充电桩还包括散热风扇，用于为充电主控模块散热。电子锁安装于充电枪上，用于启动充电时对充电器进行锁定操作，避免在充电过程中，充电枪掉落，产生漏电风险以及影响充电等问题。
54.充电主控模块ccu，还用于获取紧急开关状态、门禁开关状态、电子锁状态、指示灯状态、温度传感器的温度数据并上传至计费控制模块。
55.具体地，充电主控模块ccu通过获取指示灯的工作状态，同时根据充电桩的工作状态控制指示灯显示对应状态。
56.充电主控模块ccu与充电桩的紧急开关电性连接，用于获取急停开关的闭合状态。通过设置紧急开关可实现紧急停机等。
57.充电主控模块ccu，还与直流充电连接装置2vp时，获取电子锁接口板、正负极柱温度、电子锁状态等，获取直流充电连接装置2vp的充电数据，以及对直流充电连接装置2vp的
连接进行确认。
58.优选地，充电桩还包括组合天线、读卡器、音频设备、显示屏和计量模块。其中，计量模块设于主控板上，与计费控制模块电性连接，用于接收计费控制模块发送的交流电能表1pj以及直流电度表2pj的采集数据并计算电量，以及将计算结果发送给计费控制模块进行计费。
59.读卡器可安装于充电桩的壳体上，也可以单独安装于充电桩的外部。读卡器用于获取用户卡片信息，并将用户卡片信息转发给计费控制模块，从而使得计费控制模块对用户卡片信息进行合法性判断，以实现刷卡充电功能。
60.音频设备与计费控制模块电性连接，用于播放语音。比如当刷卡失败或充电开始、充电结束时，计费控制模块可通过音频设备向用户发出提示声音，以提醒用户。
61.显示屏与计费控制模块电性连接，用于接收计费控制模块发送的相关数据进行显示。优选地，显示屏为触摸屏。显示屏上还可设置对应的虚拟按键，比如vin启动充电按键。当用户采用vin码启动充电时，可先触摸显示屏上的vin启动充电按键，可实现vin启动充电功能。
62.计费控制模块通过组合天线与远程的后台控制中心通信连接，用于与后台控制中心进行数据交互。具体地，将充电桩的工作状态数据上传至后台控制中心、或者接收后台控制中心发送的远程启动充电指令启动充电、或者接收后台控制中心发送的固件升级命令实现充电桩的固件升级等。
63.优选地，直流充电模块au为20kw充电模块，采用大容量的充电模块，可实现直流设备的充电需求。
64.优选地，本发明中的充电主控模块ccu采用单片机实现，单片机的型号为stm32f429zgt6。第一主控制器的芯片型号为stm32f429zgt6，为cortex-m4内核的32位高性能处理器，主频高达180mhz，拥有256kb sram，2mb flash。
65.优选地，充电主控模块ccu还通过bms通信模块与直流充电连接装置2vp电性连接。
66.更为具体地，本实施例中的电源模块还可根据转换电压的不同，划分为系12v转3.3v电源模块和12v转5v电源模块。其中，12v转5v电源模块，用于为can总线接口电路、rs485接口电路供电。12v转3.3v电源模块，用于为系统开关电路供电。
67.优选地，12v转5v电源模块，如图2所示，包括芯片u1、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电容c10、电容c19和电容c20。其中，芯片u1的端口2接入12v电源，端口6通过电阻r5接地，端口2还通过电阻r4接入电阻r5与芯片u1的端口6之间，端口7通过电容c19接地，端口7还通过电阻r7、电阻r10接地，端口1接入电阻r7与电阻r10之间，端口4接地，端口5通过电阻r6、电容c10与芯片u1的端口3电性连接，端口3通过电感l1输出5v电源，端口8通过电阻r9、电阻r11接地。电阻r8的一端接入电阻r9与电阻r11之间、另一端与电感l1的端口2电性连接。电容c20的一端与电阻r8的一端电性连接、另一端与电阻r8的另一端电性连接。
68.优选地，12v转3.3v电源模块，如图3所示，包括芯片u2、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电容c33、电容c34和电容c35。其中，芯片u2的端口2接入12v电源，端口6通过电阻r14接地，端口2还通过电阻r124接入电阻r14与芯片u1的端口6之间，端口7通过电容34接地，端口7还通过电阻r15、电阻r18接地，端口1接
入电阻r15与电阻r18之间，端口4接地，端口5通过电阻r13、电容c33与芯片u2的端口3电性连接，端口3通过电感l2输出3.3v电源，端口8通过电阻r17、电阻r19接地。电阻r16的一端接入电阻r17与电阻r19之间、另一端与电感l2的端口2电性连接。电容c35的一端与电阻r16的一端电性连接、另一端与电阻r16的另一端电性连接。
69.优选地，本发明的控制器主控板还设有usb接口电路，支持u盘升级以及设备维护；同时，可通过usb接口电路外接usb接口的采集设备，用于采集数据。如图4所示，usb接口电路，包括usb接口usb1、交流器fuse2、二极管d20、二极管d21、电容ct33和电容c91。其中，usb接口usb1的端口1通过交流器fuse2接入5v电源。usb接口usb1的端口2、端口3分别接入信号hs_dm、hs_dp，与计费控制模块电性连接。
70.usb接口usb1的端口4接地，端口1还通过电容ct33、电容c91接地，端口2通过二极管d21接地，端口3通过二极管d20接地。
71.优选地，rs485接口电路，如图5所示，包括芯片u20、电阻r83、电阻r86、电阻r80、电阻r81、电阻r84、二极管d17、二极管d18、二极管d19和三极管q2。其中，芯片u20的端口1接入3.3v电源，端口2、端口8、端口9接地，端口15、端口10、端口9接地，端口3、端口6均与计费控制模块电性连接，端口13与rs485接口b电性连接，端口12与rs485接口a电性连接。通过芯片u20的端口12、端口13分别与直流电度表2pj、交流电能表1pj电性连接，用于采集数据并上传至计费控制模块。
72.芯片u20的端口1还通过电阻r80与三极管q2的集电极电性连接，三极管q2的发射极接地、基极通过电阻r85与芯片u20的端口6电性连接。三极管q2的基极还通过电阻r86接地。
73.芯片u20的端口4、端口5通过电阻r83接入rs4_con信号，用于启动rs485接口电路的启动。
74.芯片u20的端口16接入vdd_rs，端口14、端口11悬空。
75.二极管d17的端口1与芯片u20的端口13电性连接、端口2与芯片u20的端口12电性连接。
76.二极管d18、二极管d19的端口1均接地，二极管d18的端口2与芯片u20的端口12电性连接，二极管d19的端口2与芯片u20的端口13电性连接。
77.芯片u20的端口12通过电阻r84接入vdd_rs，端口13通过电阻r81接入gnd_rs。其中，vdd_rs是指rs485供电电源，可由系统的电源模块转换得到。
78.优选地，交直流一体充电桩还设有外接存储器，通过扩展大容量的存储器，可存储更多数据。
79.另外，本发明还给出直流充电的控制流程：当直流充电枪插接入充电车辆时，充电桩检测到直流充电枪插入充电车辆，此时启动电子锁锁定直流充电枪，避免直流充电枪掉落。然后闭合辅助电源模块的继电器，使得直流充电枪接电与充电车辆建立通信连接，获取充电车辆的充电参数。充电主控模块ccu通过直流充电枪获取充电参数后，控制直流充电模块au将交流电源信号转换为对应电压的直流电源信号并通过直流充电连接装置2vp输送直流充电枪，进而为充电车辆充电。同时，在直流充电模块au进行交直流转换之前还将直流继电器k1闭合。
80.对于交流充电流程，具体为：当系统检测到交流充电枪插接入充电车辆时，充电主
控模块ccu通过cp接口将充电桩切换为pwm模式，并闭合交流继电器km，启动充电，从而通过交流充电连接装置1vp将交流电源信号通过交流充电枪输出到充电车辆。
81.在充电的过程中，充电主控模块ccu还实时获取充电数据并发送给计费控制模块，通过显示屏进行显示或存储，以及上传至远程的后台控制中心。同时，计费控制模块还通过直流电度表2pj或交流电能表1pj获取电能数据进行电量的计算以及计费等操作。
82.同时在充电的过程中，通过设置的断路器可保证整个电路的运行安全以及漏电保护。
83.实施例二
84.基于实施例一，本发明还提供另外一实施例，一种交直流一体充电装置，其包括如实施例一提供的一种交直流一体充电桩的电路板装置。
85.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。