CN106329687A - 一种便携式交流充电桩控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种便携式交流充电桩控制电路，其特征在于，所述电路设有：控制模块、电压电流转换及漏电侦测模块、功率开关电路模块、充电控制引导电路模块、辅助电源模块和市电插座；本发明提供的一种便携式交流充电桩控制电路，通过控制盒电流切换按键触发主控芯片以输出不同占空比的PWM来实现16A转10A转接插座连接充电桩16A插座或10A插座，从而限制充电桩输出电流不超过13A或8A，为电动汽车用户提供安全可靠的充电电流。同时通过转接插座的使用，在同一充电桩上实现任意切换13A、8A输出电流，既方便快捷又节省资源。

Description

一种便携式交流充电桩控制电路
技术领域
本发明涉及电动汽车交流充电桩技术领域，尤其涉及一种便携式交流充电桩控制电路。
背景技术
随着道路建设越来越完善，人民生活越来越美好，电动汽车越来越普及，如何及时地、快速地、方便地给电动汽车充电是车主每天面临的问题。传统的充电桩体积较大，一般安装于充电站或车库，电动汽车充电饱和时间较长，充电桩供不应求。
目前国家标准GB/T 18487.1-2015充电模式1充电系统采用一根加了漏电保护装置的充电枪，因没有控制引导装置和过流保护，目前已经被淘汰。充电模式2充电系统使用标准插座，能量传输过程中应采用单相交流供电，电流侧使用符合GB2099.1和GB1002要求的16A插头插座时输出不能超过13A，使用GB2099.1和GB1002要求的10A插头插座时输出不能超过8A；在电源侧使用了相线、中性线和保护接地导体，并通过控制与保护装置连接电源与电动汽车。根据GB/T 18487.1-2015，目前市面上主流的便携式交流充电桩采用充电模式2连接方式B的控制引导方式。但是市面上多数为10A标准插座，16A充电盒插头没法使用。很多配了16A标准插头便携式充电桩不能使用，即使用了转接插座，也因没有电流限制功能，导致安全隐患，并造成资源浪费。
发明内容
本发明提供一种便携式交流充电桩控制电路，解决了在同一充电桩上实现任意切换13A、10A输出电流为电动汽车安全充电的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明提供一种便携式交流充电桩控制电路，包括：控制模块、电压电流转换及漏电侦测模块、功率开关电路模块、充电控制引导电路模块、辅助电源模块和市电插座；
所述市电插座接入市电从市电输出端输出；所述辅助电源模块连接市电输出端，将获得的市电转换为稳定的直流电从辅助电压输出接口输出，所述辅助电源模块通过所述辅助电压输出接口连接所述电压电流转换及漏电侦测模块、控制模块和充电控制引导电路模块；
所述市电输出端连接所述电压电流转换及漏电侦测模块的电压转换信号输入接口、电流转换信号输入接口和漏电侦测信号输入接口；所述电压电流转换及漏电侦测模块通过电压采样接口、电流采样接口和漏电流检测接口连接所述控制模块；
所述功率开关电路模块设有继电器或接触器；所述控制模块通过功率控制接口连接所述继电器或接触器，并通过PWM控制接口连接所述充电控制引导电路模块，所述充电控制引导电路模块的PWM输出接口和功率开关电路模块的交流电源输出接口连接充电枪。
进一步地，所述电压电流转换及漏电侦测模块设有与所述控制模块电压采样接口、电流采样接口和漏电流检测接口连接的电流转换电路、电压转换电路与漏电侦测电路；所述电流转换电路、电压转换电路与漏电侦测电路通过所述电压转换信号输入接口、电流转换信号输入接口和漏电侦测信号输入接口连接市电。
进一步地，所述充电控制引导电路模块，设有电平转换电路、PWM通断控制电路、分压电路和电压跟随电路；所述电平转换电路的电平输入接口连接所述PWM控制接口的PWM生成接口，所述PWM通断控制电路的PWM通断控制输入接口通过所述PWM控制接口的PWM通断控制接口连接所述控制模块，所述电平转换电路的电平输出接口和所述PWM通断控制电路的PWM通断控制输出接口连接所述分压电路的分压信号输入接口；所述分压电路通过分压信号输出接口连接所述电压跟随电路，所述电压跟随电路通过AD采样接口连接所述控制模块；所述分压电路的分压信号输入接口还连接充电枪引导口。
进一步地，本发明提供的一种便携式交流充电桩控制电路还设有控制盒电流切换按键；所述控制盒电流切换按键通过切换控制接口连接所述控制模块。
本发明提供的一种便携式交流充电桩控制电路，通过控制盒电流切换按键触发主控芯片以输出不同占空比PWM来实现16A转10A转接插座连接充电桩16A插座或10A插座，从而限制充电桩输出电流不超过13A或8A，为电动汽车用户提供安全可靠的充电电流。同时通过转接插座的使用，在同一充电桩上实现任意切换13A、8A输出电流，既方便快捷又节省资源。
附图说明
图1是本发明提供的电路模块图；
图2是本发明实施例提供的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下元器件的选型和取值大小仅为较佳实施例，不构成对本发明保护范围的限制。
参见图1，是本发明提供的电路模块图。本发明提供的一种便携式交流充电桩控制电路，包括控制模块10、电压电流转换及漏电侦测模块20、功率开关电路模块30、充电控制引导电路模块40、辅助电源模块50和市电插座60；
所述市电插座60接入市电从市电输出端601输出；所述辅助电源模块50连接市电输出端601，将获得的市电转换为稳定的直流电从辅助电压输出接口500输出，所述辅助电源模块50通过所述辅助电压输出接口500连接所述控制模块10、电压电流转换及漏电侦测模块20和充电控制引导电路模块40；
所述市电输出端601连接所述电压电流转换及漏电侦测模块20的电压转换信号输入接口201、电流转换信号输入接口202和漏电侦测信号输入接口203；所述电压电流转换及漏电侦测模块20通过电压采样接口121、电流采样接口122和漏电流检测接口123连接所述控制模块10；
所述控制模块10通过功率控制接口130连接所述功率开关电路模块30，并通过PWM控制接口140连接所述充电控制引导电路模块40，所述充电控制引导电路模块40的PWM输出接口401和功率开关电路模块30的交流电源输出接口301连接充电枪。
参考图2，是本发明实施例提供的电路原理图。在本实施例中，所述功率开关电路模块30设有继电器或接触器31，所述控制模块10采用STM8S903主控芯片U1；所述继电器或接触器31通过功率控制接口130即主控芯片U1的U1_PIN23接口连接所述主控芯片，通过主控芯片U1的控制来实现电网和电动汽车的连接导通或断开，来实现电动汽车充电或保护电路。当U1_PIN23接口输出为高电平时，所述继电器或接触器31吸合，功率电路导通，接通电网和电动汽车；当U1_PIN23接口输出为低时，所述继电器或接触器31断开，功率电路断开，断开电网和电动汽车的连接。
所述电压电流转换及漏电侦测模块20设有与所述控制模块电压采样接口121(U1_PIN13)、电流采样接口122(U1_PIN14)和漏电流检测接口123(U1_PIN15)连接的电流转换电路21、电压转换电路22与漏电侦测电路23。
所述充电控制引导电路模块40设有电平转换电路41、PWM通断控制电路42、分压电路43和电压跟随电路44；所述电平转换电路41的电平输入接口PWM连接所述PWM控制接口140的PWM生成接口U1_PIN19，所述电平转换电路41主要采用LM293D，用于将输入的5V脉冲转换成12V脉冲；PWM通断控制电路42通过所述PWM控制接口140的PWM通断控制接口U1_PIN24连接所述分压电路43的电平输出接口431；所述分压电路43通过分压信号输出接口432连接所述电压跟随电路44，所述电压跟随电路44通过AD采样接口ADC CP(U1_PIN16)连接所述控制模块10，保护其输出电压不受电路阻抗影响；所述分压电路43的分压信号输入接口431还连接充电枪引导口JP1。
所述PWM通断控制电路42主要设有继电器HFD4/12，控制所述PWM通断控制电路42与分压电路43的通断与闭合；所述分压电路43设有分压电阻R1、R2，对后级电路进行分压保护；所述电压跟随电路44主要设有双运算放大器LM358，经过信号放大后输出CP采样电压。
在本实施例中，充电控制引导电路模块40主要用于充电桩和电动汽车的连接引导，并将充电桩输出电流能力通过PWM方式发送给电动汽车。CP电压通过电平转换电路41后输出12V脉冲后由分压电阻R1、R2分压，再经过电压跟随电路44信号放大后获得可由主控芯片U1采样的电压。
在本实施例中，U1作为主控芯片，采样交流电压、电流和温度值，控制所述继电器或接触器31开合，完成充电控制导引功能和保护功能：
当该电压大于设定的电压值时，触发过压保护，所述继电器或接触器31断开，关闭输出；
当该电压小于设定的电压值时，触发欠压保护，所述继电器或接触器31断开，关闭输出；
当温度大于设定的温度值时，触发过温保护，所述继电器或接触器31断开，关闭输出。
在本实施例中，依据国标GB/T 18487.1-2015中充电模式2连接方式B控制引导方式的标准：当CP采样电压为12V时，表示充电枪未插入；当CP采样电压为9V时，表示充电枪已插入，但电动汽车充电机未准备好；当CP采样电压为6V时，表示充电枪已插入且电动汽车充电机已准备好充电。
当充电枪插入充电枪导引口后，有电动汽车内的电阻并联至电平转换电路44，CP采样电压降低至9V；当充电汽车准备好充电时，充电汽车内的电阻变化，CP采样电压降至6V；根据CP采样电压值，主控芯片U1控制所述继电器或接触器31的闭合。由标准可知，PWM生成接口U1_PIN19充电桩输出电流能力和PWM占空比有对应关系，由电流值确定PWM的占空比。当充电枪插入后，所述主控芯片U1的PWM生成接口U1_PIN19发送PWM，电动汽车接收该PWM，由PWM占空比得知该充电桩的最大输出电流。充电枪插入后，PWM生成接口U1_PIN19默认发送占空比D为21.67％的PWM，限制该充电桩的最大输出电流为13A；若用户通过所述市电插座60接入16A转10A转换插座并按下控制盒电流切换按键S1，则PWM生成接口U1_PIN19默认发送占空比D为13.3％的PWM，限制该充电桩的最大输出电流为8A。
在本实施例中，所述控制盒电流切换按键S1通过切换控制接口U1_PIN12连接所述控制模块10。
在本实施例中，所述电压转换电路22通过电压互感器和电压信号调理电路，将市电220V AC电压转换为3.3V电压，供主控芯片采样；所述电流转换电路21通过电流互感器L2和电流信号调理电路将获得的市电电流转换为可采样的电压；所述漏电侦测电路23通过零序电流互感器L3和漏电流信号调理电路漏电流信号转化为电压信号，与参考电压比较，当超过阀值时，电平翻转，所述主控芯片U1检测到电平信号，发出告警提示，并断开继电器或接触器31，以防发生安全事故。
在本实施例中，所述辅助电源模块50，从市电输出端601取电，经隔离、降压、整流电路后，获得稳定的DC电源，包括+12V、-12V和+5V电源，为整个电路供电。隔离可采用变压器、光耦等器件，降压、整流可采用专用芯片实现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种便携式交流充电桩控制电路，其特征在于，所述电路设有：
控制模块、电压电流转换及漏电侦测模块、功率开关电路模块、充电控制引导电路模块、辅助电源模块和市电插座；
所述市电插座接入市电从市电输出端输出；所述辅助电源模块连接市电输出端，将获得的市电转换为稳定的直流电从辅助电压输出接口输出，所述辅助电源模块通过所述辅助电压输出接口连接所述电压电流转换及漏电侦测模块、控制模块和充电控制引导电路模块；
所述市电输出端连接所述电压电流转换及漏电侦测模块的电压转换信号输入接口、电流转换信号输入接口和漏电侦测信号输入接口；所述电压电流转换及漏电侦测模块通过电压采样接口、电流采样接口和漏电流检测接口连接所述控制模块；
所述功率开关电路模块设有继电器或接触器；所述控制模块通过功率控制接口连接所述继电器或接触器，并通过PWM控制接口连接所述充电控制引导电路模块，所述充电控制引导电路模块的PWM输出接口和功率开关电路模块的交流电源输出接口连接充电枪。
2.根据权利要求1所述的一种便携式交流充电桩控制电路，其特征在于：所述电压电流转换及漏电侦测模块设有与所述控制模块电压采样接口、电流采样接口和漏电流检测接口连接的电流转换电路、电压转换电路与漏电侦测电路；所述电流转换电路、电压转换电路与漏电侦测电路通过所述电压转换信号输入接口、电流转换信号输入接口和漏电侦测信号输入接口连接市电。
3.根据权利要求1所述的一种便携式交流充电桩控制电路，其特征在于：所述充电控制引导电路模块，设有电平转换电路、PWM通断控制电路、分压电路和电压跟随电路；所述电平转换电路的电平输入接口连接所述PWM控制接口的PWM生成接口，所述PWM通断控制电路的PWM通断控制输入接口通过所述PWM控制接口的PWM通断控制接口连接所述控制模块，所述电平转换电路的电平输出接口和所述PWM通断控制电路的PWM通断控制输出接口连接所述分压电路的分压信号输入接口；所述分压电路通过分压信号输出接口连接所述电压跟随电路，所述电压跟随电路通过AD采样接口连接所述控制模块；所述分压电路的分压信号输入接口还连接充电枪引导口。
4.根据权利要求1所述的一种便携式交流充电桩控制电路，其特征在于：还设有控制盒电流切换按键；所述控制盒电流切换按键通过切换控制接口连接所述控制模块。
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