CN207283214U

CN207283214U - 一种低功耗的交流充电桩电路

Info

Publication number: CN207283214U
Application number: CN201721242548.2U
Authority: CN
Inventors: 周新伟; 郑光兆
Original assignee: Shenzhen Yi Dian Amperex Technology Ltd
Current assignee: Shenzhen Londian Electrics Co ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2018-04-27
Anticipated expiration: 2027-09-26

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗的交流充电桩电路，包括：控模块、充电模块、检测模块；所述主控模块，用于采集检测模块检测车辆的电量及车辆与充电模块连接的信号，主控模块并通过对应信号对充电模块发送相应的指令；所述检测模块包括电量检测单元、车辆连接检测单元；所述电量检测单元用于检测车辆电池的电量，并将检测电量信号反馈给主控模块；所述车辆连接检测单元，用于检测车辆的充电端是否与充电模块连接上，并将检测后的信号反馈给主控模块。本实用新型具有电路简单、底功耗、稳定、安全的优点，并在新能源充电桩领域具有广泛的生产及应用价值。

Description

一种低功耗的交流充电桩电路

技术领域

本实用新型涉及新能源充电桩技术领域，尤其涉及的是一种低功耗的交流充电桩电路。

背景技术

随着矿物能源的消耗，各国早已开展新能源技术的研究，寻找新的能源供给方式，倡导节能减排。对于我国，由于新技术的应用，汽车保有量明显增长，极大地提高了生活的便捷性，但同时也带来了一些副作用，造成环境污染和交通拥堵等问题。因此，目前国内已逐步开展多种措施来缓解该问题，投入大量资金研发新能源汽车，并在政策上适当向新能源汽车方向倾斜，鼓励人们购买和使用新能源汽车。其中，电动汽车发展尤为快速，普及率也逐步提高，因而就需要有一定的充电配套设施，即充电桩。

现有的充电桩，充电桩的自身对电能的损耗比较大，这样的充电桩容易发热，对车辆的充电电压也很不稳定；另外充电桩在对车辆充电时，一般没有对车辆充电电量进行监控，这样易造成车辆电池的往复充电而影响电池的使用寿命及对电能的损耗；同时在充电的过程中也会存在安全隐患。

实用新型内容

针对以上所存在缺陷，本实用新型提供一种电路简单、底功耗、稳定、安全的低功耗交流充电桩电路。

本实用新型的技术方案如下：一种低功耗的交流充电桩电路，包括：主控模块、充电模块、检测模块；

所述主控模块，用于采集检测模块检测车辆的电量及车辆与充电模块连接的信号，主控模块并通过对应信号对充电模块发送相应的指令；

所述检测模块包括电量检测单元、车辆连接检测单元；所述电量检测单元用于检测车辆电池的电量，并将检测电量信号反馈给主控模块；所述车辆连接检测单元，用于检测车辆的充电端是否与充电模块连接上，并将检测后的信号反馈给主控模块；

所述充电模块，所述充电模块包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、交流电输入单元；所述第一开关单元的输入连接主控模块的对应输出端，第一开关单元的输出连接第三开关单元的对应控制端；所述第二开关单元的输入连接主控模块的对应另一输出端，第二开关单元的输出连接第三开关单元的对应控制端；所述交流电输入单元与第三开关单元的输入端连接；所述第三开关单元输出端与车辆充电端连接；

所述主控模块通过车辆连接检测单元或电量检测单元检测到信号后；主控模块输出指令信号，控制第一开关单元或第二开关单元的闭合，并通第一开关单元或第二开关单元的闭合，来控制第三开关单元的闭合或断开；且交流电输入单元在第三开关单元闭合时，输出交流电给车辆充电端。

优选地，所述当车辆连接检测单元在检测到车辆连接端与第三开关单元输出端连接时；主控模块输出信号，控制第一开关单元闭合，同时第三开关单元闭合，交流电输入单元电压经第三开关单元给车辆充电；同时第一开关单元在主控模块控制下断开；所述当电量检测单元检测车辆电量充满时，主控模块输出信号控制第二开关单元闭合时；第三开关单元断开，同时交流输入单元断开给车辆输入电压；电量检测单元在主控模块控制下断开。

优选地，所述主控模块设为MCU芯片及其***电路；所述MCU芯片的引脚包括11脚、12脚、14脚、15脚；所述11脚、12脚均为MCU芯片的输出引脚；所述14脚、15脚均为MCU芯片的输入引脚。

优选地，所述第三开关单元设为一磁保持继电器，所述磁保持继电器分别设1端、5端、6端、8端、9端；所述1端为第一控制端，所述1端连接磁保持继电器内部的第一线圈的一端；所述8端为第二控制端，所述8端连接磁保持继电器内部的第二线圈的一端；所述第一线圈、第二线圈均连接9端，所述9端为第一控制电源端；所述6端和5端分别连接磁保持继电器内部开关的两端。

优选地，所述第一开关单元设为第一电阻、第二电阻、第一释放二极管、第一场效应管组成的开关控电路；所述第一电阻的一端连接MCU芯片的12脚连接，第一电阻的另一端与第二电阻连接的节点，再与第一场效应管的栅极连接；所述第一场效应管的漏极与第一释放二极管正极连接的节点，再连接磁保持继电器的1端连接，所述第一场效应管的源极与第二电阻的另一端接地；所述第一释放二极管的负极与磁保持继电器的9端连接。

优选地，所述第二开关单元设为第三电阻、第四电阻、第二释放二极管、第二场效应管组成的开关控电路；所述第三电阻的一端连接MCU芯片的11脚，第三电阻的另一端与第四电阻连接的节点，再与第二场效应管的栅极连接；所述第二场效应管的漏极与第二释放二极管正极连接的节点，再连接磁保持继电器的8端连接，所述第一场效应管的源极与第四电阻的另一端接地；所述第一释放二极管的负极与磁保持继电器的9端连接。

优选地，所述交流电输入单元连接磁保持继电器的6端；所述磁保持继电器的输出5端用来连接外部车辆充电端。

优选地，所述电量检测单元设为第五电阻、第六电阻、第一光耦合器组成的电量检测电路；所述第五电阻一端连接第二控制电源连接，另一端与MCU芯片的15脚及第一光耦合器的输出端连接；所述第六电阻的一端连接第二控制电源，另一端连接与车辆充电端及第一光耦合器的输入端连接。

优选地，所述车辆连接检测单元设为第七电阻、第八电阻、第二光耦合器组成的车辆连接检测电路；所述第七电阻一端连接第二控制电源连接，另一端与MCU芯片的14脚及第二光耦合器的一输出端连接；所述第八电阻的一端连接第二控制电源，另一端连接与车辆充电端及第二光耦合器的输入端连接。

采用上述方案，本实用新型有益效果是：

(1)、本实用新型包括主控模块、充电模块、检测模块，其中的充电模块，所述充电模块包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、交流电输入单元；所述第一开关单元的输入连接主控模块的对应输出端，第一开关单元的输出连接第三开关单元的对应控制端；所述第二开关单元的输入连接主控模块的对应另一输出端，第二开关单元的输出连接第三开关单元的对应控制端；所述交流电输入单元与第三开关的输入端连接；所述第三开关单元输出端与车辆充电端连接；这样的电路设计简单，以及通过开关方式进行控制电能的损耗低，另外充电桩在充电过程中不会发热，大大的提升了充电桩的稳定性；

(2)、本实用新型的检测模块包括电量检测单元、车辆连接检测单元；所述电量检测单元用于检测车辆电池的充电电量，并将检测的电量信号反馈给主控模块；所述车辆连接检测单元，用于检测车辆的充电端是否与充电模块连接上，并将检测后的信号反馈给主控模块；这样的电路设计对车辆的充电进行监控，可以有效的提醒用户对车辆充电的状况进行监控、以及提高充电桩的安全性；

(3)、本实用新型的主控模块通过车辆连接检测单元或电量检测单元检测到信号后；主控模块输出指令信号，控制第一开关单元或第二开关单元的闭合，并通第一开关单元或第二开关单元的闭合，来控制第三开关单元的闭合或断开；且交流电输入单元在第三开关单元闭合时，输出交流电给车辆充电；这样的设计电路对电辆充电可以进行监控及对车辆电池进行保护作用，另外对电能的损耗也比较低；因此本实用新型具有电路简单、底功耗、稳定、安全的有益效果。

附图说明

图1为本实用新型的电路方框图；

图2为本实用的主控模块的电路原理图；

图3为本实用新型的充电模块的电路原理图；

图4为本实用新型的车辆连接检测单元的电路原理图；

图5为本实用新型的电量检测单元的电路原理图。

附图标记；主控模块1；充电模块2；第一开关单元211；交流电输入单元22；第三开关单元23第二开关单元24；车辆连接端3；检测模块4；电量检测单元41；车辆连接检测单元42；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明；

如图1至图5所示：本实施例提供了一种低功耗的交流充电桩电路，

本实用新型的技术方案如下：一种低功耗的交流充电桩电路，包括；主控模块1、充电模块2、检测模块4；

所述主控模块1，用于采集检测模块检测车辆的电量及车辆与充电模块2连接的信号，主控模块1并通过对应信号对充电模块2发送相应的指令；

所述检测模块4包括电量检测单元41、车辆连接检测单元42；所述电量检测单元41用于检测车辆电池的电量，并将检测电量信号反馈给主控模块1；所述车辆连接检测单元42，用于检测车辆充电端3是否与充电模块2连接上，并将检测后的信号反馈给主控模块1。

所述充电模块2，所述充电模块2包括第一开关单元21、第二开关单元24、第三开关单元23、交流电输入单元22；所述第一开关单元21的输入连接主控模块1的对应输出端，第一开关单元21的输出连接第三开关单元23的对应控制端；所述第二开关单元24的输入连接主控模块1的对应另一输出端，第二开关单元24的输出连接第三开关单元23的对应控制端；所述交流电输入单元22与第三开关单元23的输入端连接；所述第三开关单元23输出端与车辆充电端3连接；

所述主控模块1通过车辆连接检测单元42或电量检测单元41检测到信号后；主控模块1输出指令信号，控制第一开关单元21或第二开关单元24的闭合，并通第一开关单元21或第二开关单元24的闭合，来控制第三开关单元23的闭合或断开；且交流电输入单元22在第三开关单元23闭合时，输出交流电给车辆充电端3。

所述当车辆连接检测单元42在检测到车辆充电端3与第三开关单元23输出端连接时；主控模块1输出信号，控制第一开关单元21闭合，同时第三开关单元23闭合，交流电输入单元22输出AC220V经第三开关单元给车辆充电端3；同时第一开关单元21在主控模块1控制下断开；所述当电量检测单元41检测车辆电量充满时，主控模块1输出信号控制第二开关单元24闭合时；第三开关单元23断开，同时交流输入单元3断开给车辆输入AC220V；电量检测单元41在主控模块1控制下断开。

所述主控模块1设为MCU芯片U3及其***电路；所述MCU芯片U3的引脚包括11脚、12脚、14脚、15脚；所述11脚、12脚均为MCU芯片U3的输出引脚；所述14脚、15脚均为MCU芯片U3的输入引脚。

所述第三开关单元23设为一磁保持继电器JK2，所述磁保持继电器JK2分别设1端、5端、6端、8端、9端；所述1端为第一控制端，所述1端连接磁保持继电器JK2内部的第一线圈的一端；所述8端为第二控制端，所述8端连接磁保持继电器JK2内部的第二线圈的一端；所述第一线圈、第二线圈均连接9端，所述9端为第一控制电源端电压为DC12V；所述6端和5端分别连接磁保持继电器JK2内部开关的两端；

所述第一开关单元21设为第一电阻R3、第二电阻R4、第一释放二极管D2、第一场效应管Q2组成的开关控电路；所述第一电阻R3的一端连接MCU芯片U3的12脚连接，第一电阻R3的另一端与第二电阻R4连接的节点，再与第一场效应管Q2的栅极连接；所述第一场效应管Q2的漏极与第一释放二极管D2正极连接的节点，再连接磁保持继电器JK2的1端连接，所述第一场效应管Q2的源极与第二电阻R4的另一端接地；所述第一释放二极管D2的负极与磁保持继电器JK2的9端连接。

所述第二开关单元4设为第三电阻R6、第四电阻R5、第二释放二极管D3、第二场效应管Q3组成的开关控电路；所述第三电阻R6的一端连接MCU芯片的11脚，第三电阻R6的另一端与第四电阻R5连接的节点，再与第二场效应管Q3的栅极连接；所述第二场效应管Q3的漏极与第二释放二极管D3正极连接的节点，再连接磁保持继电器JK2的8端连接，所述第一场效应管Q3的源极与第四电阻R5的另一端接地；所述第一释放二极管D3的负极与磁保持继电器JK2的9端连接。

所述交流电输入单元22连接磁保持继电器JK2的6端；所述磁保持继电器Jk2的输出5端用来连接外部车辆充电端3。

所述电量检测单元41设为第五电阻R25、第六电阻R26、第一光耦合器U7组成的电量检测电路；所述第五电阻R25一端连接第二控制电源DC5V连接，另一端与MCU芯片U3的15脚及第一光耦合器U7的输出端连接；所述第六电阻R26的一端连接第二控制电源DC5V，另一端连接与车辆充电端3及第一光耦合器U7的输入端连接。

所述车辆连接检测单元42设为第七电阻R16、第八电阻R17、第二光耦合器U6组成的车辆连接检测电路；所述第七电阻R16一端连接第二控制电源DC5V连接，另一端与MCU芯片U3的14脚及第二光耦合器U6的一输出端连接；所述第八电阻R17的一端连接第二控制电源DC5V，另一端连接与车辆充电端3及第二光耦合器U6的输入端连接。

实施例1：

如图1至图5所示：本实用新型的工作原理如下；

(1)、当磁保持继电器JK2的5端与车辆充电端3连接时，车辆连接检测单元42的第八电阻R17接入车辆连接的电信号；同时第二光耦合器U6导通，第二控制电源DC5V经第七电阻R16给MCU芯片U3的14脚提供高电平；MCU芯片U3的12脚输出高电平，并经第一开关单元21的第一电阻R3输入到第一场效应管Q2的栅极；第一场效应管Q2饱和导通；

(2)、同时磁保持继电器JK2的9脚和1脚的电流流过第一线圈，磁保持继电器JK2内部开关的6端和5端闭合接通；交流电输入单元22输入AC220V经磁保持继电器Jk2的6端和5端，输出给车辆连接端进行对车辆充电；在第一线圈工作3秒钟左右时间，MCU芯片U3的14脚变为低电平，在不需要MCU芯片U3的14脚为高电平电压下，磁保持继电器JK2的内部开关6端和5端依然保持闭合接通状态；同时在第一线圈在断电时产生的脉冲电压经第一续流二极管D2进行吸收；

(3)、当车辆充满电时，第六电阻R26的一端与第二光耦合器U7的输入端接入高电平；第二光耦合器U7导通，第二控制电源DC5V经第五电阻R25给MCU芯片U3的15脚提供高电平；同时MCU芯片U3的11脚输出为高电平，且经第二开关单元24的第三电阻R6、第二场效应管Q3栅极时；第二场效应管Q3导通，

(4)、磁保持继电器JK2的9端和3端的电流流过第二线圈，同时磁保持继电器JK2的内部开关6端和5端断开，此时交流电输入单元22的AC220V停止给车辆供电；

(4)、MCU芯片U3的11脚输出高电平3秒左右后，MCU芯片U3的11脚电平降为低电平；在不需要MCU芯片U3的11脚输出为高电平时，磁保持继电器JK2的内部开关的6端和5端仍然保持断开状态；在第二线圈断电时所产生的脉冲电压经第二续流二极管D3进行吸收。

实施例2：

如图1至图5所示：本实用新型在充电过程中的功耗如下；

(1)、磁保持继电器JK2端点功耗：P1＝IL*IL*Rcd，IL表示流过继电器端点的交流电流，Rcd表示磁保持继电器JK2端的接触阻抗，端点阻抗一般很小，是毫欧级，功耗是零点几瓦，触点损耗不是很大；

(2)、磁保持继电器JK2线圈功耗：P2＝12V*12V/Rxq，12V为线圈的供电电压，Rxq为磁保持继电器JK2的线圈电阻，阻值一般是几十欧到百欧，由于线圈通电时间很短只有3秒钟左右，不管是关断还是接通，都只有3秒钟左右，因此功耗是相当小，可以忽略不计；

(3)、总功耗为：P＝P1+P2＝IL*IL*Rcd+12V*12V/Rxq

P2忽略不计，P＝P1，主要功耗在磁保持继电器JK2的触点上，大大减少了磁保持继电器JK2在充电过程中的功耗，减少了充电桩充电过程中产生的热量，保证了充电桩的安全性、稳定性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种低功耗的交流充电桩电路，其特征在于，包括：主控模块、充电模块、检测模块；

所述主控模块通过车辆连接检测单元或电量检测单元检测到信号后,主控模块输出指令信号，控制第一开关单元或第二开关单元的闭合，并通第一开关单元或第二开关单元的闭合，来分别控制第三开关单元的闭合、断开,且交流电输入单元在第三开关单元闭合时，输出交流电给车辆充电端。

2.根据权利要求1所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述当车辆连接检测单元在检测到车辆连接端与第三开关单元输出端连接时,主控模块输出信号，控制第一开关单元闭合，同时第三开关单元闭合，交流电输入单元电压经第三开关单元给车辆充电；同时第一开关单元在主控模块控制下断开；所述当电量检测单元检测车辆电量充满时，主控模块输出信号控制第二开关单元闭合时；第三开关单元断开，同时交流输入单元断开给车辆输入电压；电量检测单元在主控模块控制下断开。

3.根据权利要求2所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述主控模块设为MCU芯片及其***电路；所述MCU芯片的引脚包括11脚、12脚、14脚、15脚；所述11脚、12脚均为MCU芯片的输出引脚；所述14脚、15脚均为MCU芯片的输入引脚。

4.根据权利要求3所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述第三开关单元设为一磁保持继电器，所述磁保持继电器分别设1端、5端、6端、8端、9端；所述1端为第一控制端，所述1端连接磁保持继电器内部的第一线圈的一端；所述8端为第二控制端，所述8端连接磁保持继电器内部的第二线圈的一端；所述第一线圈、第二线圈均连接9端，所述9端为第一控制电源端；所述6端和5端分别连接磁保持继电器内部开关的两端。

5.根据权利要求4所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述第一开关单元设为第一电阻、第二电阻、第一释放二极管、第一场效应管组成的开关控电路；所述第一电阻的一端连接MCU芯片的12脚连接，第一电阻的另一端与第二电阻连接的节点，再与第一场效应管的栅极连接；所述第一场效应管的漏极与第一释放二极管正极连接的节点，再连接磁保持继电器的1端连接，所述第一场效应管的源极与第二电阻的另一端接地；所述第一释放二极管的负极与磁保持继电器的9端连接。

6.根据权利要求5所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述第二开关单元设为第三电阻、第四电阻、第二释放二极管、第二场效应管组成的开关控电路；所述第三电阻的一端连接MCU芯片的11脚，第三电阻的另一端与第四电阻连接的节点，再与第二场效应管的栅极连接；所述第二场效应管的漏极与第二释放二极管正极连接的节点，再连接磁保持继电器的8端连接，所述第一场效应管的源极与第四电阻的另一端接地；所述第一释放二极管的负极与磁保持继电器的9端连接。

7.根据权利要求6所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述交流电输入单元连接磁保持继电器的6端；所述磁保持继电器的输出5端用来连接外部车辆充电端。

8.根据权利要求7所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述电量检测单元设为第五电阻、第六电阻、第一光耦合器组成的电量检测电路；所述第五电阻一端连接第二控制电源连接，另一端与MCU芯片的15脚及第一光耦合器的输出端连接；所述第六电阻的一端连接第二控制电源，另一端连接与车辆充电端及第一光耦合器的输入端连接。

9.根据权利要求8所述的低功耗的交流充电桩电路，其特征在于：所述车辆连接检测单元设为第七电阻、第八电阻、第二光耦合器组成的车辆连接检测电路；所述第七电阻一端连接第二控制电源连接，另一端与MCU芯片的14脚及第二光耦合器的一输出端连接；所述第八电阻的一端连接第二控制电源，另一端连接与车辆充电端及第二光耦合器的输入端连接。