行業(yè)介紹
隨著全球氣候的進一步變暖，歐洲各國近兩年來相繼發(fā)布了禁售燃油車的時間表，
挪威:2025年禁售燃油車…
荷蘭:2025年禁售燃油車…
德國:2025年禁售燃油車…
法國:2040年禁售燃油車…
英國:2040年禁售燃油車…
到2020年,我國的純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力將達到200萬輛、累計產(chǎn)銷量將會超過500萬輛。我國已經(jīng)將應(yīng)對氣候變化全面融入國家經(jīng)濟社會發(fā)展的總戰(zhàn)略，爭取2020年實現(xiàn)碳強度降低40%至45%。隨著時間的臨近以及電池技術(shù)瓶頸的突破，電動汽車的銷量會逐漸超過傳統(tǒng)燃油汽車的銷量，同時與之配套的充電樁裝備行業(yè)必將也會迎來一次大的產(chǎn)業(yè)爆發(fā)機會。
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是電動自行車的充電樁產(chǎn)品，具有10路同時充電功能；圖2是國家電網(wǎng)推出的電動汽車的充電方案，一臺充電樁設(shè)備可以對兩輛電動汽車同時充電。
圖 1 電動自行車充電樁
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測量電流為主，采用互感器測量充電電流，經(jīng)MCU采樣后得到充電電流的大小，然后通過充電電流乘以充電時間得到消耗的用電量，如圖3。因為只用到互感器測電流，在遇到的相位差或干擾時，電流測量會存在誤差，影響計費電量的精度。
圖 3 低成本多路充電樁方案
高成本的充電樁方案一般會采用專業(yè)計量芯片方案，每一路會使用單獨一顆計量芯片，然后通過互感采樣或采樣電阻的采樣方式進行電能參數(shù)的測量。采用計量芯片方案，除了可以測量用電量以外，還可以測量電流、電壓、功率等參數(shù)。下圖是采用計量芯片方案的方案框圖，需要單獨為每一路計量模塊配置一路單獨的MCU，通過繼電器控制每一路通道的開關(guān)，耗費硬件資源，但是在精度和穩(wěn)定性上會高于圖3的方案。
圖 4
基于HLW8032的充電樁方案
HLW8032可以通過UART口進行數(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 引腳用于來接收來自微控制器的數(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個寄存器，24 byte數(shù)據(jù)。
圖6 HLW8032 UART數(shù)據(jù)時序
圖7是基于HLW8032的充電樁的電能計量解決方案，電能計量部分的原理與圖4一致，唯一區(qū)別在于使用HLW8032的計量方案不需要每一路計量電路都配置一路MCU，因為HLW8032采用的是單向UART通訊，電能數(shù)據(jù)通過TX口自動發(fā)出，所以可以通過一顆邏輯芯片74LS145進行片選，實現(xiàn)十路通道與CPU進行分時通訊，且不影響正常的數(shù)據(jù)讀取。
圖 7 基于HLW8032的充電樁計量方案框
圖4基于HLW8032的電能解決方案，可以測量有功電能、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。
因為HLW8032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，也同樣適合于對尺寸有要求的充電樁設(shè)備應(yīng)用場合。
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