我國電動車數(shù)量初步估算保有量在2.5億輛左右（截至2018年底）。近20年來國內(nèi)電動車產(chǎn)業(yè)充分發(fā)展，近五年年電動自行車產(chǎn)量均超過3000萬輛。除去每年自然報廢的數(shù)量，整個社會的實際保有量仍在增長。從電動自行車保有量和年銷售量的數(shù)據(jù)引申出另一個問題，就是充電安全性問題。電動自行車的充電需求極大，近幾年充電火災(zāi)事故發(fā)生率較高，國家和地方政府都很重視安全充電的問題。2017年與2018年，公安部和國務(wù)院安委會連續(xù)發(fā)布規(guī)范充電行為的公告，大力推進電動自行車充電樁的普及，充電樁迎來了新一輪的發(fā)展契機。

為了解決電動自行車的安全、集中充電的問題，電動自行車充電樁企業(yè)也不斷創(chuàng)新。市場上，已有不少企業(yè)開發(fā)出了新一代智能電動自行車充電樁。新樁結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)平臺，具備全程實時電表級精度的監(jiān)控充電終端，可收集電流、電壓、功率、電量、溫度、火災(zāi)自動報警、設(shè)備異常等各種狀態(tài)信息，與消防、公安、政府?dāng)?shù)據(jù)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動，同時為需求方提供有價值的用戶數(shù)據(jù)。

為實現(xiàn)上述功能，電動自行車充電樁方案一般都會配備一顆專業(yè)的計量芯片對各種電參數(shù)進行采集，并起到安全保護的作用。但由于市面上通用的計量芯片主要是為電表設(shè)計，沒辦法完全契合充電樁應(yīng)用。市面上現(xiàn)有的充電樁設(shè)計方案普遍存在以下幾個難點：

充電樁廠家不具備專業(yè)校準(zhǔn)設(shè)備，計量芯片測量精度無法保證。

涓流充電時小電流的測量誤差較大，難以準(zhǔn)確判斷充電過程是否結(jié)束。

內(nèi)置保險管在電流波動較大時容易燒毀，頻繁更換導(dǎo)致人力成本增加。

多路充電樁需使用多顆計量芯片，對MCU資源占用較高。

繼電器在大電流狀態(tài)下關(guān)閉，容易導(dǎo)致粘連或打火現(xiàn)象，影響繼電器壽命。

上海貝嶺與多個國內(nèi)電動自行車充電樁大廠進行深入的技術(shù)交流，設(shè)計了一顆充電樁專用的電能計量芯片BL0939（SSOP20封裝），不但對充電樁電能計量功能進行了全面提升，還降低了充電樁整體方案的成本。

使用BL0939充電樁方案的主要特點：

1、免校準(zhǔn)，全溫度范圍精度可達1%以內(nèi)

BL0939內(nèi)部集成OTP，在出廠時已經(jīng)經(jīng)過一輪校準(zhǔn)，保證芯片計量誤差在1%以內(nèi)，如外圍采樣電阻同樣采用1%精度，可保證整機計量精度在2%以內(nèi)，在免校準(zhǔn)情況下滿足新國標(biāo)2%計量精度的要求。如果客戶需要做用于高精度測量，在單點校準(zhǔn)情況下，整機誤差可以輕松校準(zhǔn)到小于0.1%。

由于上海貝嶺從事電能計量產(chǎn)品開發(fā)近三十年，在設(shè)計各種寬量程電能表用計量芯片方面有著豐富的經(jīng)驗，在涓流充電（5mA）的情況下，負載功率檢測誤差同樣可以保證在1%以內(nèi)。

2、快速過流監(jiān)控輸出，有效降低保險管熔斷幾率

很多客戶反應(yīng)，電動自行車充電樁的后期運維成本較高。比如杭州一家客戶，自營小區(qū)的一個充電樁發(fā)生故障，派人去維護一次，算上人工及交通費，差不多要花幾百元。統(tǒng)計下來，所有故障類型中保險絲熔斷占了大部分。一般保險管熔斷時間約為100ms。為了解決該問題，BL0939兩路電流輸入均配置有快速過流監(jiān)控功能，用戶可設(shè)定過流保護閾值。當(dāng)充電電流超出此閾值時，BL0939最快可以在20ms輸出中斷至MCU，MCU可快速關(guān)閉繼電器，保護了保險管，達到有效降低客戶維護成本的目的。

3、物理地址片選，大幅降低MCU資源占用及光耦成本

BL0939具有物理地址片選功能，最多支持16顆計量芯片（32路）并聯(lián)在一根UART總線上與MCU通訊，大幅降低了隔離光耦的數(shù)量和MCU的串口資源。

4、過零檢測輸出，延長繼電器壽命

BL0939具有過零檢測輸出功能，用戶可選擇在電壓過零點關(guān)閉繼電器，可降低繼電器在大電流時關(guān)閉導(dǎo)致的粘連和打火現(xiàn)象。

5、外部溫度傳感器，監(jiān)測外部大電流節(jié)點，增加產(chǎn)品安全性

BL0939具有內(nèi)置溫度傳感器，可以測量芯片內(nèi)部溫度或外部節(jié)點溫度，對于外部大電流充電端子進行監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)過熱情況。

6、漏電監(jiān)控保護，使充電樁更安全

BL0939還具備漏電監(jiān)控功能，在充電樁產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重的情況下，提升客戶產(chǎn)品安全性的同時，增加客戶產(chǎn)品的賣點。

7、電流波形輸出，可分析負載類型

BL0939可通過SPI輸出當(dāng)前負載電流波形，結(jié)合大數(shù)據(jù)平臺可對負載類型進行分析，讓充電樁完美融合入物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供有價值的數(shù)據(jù)。

兩路計量應(yīng)用電路圖

一路計量一路漏電檢測應(yīng)用電路圖

結(jié) 語

上海貝嶺在電能計量領(lǐng)域擁有近三十年的產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗，主要產(chǎn)品立足于電工儀器儀表。在面對新的物聯(lián)網(wǎng)計量領(lǐng)域，如智能插座、充電樁、智能空開、智能照明等應(yīng)用，上海貝嶺有多款物聯(lián)網(wǎng)計量芯片可以適應(yīng)不同需求，并提供軟硬件支持、現(xiàn)場測試指導(dǎo)等一系列服務(wù)。