帶Wi-Fi監(jiān)控的J1772電動(dòng)汽車服務(wù)設(shè)備

本電動(dòng)汽車服務(wù)設(shè)備（EVSE）參考設(shè)計(jì)為J1772 Level 1和Level 2充電設(shè)施增加了Wi-Fi功能，CC3100網(wǎng)絡(luò)處理器可讓EVSE等高度嵌入式器件輕松連接至現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或直接連接至器件，用戶可遠(yuǎn)程遙控、監(jiān)視電動(dòng)車的充電狀態(tài)。

方案特點(diǎn)

本EVSE方案是一個(gè)可顯示和控制運(yùn)行數(shù)據(jù)的Wi-Fi充電樁，支持符合J1772標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車充電設(shè)施，MSP430F6736負(fù)責(zé)測(cè)量和控制充電樁，并把數(shù)據(jù)通過任何裝有web瀏覽器的wi-fi聯(lián)網(wǎng)設(shè)備顯示出來。

圖1.電動(dòng)汽車服務(wù)設(shè)備（EVSE）工作原理

本方案可通過Wi-Fi連接遠(yuǎn)程監(jiān)控充電樁，帶支持高電流接觸的高電流繼電器驅(qū)動(dòng)器，集成了電表級(jí)能量測(cè)量工具，提供可選的嵌入式通訊子板。主要功能包括：-完全實(shí)現(xiàn)符合J1772標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)設(shè)備；-提供Wi-Fi支持，以實(shí)現(xiàn)EVSE的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制；-通過高電流繼電器驅(qū)動(dòng)器支持高電流接觸器；-標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)向線路信號(hào)協(xié)議；-充電電流高達(dá)30A；-閉鎖繼電器檢測(cè)；-集成型公用事業(yè)計(jì)量級(jí)電能測(cè)量，-提供針對(duì)通信子卡插件的選項(xiàng)。

圖2.電動(dòng)汽車服務(wù)設(shè)備（EVSE）電路圖

如果將設(shè)備安裝在家中，就能掌握充電樁的狀態(tài)及用電情況。如果將充電樁與標(biāo)準(zhǔn)的家庭Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接，用戶可在充電站未使用時(shí)查看充電清單、充電車輛、充電完成情況，以及發(fā)生的錯(cuò)誤等信息。

系統(tǒng)原理

該EVSE系統(tǒng)的主要功能模塊包括：外接電源入口、EMK插座、用戶I/O、MSP430F6736 MCU、MCU JTAG、多輸出AC-DC轉(zhuǎn)換器、120-240VAC輸入、計(jì)量級(jí)濾波、GFCI檢測(cè)、繼電器輸出檢查、先導(dǎo)信號(hào)接口、繼電器輸出。

圖3.EVSE PCB頂視圖

圖4 . CC3100BOOST子板頂視圖

系統(tǒng)的導(dǎo)向線路信號(hào)基于一個(gè)1kHz,±12V PWM信號(hào)，通過充電卡發(fā)射到電動(dòng)車上，汽車通過放置各種不同的負(fù)載來相應(yīng)導(dǎo)向信號(hào)，并影響電壓。繼電器設(shè)計(jì)采用兩級(jí)配置，EVSE板通過來自TPL7404L器件的12V信號(hào)控制第一個(gè)繼電器，將120V信號(hào)切換到能夠支持充電樁所需電流的更大繼電器上。這種配置不常見，因?yàn)楹芏喔唠娏骼^電器度是120V，但減少了對(duì)更多電源的需求。系統(tǒng)通過MSP430F6736 MCU提供高精度的能量測(cè)量，該MCU完全可編程，用來控制充電樁系統(tǒng)。

BOM元器件

該EVSE系統(tǒng)核心元器件包括CC3100 Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理器、MSP430F6736混合信號(hào)MCU、UCC289210D 700V帶有恒壓恒流和初級(jí)控制功能的反激開關(guān)穩(wěn)壓器、TPS62063 3MHz 1.6A步降轉(zhuǎn)換器、OPA171 36V RRO通用運(yùn)放、LM7322高輸出電流±15V運(yùn)放、TPL7407 40V 7通道NMOS陣列低側(cè)驅(qū)動(dòng)等。

其中，CC3100采用TI SimpleLink Wi-Fi平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在電池供電式設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最低功耗，通過低功耗射頻和高級(jí)低功耗模式，可利用快速連接、云支持和片上Wi-Fi、以及互聯(lián)網(wǎng)和穩(wěn)健的安全協(xié)議實(shí)現(xiàn)針對(duì)IoT的簡(jiǎn)易型開發(fā)，無(wú)需事先具備開發(fā)連接型產(chǎn)品的Wi-Fi經(jīng)驗(yàn)?？赏ㄟ^手機(jī)、平板電腦或具有SmartConfig技術(shù)、WPS和AP模式等多種配置選項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器簡(jiǎn)單且安全地將設(shè)備連接至一個(gè)Wi-Fi接入點(diǎn)（AP）。MSP430F6736是一款高性能、高集成的16位超低功耗混合信號(hào)處理器，主頻達(dá)25MHz，具有豐富的片上資源：片內(nèi)串行通信接口、硬件乘法器、足夠的I/O引腳等。MSP430系列的部分產(chǎn)品具有Flash存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點(diǎn)。UCC289210D是一款帶有恒壓恒流和初級(jí)控制功能的700V開關(guān)穩(wěn)壓器，電壓輸出精度達(dá)±5%，電流輸出精度，待機(jī)功耗<30mW，開關(guān)頻率達(dá)115kHz，并具有熱關(guān)斷和低壓、過壓等保護(hù)功能。電路中的其他芯片還有TPS62063 3MHz 1.6A步降轉(zhuǎn)換器、OPA171 36V RRO通用運(yùn)放、LM7322高輸出電流±15V運(yùn)放、TPL7407 40V 7通道NMOS陣列低側(cè)驅(qū)動(dòng)等，均來自TI。該EVSE系統(tǒng)采用單面PCB板，包括以上芯片在內(nèi)，BOM表元器件共78種166個(gè)。


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