[0001] 本发明涉及电动汽车充电领域，特别是电动汽车充电桩。

[0002] 国内新能源电动汽车发展非常迅速，电动汽车因其节能减排上的巨大优势越来越受到人们的关注，将逐步走入人们的日常生活，由此电动汽车充电装置已经广泛的应用于全国各地。以前电动汽车用户常选择在家庭进行充电的方式，现在大都位于居民小区选择在停车场安装有序充电。由于电动汽车技术越来越成熟，电动汽车的保有量持续增加。在居民小区为电动汽车充电是最便捷的充电方式。现有的有关充电方面的专利非常多，大都是概念性的，对汽车充电桩功能和对有序充电概念各有说法，已经有的硬件内容较少，普遍存在问题是各有关部门或企业大都处于研试阶段，免不了还存在许多问题。

[0016] 图1‑2是电动汽车充电桩电路原理图，图3电动汽车充电桩方框图，工作原理利用手机APP小程序操作SIM或蓝牙通过4G模块实现开始充电或停止充电，选择直插即充、预约充电或有序充电或有序充电功能，控制电动汽车内部充电器，如选择直插即充则不受峰谷时间限制一直充足为止自动停充，如选择预约充电是根据峰谷时间选择设置充电时间，如小区供电达到满负载时只能选择有序充电，是通过4G模块与有序充电后台关联，由后台统一调度分配充电时间，对电动汽车充电桩进行科学合理的布局规划，对电动汽车进行有序充电控制，以消除或减少其大规模接入电网给电力系统带来的影响，几种充电模式都是通过4G模块或蓝牙控制实现计量电费，实时功率在手机中可显示。

[0017] 根据电动汽车充电桩电路结构原理布局电路板及壳体结构，根据电路结构具体实施方式如下：

[0018] 4G模块(Q3)与SIM卡槽(Q2)有关的电路结构是SIM卡槽(Q2)的(1) 脚连接4G模块(Q3)的(12)脚、电容器(C5)、电容器(C6)和稳压二极管(D6)的负极，SIM卡槽(Q2)的(3)脚连接4G模块(Q3)的(11)脚、电容器(C4)和稳压二极管(D8)的负极，SIM卡槽(Q2)的(5)脚连接4G模块(Q3) 的(9)脚、电容器(C3)和稳压二极管(D7)的负极，SIM卡槽(Q2)的(6) 脚连接4G模块(Q3)的(10)脚、电容器(C2)和稳压二极管(D5)的负极， SIM卡槽(Q2)的(2)脚连接SIM卡槽(Q2)的(7)脚、(8)脚、(9)脚、 (10)脚和公共端(V0)，稳压二极管(D5)、稳压二极管(D6)、稳压二极管(D7)和稳压二极管(D8)的正极连接公共端(V0)，电容器(C3)的另一端、电容器(C4)的另一端、电容器(C5)的另一端、电容器(C6)的另一端和电容器(C2)的另一端连接公共端(V0)，三极管(BG1)的集电极连接发光二极管(D1)的负极，发光二极管(D1)的正极连接电阻(R1)，电阻(R1) 的另一端连接正电源(+4V)，三极管(BG1)的发射极连接公共端(V0)，三极管(BG1)的基极连接4G模块(Q3)的(57)脚，三极管(BG2)的集电极连接发光二极管(D2)的负极，发光二极管(D2)的正极连接电阻(R2)，电阻 (R2)的另一端连接正电源(+
4V)，三极管(BG2)的发射极连接公共端(V0)，三极管(BG2)的基极连接4G模块(Q3)的(58)脚，4G模块(Q3)的(5)9 脚和4G模块(Q3)的(60)脚连接正电源(+4V)，4G模块(Q3)的(61)脚和4G模块(Q3)的(62)脚连接公共端(V0)，故障停机自锁按钮插座电路是 4G模块(Q3)的(27)脚连接双二极管(Q1)正负极、电容器(C17)、电阻(R38 和电阻(R39)，电阻(R39)的另一端连接插座(CH)一端，插座(CH)另一端连接正电源(+12V)，双二极管(Q1)正负极、电容器(C17)的另一端和电阻 (R38)的另一端连接计量电路公共端(VL)，4G模块(Q3)的(65)脚的
4G 正电源(+1.8Vg)连接双二极管(Q1)负极，4G模块(Q3)的(14)脚连接烧结接口(USB)，4G模块(Q3)的(15)脚连接电阻(R3)、稳压二极管(D3) 的负极和烧结接口(USB)，4G模块(Q3)的(16)脚连接电阻(R4)、稳压二极管(D4)的负极和烧结接口(USB)。

[0019] 4G模块与电平转换有关的电路结构是电平转换器(Q6)的(1)脚连接4G 模块(Q3)的(35)脚，电平转换器(Q6)的(3)脚连接4G模块(Q3)的(36) 脚，电平转换器(Q6)的(4)脚连接4G模块(Q3)的(49)脚，电平转换器(Q6) 的(6)脚连接4G模块(Q3)的(3)脚，电平转换器(Q6)的(7)脚连接4G 模块(Q3)的(4)脚，电平转换器(Q6)的(8)脚连接4G模块(Q3)的(90) 脚，电平转换器(Q6)的(2)脚连接电容器(C14)和4G模块(Q3)的(65) 脚的(4G)正电源(+1.8Vg)，电平转换器(Q6)的(19)脚连接电容器(C15) 和电平转换正电源(+3.3V)，电平转换器(Q6)的(10)脚连接电容器(C14) 的另一端和公共端(V0)，电平转换器(Q6)的(11)脚连接电容器(C15)的另一端和公共端(V0)，电平转换器(Q6)的(12)脚连接光耦隔离器(Q7) 的集电极、电容器(C16)和电阻(R21)，电阻(R21)的另一端连接电平转换正电源(+3.3V)，光耦隔离器(Q7)的发射极连接电容器(C16)的另一端和公共端(V0)，光耦隔离器(Q7)的发光二极管负极连接电阻(R23)，电阻(R23) 的另一端连接计量电路公共端(VL)，光耦隔离器(Q7)的发光二极管正极连接三极管(BG3)的集电极，三极管(BG3)的发射极连接电平转换正电源(+
3.3Vk)，三极管(BG3)的基极连接电阻(R22)，电阻(R22)的另一端连接计量芯片(Q4) 的(15)脚，电平转换器(Q6)的(13)脚连接电阻(R24)，电阻(R24)的另一端连接三极管(BG4)的基极，三极管(BG4)的发射极连接电平转换正电源(+3.3V)，三极管(BG4)的集电极连接光耦隔离器(Q8)的发光二极管正极，光耦隔离器(Q8)的发光二极管负极连接电阻(R26)，电阻(R26)的另一端和公共端(V0)，光耦隔离器(Q8)的集电极连接电阻(R25)和计量芯片 (Q4)的(14)脚，电阻(R25)的另一端连接电平转换正电源(+3.3V)光耦隔离器(Q8)的的发射极连接计量电路公共端(VL)，电平转换器(Q7)的(14) 脚和(15)脚连接蓝牙模块(Q13)，4G模块(Q3)的(30)脚连接存储器(Q5) 的(5)脚和电阻(R20)，存储器(Q5)的(4)脚连接电阻(R20)另一端和电平转换正电源(+3.3V)及电容器(C13)，4G模块(Q3)的(31)脚连接存储器(Q5)的(3)脚和电阻(R19)，4G模块(Q3)的(32)脚连接存储器(Q5) 的(1)脚和电阻(R18)，电容器(C13)另一端连接存储器(Q5)的(2)脚和公共端(V0)，电阻(R18)另一端和电阻(R19)另一端连接电平转换正电源(+3.3V)。

[0020] 计量芯片及检测采样由电压采样、电流采样、漏电检测、温度检测和计量芯片组成，耗电计量是分别处理计算充电终端耗电功率，对读取的功率以每秒为分辨率叠加积分，求出一个总的用电，电量，计量芯片通过采集充电线路上的电流，电压波形通过数字乘法，然后经过低通滤波器、增益和偏差校准、防潜动判断及平均处理后获得功率信号，然后通过光耦与4G/2G模块串口通信， 4G/2G模块读取到功率后，通过功率值判断端口有没有插充电车辆，充电车辆的充电功率是否符合本充电桩的允许范围内，如果功率达到设置的充满功率的值就断开继电器，充电完成，并上报充电接束时充电数据，后台通过手机告诉用户充电完成，如果在支付过程中就是读取的功率为(0)，那么视为没有插充电插头，或人为拔掉充电插头，并上报后台，然后通知用户，电压采样是通过多个电阻串联分压获得降压的低电压采样信号，电流采样是用合金电阻代替互感器，合金电阻与负载串联获得分流的电流采样信号，漏电检测是用零序互感器获得漏电信号，温度检测是用热敏电阻获得温度信号，计量芯片根据电压采样和电流采样计算电动汽车充电桩用电功率及电费，计量芯片及检测采样的电路结构中电压采样是电源火线(L)连接电阻(R13)与电阻(R14)、电阻(R15)、电阻(R16)、电阻(R17)串联，电阻(R17)的另一端连接电阻(R12)、电容器(C12)和计量芯片(Q4)的(7)脚，电阻(R12)的另一端和电容器(C12) 的另一端连接计量电路公共端(VL)，计量电路公共端(VL)相当于电源零线 (N)，电阻(R12)上的分压就是电压采样信号连接计量芯片(Q4)的(7)脚，电流采样是供电电源零线(N0)连接合金电阻(R45)和电阻(7)，电阻(R7) 的另一端连接电容器(C7)和计量芯片(Q4)的(4)脚，合金电阻(R45)的另一端连接电阻(R8)和电源零线(N)，电阻(R8)的另一端连接电容器(C8) 和计量芯片(Q4)的(3)脚，电容器(C7)的另一端和电容器(C8)的另一端连接计量电路公共端(VL)，合金电阻(R45)上的压降结合合金电阻(R45) 的阻值就是电流采样信号，漏电检测是零序互感器二次线圈HL一端连接电阻 (R40)和电阻(R9)，零序互感器二次线圈(HL)的另一端连接电阻(R40) 的另一端和电阻(R10)，电阻(R9)的另一端连接电容器(C9)和计量芯片(Q4) 的(5)脚，电阻(R10)的另一端连接电容器(C10)和计量芯片(Q4)的(6) 脚，电容器(C9)的另一端和电容器(C10)的另一端连接计量电路公共端(VL)，温度检测是对继电器触点进行温度保护，热敏电阻(R46)一端连接二极管(D11) 的负极和正电源(+3.3Vk)，热敏电阻(R46)的另一端连接电阻(R6)、二极管(D11)的正极、电容器(C1)和计量芯片(Q4)的(2)脚，电阻(R6)的另一端连接电容器(C1)的另一端和计量电路公共端(VL)，计量芯片(Q4) 的(1)脚连接正电源(+3.3Vk)。

[0021] 继电器驱动是由4G模块(Q3)控制，用两个相同驱动电路驱动两个继电器分别控制电源火线和零线，电路结构(4G)模块(Q3)的(25)脚连接电阻(R35)，电阻(R35)的另一端连接三极管(BG5)的基极，三极管(BG5)的集电极连接电阻(R34)和(MOS管(Q11)的栅极，电阻(R34)的另一端连接电平转换正电源(+3.3V)，MOS管(Q11)的漏极连接二极管(D12)的正极和继电器(J1) 的线圈，继电器(J1)线圈的另一端连接二极管(D12)的负极和正电源(+12V)，三极管(BG5)的发射极和(MOS)管(Q11)的源极连接公共端(V0)，供电电源火线(L)经过继电器(J1)的触点连接到充电枪电源火线(L1)，电路结构 4G模块(Q3)的(26)脚连接电阻(R37)，电阻(R37)的另一端连接三极管 (BG6)的基极，三极管(BG6)的集电极连接电阻(R36)和MOS管(Q12)的栅极，电阻(R36)的另一端连接电平转换正电源(+3.3V)，MOS管(Q12)的漏极连接二极管(D13)的正极和继电器(J2)的线圈，继电器(J2)线圈的另一端连接二极管(D13)的负极和正电源(+12V)，三极管(BG6)的发射极和MOS 管(Q12)的源极连接公共端(V0)，供电电源零线(N0)经过合金电阻(R45) 和继电器(J2)的触点连接到充电枪电源零线(N)，电源地线(PE)连接到充电枪的电源地线(PE)。

[0022] 4G模块与脉冲控制电路结构是4G模块(Q3)的(43)脚连接电阻(R27)，电阻(R27)的另一端连接运算放大器(Q9)正输入端，运算放大器(Q9)负输入端连接运算放大器(Q9)输出端和运算放大器(Q10)正输入端，运算放大器(Q10)负输入端连接电阻(R28)和电阻R29)，电阻(R28)的另一端连接正电源(+12V)，电阻(R29)的另一端连接公共端(V0)，运算放大器(Q10) 输出端连接电阻(R30)，电阻(R30)的另一端连接电阻(R31)、抑制二极管 (D10)和二极管(D15)的正极连接继电器(J3)常闭触点，继电器(J3)常闭触点的另一端连接充电枪的脉宽传送(CP)端，抑制二极管(D10)的另一端连接公共端(V0)，电阻(R31)的另一端连接电阻(R32)和公共端(V0)，4G模块(Q3)的(63)脚连接电阻(R32)和电阻(R33)，电阻(R33)的另一端连接二极管(D15)的负极，4G模块(Q3)的(46)脚连接天线(TX)。

[0023] 自动激活模块的电路结构是4G模块的(38)脚连接电阻(41)，电阻(41) 另一端连接三极管(BG7)的基极，三极管(BG7)的集电极连接电阻(R42)和 MOS管(Q13)的栅极，电阻(R42)的另一端连接电平转换正电源(+3.3V)，MOS 管(Q13)的漏极连接二极管(D16)的正极和继电器(J3)的线圈，继电器(J3) 线圈的另一端连接二极管(D16)的负极和正电源(+12V)，三极管(BG7)的发射极和MOS管(Q13)的源极连接公共端(V0)，电阻(R30)的另一端连接电阻 (R31)、抑制二极管(D10)和二极管(D15)的正极连接继电器(J3)常闭触点，继电器(J3)常闭触点的另一端连接充电枪的脉宽传送(CP)端，继电器(J3) 另一对常闭触点连接充电枪的自动激活(CC)端，继电器(J3)另一对常闭触点的另一端连接电阻(R43)，电阻(R43)的另一端连接公共端(V0)。