行業(yè)介紹
隨著全球氣候的進(jìn)一步變暖，歐洲各國(guó)近兩年來(lái)相繼發(fā)布了禁售燃油車(chē)的時(shí)間表，
挪威:2025年禁售燃油車(chē)…
荷蘭:2025年禁售燃油車(chē)…
德國(guó):2025年禁售燃油車(chē)…
法國(guó):2040年禁售燃油車(chē)…
英國(guó):2040年禁售燃油車(chē)…
到2020年,我國(guó)的純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)生產(chǎn)能力將達(dá)到200萬(wàn)輛、累計(jì)產(chǎn)銷(xiāo)量將會(huì)超過(guò)500萬(wàn)輛。我國(guó)已經(jīng)將應(yīng)對(duì)氣候變化全面融入國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的總戰(zhàn)略，爭(zhēng)取2020年實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度降低40%至45%。隨著時(shí)間的臨近以及電池技術(shù)瓶頸的突破，電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量會(huì)逐漸超過(guò)傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的銷(xiāo)量，同時(shí)與之配套的充電樁裝備行業(yè)必將也會(huì)迎來(lái)一次大的產(chǎn)業(yè)爆發(fā)機(jī)會(huì)。
充電樁方案介紹
現(xiàn)在市面上的充電樁設(shè)備質(zhì)量良莠不齊，下圖是市面上兩款充電樁產(chǎn)品圖，圖1是電動(dòng)自行車(chē)的充電樁產(chǎn)品，具有10路同時(shí)充電功能；圖2是國(guó)家電網(wǎng)推出的電動(dòng)汽車(chē)的充電方案，一臺(tái)充電樁設(shè)備可以對(duì)兩輛電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)充電。
圖 1 電動(dòng)自行車(chē)充電樁
充電樁設(shè)備根據(jù)充電路數(shù)的不同分為單路充電樁和多路充電樁，目前單路充電樁方案比較少，一般以2-10路為主。
低成本的充電樁方案以ADC測(cè)量電流為主，采用互感器測(cè)量充電電流，經(jīng)MCU采樣后得到充電電流的大小，然后通過(guò)充電電流乘以充電時(shí)間得到消耗的用電量，如圖3。因?yàn)橹挥玫交ジ衅鳒y(cè)電流，在遇到的相位差或干擾時(shí)，電流測(cè)量會(huì)存在誤差，影響計(jì)費(fèi)電量的精度。
圖 3 低成本多路充電樁方案
高成本的充電樁方案一般會(huì)采用專業(yè)計(jì)量芯片方案，每一路會(huì)使用單獨(dú)一顆計(jì)量芯片，然后通過(guò)互感采樣或采樣電阻的采樣方式進(jìn)行電能參數(shù)的測(cè)量。采用計(jì)量芯片方案，除了可以測(cè)量用電量以外，還可以測(cè)量電流、電壓、功率等參數(shù)。下圖是采用計(jì)量芯片方案的方案框圖，需要單獨(dú)為每一路計(jì)量模塊配置一路單獨(dú)的MCU，通過(guò)繼電器控制每一路通道的開(kāi)關(guān)，耗費(fèi)硬件資源，但是在精度和穩(wěn)定性上會(huì)高于圖3的方案。
圖 4
基于HLW8032的充電樁方案
HLW8032可以通過(guò)UART口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，采用5V供電，內(nèi)置3.579M晶振，8PIN的SOP封裝， 下圖是HLW8032的芯片管腳圖：
圖 5 HLW8032芯片管腳圖
HLW8032的串口輸出的波特率是4800bps,每隔50ms 發(fā)送一次數(shù)據(jù)，HLW8032 的UART 使用兩個(gè)引腳，TX 引腳用于從HLW8032 發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以低位(LSB)優(yōu)先發(fā)送，RX 引腳用于來(lái)接收來(lái)自微控制器的數(shù)據(jù)。HLW8032每發(fā)送一次完整數(shù)據(jù)是24byte; 從寄存器1(State REG)開(kāi)發(fā)發(fā)送，到寄存器11(CheckSum REG)結(jié)束一組數(shù)據(jù)，一共11個(gè)寄存器，24 byte數(shù)據(jù)。
圖6 HLW8032 UART數(shù)據(jù)時(shí)序
圖7是基于HLW8032的充電樁的電能計(jì)量解決方案，電能計(jì)量部分的原理與圖4一致，唯一區(qū)別在于使用HLW8032的計(jì)量方案不需要每一路計(jì)量電路都配置一路MCU，因?yàn)镠LW8032采用的是單向UART通訊，電能數(shù)據(jù)通過(guò)TX口自動(dòng)發(fā)出，所以可以通過(guò)一顆邏輯芯片74LS145進(jìn)行片選，實(shí)現(xiàn)十路通道與CPU進(jìn)行分時(shí)通訊，且不影響正常的數(shù)據(jù)讀取。
圖 7 基于HLW8032的充電樁計(jì)量方案框
圖4基于HLW8032的電能解決方案，可以測(cè)量有功電能、有功功率、有效電壓和有效電流，從圖中可以看出，圖7的方案在成本上優(yōu)于圖4的方案，在可靠性方面也優(yōu)于圖3的方案。
因?yàn)镠LW8032是SOP8封裝，且內(nèi)置晶體，所以在PCBA的尺寸上面可以做的更小，不但適合于普通的充電樁設(shè)備，也同樣適合于對(duì)尺寸有要求的充電樁設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)合。
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