CN106740188A - 一种可检测电路安全的电动车充电装置及其使用方法 - Google Patents

一种可检测电路安全的电动车充电装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种可检测电路安全的电动车充电装置，其增加在设备启动和充电过程中的对环境和充电输入输出参数的监控电路，通过逻辑判断实现充电安全。这种可检测电路安全的电动车充电装置，其包括控制器、温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元；控制器采集温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元的数据并处理后，进行报警保护判断，从而控制充电的状态，对电动车充电装置进行防护。还有使用方法。

Description

一种可检测电路安全的电动车充电装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车和电力电子的技术领域，具体地涉及一种可检测电路安全的电动车充电装置，以及使用该装置的方法。
背景技术
随着技术进步和科技发展，以及环境污染日益严重，由于新能源汽车的节能环保，越来越被大众接受。电动汽车的充电问题也越来越受到人们的重视。在中国的许多地方都兴建了很多充电桩来为电动汽车进行充电，这对电动汽车的推广起到了很好的作用。
但是，目前现行的新能源汽车为了缩短充电时间，都支持非常大的充电电流，高压、大电流设备在使用时很容易出现***、火灾等意外，轻则烧毁设备，重则会危害人的生命安全。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可检测电路安全的电动车充电装置，其增加在设备启动和充电过程中的对环境和充电输入输出参数的监控电路，通过逻辑判断实现充电安全。
本发明的技术解决方案是：这种可检测电路安全的电动车充电装置，其包括控制器、温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元；控制器采集温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元的数据并处理后，进行报警保护判断，从而控制充电的状态，对电动车充电装置进行防护。
本发明通过控制器采集温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元的数据并处理后，进行报警保护判断，从而控制充电的状态，对电动车充电装置进行防护，因此增加在设备启动和充电过程中的对环境和充电输入输出参数的监控电路，通过逻辑判断实现充电安全。
还提供了这种可检测电路安全的电动车充电装置的使用方法，其包括以下步骤：
(1)开始；
(2)设备自检；
(3)通过温度检测单元判断是否有过温，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(5)；
(4)判断是否存在报警，是则禁止充电显示报警，否则执行步骤(2)；
(5)通过电压保护单元判断是否有过欠压，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(6)；
(6)通过地线检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(7)；
(7)通过水位检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(8)；
(8)通过LN相序检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(9)；
(9)通过漏电检测单元判断是否有漏电，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(10)；
(10)通过控制器判断是否开始充电，是则执行步骤(11)，否则执行步骤(4)；
(11)通过输出反接保护单元判断电池是否反接，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(12)；
(12)通过漏电检测单元判断是否有漏电，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(13)；
(13)通过温度检测单元判断是否有过温，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(14)；
(14)通过电压保护单元判断是否有过欠压，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(15)；
(15)通过地线检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(16)；
(16)通过水位检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(17)；
(17)通过LN相序检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(18)；
(18)通过电压保护单元判断是否有压降，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(19)；
(19)通过过流保护单元判断是否有过流，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(20)；
(20)进行充电控制；
(21)判断充电是否结束，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(12)；
(22)结束。
附图说明
图1是根据本发明的可检测电路安全的电动车充电装置的一个优选实施例的电路方框图。
图2是根据本发明的地线检测单元的电路图。
图3是根据本发明的LN相序检测单元的电路图。
图4是根据本发明的电压保护单元的电路图。
图5是根据本发明的过流保护单元的电路图。
图6是根据本发明的漏电检测单元的电路图。
图7是根据本发明的可检测电路安全的电动车充电装置的使用方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，这种可检测电路安全的电动车充电装置，其包括控制器、温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元；控制器采集温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元的数据并处理后，进行报警保护判断，从而控制充电的状态，对电动车充电装置进行防护。
本发明通过控制器采集温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元的数据并处理后，进行报警保护判断，从而控制充电的状态，对电动车充电装置进行防护，因此增加在设备启动和充电过程中的对环境和充电输入输出参数的监控电路，通过逻辑判断实现充电安全。
优选地，所述温度检测单元包括数字温度传感器和模拟温度传感器。
优选地，所述水位检测单元包括开关式液位传感器，开关式液位传感器安装在该电动车充电装置的内部的下面位置。
优选地，如图2所示，所述地线检测单元包括第一二极管(D9)、降压电阻(R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45)、运算放大器(U3)、第一电阻(R38)、第二二极管(D8)、第三二极管(D10)、第二电阻(R46)、电感(L5)、电容(C33)；火线(L)、第一二极管(D9)、降压电阻(R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45)、运算放大器(U3)的正极依次连接，运算放大器的负极与输出端连接后接第一电阻(R38)，然后连接在第二二极管(D8)的负极和第三二极管(D10)的正极之间并输出信号到接地线PE检测端，电感的一端连接PE且另一端连接地，第二电阻(R46)的一端连接在降压电阻和运算放大器的正极之间且另一端连接在电感和地之间；当PE正常接地时，PE检测端无交流信号；当PE非正常接地时，PE检测端出现交流信号；当未接入PE时，PE检测端的交流信号消失。
优选地，如图3所示，所述LN相序检测单元包括火线零线LN检测端，其连接在第二二极管(D8)的负极和第三二极管(D10)的正极之间；当LN相序正常时，LN检测端无交流信号；当LN相序非正常时，LN检测端出现交流信号。
优选地，如图4所示，所述电压保护单元、包括互感器、差分电路、放大电路、电压跟随电路。
优选地，所述漏电检测单元、输出反接保护单元均包括电阻分压电路。
下面具体说明各个单元。
1、温度(机箱和枪头)：
温度检测主要为了防止设备过温出现火灾等问题，产品支持数字和模拟温度传感器进行温度参数，主要采集枪头温度和充电机(盒)内部的问题，数字温度传感器使用18B20,模拟温度传感器使用PT1000/PT100，硬件电路参见器件数据手册。
2、液位保护：
液位报警主要考虑到设备安装在室外，当安装地雨水不能及时排除，出现积水，当积水进入到设备时，设备能检到，并且及时切断高压部分，关机处理，防止因为设备进水出现设备短路烧毁设备的问题。液位保护选用开关式液位传感器，安装位置在充电桩的内部下面位置，确保所有器件在液位传感器上面，这样当设备进水时可以采集到，对设备进行关机处理。
3、地线(PE)检测：
根据国标规定充电设备必须接地，设备不仅设备接地，同时还能够检测设备是否正常接地，防止安装人员漏接以及地线断开的情况，降低出现安全隐患的风险，PE检测是测试L和PE之间的电压，检测电路如图2所示，信号接控制器的AD，对交流信号进行采样。当未接入PE时，交流信号消失。
4、LN相序检测：
交流充电设备，有些车辆当LN反接后可能出现烧坏车辆充电电路的风险，设备提供LN相序检测功能，并能够实时检测设备，防止意外发生。采用的方案为测量N相与底线(PE)之间电压的方法。如图3所示，接入控制器的AD接口，LN相序出现问题时，该口会测到交流信号，正常时测不到信号。
5、交流过欠压保护、压降保护：
新能源汽车交流充电时，交流电压过高过低都可能会出现安全问题，同时当供电设备供电电流限制时可能会出现电压降低(压降保护)，防止出现烧坏供电设备的问题。同时直流充电设备也是从电网引入电压，也要采集交流电压，判断输入电压否满足自己设备本身。充电设备支持交流电的过欠压保护和压降保护。交流电压采集电路如图4所示，通过控制的AD采集交流电压有效值(采用均方根的有效值计算方式)，进而软件判断过欠压、压降保护，降压保护软件在一段时间内电压不能降低超过一定范围。
6、过流保护:
为了充电安全，充电设备需要具有过流保护功能，智充充电设备通过采集交流电的电流信号进行过流的判断，检测电路如图5所示。通过控制的AD采集电流信号，计算有效值(采用均方根的计算方式)的方式，通过软件判断是否过流进行判断。
7、漏电检测：
为了充电安全，充电设备需要具有漏电保护功能，本交流充电设备具有默认符合国标的30ma的漏电设计，同时支持A型和AC型漏电保护，同时为了适应更过不同场合可以通过软件改变漏电值来控制漏电报警的门限和精度，检测电路如图6所示。由于漏电传感器输出的信号微弱(一般为uA级别)，在互感器的输出端通过差分放大，电压跟随进行信号调理过后使用控制的AD进行计算有效值(采用均方根的计算方式)，通过软件判断是否漏电进行。
8、输出反接保护：
直流充电设备需要判断直流输出侧的极性，来确认极性是否正确，直流输出反接轻则可能直接烧坏电池，重则出现***，智充的直流充电设备支持输出反接判断，判断方式主要有两种，一种是如果直流端有直流电表，可以直接读出电表电压的极性进行判断，如果直流端没有直流电表，需要采用电阻分压的方式采集直流侧的电压，进行判断，方案类似于上面的“交流过欠压保护、压降保护”。
如图7所示，还提供了这种可检测电路安全的电动车充电装置的使用方法，其包括以下步骤：
(1)开始；
(2)设备自检；
(3)通过温度检测单元判断是否有过温，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(5)；
(4)判断是否存在报警，是则禁止充电显示报警，否则执行步骤(2)；
(5)通过电压保护单元判断是否有过欠压，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(6)；
(6)通过地线检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(7)；
(7)通过水位检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(8)；
(8)通过LN相序检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(9)；
(9)通过漏电检测单元判断是否有漏电，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(10)；
(10)通过控制器判断是否开始充电，是则执行步骤(11)，否则执行步骤(4)；
(11)通过输出反接保护单元判断电池是否反接，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(12)；
(12)通过漏电检测单元判断是否有漏电，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(13)；
(13)通过温度检测单元判断是否有过温，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(14)；
(14)通过电压保护单元判断是否有过欠压，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(15)；
(15)通过地线检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(16)；
(16)通过水位检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(17)；
(17)通过LN相序检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(18)；
(18)通过电压保护单元判断是否有压降，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(19)；
(19)通过过流保护单元判断是否有过流，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(20)；
(20)进行充电控制；
(21)判断充电是否结束，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(12)；
(22)结束。
本发明的使用方法如下：
1、充电装置***到供电插头上(接单项220V电源)，如果没有设置正常显示灯显示绿色，如果是其他颜色，说明此时存在异常状态，参照故障表检查接线和供电。
2、长按控制盒的电流控制按钮进入设置模式，此时指示灯5颗绿灯进入交替闪烁状态，对应关系参照表1，设置参数主要根据供电设备以及供电线缆能够提供的最大电流进行设置(不更换供电设备时只需要在第一次使用时进行设置)。
表1
LED点亮个数 充电最大电流限制Imax/A
1 6
2 8
3 10
4 12
5 13
3、设置完成后，长按电流设置按钮退出电流设置模式，进入正常充电模式.
4、如果需要充电，将枪头***电动汽车的交流充电口进行正常充电，充电过程中出现上述的异常报警会主动中止充电，进入待机状态，等待断电。
5、如果电动汽车充满或者枪头连接出现异常会自动停止充电。
6、充电完成后，拔下充电插头，收起充电装置，整个充电过程结束。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种可检测电路安全的电动车充电装置，其特征在于：其包括控制器、温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元；控制器采集温度检测单元、水位检测单元、漏电检测单元、电压保护单元、地线检测单元、过流保护单元、LN相序检测单元、输出反接保护单元的数据并处理后，进行报警保护判断，从而控制充电的状态，对电动车充电装置进行防护。
2.根据权利要求1所述的可检测电路安全的电动车充电装置，其特征在于：所述温度检测单元包括数字温度传感器和模拟温度传感器。
3.根据权利要求2所述的可检测电路安全的电动车充电装置，其特征在于：所述水位检测单元包括开关式液位传感器，开关式液位传感器安装在该电动车充电装置的内部的下面位置。
4.根据权利要求3所述的可检测电路安全的电动车充电装置，其特征在于：所述地线检测单元包括第一二极管(D9)、降压电阻(R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45)、运算放大器(U3)、第一电阻(R38)、第二二极管(D8)、第三二极管(D10)、第二电阻(R46)、电感(L5)、电容(C33)；火线(L)、第一二极管(D9)、降压电阻(R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45)、运算放大器(U3)的正极依次连接，运算放大器的负极与输出端连接后接第一电阻(R38)，然后连接在第二二极管(D8)的负极和第三二极管(D10)的正极之间并输出信号到接地线PE检测端，电感的一端连接PE且另一端连接地，第二电阻(R46)的一端连接在降压电阻和运算放大器的正极之间且另一端连接在电感和地之间；当PE正常接地时，PE检测端无交流信号；当PE非正常接地时，PE检测端出现交流信号；当未接入PE时，PE检测端的交流信号消失。
5.根据权利要求4所述的可检测电路安全的电动车充电装置，其特征在于：所述LN相序检测单元包括火线零线LN检测端，其连接在第二二极管(D8)的负极和第三二极管(D10)的正极之间；当LN相序正常时，LN检测端无交流信号；当LN相序非正常时，LN检测端出现交流信号。
6.根据权利要求5所述的可检测电路安全的电动车充电装置，其特征在于：所述电压保护单元、包括互感器、差分电路、放大电路、电压跟随电路。
7.根据权利要求6所述的可检测电路安全的电动车充电装置，其特征在于：所述漏电检测单元、输出反接保护单元均包括电阻分压电路。
8.一种根据权利要求1所述的可检测电路安全的电动车充电装置的使用方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)开始；
(2)设备自检；
(3)通过温度检测单元判断是否有过温，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(5)；
(4)判断是否存在报警，是则禁止充电显示报警，否则执行步骤(2)；
(5)通过电压保护单元判断是否有过欠压，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(6)；
(6)通过地线检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(7)；
(7)通过水位检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(8)；
(8)通过LN相序检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(9)；
(9)通过漏电检测单元判断是否有漏电，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(10)；
(10)通过控制器判断是否开始充电，是则执行步骤(11)，否则执行步骤(4)；
(11)通过输出反接保护单元判断电池是否反接，是则执行步骤(4)，否则执行步骤(12)；
(12)通过漏电检测单元判断是否有漏电，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(13)；
(13)通过温度检测单元判断是否有过温，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(14)；
(14)通过电压保护单元判断是否有过欠压，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(15)；
(15)通过地线检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(16)；
(16)通过水位检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(17)；
(17)通过LN相序检测单元判断是否有异常，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(18)；
(18)通过电压保护单元判断是否有压降，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(19)；
(19)通过过流保护单元判断是否有过流，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(20)；
(20)进行充电控制；
(21)判断充电是否结束，是则执行步骤(22)，否则执行步骤(12)；
(22)结束。
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