汽車交流樁主控板作為充電樁的核心控制單元，其模塊結構設計精巧，各個模塊協同工作，實現高效、安全的充電功能。

一、電源模塊

1. 輸入處理單元

• 這是電源模塊的前端部分，主要負責接收外部交流電源。它能夠適應不同的電網電壓輸入范圍，通常在一定的額定電壓（如 220V±10%）波動下正常工作。當交流電源接入后，會經過濾波電路，去除電網中的高頻雜波和干擾信號，確保輸入電源的純凈性。

• 例如，通過使用大容量的電容和電感組成的濾波電路，有效抑制電網中的電磁干擾，為后續的電源轉換提供穩定的輸入。

2. 功率轉換單元

• 其核心是 AC - DC 轉換器，將經過濾波后的交流電轉換為直流電。這一轉換過程需要控制，以輸出穩定的直流電壓，滿足主控板及其他模塊的供電需求。轉換效率是該單元的一個重要指標，高效的功率轉換可以減少能量損耗，降低充電樁的運行成本。

• 例如，采用開關電源技術，通過高頻開關動作和變壓器的配合，實現電壓的轉換和調節，并且能夠根據負載的變化動態調整輸出功率，保持輸出電壓的穩定。

3. 電壓調節與分配單元

• 對轉換后的直流電壓進行進一步的調節和分配。不同的芯片和電路模塊在主控板上可能需要不同的電壓等級供電，該單元就負責將主電源電壓分配為多個不同的電壓輸出，如 3.3V、5V、12V 等，以滿足各個模塊的特定需求。

• 例如，通過使用線性穩壓器或 DC - DC 降壓轉換器，為微控制器、通信模塊、計量模塊等提供精準的電源供應
  
  

二、微控制器（MCU）模塊

1. 核心處理器單元

• 作為主控板的 “大腦”，MCU 的性能直接影響充電樁的控制能力。它具有高性能的處理內核，能夠快速執行各種指令和算法。例如，一些先進的 32 位 MCU，主頻可達上百兆赫茲，可以高效地處理充電控制、通信管理、安全監測等復雜任務。

• MCU 內部集成了豐富的外設接口，如通用輸入輸出接口（GPIO）、定時器、中斷控制器等，這些接口為連接其他模塊提供了便捷的通道，使得 MCU 能夠與各個模塊進行數據交互和控制。

2. 程序存儲單元

• 用于存儲主控板運行所需的程序代碼和數據。這包括充電控制算法、通信協議棧、安全保護邏輯等軟件內容。存儲單元的容量大小根據主控板的功能復雜程度而定，一般會有足夠的空間來存儲各種應用程序和配置信息。

• 通常采用閃存（Flash）作為主要的存儲介質，具有可擦寫、非易失性的特點，方便軟件的更新和升級。例如，在需要更新充電控制策略或添加新的通信協議支持時，可以通過遠程升級或本地燒錄的方式更新閃存中的程序。

3. 數據緩存單元

• 在程序運行過程中，用于臨時存儲數據。當 MCU 處理來自各個模塊的數據時，如充電電流和電壓的采樣值、通信數據的接收緩沖區等，需要一個快速的數據緩存區域。數據緩存單元能夠加快數據的讀寫速度，提高 MCU 的處理效率。

• 一般由高速靜態隨機存取存儲器（SRAM）構成，其讀寫速度比閃存快很多，能夠滿足 MCU 在實時處理數據時的速度要求。
  
  

三、充電控制模塊

1. 充電參數監測單元

• 該單元負責實時監測充電過程中的關鍵參數，包括充電電流和電壓。通過高精度的電流傳感器和電壓傳感器，將模擬信號轉換為數字信號后，傳送給 MCU。例如，電流傳感器可以測量充電線路中的電流大小，精度可達到毫安級，為 MCU 提供準確的充電電流數據。

• 這些參數是 MCU 調整充電策略的重要依據，MCU 根據實時監測的數據，判斷充電狀態，如是否處于恒流充電階段、恒壓充電階段或者充電是否即將完成等。

2. 功率調節單元

• 根據 MCU 的指令，對充電功率進行調節。它主要通過控制功率半導體器件（如 IGBT 或 MOSFET）的導通和截止來實現。當需要增加充電功率時，MCU 發出信號，使功率調節單元增大功率器件的導通時間，從而增加充電電流；反之，減小導通時間，降低充電電流。

• 為了實現的功率調節，該單元還會結合反饋控制機制，將實際的充電參數與目標參數進行比較，不斷調整功率輸出，確保充電過程符合預設的充電策略。
  
  

四、通信模塊

1. 內部通信單元

• 負責主控板內部各個模塊之間的通信。通常采用高速、可靠的通信總線，如 CAN 總線或 SPI 總線。CAN 總線具有高抗干擾性、高可靠性的特點，適用于在主控板內部傳輸控制指令和狀態信息。例如，MCU 通過 CAN 總線與充電控制模塊通信，獲取充電參數的實時數據，并發送功率調節指令。

• SPI 總線則常用于與一些高速外設，如某些計量芯片或存儲芯片進行通信，實現數據的快速讀寫。

2. 外部通信單元

• 實現主控板與外部設備的通信。與車輛的電池管理系統（BMS）通信時，會遵循相關的充電通信協議，如 GB/T 27930。通過專門的通信接口（如 CAN 接口或 RS - 485 接口），與車輛 BMS 進行數據交換，獲取車輛電池的狀態信息，并向 BMS 反饋充電樁的充電參數。

• 同時，為了實現遠程監控和管理，還會配備以太網接口、4G/5G 通信模塊或 Wi - Fi 模塊等。這些接口可以將充電樁的運行狀態、充電數據等信息上傳到后臺管理系統，并且接收后臺的指令，如遠程啟動 / 停止充電、調整計費策略等。
  
  

五、計量模塊

1. 電量計量單元

• 其主要功能是計量汽車充電的電量。通過對充電電流和電壓進行實時采樣，利用高精度的計量芯片進行積分運算，從而得出充電電量。計量芯片的精度通常很高，誤差可以控制在很小的范圍內，如 ±0.5% 以內。

• 為了確保計量的準確性，計量模塊還會考慮各種因素的影響，如溫度、頻率等，并進行相應的補償和校準。例如，在不同的環境溫度下，計量芯片會根據內部的溫度補償機制，調整計量參數，以保證電量計量的準確性。

2. 計費處理單元

• 根據計量得到的電量，結合預設的計費規則進行充電費用的計算。計費規則可以是多種多樣的，如按電量計費、按時間計費或者采用更復雜的階梯計費方式。計費處理單元會將計算得到的費用信息發送給 MCU，以便在充電樁的顯示屏上顯示，或者通過通信模塊上傳到后臺管理系統。
  
  

六、安全保護模塊

1. 電氣安全保護單元

• 這是保障充電安全的重要防線。包括過流保護、過壓保護、欠壓保護和漏電保護等功能。過流保護電路會實時監測充電電流，當電流超過安全閾值時，迅速切斷充電電路，防止線路過載和設備損壞。例如，當充電電流超過充電樁的額定電流（如 7KW 對應的約 32A）時，過流保護電路會在極短時間內（通常不超過 100ms）觸發。

• 過壓保護和欠壓保護電路則針對電網電壓的波動，當輸入電壓超出正常范圍時，停止充電，確保輸出到車輛電池的電壓處于安全區間。漏電保護通過檢測漏電電流，一旦發現漏電超過安全標準（如 30mA），立即切斷電源，避免人員觸電危險。

2. 電池安全保護單元

• 與車輛 BMS 密切配合，實時監測電池的狀態。當 BMS 反饋電池溫度過高或者電池出現過充、過放的跡象時，安全保護模塊會采取相應的措施，如降低充電電流或者暫停充電，以保護電池的安全。例如，通過監測電池的電壓和充電時間，判斷電池是否接近過充狀態，一旦發現異常，及時調整充電策略。