带Wi-Fi监控的J1772电动汽车服务设备

本电动汽车服务设备（EVSE）参考设计为J1772 Level 1和Level 2充电设施增加了Wi-Fi功能，CC3100网络处理器可让EVSE等高度嵌入式器件轻松连接至现有无线网络或直接连接至器件，用户可远程遥控、监视电动车的充电状态。

方案特点

本EVSE方案是一个可显示和控制运行数据的Wi-Fi充电桩，支持符合J1772标准的电动汽车充电设施，MSP430F6736负责测量和控制充电桩，并把数据通过任何装有web浏览器的wi-fi联网设备显示出来。

图1.电动汽车服务设备（EVSE）工作原理

本方案可通过Wi-Fi连接远程监控充电桩，带支持高电流接触的高电流继电器驱动器，集成了电表级能量测量工具，提供可选的嵌入式通讯子板。主要功能包括：-完全实现符合J1772标准的服务设备；-提供Wi-Fi支持，以实现EVSE的远程监测和控制；-通过高电流继电器驱动器支持高电流接触器；-标准化导向线路信号协议；-充电电流高达30A；-闭锁继电器检测；-集成型公用事业计量级电能测量，-提供针对通信子卡插件的选项。

图2.电动汽车服务设备（EVSE）电路图

如果将设备安装在家中，就能掌握充电桩的状态及用电情况。如果将充电桩与标准的家庭Wi-Fi网络连接，用户可在充电站未使用时查看充电清单、充电车辆、充电完成情况，以及发生的错误等信息。

系统原理

该EVSE系统的主要功能模块包括：外接电源入口、EMK插座、用户I/O、MSP430F6736 MCU、MCU JTAG、多输出AC-DC转换器、120-240VAC输入、计量级滤波、GFCI检测、继电器输出检查、先导信号接口、继电器输出。

图3.EVSE PCB顶视图

图4 . CC3100BOOST子板顶视图

系统的导向线路信号基于一个1kHz,±12V PWM信号，通过充电卡发射到电动车上，汽车通过放置各种不同的负载来相应导向信号，并影响电压。继电器设计采用两级配置，EVSE板通过来自TPL7404L器件的12V信号控制第一个继电器，将120V信号切换到能够支持充电桩所需电流的更大继电器上。这种配置不常见，因为很多高电流继电器度是120V，但减少了对更多电源的需求。系统通过MSP430F6736 MCU提供高精度的能量测量，该MCU完全可编程，用来控制充电桩系统。

BOM元器件

该EVSE系统核心元器件包括CC3100 Wi-Fi网络处理器、MSP430F6736混合信号MCU、UCC289210D 700V带有恒压恒流和初级控制功能的反激开关稳压器、TPS62063 3MHz 1.6A步降转换器、OPA171 36V RRO通用运放、LM7322高输出电流±15V运放、TPL7407 40V 7通道NMOS阵列低侧驱动等。

其中，CC3100采用TI SimpleLink Wi-Fi平台进行设计，在电池供电式设备中实现了业界最低功耗，通过低功耗射频和高级低功耗模式，可利用快速连接、云支持和片上Wi-Fi、以及互联网和稳健的安全协议实现针对IoT的简易型开发，无需事先具备开发连接型产品的Wi-Fi经验。可通过手机、平板电脑或具有SmartConfig技术、WPS和AP模式等多种配置选项的网络浏览器简单且安全地将设备连接至一个Wi-Fi接入点（AP）。MSP430F6736是一款高性能、高集成的16位超低功耗混合信号处理器，主频达25MHz，具有丰富的片上资源：片内串行通信接口、硬件乘法器、足够的I/O引脚等。MSP430系列的部分产品具有Flash存储器，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优点。UCC289210D是一款带有恒压恒流和初级控制功能的700V开关稳压器，电压输出精度达±5%，电流输出精度，待机功耗<30mW，开关频率达115kHz，并具有热关断和低压、过压等保护功能。电路中的其他芯片还有TPS62063 3MHz 1.6A步降转换器、OPA171 36V RRO通用运放、LM7322高输出电流±15V运放、TPL7407 40V 7通道NMOS阵列低侧驱动等，均来自TI。该EVSE系统采用单面PCB板，包括以上芯片在内，BOM表元器件共78种166个。


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