CN106124921B - 一种充电桩连接确认电路及其连接确认方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电桩连接确认电路及其连接确认方法，通过设置回路检测模块检测任意两条输出线路与汽车负载之间是否产生连接回路来控制输出开关的通断状态，解决了现有新能源汽车只带三根电线的枪头在没有插入车上插座时就带强电的问题。使用本发明的充电桩及其连接确认方法不仅可以给符合国际标准的电动汽车（枪头带有L、N、PE、CP四根电线）充电，也可以给新能源汽车（枪头仅带有L、N、PE三根电线）充电，其兼容性更好。

Description

一种充电桩连接确认电路及其连接确认方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别是一种充电桩连接确认电路及其连接确认方法。

背景技术

现有充电桩主要是给有连接确认功能的符合国标的电动汽车使用的，在充电过程中，充电桩枪头与车上插座相连接，充电枪电缆除了有L（火线）、N（零线）、PE（地线）外还存在着一根CP线，CP和PE之间是悬空不相连的，也就是说CP和PE间的阻抗为无穷大。而车上插座的PE和CP端子之间是通过电阻连接在一起的，所以当枪头插入插座后，枪头的CP和PE间的阻抗从无穷大变成了一个有一定数值的阻抗，充电桩通过检测CP和PE间的阻抗变化来判断枪头是否插入车上插座，而后再控制充电主回路的通断而进行充电与否。

但是，目前市场上新能源电动车，充电枪只有L、N、PE线，没有CP线，也就是说在充电过程中，充电桩这边不能进行连接确认的判断，这样枪头会一直带有交流220V的强电，带来很大的安全隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种在没有CP线的情况下实现充电桩连接确认的一种充电桩连接确认电路及其连接确认方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种充电桩连接确认电路，包括用于连接负载的充电输出线路，所述充电输出线路包括第一输电线、第二输电线和地线,所述第一输电线和/或第二输电线上设置有用于控制输出的输出开关，还包括控制器和用于检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路的回路检测模块，所述控制器与回路检测模块连接获取回路检测结果，所述回路检测模块包括两个检测点，所述的两个检测点分别设置于地线、输出开关与负载之间的第一输电线、输出开关与负载之间的第二输电线中的任意两条输出线路上，回路检测模块通过检测点检测充电输出线路与负载之间是否产生回路，所述控制器根据回路检测结果控制输出开关的通断。

进一步，所述充电输出线路上设置有用于检测充电电流的电流检测装置，所述电流检测装置与控制器连接。具体地，所述电流检测装置设置于第一输电线和/或第二输电线上，通过在充电输出线路上设置电流检测装置，可以检测当前的充电电流，控制器根据充电电流大小检测充电是否完成或充电是否出现故障，可根据不同情况控制输出开关断开，以节省用电或保护电路及充电桩的安全。

具体地，所述充电输出线路的输入端为单相交流电或三相交流电，当所述充电输出线路的输入端为单相交流电时，所述第一输电线为火线，第二输电线为零线；当所述充电输出线路的输入端为三相交流电时，所述第一输电线、第二输电线分别为相位相差120°的火线。

进一步，作为上述的一种改进方式，所述回路检测模块包括信号输出模块和信号接收模块，控制器与信号输出模块连接发送连接确认信号，控制器与信号接收模块连接获取连接确认信号。信号输出模块发送的连接确认信号经过充电输出线路、负载从另一条充电输出线路传输到信号接收模块，即可确认两条充电输出线路与负载之间形成连接回路，即可确认连接。

优选地，所述信号输出模块所发送的连接确认信号和信号接收模块接收的连接确认信号为电力载波信号。电力载波信号可以在交流电中传输信号，因此选用电力载波信号作为连接确认信号可以利于系统的实现及确保信号传输的稳定性。

进一步，作为上述的另一种改进，所述回路检测模块为阻抗检测模块，所述阻抗检测模块通过设置于充电输出线路上的检测点检测负载的阻抗值，以确认充电输出线路与负载之间是否产生连接回路。其中当检测到的阻抗值为无穷大时，表示充电输出线路与负载之间并没有连接产生连接回路，当阻抗值由无穷大变化到某一个确定值时（不同型号的电动汽车使用的电池、电路不同，所以不同型号的电动汽车的阻抗值不同），表示充电输出线路与负载连接产生连接回路。

本发明的一种充电桩连接确认电路，通过设置回路检测模块检测任意两条输出线路与汽车负载之间是否产生连接回路来控制输出开关的通断状态，解决了现有新能源汽车只带三根电线的枪头在没有插入车上插座时就带强电的问题。使用本发明的充电桩不仅可以给符合国际标准的电动汽车（枪头带有L、N、PE、CP四根电线）充电，也可以给新能源汽车（枪头仅带有L、N、PE三根电线）充电，其兼容性更好。

一种上述充电桩连接确认电路的连接确认方法，其特征在于包括以下步骤：

a，回路检测模块检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路；

b，当充电输出线路与负载之间产生连接回路时，控制器控制输出开关闭合，充电输出线路向负载充电。

进一步，作为上述的一种改进，步骤a中的回路检测模块包括信号输出模块和信号接收模块，所述信号输出模块向地线、输出开关与负载之间的第一输电线、输出开关与负载之间的第二输电线中的任一条充电输出线路发送连接确认信号，若信号接收模块从另外两条充电输出线路的任一条接收到上述的连接确认信号，则判断充电输出线路与负载之间产生连接回路。信号输出模块发送的连接确认信号经过充电输出线路、负载从另一条充电输出线路传输到信号接收模块，即可确认两条充电输出线路与负载之间形成连接回路，即可确认连接，优选地，选用电力载波信号作为连接确认信号可以利于系统的实现及确保信号传输的稳定性。

进一步，作为上述的另一种改进，所述a中的回路检测模块为阻抗检测模块，若所述阻抗检测模块检测到地线、输出开关与负载之间的第一输电线、输出开关与负载之间的第二输电线中的任意两条充电输出线路之间的阻抗值为无穷大时，则判断充电输出线路与负载之间没有产生连接回路，若该阻抗值为一确定值（不同型号的电动汽车使用的电池、电路不同，所以不同型号的电动汽车的阻抗值不同），则判断充电输出线路与负载之间产生连接回路。

进一步，步骤b之后还包括以下步骤：

c，电流检测装置检测充电电流，若充电电流小于或等于设定值，控制输出开关断开；

所述设定值包括满电设定值和/或断电设定值。

当检测到充电电流小于或等于满电设定值时，表示当前汽车已经充电完成，这时断开输出开关，有利于避免电池过充和节约能源。若未充满电车主主动自动断开充电连接，这时充电电流小于或等于断电设定值时，断开输出开关，避免充电枪继续带电而出现安全事故。

进一步，步骤c之后还包括以下步骤：

d，输出开关断开后，回路检测模块检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路，若没有检查到回路，则充电流程结束。

输出开关断开后，即使已经停止输出电压，但是还需要通过回路检测模块检测检测充电输出线路是否仍然与负载连接。确认充电输出线路需要与负载断开连接后，整个充电流程才算完成。

进一步，步骤a之前还包括以下步骤：

e，判断输出开关是否断开，若输出开关断开，则继续步骤a，若输出开关闭合，则跳转到步骤c。

若在汽车充电过程中，充电桩重新启动充电程序或用户重启启动充电程序时，这时由于输出开关是闭合的，因此在充电输出线路与充电桩电源模块之间会形成一个连接回路，这时无法通过回路检测模块确认充电枪与汽车之间的连接状态，因此，在使用回路检测模块前，先判断当前输出开关的状态，若当前输出开关是断开的，表示当前充电枪与电动汽车是断开连接的，进入检测是否确认连接的步骤。若当前输出开关的状态是闭合的，这时回路检测模块的相关步骤已经无法正常工作，因此直接执行步骤c，检测当前的充电电流大小，若电流小于或等于满电设定值时，表示当前汽车已经充电完成，这时断开输出开关。充电电流小于或等于断电设定值时，断开输出开关。

本发明采用的一种充电桩连接确认方法，通过设置回路检测模块检测任意两条输出线路与汽车负载之间是否产生连接回路来控制输出开关的通断状态，解决了现有新能源汽车只带三根电线的枪头在没有插入车上插座时就带强电的问题。使用本发明的充电桩不仅可以给符合国际标准的电动汽车（枪头带有L、N、PE、CP四根电线）充电，也可以给新能源汽车（枪头仅带有L、N、PE三根电线）充电，其兼容性更好。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明充电桩连接确认电路的电路原理图；

图2是本发明充电桩连接确认电路第一实施例的电路原理图；

图3是第一实施例连接确认方法流程图；

图4是本发明充电桩连接确认电路第二实施例的电路原理图；

图5是第二实施例连接确认方法流程图。

具体实施方式

本发明的一种充电桩连接确认电路，用于检测充电桩上的枪头是否与电动汽车或其它载具的负载（如电池或其他用电设备）确定连接。所述充电桩连接确认电路可以设置于充电桩内部、充电线、枪头的任一位置。

参照图1所示，发明充电桩连接确认电路的电路原理图，充电桩连接确认电路包括用于连接负载的充电输出线路，所述充电输出线路包括第一输电线101、第二输电线102和地线PE,所述第一输电线101和/或第二输电线102上设置有用于控制输出的输出开关103，还包括控制器和用于检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路的回路检测模块，所述控制器与回路检测模块连接获取回路检测结果，所述回路检测模块包括两个检测点201、202所述的两个检测点201、202分别设置于地线PE、输出开关103与负载之间的第一输电线101、输出开关103与负载之间的第二输电线102中的任意两条输出线路上。所述回路检测模块通过检测点201、202检测充电输出线路与负载之间是否产生回路，所述控制器根据回路检测结果控制输出开关103的通断。

需要注意的是，上述充电输出线路指负责传输电力的线路（如火线L、零线N、地线PE），不包括其它负责通信的线路（如CP线等通信线路）。虽然充电输出线路不包括通信线路，但是目前符合国际标准的电动车充电线路（带有L、N、PE、CP四根电线），包括上述的充电输出线（L、N、PE线）和通信线路（CP线），即使在符合国际标准的电动车充电线路上应用本发明的充电桩连接确认电路，也属于本发明的保护范围。

本发明通过设置回路检测模块检测任意两条输出线路与汽车负载之间是否产生连接回路来控制输出开关103的通断状态，解决了现有新能源汽车只带三根电线的枪头在没有插入车上插座时就带强电的问题。使用本发明的充电桩不仅可以给符合国际标准的电动汽车（枪头带有L、N、PE、CP四根电线）充电，也可以给新能源汽车（枪头仅带有L、N、PE三根电线）充电，其兼容性更好。

进一步，所述充电输出线路上设置有用于检测充电电流的电流检测装置，所述电流检测装置与控制器连接。具体地，所述电流检测装置设置于第一输电线101和/或第二输电线102上，通过在充电输出线路上设置电流检测装置，可以检测当前的充电电流，控制器根据充电电流大小检测充电是否完成或充电是否出现故障，可根据不同情况控制输出开关103断开，以节省用电或保护电路及充电桩的安全。

具体地，本发明可以采用不同的电源输入，例如220V的单相交流电、380V的三相交流电。当所述充电输出线路的输入端为220V单相交流电时，所述第一输电线101为火线L，第二输电线102为零线N。当所述充电输出线路的输入端为380V三相交流电时，所述第一输电线101、第二输电线102分别为相位相差120°的火线。

本发明可以采用不同的方式检测充电输出线路与负载之间的连接回路。

参照图2所示，为本发明充电桩连接确认电路第一实施例的电路原理图，所述充电输出线路的输入端为220V电压，第一输电线101为火线L，第二输电线102为零线N，当然第一输电线101和第二输电线102可以根据输出电源而配置，例如当输入端为380V电压时，第一输电线101、第二输电线102则为相位相差120°的火线，本实施例中，所述火线L和零线N上各设置有受控制器控制的输出开关103，所述电流检测装置设置于火线L和零线N上，所述回路检测模块包括信号输出模块和信号接收模块，所述信号输出模块的输出端连接至输出开关103与负载之间的火线L上，即上述回路检测模块中的其中一个检测点201，信号接收模块的输入端设置于输出开关103与负载之间的零线N上，即上述回路检测模块中的另一个检测点202，作为替代，所述两个检测点也可以分别设置于火线L和地线PE、零线N和地线PE上，控制器通过信号输出模块向火线L发送连接确认信号，所述连接信号经过火线L、负载、零线N被信号接收模块所接收，即可确认火线L和零线N之间形成连接回路，即充电枪与汽车之间确定连接。这时控制器闭合火线L或零线N上的输出开关103，对电动汽车进行充电。若充电枪头并没有连接到电动汽车上时，信号接收模块无法接收到连接确认信号，这时输出开关103断开，充电枪头不会带电，保证了安全性。

优选地，所述连接确认信号为电力载波信号，信号输出模块和信号接收模块均为电力载波模块，通过电力载波信号可以在交流电中传输信号，因此选用电力载波信号作为连接确认信号可以利于系统的实现及确保信号传输的稳定性。

本实施例中，所述控制器可以采用单片机、ARM、DSP等控制芯片。输出开关103为接触器或继电器。电流检测装置为电流传感器或霍尔传感器、电表等。而号输出模块和信号接收模块为HLPLC520F等电力载波芯片。

参照图4所示，为本发明充电桩连接确认电路第二实施例的电路原理图，与第一实施例不同的地方在于，所述回路检测模块为阻抗检测模块，所述阻抗检测模块的检测点201、202分别设置于火线L或零线N上，检测输出开关103断开时，火线L和零线N之间的阻抗值。其中当检测到的阻抗值为无穷大时，表示充电输出线路与负载之间并没有连接产生连接回路，当阻抗值由无穷大变化到某一个确定值时（不同型号的电动汽车使用的电池、电路不同，所以不同型号的电动汽车的阻抗值不同），表示充电输出线路与负载连接产生连接回路，控制器控制输出开关103闭合，对电动汽车进行充电。

一种对于上述充电桩连接确认电路的连接确认方法，包括以下步骤：

a，回路检测模块检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路；

b，当充电输出线路与负载之间产生连接回路时，控制器控制输出开关103闭合，充电输出线路向负载充电。

本发明采用上述的充电桩连接确认方法，通过设置回路检测模块检测任意两条输出线路与汽车负载之间是否产生连接回路来控制输出开关103的通断状态，解决了现有新能源汽车只带三根电线的枪头在没有插入车上插座时就带强电的问题。使用本发明的充电桩不仅可以给符合国际标准的电动汽车（枪头带有L、N、PE、CP四根电线）充电，也可以给新能源汽车（枪头仅带有L、N、PE三根电线）充电，其兼容性更好。

进一步，步骤b之后还包括以下步骤：

c，电流检测装置检测充电电流，若充电电流小于或等于设定值，控制输出开关103断开；

所述设定值包括满电设定值和/或断电设定值。

当检测到充电电流小于或等于满电设定值时，表示当前汽车已经充电完成，这时断开输出开关103，有利于避免电池过充和节约能源。若未充满电车主主动自动断开充电连接，这时充电电流小于或等于断电设定值时，断开输出开关103，避免充电枪继续带电而出现安全事故。

进一步，步骤c之后还包括以下步骤：

d，输出开关103断开后，回路检测模块检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路，若没有检查到回路，则充电流程结束。

输出开关103断开后，即使已经停止输出电压，但是还需要通过回路检测模块检测检测充电输出线路是否仍然与负载连接。确认充电输出线路需要与负载断开连接后，整个充电流程才算完成。

进一步，步骤a之前还包括以下步骤：

e，判断输出开关103是否断开，若输出开关103断开，则继续步骤a，若输出开关103闭合，则跳转到步骤c。

若在汽车充电过程中，充电桩重新启动充电程序或用户重启启动充电程序时，这时由于输出开关103是闭合的，因此在充电输出线路与充电桩电源模块之间会形成一个连接回路，这时无法通过回路检测模块确认充电枪与汽车之间的连接状态，因此，在使用回路检测模块前，先判断当前输出开关103的状态，若当前输出开关103是断开的，表示当前充电枪与电动汽车是断开连接的，进入检测是否确认连接的步骤。若当前输出开关103的状态是闭合的，这时回路检测模块的相关步骤已经无法正常工作，因此直接执行步骤c，检测当前的充电电流大小，若电流小于或等于满电设定值时，表示当前汽车已经充电完成，这时断开输出开关103。充电电流小于或等于断电设定值时，断开输出开关103。

参照图3所示，为第一实施例采用电力载波进行连接确认的方法流程图，具体步骤如下：

步骤s11：判断输出开关103是否断开，若输出开关103断开，则继续步骤s12，若输出开关103闭合，则跳转到步骤s16;

步骤s12:信号输出模块向火线L发送连接确认信号；

步骤s13：信号接收模块若从零线N接收到连接确认信号，则执行步骤s14，若没有接收到连接确认信号，则回到步骤s12；

步骤s14：信号输出模块停止发送连接确认信号；

步骤s15：控制器控制输出开关103闭合，充电开始；

步骤s16：判断充电电流I是否为0或小于某个设定值A，若是，则执行步骤s17，若否，执行步骤s15；

步骤s17：控制器控制输出开关103断开；

步骤s18：信号输出模块发送终止信号（即再一次连接确认信号）；

步骤s19：信号接收模块若接收到终止信号，则结束充电流程，若接收不到终止信号，则继续执行步骤s18。

其中上述步骤中，信号输出模块所发送、信号接收模块所接收的连接确认信号为电力载波信号。

参照图5所示，为第二实施例采用检测阻抗值进行连接确认的方法流程图，具体步骤如下：

步骤s21：判断输出开关103是否断开，若输出开关103断开，则继续步骤s22，若输出开关103闭合，则跳转到步骤s26;

步骤s22:阻抗检测模块检测火线L和零线N之间的阻抗值；

步骤s23：若所述阻抗值为某个确定值，则执行步骤s24，若否，则回到步骤s22；

步骤s24：阻抗检测模块停止阻抗检测；

步骤s25：控制器控制输出开关103闭合，充电开始；

步骤s26：判断充电电流I是否为0或小于某个设定值A，若是，则执行步骤s27，若否，执行步骤s25；

步骤s27：控制器控制输出开关103断开；

步骤s28：阻抗检测模块检测火线L和零线N之间的阻抗值；

步骤s29：若阻抗值为无穷大，则结束充电流程，若阻抗值为某一确定值，则继续执行步骤s28。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种充电桩连接确认电路，包括用于连接负载的充电输出线路，所述充电输出线路包括第一输电线、第二输电线和地线，所述第一输电线和/或第二输电线上设置有用于控制输出的输出开关，其特征在于：还包括控制器和用于检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路的回路检测模块，所述控制器与回路检测模块连接获取回路检测结果，所述回路检测模块包括两个检测点，所述的两个检测点分别设置于地线、输出开关与负载之间的第一输电线、输出开关与负载之间的第二输电线中的任意两条输出线路上，所述充电输出线路上设置有用于检测充电电流的电流检测装置，所述电流检测装置与控制器连接；

控制器判断输出开关是否断开，若输出开关断开，则回路检测模块检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路，当充电输出线路与负载之间产生连接回路时，控制器控制输出开关闭合，充电输出线路向负载充电；

若控制器判断输出开关闭合，检测当前的充电电流大小，若电流小于或等于设定值，断开输出开关。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩连接确认电路，其特征在于：所述充电输出线路的输入端为单相交流电或三相交流电，当所述充电输出线路的输入端为单相交流电时，所述第一输电线为火线，第二输电线为零线；当所述充电输出线路的输入端为三相交流电时，所述第一输电线、第二输电线分别为相位相差120°的火线。

3.根据权利要求1至2任一所述的一种充电桩连接确认电路，其特征在于：所述回路检测模块包括信号输出模块和信号接收模块，控制器与信号输出模块连接发送连接确认信号，控制器与信号接收模块连接获取连接确认信号。

4.根据权利要求3所述的一种充电桩连接确认电路，其特征在于：所述信号输出模块所发送的连接确认信号和信号接收模块接收的连接确认信号为电力载波信号。

5.根据权利要求1至2任一所述的一种充电桩连接确认电路，其特征在于：所述回路检测模块为阻抗检测模块，所述阻抗检测模块通过设置于充电输出线路上的检测点检测负载的阻抗值。

6.一种上述权利要求1至5任一所述充电桩连接确认电路的连接确认方法，其特征在于包括以下步骤：

e，判断输出开关是否断开，若输出开关断开，则继续步骤a，若输出开关闭合，则跳转到步骤c；

a，回路检测模块检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路；

b，当充电输出线路与负载之间产生连接回路时，控制器控制输出开关闭合，充电输出线路向负载充电；

c，电流检测装置检测充电电流，若充电电流小于或等于设定值，控制输出开关断开。

7.根据权利要求6所述的一种充电桩连接确认方法，其特征在于：步骤a中的回路检测模块包括信号输出模块和信号接收模块，所述信号输出模块向地线、输出开关与负载之间的第一输电线、输出开关与负载之间的第二输电线中的任一条充电输出线路发送连接确认信号，若信号接收模块从另外两条充电输出线路的任一条接收到上述的连接确认信号，则判断充电输出线路与负载之间产生连接回路。

8.根据权利要求6所述的一种充电桩连接确认方法，其特征在于：所述a中的回路检测模块为阻抗检测模块，若所述阻抗检测模块检测到地线、输出开关与负载之间的第一输电线、输出开关与负载之间的第二输电线中的任意两条充电输出线路之间的阻抗值为无穷大时，则判断充电输出线路与负载之间没有产生连接回路，若该阻抗值为一确定值，则判断充电输出线路与负载之间产生连接回路。

9.根据权利要求6至8任一所述的一种充电桩连接确认方法，其特征在于：

步骤c中，所述设定值包括满电设定值和/或断电设定值；

步骤c之后还包括以下步骤：

d，输出开关断开后，回路检测模块检测充电输出线路与负载之间是否产生连接回路，若没有检查到回路，则充电流程结束。