CN111856325A - 一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，包括依次连接的零序电流互感器模块、采样电阻模块、一阶低通滤波电路模块、漏电检测模块和跳闸信号输出模块，本发明通过零序电流互感器将强电和弱电隔离开，从而消除强电系统对弱电系统的干扰和影响，同时通过漏电自检功能，可在充电桩启动时，有效检测出漏电检测功能是否正常，避免因漏电检测失效而对充电桩和人身安全造成损害。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路。
背景技术
在现有的充电桩技术领域中，电动汽车在使用充电桩进行充电时，如果发生漏电电流，则会导致汽车或充电桩带电，从而危及操作人员的生命安全，因此，需要设计一种充电桩电路使其具备在启用前的漏电自检功能以及使用过程中的漏电检测功能。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，所要解决的技术问题是如何使得传统的电动汽车充电桩具有启用前的漏电自检功能以及在使用过程中具备漏电检测功能。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，包括依次连接的零序电流互感器模块、采样电阻模块、一阶低通滤波电路模块、漏电检测模块和跳闸信号输出模块。
进一步地，所述零序电流互感器模块接收自充电桩控制器发出的漏电自检信号，所述漏电自检信号为持续时间1秒的高电平信号。
进一步地，所述零序电流互感器模块包括匝数比为1000:1，信号比为30mA/30uA的零序电流互感器。
进一步地，所述采样电阻模块包括阻值为360Ω，精度为1％的灵敏电阻。
进一步地，所述信号钳位模块包括两个并接在所述采样电阻模块的两端的钳位二极管，两个所述钳位二极管的方向相反。
进一步地，所述一阶低通滤波电路模块由运算放大器LF353P及外围电路组成。
进一步地，所述漏电检测模块包括IL7101ADT漏电保护芯片U1。
本技术方案所带来的有益效果是：通过零序电流互感器将强电和弱电隔离开，从而消除强电系统对弱电系统的干扰和影响，同时通过漏电自检功能，可在充电桩启动时，有效检测出漏电检测功能是否正常，避免因漏电检测失效而对充电桩和人身安全造成损害。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路在实施方式中的电路框图；
图2为本发明一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路在实施方式中的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，这种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，包括依次连接的零序电流互感器模块、采样电阻模块、一阶低通滤波电路模块、漏电检测模块和跳闸信号输出模块，由此通过零序电流互感器将强电和弱电隔离开，从而消除强电系统对弱电系统的干扰和影响，同时通过漏电自检功能，可在充电桩启动时，有效检测出漏电检测功能是否正常，避免因漏电检测失效而对充电桩和人身安全造成损害。其工作原理为通过将火线和零线穿入零序电流互感器的穿线孔内，当充电桩正常工作时(无漏电电流发生)，根据基尔霍夫电流定律，火线和零线流过的电流代数和为零，此时电流互感器感应不到电流，而当充电器发生漏电时，火线和零线经电流互感器的电流代数和不为零，局干起上会感应出微弱的电流信号，此信号被漏电检测芯片采用，当达到15～30mA的电流阈值时，漏电检测芯片向MCU发出高电平信号。经充电桩控制系统处理后，发出功率继电器的断开指令。
具体的，在本实施例中，零序电流互感器模块接收自充电桩控制器发出的漏电自检信号，该信号为持续时间1秒的高电平信号，漏电自检信号作用域三极管Q1的基极，使三极管导通，从而导通电流，该电流用于模拟漏电电流的发生。
在本实施例中，零序电流互感器模块包括匝数比为1000:1、信号比为30mA/30uA的零序电流互感器。
在本实施例中，采样电阻模块包括阻值为360Ω，精度为1％的灵敏电阻，当漏电电流为30mA时，通过电流互感器变换为300mA电流，漏电检测芯片接收到的电压信号U＝RI＝360x0.03＝10.8mV。
在本实施例中，信号钳位模块包括两个并接在采样电阻模块的两端的钳位二极管D1和D2，两个钳位二极管的方向相反，由此利用二极管正向导通压降相对稳定且数值较小的特点来限制电路中漏电信号的点位，其钳位电压为0.7V。
在本实施例中，一阶低通滤波电路模块由运算放大器LF353P及外围电路组成，一阶低通滤波的截止频率fp＝1/2πRC，本实施例中R6取值2.4K，C1取值330nF，把数值代入可算出截止频率fc＝200Hz，用来滤除工频以上干扰电压。
在本实施例中，漏电检测模块采用IL7101ADT漏电保护芯片U1用于检测火线和零线上的漏电信号。当有漏电信号产生时，零序电流互感器检测到典型好，其次级线圈输出作为漏电保护器芯片的输入。
在本实施例中，当漏电电流被检测到以后，漏电检测芯片U1通过7脚OS脚发出30ms以上的高电平信号，此信号通过R8和C5滤波后被充电桩主控芯片接收处理。
综上所述，本发明一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路主要包括两部分功能，其一是漏电检测功能，当实际漏电发生时，能够检测出漏电信号并上报给充电桩的控制系统。此功能主要由零序电流互感器CT1、采样电阻R4、钳位二极管D1和D2、信号滤波器U2、C1、R5、R6、R7、漏电检测芯片U1及外围器件C2、C3、C4、C5、R8等器件组成。漏电芯片U1的型号为IL7101ADT，其漏电保护器专用电路用于检测火线和零线上的漏电信号，当有漏电信号产生时，零序电流互感器检测到电信号，其次级线圈输出作为漏电保护器芯片的输入，当漏电流的RMS值大于漏电保护器规定的额定电流时，漏电保护器输出OS脚产生动作电平，该电平脉宽持续30ms左右。电流互感器CT1，AC型漏电电流为30mA时，在线圈匝数比为1000:1的情况下，I1：I2＝30mA：30uA。采样电阻R4中，其漏电信号的幅值由采样电阻R4的阻值和漏电电流相乘得到。钳位二极管D1和D2，当漏电信号超过0.7V时，钳位二极管D1或D2导通，漏电检测芯片U1电压通道的电位钳位在0.7V，保护芯片不被过电压损坏。
其二是漏电自检功能，充电桩初次上电启动时，系统内部会进行漏电自检，判断漏电检测功能是否正常。此功能由三极管Q1、电阻R1、R2、R3等器件组件。当充电桩上电以后，控制系统发出脉宽为1秒的高电平信号，此高电平信号接到三极管Q1的基极，使三极管Q1导通。流经三极管Q1的电流I作为系统模拟出的漏电信号，可作用于后续漏电检测电路，从而完成漏电自检功能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，其特征在于：包括依次连接的零序电流互感器模块、采样电阻模块、一阶低通滤波电路模块、漏电检测模块和跳闸信号输出模块。
2.根据权利要求1所述的一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，其特征在于：所述零序电流互感器模块接收自充电桩控制器发出的漏电自检信号，所述漏电自检信号为持续时间1秒的高电平信号。
3.根据权利要求1所述的一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，其特征在于：所述零序电流互感器模块包括匝数比为1000:1，信号比为30mA/30uA的零序电流互感器。
4.根据权利要求1所述的一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，其特征在于：所述采样电阻模块包括阻值为360Ω，精度为1％的灵敏电阻。
5.根据权利要求1所述的一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，其特征在于：所述信号钳位模块包括两个并接在所述采样电阻模块的两端的钳位二极管，两个所述钳位二极管的方向相反。
6.根据权利要求1所述的一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，其特征在于：所述一阶低通滤波电路模块由运算放大器LF353P及外围电路组成。
7.根据权利要求1所述的一种带隔离及自检功能的电动汽车充电桩漏电检测电路，其特征在于：所述漏电检测模块包括IL7101ADT漏电保护芯片U1。
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| CN112615412A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-06 | 东风本田汽车有限公司 | 一种电动汽车充电保护电路 |
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