本電動汽車服務設備（EVSE）參考設計為J1772 Level 1和Level 2充電設施增加了Wi-Fi功能，CC3100網絡處理器可讓EVSE等高度嵌入式器件輕松連接至現有無線網絡或直接連接至器件，用戶可遠程遙控、監視電動車的充電狀態。

方案特點

本EVSE方案是一個可顯示和控制運行數據的Wi-Fi充電樁，支持符合J1772標準的電動汽車充電設施，MSP430F6736負責測量和控制充電樁，并把數據通過任何裝有web瀏覽器的wi-fi聯網設備顯示出來。

圖1.電動汽車服務設備（EVSE）工作原理

本方案可通過Wi-Fi連接遠程監控充電樁，帶支持高電流接觸的高電流繼電器驅動器，集成了電表級能量測量工具，提供可選的嵌入式通訊子板。主要功能包括：-完全實現符合J1772標準的服務設備；-提供Wi-Fi支持，以實現EVSE的遠程監測和控制；-通過高電流繼電器驅動器支持高電流接觸器；-標準化導向線路信號協議；-充電電流高達30A；-閉鎖繼電器檢測；-集成型公用事業計量級電能測量，-提供針對通信子卡插件的選項。

圖2.電動汽車服務設備（EVSE）電路圖

如果將設備安裝在家中，就能掌握充電樁的狀態及用電情況。如果將充電樁與標準的家庭Wi-Fi網絡連接，用戶可在充電站未使用時查看充電清單、充電車輛、充電完成情況，以及發生的錯誤等信息。

系統原理

該EVSE系統的主要功能模塊包括：外接電源入口、EMK插座、用戶I/O、MSP430F6736 MCU、MCU JTAG、多輸出AC-DC轉換器、120-240VAC輸入、計量級濾波、GFCI檢測、繼電器輸出檢查、先導信號接口、繼電器輸出。

圖3.EVSE PCB頂視圖

圖4 . CC3100BOOST子板頂視圖

系統的導向線路信號基于一個1kHz,±12V PWM信號，通過充電卡發射到電動車上，汽車通過放置各種不同的負載來相應導向信號，并影響電壓。繼電器設計采用兩級配置，EVSE板通過來自TPL7404L器件的12V信號控制第一個繼電器，將120V信號切換到能夠支持充電樁所需電流的更大繼電器上。這種配置不常見，因為很多高電流繼電器度是120V，但減少了對更多電源的需求。系統通過MSP430F6736 MCU提供高精度的能量測量，該MCU完全可編程，用來控制充電樁系統。

BOM元器件

該EVSE系統核心元器件包括CC3100 Wi-Fi網絡處理器、MSP430F6736混合信號MCU、UCC289210D 700V帶有恒壓恒流和初級控制功能的反激開關穩壓器、TPS62063 3MHz 1.6A步降轉換器、OPA171 36V RRO通用運放、LM7322高輸出電流±15V運放、TPL7407 40V 7通道NMOS陣列低側驅動等。

其中，CC3100采用TI SimpleLink Wi-Fi平臺進行設計，在電池供電式設備中實現了業界最低功耗，通過低功耗射頻和高級低功耗模式，可利用快速連接、云支持和片上Wi-Fi、以及互聯網和穩健的安全協議實現針對IoT的簡易型開發，無需事先具備開發連接型產品的Wi-Fi經驗。可通過手機、平板電腦或具有SmartConfig技術、WPS和AP模式等多種配置選項的網絡瀏覽器簡單且安全地將設備連接至一個Wi-Fi接入點（AP）。MSP430F6736是一款高性能、高集成的16位超低功耗混合信號處理器，主頻達25MHz，具有豐富的片上資源：片內串行通信接口、硬件乘法器、足夠的I/O引腳等。MSP430系列的部分產品具有Flash存儲器，在系統設計、開發調試及實際應用上都表現出較明顯的優點。UCC289210D是一款帶有恒壓恒流和初級控制功能的700V開關穩壓器，電壓輸出精度達±5%，電流輸出精度，待機功耗<30mW，開關頻率達115kHz，并具有熱關斷和低壓、過壓等保護功能。電路中的其他芯片還有TPS62063 3MHz 1.6A步降轉換器、OPA171 36V RRO通用運放、LM7322高輸出電流±15V運放、TPL7407 40V 7通道NMOS陣列低側驅動等，均來自TI。該EVSE系統采用單面PCB板，包括以上芯片在內，BOM表元器件共78種166個。


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