随着新能源汽车需求的快速增长,人们对充电基础设施的需求也随之迅猛增加。充电桩作为电动汽车的配套基础设施,是维持电动汽车运行必不可缺的能源补给,也已进入全面化、规模化拓展阶段。交流充电桩是指可以将交流电转换为直流电并提供给电动车充电的充电桩。这种充电桩较为简单,低压低功率可以直接用家用电源充电,但充电速度较慢,一般适用于家庭用车和车辆低速充电。
今天要拆的这款充电桩,是一款兼容世面上99%的新能源车型,支持刷卡充电、4G远程、蓝牙启动多种充电方式,并可实现定时充电与定量充电的交流充电桩。
外观
拿出本体,是一个圆滚滚的轮胎造型。正面可以看到有一个小小的刷卡提示标志。
下面的线连接着充电枪,翻到背面,是连接220V输入的线,上面有两个小小的固定结构,方便安装到支架上。
拆解
卸下背面的螺丝,打开外壳。可以看到每一个螺丝孔都是做了嵌件螺母植入,确保螺纹连接的牢固性,提高了承载能力。
前面一半外壳可以看到是灯板与刷卡板固定在外壳上,与主控板通过线材连接。而后面一半的4G天线被贴在外壳上,通过同轴线与4G通信板连接。
把板子拆下来,可以看到主控板背后有一大块金属板,一方面可以起到提高整体重量,使设备更有质感的作用,另一方便也可起到补强后部结构,防止长时间应力导致后外壳变形。
前面板则是采用半透明的塑料材质作为导光板,能够很好的柔化光线。
至此我们得到了充电桩上的4块电路板。他们分别是主控板、LED灯板、4G通信板、NFC板。
电路板讲解
主控板
首先我们来看一下主控板,正下面这一个端子接地线。这俩端子接到220V电源输入,220V电源经过一个2500:1电流互感器进行精密电流功率测量,再经过两个35A功率继电器,接到输出端子,最终接到充电枪,板卡背面大电流走线露铜加锡增强载流量。
另一边,220V电源经过一个3.15A300V保险丝,这里的气体放电管配合压敏电阻进行雷击保护,X电容抑制差模干扰信号,Y电容和共模电感抑制共模干扰信号,滤波完的220V电源输入到一个功率15W输出12V/1250mA的超小体积开关模块电源。为板卡的其他部分电路提供12V电源,这边的1000:1000电流互感器用于测量输入电压。
正上面这颗刷了三防漆的芯片是一颗主频高达240MHz的Arm® Cortex®-M4内核的芯片,是整个板子控制核心,旁边接了一颗兆易创新的GD5F1GQ5UE用于存储数据,这是一颗频率为133MHz容量1Gb的SPI Flash 。这里有个芯片没焊接,推测是一颗低功耗单端口 10/100 Mbps 以太网 PHY,作为可选功能支持以太网连接。下面这里是一个无源蜂鸣器可以发出声音提示用户工作状态,再向下是一颗充电桩专用内置时钟免校准电能计量芯片,能够同时测量2路电流、1路电压,用于充电枪电压和电流参数采集。左面这边从上到下是配置拨码开关,CP信号电路,高电压和轨对轨输出运算放大器。
再看向板卡右面,最显眼的模块是一个移远通信的FC41D模块,这是一个高性价比MCU Wi-Fi和蓝牙5.2模块,通过串口与主控芯片通信。下面这颗芯片是德州仪器(TI)的LM2903通用双路比较器。
而在板卡的最右面的这两个接线端子就是232与485的扩展接口,它们的控制芯片在背面。
翻过来,这里是一颗半双工RS-485收发器,这边是一颗双通道3V到5.5V,250kbps RS-232收发器,前面放置了一些TVS管进行接口保护。
继续向下看,这是台湾亿光(EVERLIGHT)生产的线性光耦EL817,用于信号隔离。
右面这颗是强茂电子(Panjit)的PJW4P06A,这是一颗漏极击穿电压60V的p沟道mos管。右下角也有一颗运算放大器。这几处是供电电路。
LED灯板
这一块是LED灯板,就是一个起到美观与状态指示的一个部件,板子本身设计的非常简洁,并联了许多三色LED,每一颗LED上都设计了限流电阻。
4G通信板
这个板子实现了4G通讯的功能,该模块采用串口的方式与主控板进行通讯。这上边最显眼的大模块是一个LTE(4G) Cat 1 bis无线通信模块,支持最大下行速率 10 Mbps 和最大上行速率5 Mbps。这一部分是电源部分,用于给模块供电。这些区域使用三极管实现了一个简单的电平隔离的功能,能够有效的将输入信号和输出信号隔离开来。
翻过来,这边是sim卡模块,这里面是一个纯黑的物联网卡。
NFC板
这是这个充电桩的NFC子板,通过SPI与主控板进行通信。中间这个在C位的芯片是一款高度集成的工作在13.56MHz下的非接触读写器芯片,支持 ISO/IEC 14443 TypeA 协议。这部分是这个板子的供电部分。这里也做了很多三极管隔离的设计。
翻过来可以看到这个板子的线圈设计。
总结
这款7KW交流充电桩,从嵌件螺母和金属板加固带来的结构稳固性,到电流互感器、功率继电器和多重电路保护措施确保的充电安全,再到集成高性能Arm® Cortex®-M4内核芯片和大容量SPI Flash存储器的智能控制核心,这款充电桩无疑代表了现代充电技术的前沿。4G通信板和Wi-Fi蓝牙模块的加入,实现了远程控制和数据传输,而LED灯板和蜂鸣器则提供了直观的用户交互体验。模块化设计不仅便于维护升级,也展现了设计的灵活性。这款充电桩以其卓越性能,正成为推动新能源汽车行业发展的重要力量。