CN113547943B - 一种电动汽车交流式充电桩 - Google Patents

一种电动汽车交流式充电桩 Download PDF

Info

Publication number
CN113547943B
CN113547943B CN202110918169.5A CN202110918169A CN113547943B CN 113547943 B CN113547943 B CN 113547943B CN 202110918169 A CN202110918169 A CN 202110918169A CN 113547943 B CN113547943 B CN 113547943B
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
current
circuit
control system
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110918169.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113547943A (zh
Inventor
陈耘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Yidong Car Rental Co ltd
Original Assignee
Shanghai Yidong Car Rental Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Yidong Car Rental Co ltd filed Critical Shanghai Yidong Car Rental Co ltd
Priority to CN202110918169.5A priority Critical patent/CN113547943B/zh
Publication of CN113547943A publication Critical patent/CN113547943A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113547943B publication Critical patent/CN113547943B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种电动汽车交流式充电桩，包含控制***、充电***、检测***、通讯和显示***、电源***和充电接口***。控制***利用通讯和显示***获取配置参数和上报运行状态，控制充电***启动对电动汽车的充电过程。在充电过程中，控制***利用检测***监控充电过程并利用充电***对充电过程进行反馈控制；电源***为充电桩和电动车汽车充电提供电源。检测***包含温度检测模块，用于在充电过程中将充电接口***的温度作为运行状态向控制***上报。本发明结构简单、充电方便，尤其是充电接口处具备完善的过温保护功能，可以较准确的检测处接口处的温度值并配合过温保护电路起到安全防护作用，提高充电桩***的工作稳定性。

Description

一种电动汽车交流式充电桩
技术领域
本发明涉及电动汽车智能充电设施领域，具体来说是一种电动汽车交流式充电桩。
背景技术
在巨大环境污染以及一次能源面临枯竭的现今，发展新能源汽车产业成为大势所趋。近年来新能源电动汽车发展势头强劲，因此充电桩作为电能补充装置也得到了大力的发展，人们对其的消费需求也日益增加。作为交流充电桩，应当具备最基本的***功能：充电预约功能，具备检测车辆状态，具备充满保护，具备过压、欠压、过流等保护功能，具备计量计费功能、具备身份识别功能，具备数据采集，远程控制功能。
但在发展过程中随着需求越来越高，充电桩也暴露出了诸多问题：交流充电桩***功能不尽完备，比如机型不匹配，充电时间较长，过温保护空白，安全系数低等。这给新能源电动汽车的进一步发展带来了很大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车交流式充电桩，主要解决上述现有技术存在的问题，其结构简单、充电方便。尤其是充电接口处具备完善的过温保护功能，能够在故障和环境等影响因素导致的过温情况下，通过***的温度检测和过温保护电路发挥作用对***进行调节，起到良好的安全防护效果。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种电动汽车交流式充电桩，其特征在于，包含控制***、充电***、检测***、通讯和显示***、电源***和充电接口***；所述控制***利用所述通讯和显示***获取配置参数和上报运行状态，控制所述充电***启动对电动汽车的充电过程；在所述充电过程中，所述控制***利用所述检测***监控充电过程并利用所述充电***对所述充电过程进行反馈控制；所述电源***为充电桩的所述控制***、所述充电***、所述检测***、所述通讯和显示***提供电源，还在所述充电过程中通过所述充电接口***向电动汽车供电；所述检测***包含温度检测模块，用于在所述充电过程中将所述充电接口***的温度作为所述运行状态向所述控制***上报。
进一步地，所述充电***由继电器驱动电路、连接检测电路、电能计量电路构成；所述继电器驱动电路受所述控制***管理，在所述充电过程开始时将所述电源***与充电回路接通，在所述充电过程结束时将所述电源***与所述充电回路断开；所述连接检测电路用于在所述充电过程中监控并采集充电状态信息，所述电能计量电路用于在所述充电过程中统计在不同充电模式下的电能计量；所述充电状态信息和所述电能计量信息属于所述运行状态，上报给所述控制***。
进一步地，所述温度检测模块由安装在充电接口处的温度检测电路和过温保护电路构成；所述温度检测电路包含热敏电阻和模数转换器；所述过温保护电路包含迟滞产生电路和放大比较器；所述热敏电阻随温度变化带来的电压变化被所述模数转换器采集后，传输给所述控制***；所述控制***采集所述温度检测电路上报的温度值，输出与温度阈值对应的参考电压至所述放大比较器的一个输入端；所述热敏电阻随温度变化带来的电压同时驱动所述迟滞产生电路产生不同大小的电流；所述迟滞产生电路的电流输出到所述放大比较器的另一个输入端；当所述温度值大于温度阈值时，所述迟滞产生电路的输出电流使得所述放大比较器输出信号给所述充电***中止所述充电过程；当所述温度值小于等于温度阈值时，所述迟滞产生电路的输出电流使得所述放大比较器输出信号给所述充电***开启所述充电过程。
进一步地，所述检测***还包含漏电检测模块和接地检测模块；当监测在所述充电过程中监测到漏电或者接地异常，反馈至所述充电***中止所述充电过程；所述漏电检测模块包含电流互感器和内部包含有稳压电源放大电路、比较电路、跳闸控制器以及跳闸驱动电路的漏电保护芯片；在所述漏电保护芯片***布置有稳压电路和滤波电路；当漏电信号产生，所述电流互感器将检测到的漏电流的电信号输出到所述漏电保护芯片；当漏电流大于所述漏电保护芯片的额定电流后，所述漏电保护芯片输出动作电平到所述充电***，中止所述充电过程。
进一步地，所述通讯及显示***由数据存储模块、4G通讯模块、GPRS通讯模块、RS485通讯模块、LED显示模块和报警***构成；所述LED显示模块和所述报警***用于和电动汽车用户交互，所述4G通讯模块和GPRS通讯模块用于与后台控制***交互；所述RS485用于所述控制***与所述充电***之间的信息交互；所述数据存储模块为与所述电动汽车用户和所述后台控制***交互提供数据支持。
进一步地，所述电源***包括PWM控制器、由PWM控制器连接控制的MOSFET、变压器一侧的输入模块和另一侧的输出模块；所述输入模块包括整流电路和耐高压电路；220V交流电经过所述整流电路和所述耐高压电路后，接入所述PWM控制器的高压启动端；从所述变压器的副绕组引出为所述PWM控制器供电的电源；所述PWM控制器利用所述MOSFET，通过调节所述变压器的初级线圈中的电流和电压大小，控制所述变压器次级线圈的电流和电压大小；所述输出模块将所述次级线圈中的电流滤波后供所述电动汽车充电使用。
进一步地，所述电源***还包括光电耦合器；在所述输出模块中设置取样电阻；所述取样电阻上的电压信号放大后输入到所述控制***；所述光电耦合器的输入端被所述控制***驱动，输出端与所述PWM控制器连接；当所述控制***侦测到所述充电过程进入涓流充电后，所述控制***通过控制所述光电耦合器的输入端电压，使得所述光电耦合器的输出电压下降，进而使得所述PWM控制器输出窄脉冲，通过所述MOSFET降低所述初级线圈中的电流和电压。
进一步地，所述控制***包含MCU，利用运行在所述MCU上的充电控制单元、人机交互单元和联网监控单元，完成对电动汽车充电的管理；所述充电控制单元利用人机交互单元的输入，配合所述充电***、所述检测***和电源***，完成***初始化、桩机通信、充电方式选择、用户身份识别，并在开始所述充电过程后进行电量计量工作；所述人机交互单元和所述联网监控单元，利用所述通讯和显示***完成用户身份识别、费用结算和远程监控。
进一步地，所述充电方式选择包含自动充满、按时间充电、按电量充电。
进一步地，所述控制***包含MCU，利用运行在所述MCU上的故障保护单元，完成对电动汽车充电过程的监测；所述故障保护单元配合所述检测***，实现安全防护功能。
进一步地，所述故障保护单元持续读取所述模数转换器上报的温度值，当所述温度值小于等于温度阈值时，驱动所述迟滞产生电路小电流；当所述温度值大于温度阈值时，驱动所述迟滞产生电路大电流；在所述小电流的驱动下，所述放大比较器输出低电平信号，使得所述充电***接通充电回路；在所述大电流的驱动下，所述放大比较器输出高电平信号，使得所述充电***断开充电回路。
鉴于上述技术特征，本发明具有如下优点：可以较准确的检测处接口处的温度值并配合过温保护电路起到安全防护作用，提高充电桩***的工作稳定性。
附图说明
图1是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的***结构图；
图2是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的硬件结构图；
图3是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的漏电检测电路图；
图4是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的温度检测电路图；
图5是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的过温保护电路图；
图6是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的电源***的结构图；
图7是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的充电过程软件流程图；
图8是本发明电动汽车交流式充电桩的一个较佳实施例的过温保护软件流程图。
图中：100－控制***，200－充电***，300－检测***，400－通讯和显示***，500－电源***，600－充电接口***，700－市电；
3001－电流互感器，3002－漏电保护芯片，3003－压敏电阻，3004－电容；3011－热敏电阻，3012－迟滞产生电路，3013－放大比较器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
请参阅图1，本发明公开了一种电动汽车交流式充电桩。如图所示，其一个较佳实施例，包含控制***100、充电***200、检测***300、通讯和显示***400、电源***500和充电接口***600。本实施例的电动汽车交流式充电桩的电源***的输入端与市电700相连，输出端则安装有充电接口***600连接电动汽车进行充电。本实施例的充电桩属于常规充电模式，交流工作电压为220V±5％，额度输出功率3.5KW、7KW，适用于慢充动力电池。
通讯和显示***400负责完成人机交互接口，既能和电动汽车的用户交互获取例如身份信息、充电模式等参数并反馈充电状态，也能和远程管理***交互，上报***状态接收远程控制命令。控制***100从通讯和显示***400得到用户输入的配置参数或者远程控制命令，进一步管理充电桩工作模式，并利用通讯和显示***400上报***运行状态。控制***100通过充电***200来接通或者切断电动汽车的充电回路，以此来控制电动汽车的充电过程。在充电过程中，检测***300持续监控充电过程。针对危险性高的异常事件，检测***300直接反馈至充电***200切断充电回路。针对其它异常事件，检测***300上报给控制***100，由控制***100自行决定或者交与用户或者远程控制端决定后续处理方式，例如是否中止充电过程等。电源***500有两个用途，一个是为充电桩***，即包含控制***100、充电***200、检测***300、通讯和显示***400的各个模块提供电源支持，确保这些模块正常工作。另一个是通过充电接口***600向电动汽车提供充电电源。
请参阅图2，控制***100的核心部件为单片机(MCU)，是将CPU、存储器、多种I/O接口等集成在一片芯片上，形成的芯片级计算机。充电***200
充电***200由继电器驱动电路、连接检测电路、电能计量电路构成。继电器驱动电路受控制***100的管理，在充电过程开始时将电源***500与充电回路接通，在充电过程结束时将电源***500与所述充电回路断开。在充电过程中，连接检测电路监控并采集充电状态信息，电能计量电路统计在不同充电模式下的电能计量。充电状态信息和电能计量信息均以运行状态的形式上报给控制***100，从而完成诸如充电状态提示、费用结算等功能。
本实施例中，检测部分300用于对充电桩***进行各项安全检测，以及安全防护工作，由接地检测模块、漏电检测模块及温度检测模块三部分组成。当在充电过程中监测到接地不良或者漏电情况，接地检测模块或漏电检测模块直接反馈至充电***200以中止所述充电过程。
温度检测模块布置在充电接口***600处，用于在充电过程中将采集到的温度信息作为运行状态向控制***100上报，并由控制***100进一步处理。
通讯及显示***400由数据存储模块、4G通讯模块、GPRS通讯模块、RS485通讯模块、LED显示模块和报警***构成，用于与后台控制***和电动汽车用户端进行通信，实现汽车充电参数匹配，用户身份识别，充电实时监控，电能计量等功能。LED显示模块和报警***用于和电动汽车用户交互，4G通讯模块和GPRS通讯模块用于与后台控制***交互，RS485用于充电桩内部电能表(充电***200中的电能计量电路的组件)和控制***100(MCU)之间的信息交互。数据存储模块为以上数据交互提供支持。
电源***500为由脉冲宽度调制控制的MOSFET，用于将市电700的交流电整流为直流电并维持稳定输出电压，通过充电连接***600提供给电动汽车充电使用。
请参阅图3，漏电检测模块包含电流互感器3001和内部包含有稳压电源放大电路、比较电路、跳闸控制器以及跳闸驱动电路的漏电保护芯片3002(型号VG54123A)。该芯片由八个管脚构成，分别为In1、In2、VSS、OA、Dly、OS、VDD、NC。下面对各引脚功能做出相应概述：
In1、In2为放大器输入端；
VSS为地线；
OA为内部放大器输出，外接滤波电容；
Dly为延迟调整，外接电容；
OS为跳闸信号输出；
VDD为电源线；
NC无连接。
在漏电保护芯片***布置两个反向并联的用作为稳压电路的稳压二极管3003、压敏电阻、作为输入信号滤波电路的电容3004等器件。
当漏电信号产生，电流互感器3001检测到漏电流，输出到漏电保护芯片3002的In1和In2引脚。当漏电流大于漏电保护芯片3002的额定电流后，漏电保护芯片3002内部的放大器信号翻转，最终从OS输出动作电平到充电***，控制充电***跳闸，从而中止充电过程。
请参阅图4和图5，温度检测模块由安装在充电接口处的温度检测电路和过温保护电路构成。温度检测电路如图3所示，包含热敏电阻3011和模数转换器。热敏电阻感应充电接口处实时温度，具体实现为：当温度变化时，热敏电阻的阻值跟随变化，从而使得模数转换器的输入端电压Tem跟随变化。模数转换器采集输入端电压信号转换成数字信号后，上报给控制***。
过温保护电路(如图4所示)包含迟滞产生电路3012和放大比较器3013。驱动迟滞产生电路3012被热敏电阻构成的温度检测电路驱动，随温度检测电路检测到不同的温度而产生不同大小的电流，并通过三极管接地后，输入到放大比较器3013的负端。在控制***(即MCU)中，预先采集温度检测电路上报的温度值和迟滞产生电路3012对应的电流值，形成一个查找表格。在工作模式下，控制***以温度阈值(由后台控制***确定)为输入，经查找表格对照，找到对应温度阈值的参考电压的值，然后驱动输出到放大比较器3013的正端(VREF2)。
当温度值大于温度阈值时，迟滞产生电路3012的输出电流使得放大比较器3013的负端电压低于正端电压(VREF2)，放大比较器3013输出高电平给充电***中止充电过程。当温度低于温度阈值(由后台控制***确定)时，迟滞产生电路3012的输出电流使得放大比较器3013的负端电压高于正端电压(VREF2)，即放大比较器3013输出低电平，充电***接通充电回路给电动汽车充电。温度阈值在本实施例中设置为150℃。
请参阅图6，电源***包括PWM控制器、由PWM控制器连接控制的MOSFET、变压器一侧的输入模块和另一侧的输出模块。输入模块包括由四个整流二极管构成整流电路和两个400V/10μF铝电解电容串联构成耐高压电路。每个电容器最高可耐受450V电压。这样两个电容器串联便可实现整个电路耐受最高电压至900V。另外，电解电容还可以起到进一步滤波，通过存储和释放电荷来平滑输出脉动信号的作用。
PWM控制器为高度集成并且具有低启动电流的GR8876N芯片，该芯片由八个管脚构成，分别为RTL、COMP、CS、GND、OUT、VCC、NC、HV。下面对各引脚功能做出相应概述：
RTL：自动恢复/闩锁触发引脚，其中高超过3.5V的OVP锁关闭自动恢复和低于1.05V的OTP闩锁自动恢复。
COMP：电压反馈引脚，通过连接光电耦合器来控制占空比
CS：电流检测引脚，连接以检测MOSFET电流
GND：接地
OUT：驱动外部MOSFET的输出驱动器
VCC：电源引脚
NC：未连接引脚
HV：该引脚提供启动电流，当(on)跳闸时，该高压回路将关闭，并限制启动电路上的功率损耗。
在本实用新型中利用此芯片作为开关电源的驱动芯片，使其发挥强大的功能特性，在绿色模式运行过程中可控制带有抖动的65KHz开关频率，从而降低电磁干扰。该芯片同时具备诸多保护及检测补偿功能。
220V交流电经过整流电路和耐高压电路后，接入PWM控制器的高压启动端(HV引脚)。PWM控制器的电源(VCC)来自变压器的副绕组(13－15V)。当VCC上的电压稳定之后，高压启动电路便可自动关断。PWM控制器的OUT引脚与MOSFET连接，当OUT为高电平时MOSFET导通，为低电平时MOSFET关断，从而通过调节变压器的初级线圈中的平均电流和电压的大小，来控制变压器次级线圈的平均电流和电压的大小。输出模块将次级线圈中的电流滤波后接入充电回路，当充电回路在充电***的控制下接通后，则可以向电动汽车充放电。
电源***还包括光电耦合器。汽车电池的整个充电过程分为预充电、快速充电，涓流充电、补充充电。其中，快速充电阶段使用恒流充电。在恒流充电过程中，充电电流在取样电阻上产生压降，该电压信号在放大后传输给MCU，经MCU处理后，通过光电耦合器将控制信号反馈给前级电路。即，光电耦合器的输入端受MCU控制，光电耦合器的输出端与PWM控制器连接。
在MCU中还预设有涓流充电的门槛电压。当电动汽车的充电进入涓流充电后，在取样电阻上的压降下降，当输入到MCU的电压信号低于门槛电压后，MCU控制光电耦合器的输出电压下降，即PWM控制器的COMP引脚的电压下降，进而使得OUT引脚上的脉冲变窄。窄脉冲使得MOSFET导通时间变短，初级线圈中的平均电流下降，反馈至次级线圈，引起输出端的电流和电压下降，以配合涓流充电的需要。
请参阅图7，控制***利用运行在MCU上的充电控制单元、人机交互单元和联网监控单元，完成对电动汽车充电的管理；充电控制单元等待汽车BMS向充电桩发送充电请求，接收以后启动充电模式，首先进行模数采样进入充电模式，再进行绝缘检测启动开关电源模块。在整个充电过程中。电源模块充电完毕进行状态反馈，此时***将关闭充电进程。
人机交互单元通过与读卡面板，电能计量***通信进行用户身份识别和费用结算。充电桩控制面板的LED指示灯亮灭来表示充电桩充电状态。联网监控单元，在整个充电过程中在相应的通信协议下控制面板通过局域网与后台控制***进行数据收发，实现充电桩的远程监控。
充电控制单元由汽车与充电枪充电接口连接(步骤S101)激活启动，然后在完成***初始化(步骤S102)后，开始桩机通信。桩机通信主要包含对汽车充电电流、电压等相关参数信息的获取，包含检测充电枪充电接口信号状态(步骤S103)以及与电动汽车的通信对接(步骤S104)。当桩机通信的结果符合预期后，充电控制单元利用人机交互单元开始用户身份识别(步骤S105)。如果用户的身份卡片认证(步骤S106)失败，则退回步骤S105继续等待有效的卡片。如果身份卡片认证通过，充电控制单元利用人机交互单元等待电动车用户进行充电方式选择(步骤S107)。电动车用户可以选择自动充满(步骤S1071)、按时间充电(步骤S1072)或按电量充电(步骤S1073)。在电动车用户选定一种充电方式后，充电控制单元配合所述充电***、所述检测***和电源***，进入充电过程。
进入充电过程后，充电控制单元开始电量计量工作(步骤S108)，包含对充电桩和汽车交互功能以及整个充电过程的实时监控。首先接通充电回路开始充电(步骤S109)，然后持续检测充电终止条件(步骤S110)。当终止条件满足后，充电控制单元断开接触器(步骤S111)，然后在充电终止后进行扣费结算(步骤S112)。结算过程中，充电控制单元和联网监控单元，利用通讯和显示***与电动车用户交互。在电动车用户完成结算后，等待电动车用户拔枪(步骤S113)后结束软件流程。
请参阅图8，控制***利用运行在MCU上的故障保护单元，完成对电动汽车充电过程的监测。故障保护单元配合所述检测***，考虑多种故障类型，应事先编写相应的故障检测程序。待故障发生时，便能够通过故障检测***首先识别判断故障类型，再去执行对应的故障保护程序，实现可靠的安全防护功能。
故障保护单元中，为充电机接口的过温保护的保护软件，在***处于非正常工作的充电状态(步骤S201)时激活。在充电接口***处设置的热敏电阻，实时检测当前环境温度(步骤S202)，一方面通过模数转换器向MCU上报温度值，一方面带动迟滞产生电路输出电流，经过三极管形成放大器负端电压输入。MCU中，存在一个温度值与迟滞产生电路输出电流(也即是放大器负端电压)的关系表格。当用户确定温度阈值后，就可以从这个表格中得到放大器正端电压，并由MCU驱动到放大器的正端。当实时温度超过预设值150℃时，迟滞产生电路输出的电流形成的负端电压大于由MCU驱动的正端电压。反之，当实时温度小于等于预设值150℃时，迟滞产生电路输出的电流形成的负端电压小于由MCU驱动的正端电压(步骤S203)。放大比较器判定负端实时电压是否大于预设值(正端电压)(步骤S204)，如果大于，则放大比较器输出低电平，回到步骤S201继续正常充电。如果小于，则放大比较器输出高电平，驱动充电***关断充电回路(步骤S205)，进而停止充电过程(步骤S206)，并回到步骤S202继续采集实时温度。待充电接口处温度值低于150°临界值，充电***重新接通充电回路，充电恢复。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电动汽车交流式充电桩，其特征在于，包含控制***、充电***、检测***、通讯和显示***、电源***和充电接口***；所述控制***利用所述通讯和显示***获取配置参数和上报运行状态，控制所述充电***启动对电动汽车的充电过程；在所述充电过程中，所述控制***利用所述检测***监控充电过程并利用所述充电***对所述充电过程进行反馈控制；所述电源***为充电桩的所述控制***、所述充电***、所述检测***、所述通讯和显示***提供电源，还在所述充电过程中通过所述充电接口***向电动汽车供电；所述检测***包含温度检测模块，用于在所述充电过程中将所述充电接口***的温度作为所述运行状态向所述控制***上报；
在充电过程中，检测***持续监控充电过程；针对危险性高的异常事件，检测***直接反馈至充电***切断充电回路；针对其它异常事件，检测***上报给控制***，由控制***自行决定或者交与用户或者远程控制端决定后续处理方式；
所述温度检测模块由安装在充电接口处的温度检测电路和过温保护电路构成；所述温度检测电路包含热敏电阻和模数转换器；所述过温保护电路包含迟滞产生电路和放大比较器；所述热敏电阻随温度变化带来的电压变化被所述模数转换器采集后，传输给所述控制***；所述控制***采集所述温度检测电路上报的温度值，输出与温度阈值对应的参考电压至所述放大比较器的一个输入端；所述热敏电阻随温度变化带来的电压同时驱动所述迟滞产生电路产生不同大小的电流；所述迟滞产生电路的电流输出到所述放大比较器的另一个输入端；当所述温度值大于温度阈值时，所述迟滞产生电路的输出电流使得所述放大比较器输出信号给所述充电***中止所述充电过程；当所述温度值小于等于温度阈值时，所述迟滞产生电路的输出电流使得所述放大比较器输出信号给所述充电***开启所述充电过程；当中止所述充电过程时，充电接口处又感应到温度值低于150°临界值，充电***重新接通充电回路，充电恢复；
所述检测***还包含漏电检测模块和接地检测模块；当监测在所述充电过程中监测到漏电或者接地异常，反馈至所述充电***中止所述充电过程;所述漏电检测模块包含电流互感器和内部包含有稳压电源放大电路、比较电路、跳闸控制器以及跳闸驱动电路的漏电保护芯片；在所述漏电保护芯片***布置有稳压电路和滤波电路；当漏电信号产生，所述电流互感器将检测到的漏电流的电信号输出到所述漏电保护芯片；当漏电流大于所述漏电保护芯片的额定电流后，所述漏电保护芯片输出动作电平到所述充电***，中止所述充电过程。
2.根据权利要求1所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于，所述充电***由继电器驱动电路、连接检测电路、电能计量电路构成；所述继电器驱动电路受所述控制***管理，在所述充电过程开始时将所述电源***与充电回路接通，在所述充电过程结束时将所述电源***与所述充电回路断开；所述连接检测电路用于在所述充电过程中监控并采集充电状态信息，所述电能计量电路用于在所述充电过程中统计在不同充电模式下的电能计量；所述充电状态信息和所述电能计量信息属于所述运行状态，上报给所述控制***。
3.根据权利要求1所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于，所述通讯和显示***由数据存储模块、4G通讯模块、GPRS通讯模块、RS485通讯模块、LED显示模块和报警***构成；所述LED显示模块和所述报警***用于和电动汽车用户交互，所述4G通讯模块和GPRS通讯模块用于与后台控制***交互；所述RS485通讯模块用于所述控制***与所述充电***之间的信息交互；所述数据存储模块为与所述电动汽车用户和所述后台控制***交互提供数据支持。
4.根据权利要求1所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于，所述电源***包括PWM控制器、由PWM控制器连接控制的MOSFET、变压器一侧的输入模块和另一侧的输出模块；所述输入模块包括整流电路和耐高压电路；220V交流电经过所述整流电路和所述耐高压电路后，接入所述PWM控制器的高压启动端；从所述变压器的副绕组引出为所述PWM控制器供电的电源；所述PWM控制器利用所述MOSFET，通过调节所述变压器的初级线圈中的电流和电压大小，控制所述变压器次级线圈的电流和电压大小；所述输出模块将所述次级线圈中的电流滤波后供所述电动汽车充电使用。
5.根据权利要求4所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于，所述电源***还包括光电耦合器；在所述输出模块中设置取样电阻；所述取样电阻上的电压信号放大后输入到所述控制***；所述光电耦合器的输入端被所述控制***驱动，输出端与所述PWM控制器连接；当所述控制***侦测到所述充电过程进入涓流充电后，所述控制***通过控制所述光电耦合器的输入端电压，使得所述光电耦合器的输出电压下降，进而使得所述PWM控制器输出窄脉冲，通过所述MOSFET降低所述初级线圈中的电流和电压。
6.根据权利要求1所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于,所述控制***包含MCU，利用运行在所述MCU上的充电控制单元、人机交互单元和联网监控单元，完成对电动汽车充电的管理；所述充电控制单元利用人机交互单元的输入，配合所述充电***、所述检测***和电源***，完成***初始化、桩机通信、充电方式选择、用户身份识别，并在开始所述充电过程后进行电量计量工作；所述人机交互单元和所述联网监控单元，利用所述通讯和显示***完成用户身份识别、费用结算和远程监控。
7.根据权利要求6所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于，所述充电方式选择包含自动充满、按时间充电、按电量充电。
8.根据权利要求1所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于，所述控制***包含MCU，利用运行在所述MCU上的故障保护单元，完成对电动汽车充电过程的监测；所述故障保护单元配合所述检测***，实现安全防护功能。
9.根据权利要求8所述的电动汽车交流式充电桩，其特征在于，所述故障保护单元持续读取所述模数转换器上报的温度值，当所述温度值小于等于温度阈值时，驱动所述迟滞产生电路小电流；当所述温度值大于温度阈值时，驱动所述迟滞产生电路大电流；在所述小电流的驱动下，所述放大比较器输出低电平信号,使得所述充电***接通充电回路；在所述大电流的驱动下，所述放大比较器输出高电平信号，使得所述充电***断开充电回路。
CN202110918169.5A 2021-08-11 2021-08-11 一种电动汽车交流式充电桩 Active CN113547943B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110918169.5A CN113547943B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 一种电动汽车交流式充电桩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110918169.5A CN113547943B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 一种电动汽车交流式充电桩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113547943A CN113547943A (zh) 2021-10-26
CN113547943B true CN113547943B (zh) 2023-03-31

Family

ID=78133842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110918169.5A Active CN113547943B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 一种电动汽车交流式充电桩

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113547943B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106547243A (zh) * 2017-01-10 2017-03-29 湖北巴东博宇工贸有限公司 交流充电桩控制板控制***
CN206517091U (zh) * 2017-01-09 2017-09-22 深圳市深泰明科技有限公司 一种直流充电桩控制器和充电桩控制***
CN108982986A (zh) * 2018-04-11 2018-12-11 杭州电子科技大学 一种电动汽车交流充电桩检测***及其检测方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102208824B (zh) * 2011-06-03 2013-12-11 中国科学院电工研究所 一种电动汽车有序充电控制***
US9330520B2 (en) * 2013-06-01 2016-05-03 Brightbox, Inc. Detection and management of portable electronic devices in secure compartments of charging stations
CN105743192B (zh) * 2016-04-01 2018-09-14 江苏万帮德和新能源科技股份有限公司 一种互联网智能交流充电桩的控制电路及控制方法
CN205622275U (zh) * 2016-05-05 2016-10-05 上海翼动汽车租赁有限公司 一种带有液晶显示屏播放装置的新能源汽车充电桩
CN106208196B (zh) * 2016-07-22 2018-11-20 安徽亚辉电气自动化有限公司 一种用于智能充电桩的控制***
CN106541847A (zh) * 2016-12-09 2017-03-29 惠州市丝鹭新能源科技有限公司 一种电动汽车直流一体充电机控制板
DE102018124642A1 (de) * 2018-10-05 2020-04-09 Elektro-Bauelemente Gmbh Ladestation für Elektrofahrzeuge
CN111196176A (zh) * 2020-03-10 2020-05-26 惠州市丝鹭新能源科技有限公司 一种应用于电动汽车的双充式交流充电桩控制***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206517091U (zh) * 2017-01-09 2017-09-22 深圳市深泰明科技有限公司 一种直流充电桩控制器和充电桩控制***
CN106547243A (zh) * 2017-01-10 2017-03-29 湖北巴东博宇工贸有限公司 交流充电桩控制板控制***
CN108982986A (zh) * 2018-04-11 2018-12-11 杭州电子科技大学 一种电动汽车交流充电桩检测***及其检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113547943A (zh) 2021-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110364994A (zh) 一种具有精准电压异常保护的开关电源电路及方法
CN104201754B (zh) 柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器及其控制方法
CN103904762A (zh) 车载铅酸蓄电池智能充电器
CN201674260U (zh) 一种智能型充电器
CN201674261U (zh) 一种智能型电池充电器
CN111007313A (zh) 窃电识别电路、方法及电表
CN113547943B (zh) 一种电动汽车交流式充电桩
CN103490484A (zh) 电动车充电器模糊控制器
CN111082536A (zh) 一种稳定的高压感应取电装置及方法
CN216054491U (zh) 一种自匹配交流接触器的抗晃电***
CN215990185U (zh) 过压保护电路及电器设备
CN215186473U (zh) 一种耐压等级高的交流充电桩的开关电源
CN107658954B (zh) 一种车载发电机组直流操作电源监控及充电装置
CN212784852U (zh) 一种用于基站备用电源的电池管理***
CN114530838A (zh) 一种直流插座的控制装置、方法和直流插座
CN111342674A (zh) 一种高效率高集成高可靠性电源控制器及电源电路
CN113060032A (zh) 一种充电桩控制器
CN111277017A (zh) 一种锂电池快充电路及其应用
CN220381271U (zh) 一种用于充电桩的接地检测电路
CN203850901U (zh) 车载铅酸蓄电池智能充电器
CN219574233U (zh) 一种非侵入式负荷数据采集***
CN211958859U (zh) 高压电能表电源电路
CN213240335U (zh) 一种超级电容器直流电源柜监控装置
CN116526621B (zh) 一种自适应不同型号电池的充电柜
CN217508281U (zh) 直流信号注入电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant