CN110143140A - 一种防漏电智能充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防漏电智能充电桩，包括充电保护模块，连接于所述充电保护模块的充电智能控制模块和连接于所述充电智能控制模块的显示付费模块；所述充电保护模块包括设于所述防漏电智能充电桩的充电电路中用以在发生漏电时切断充电电路的漏电保护装置。上述防漏电智能充电桩能够在充电桩发生漏电时，及时切断电源，避免引发安全事故。

Description

一种防漏电智能充电桩

技术领域

本发明涉及充电设备技术领域，特别涉及一种防漏电智能充电桩。

背景技术

随着低碳理念和节能减排理念的深入人心，电动汽车越来越多的出现在人们的日常生活中，与之对应的，智能充电桩也随处可见。

在现有充电设备技术领域，落地式充电桩在户外公共大型公共场也更加普遍；已经建设了大量的由输入端和三相交流电网直接连通的落地式充电桩，在恶劣天气条件下以及认为操作不当时，容易发生漏电事故，对人民群众的生命财产安全带来极大的威胁。

因此，如何避免充电桩漏电引发安全事故成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种防漏电智能充电桩，在该充电桩发生漏电时自动切断电源，避免因充电桩漏电引发事故，提高了使用安全性

为实现上述目的，本发明提供一种防漏电智能充电桩，包括充电保护模块，连接于所述充电保护模块的充电智能控制模块和连接于所述充电智能控制模块的显示付费模块；

所述充电保护模块包括设于所述防漏电智能充电桩的充电电路中用以在发生漏电时切断所述充电电路的漏电保护装置。

优选地，所述漏电保护装置包括连接于三相电源的中性线的电压互感器、与所述电压互感器连接的漏电开关和与所述漏电开关连接且用以切断所述充电电路的空气开关。

优选地，所述充电保护模块还包括连接于所述充电电路、用以在所述充电电路发热温度大于预设温度时切断所述充电电路的热继电器。

优选地，所述充电保护模块还包括连接于所述充电电路、用以当充电电流大于第一预设电流值时，切断所述充电电路的过流继电器。

优选地，所述充电保护模块还包括连接于所述充电电路、用以当充电电流瞬时值大于第二预设电流值时，切断所述充电电路的熔断器，所述第二预设电流值大于所述第一预设电流值。

优选地，所述充电智能控制模块包括：用以连接所述充电保护模块的第一整流器、用以将所述第一整流器整流得到的直流电逆变为高频交流电的IGBT模块、连接所述IGBT模块的高频升压变压器，和连接所述高频升压变压器的第二整流器；

所述第二整流器连接充电枪，还包括与所述IGBT模块连接的用以控制充电电流的控制装置，所述控制装置连接所述显示付费模块。

优选地，所述控制装置具体为MCU，还包括与所述控制装置连接、用以与移动通信设备进行通信交流的路由器。

优选地，所述显示付费模块包括连接所述控制装置的显示屏和IC刷卡器。

优选地，还包括连接所述控制装置的语音装置。

优选地，还包括设于电源处且连接所述控制装置的电压检测装置。

相对于上述背景技术，本发明所提供防漏电智能充电桩包括依次连接的充电保护模块、充电智能控制模块和显示付费模块，充电保护模块中设有漏电保护装置，当防漏电智能充电桩发生漏电时，漏电保护装置动作，切断充电电路，防止因漏电引发火灾或人员触电事故，保证了人民群众的生命财产安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的防漏电智能充电桩的电气结构图；

图2为图1中充电智能控制模块的电气结构图；

图3为本发明实施例所提供的充电枪的示意图；

图4为图3中充电枪插口结构图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的防漏电智能充电桩的电气结构图；图2为图1中充电智能控制模块的电气结构图；图3为本发明实施例所提供的充电枪的示意图；图4为图3中充电枪插口结构图。

本发明所提供的防漏电智能充电桩，包括充电保护模块1，充电智能控制模块2和显示付费模块3，三个模块依次串联，充电保护模块1设有漏电保护装置，安装在防漏电智能充电桩的充电电路中，能够在防漏电智能充电桩发生漏电时切断充电电路，从而避免了因漏电引发人员触电或者引发火灾的风险，保障了人民群众的生命财产安全。

下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的防漏电智能充电桩进行更加详细的介绍。

本发明所提供的防漏电智能充电桩，采用三相四线制连接在三相交流电网中，为了防止该防漏电智能充电桩发生短路或者漏电现象，其充电保护模块1中设有漏电保护装置，漏电保护装置的设置如图1所示，漏电保护装置包括连接在三相电源的中性线的电压互感器、电压互感器连接漏电开关、漏电开关与能够切断充电电路的三相电源的空气开关。当防漏电智能充电桩不发生漏电短路等异常状况时，三相电源三相之间保持平衡，中性线上的电流为零，漏电开关和空气开关不发生动作，防漏电智能充电桩正常工作；当防漏电智能充电桩发生漏电或者短路事故时，三相之间的平衡被打破，中性线有电流流过，电压互感器实质上是个以微型升压变压器，中性线缠绕构成二次线圈，二次线圈匝数远大于依次线圈匝数并与漏电开关连接，起到电压放大作用，使漏电开关动作，带动空气开关动作，切断三相电源，防腐蚀智能充电桩停止工作，避免了漏电引发火灾或者人员触电事故，保障了人民群众的声明财产安全。

漏电保护开关是指具有对漏电流检测和判断的功能，而不具有切断和接通主回路功能的装置。漏电保护开关由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成。它可与大电流的空气开关配合，作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。当主回路有漏电流时，由于辅助接点和主回路开关的分离脱扣器串联成一回路。因此辅助接点接通分离脱扣器而断开空气开关，切断充电电路。

在本发明的另一种具体实施例中，充电保护模块1还包括连接在充电电路中、在充电电路的发热温度到达第一预设温度时熔断实现切断充电电路的热继电器；所谓第一预设温度可以根据防漏电充电桩的绝缘绝热等级及实际设计参数确定，通常不高于75℃，对应选择不同型号的热熔断器；热继电器的工作原理是，电阻通电发热，发热量达到一定温度时，发生熔断导致充电电路断开。

充电保护模块1还包括和热继电器串联用以当充电电路正常工作时、充电电流大于第一预设电流值时，切断充电电路的过流继电器；以及与热继电器和过流继电器串联、当充电电流的瞬时值大于第二预设电流值时，切断充电电路的熔断器，其中第二预设电流值大于第一预设电流值。第一预设电流值和第二预设电流值可根据充电桩的正常工作参数确定，当充电桩正常工作时输出电流值在40A～60A时，第一预设电流值可设为65A，第二预设电流值可设为80A，然后根据第一预设电流值和第二预设电流值选择合适的过流继电器和熔断器即可，熔断器的通断参数具体设置为(500V/80A)，当发生短路故障时，瞬时电流值大于熔断器熔断电流，熔断器断开切断充电电路，与漏电保护装置配合形成双重保护，进一步保证了防漏电智能充电桩的安全工作。

热继电器、过流继电器和熔断器串联在充电电路中，由于电源为三相交流电，三相的每一相都串联有热继电器、过流继电器和熔断器，保证在单相故障下也能实现漏电保护装置与热继电器、过流继电器和熔断器的双重保护。

在本发明所提供的一种具体实施例中，请参考图2，充电智能控制模块2主要包括依次连接的第一整流器、与第一整流器连接的IGBT模块和与IGBT模块连接的第二整流器；第一整流器的作用在于将三相交流电整流得到直流电，IGBT模块的作用则是通过脉宽调节，直流斩波将直流电转化为高频交流电，第二整流器的作用则是将高频交流电整流得到适合给电动车辆充电的直流电。

IGBT模块和第二整流器之间还设有高频升压变压器，以确保第二整流器的输出电压合适(电压范围为200V～750V)，所谓高频变压器，具体指工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器，本发明所采用的高频升压变压器的工作频率为150KHZ，采用高频升压变压器而不是工频变压器(50HZ)的优点在于，能够有效减小设备体积和成本。

第二整流器和充电枪21连接，IGBT模块则与能够控制充电电流的控制装置连接，控制装置与现实付费模块连接便于根据充电时间及消耗电能计费。控制装置还连接有温湿度传感器，便于根据充电温度及湿度调整充电电流乃至停止充电。

需要说明的是，充电智能控制模块2的核心点在于各装置的连接关系，上述第一整流器、IGBT模块、高频升压变压器和第二整流器的设置均可参考现有技术，对本领域的技术人员而言，只需根据充电桩的输出电流电压参数以及三相交流电源参数，即可选择合适的配套装置进行连接构成本发明所述的充电智能控制模块2；显示付费模块3均可参考现有充电桩进行设置。

控制装置具体采用MCU(单片机)，控制装置还连接路由器，路由器优选采用无线路由器，便于使用者通过移动通信设备及APP与控制装置进行通信交流以及完成付费等功能。显示付费模块3则具体包括装设在防漏电智能充电桩上的显示模块(显示屏)和刷卡模块(IC刷卡器)，为了提高该防漏电智能充电桩的使用的便利性，控制装置还连接语音装置，能够根据在控制模块的控制下及与充电枪21的交互中发出相应的语音提示，如充电枪21已连接，充电完成以及充电时间和收费的播报。控制装置还连接输入键盘，可输入充电时间等，显示屏也可采用触摸屏。

本发明所提供的防漏电智能充电桩中设有用来对充电桩的控制装置及显示模块等提供电能的辅助电源，辅助电源通过导线连接充电枪21，便于为电动车辆提供低压辅助电源；充电电源处设有电压检测装置，该电压检测装置连接控制装置，便于控制装置根据电源电压调节充电枪21的输出电流。

充电枪21的结构如图3和图4所示，充电枪21设有多个端口，包括用来连接直流电源正极与电池正极的DC+端口；用来连接直流电源负极与电池负极DC-端口；S+端口连接非车载电机与电动汽车的通信线，完成CAN-H充电通信，S-端口连接非车载电机与电动汽车的通信线，完成CAN-L充电通信，以便于汽车BMS(电池管理系统)通过CAN-H、CAN-L与控制装置进行通信，实时调整充电电压电流，实现对电池快速充电；CC1端口和CC2端口通过和控制装置交互进行充电连接确认。A+端口则用于连接低压辅助电源正极和非车载充电机正极为电动车提供低压辅助电源；A-端口用于连接低压辅助电源负极和非车载充电机负极为电动车提供低压辅助电源；PE端口连接供电设备地线和车辆电平台，实现充电保护接地。

本发明所提供的防漏电智能充电桩包括依次连接的充电保护模块1，充电智能控制模块2和显示付费模块3；通过在充电保护模块1中设置漏电保护装置，在防漏电智能充电桩发生漏电时及时切断电源，方式发生火灾或触电事故，保障了人民群众的声明财产安全，充电智能控制模块2和显示模块相互配合，提高了充电桩使用的便利性，通过监测电源电压控制充电电流也一定程度上提高了充电效率，保证了充电安全。需要强调的是，本发明的核心在于各模块的组成和连接关系。相应的各部件如热继电器、熔断器等的结构可参考现有技术。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的防漏电智能充电桩进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防漏电智能充电桩，其特征在于，包括充电保护模块(1)，连接于所述充电保护模块(1)的充电智能控制模块(2)和连接于所述充电智能控制模块(2)的显示付费模块(3)；

所述充电保护模块(1)包括设于所述防漏电智能充电桩的充电电路中用以在发生漏电时切断所述充电电路的漏电保护装置。

2.根据权利要求1所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，所述漏电保护装置包括连接于三相电源的中性线的电压互感器、与所述电压互感器连接的漏电开关和与所述漏电开关连接且用以切断所述充电电路的空气开关。

3.根据权利要求2所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，所述充电保护模块(1)还包括连接于所述充电电路、用以在所述充电电路发热温度大于预设温度时切断所述充电电路的热继电器。

4.根据权利要求3所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，所述充电保护模块(1)还包括连接于所述充电电路、用以当充电电流大于第一预设电流值时，切断所述充电电路的过流继电器。

5.根据权利要求4所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，所述充电保护模块(1)还包括连接于所述充电电路、用以当充电电流瞬时值大于第二预设电流值时，切断所述充电电路的熔断器，所述第二预设电流值大于所述第一预设电流值。

6.根据权利要求1至5任一项所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，所述充电智能控制模块(2)包括：用以连接所述充电保护模块(1)的第一整流器、用以将所述第一整流器整流得到的直流电逆变为高频交流电的IGBT模块、连接所述IGBT模块的高频升压变压器，和连接所述高频升压变压器的第二整流器；

所述第二整流器连接充电枪(21)，还包括与所述IGBT模块连接的用以控制充电电流的控制装置，所述控制装置连接所述显示付费模块(3)。

7.根据权利要求6所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，所述控制装置具体为MCU，还包括与所述控制装置连接、用以与移动通信设备进行通信交流的路由器。

8.根据权利要求7所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，所述显示付费模块(3)包括连接所述控制装置的显示屏和IC刷卡器。

9.根据权利要求8所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，还包括连接所述控制装置的语音装置。

10.根据权利要求9所述的防漏电智能充电桩，其特征在于，还包括设于电源处且连接所述控制装置的电压检测装置。