CN112606726A - 直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，包括充电控制主板，在充电控制主板上设有主控MCU，所述的充电控制主板上设有板载继电器互锁电路、风扇控制电路和绝缘检测电路形成两路充电输出电路和一路融充输出电路。这种集合控制系统通过各种电路的集成设计，将所有的安全和控制模块均可集成到一块控制主板上，实现了安全防护，控制充电输出以及按功率散热的功能，具有控制电路集中，外接接口较少，生产便利，功能更加稳定，维护方便，提高生产效率以及产品安全的特点。

Description

直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统

技术领域

本发明涉及一种电动车充电桩的充电控制系统，特别是一种直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统。

背景技术

伴随着电动汽车产业的快速发展，电动汽车的不断普及，使其配套设施的电动汽车充电桩数量不断增加，由于使用安装的需要，在充电桩内集成了各种电路部件，达到充电以及相应的控制及保护功能。但是在实际使用过程出现了不少问题，尤其对于充电桩的安装与维护问题日益突出，各个模块的相互独立，导致需要前后门双面维护，同时也内部模块体积相对较大，不但占用了大部分的充电桩内部空间还使得充电桩的体积不断增加，占地面积也随之增大。而且人工维护起来不安全、不方便，同时双面安装生产成本都较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种工作安全稳定，维护方便吗，所有功能都集中在控制板上的直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统。

为了到达上述目的，本发明设计的直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，包括充电控制主板，在充电控制主板上设有主控MCU，所述的充电控制主板上设有板载继电器互锁电路、风扇控制电路和绝缘检测电路形成两路充电输出电路和一路融充输出电路；

所述的板载继电器互锁电路包括三个型号为RKF4CO的中间继电器KAD1、KAD2、KAD3，并分别由主控MCU的IO控制的型号为HFD23-005-1ZS的隔离继电器JD12、JD13、JD14控制；其中KAD1的9管脚连接KAD2和KAD3的2管脚，KAD2的9管脚连接KAD1的2管脚和KAD3的3管脚，KAD3的9管脚连接KAD1和KAD2的3管脚，从而组成三个中间继电器的互锁关系：

所述的风扇控制电路包括一个由主控MCU的IO控制的型号为HFD23-005-1ZS的隔离继电器JD15，通过JD15间接控制两路型号为HF115F/012功率继电器U90和U91输出12V电源给风扇供电；

所述的绝缘检测电路包括四个型号为SIP-HV1AXX的高压继电器U96、U97、U98、U99，所述的主控MCU通过两个型号为HFD27/012的信号继电器U94和U95与前述的高压继电器连接从而控制其提供测量信号。

这种结构的特点通过板载继电器线圈常开触点与其他2个继电器常闭触点进行串联，实现3个中间继电器不能同时工作的板载继电器互锁电路；风扇控制电路主要是主板MCU隔离控制2路板载继电器的动作，实现对模块进行定点散热处理；该绝缘检测电路主要工作于充电前的整桩绝缘性能测试，保证充电桩的安全性。

进一步的方案是，所述的板载继电器互锁电路中三个隔离继电器JD12、JD13和JD14分别对应A枪充电输出电路、B枪充电输出电路和融充输出电路；

主控MCU的IO控制接头DO1对应的A枪充电输出电路，其通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q29的基极，三极管Q29的发射极与隔离继电器JD12的5管脚连接，三极管Q29的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q29的基极连接；

隔离继电器JD12的1脚和6脚同时连接紧急控制信号1NO_5，隔离继电器JD12的5脚通过型号为1N4007-M7的二极管D71连接隔离继电器JD12的2脚，JD12的5脚上还通过串联的发光二极管LED47和2k电阻连接隔离继电器JD12的2脚，隔离集电极JD12的2脚连接5V电源，隔离继电器JD12的3脚连接中间继电器KAD1的12脚。

这种结构的特点是由MCU的IO口控制隔离继电器JD12、JD13、JD14，间接控制中间继电器KAD1、KAD2、KAD3工作，从而影响主接触的动作，其中中间继电器KAD1、KAD2、KAD3最多只有2个动作，即使另外一个隔离继电器工作了，中间继电器也不会响应，故启动互锁作用，保证产品的安全可靠。

进一步的方案是，所述的风扇控制电路中主控MCU的控制接头DO11通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q32的基极，三极管Q32的发射极与隔离继电器JD15的5管脚连接，三极管Q32的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q32的基极连接；

隔离继电器JD15的1脚和6脚同时连接充电桩电源正极DYA+，隔离继电器JD15的5脚通过型号为1N4007-M7的二极管D80连接隔离继电器JD15的2脚，JD15的5脚上还通过串联的发光二极管LED54和2k电阻连接隔离继电器JD15的2脚，隔离集电极JD15的2脚连接5V电源，隔离继电器JD15的3脚同时连接功率继电器U90和U91的8脚；

功率继电器U90的1脚和8脚之间通过二极管D81连接，且功率继电器U90的1脚连接充电桩电源负极DYA-，功率继电器U90的5脚与4脚连接并同时连接充电桩电源正极DYA+，功率继电器U90的6脚与3脚连接，功率继电器U90的3脚通过2k电阻连接型号为El817的光耦合器U92的1脚；

光耦合器U92的2脚连接充电桩电源负极DYA-，光耦合器U92的3脚接地，光耦合器U92的4脚连接主控MCU的控制信号DI13，同时有一个3V3的电源通过1k欧姆电阻以及发光二极管LED55与光耦合器U92的4脚连接。

进一步的方案是，所述的绝缘检测电路包括主控MCU的IO控制接头DO13对应的A枪充电输出电路的绝缘检测电路，其通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q35的基极，三极管Q35的发射极通过二极管D87与12V电源连接，同时12V电源还通过串联的2k欧姆电阻和发光二极管LED59与三极管Q35的发射极连接，三极管Q35的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q35的基极连接，且三极管Q35的发射极与信号继电器U94的16脚连接；

信号继电器U94的1脚连接12V电源，信号继电器U94的4脚连接对应A枪充电输出电路的高压继电器U96和U99的4脚，信号继电器U94的11脚连接充电桩电源正极DYA+；

高压继电器U96的1脚连接750V+，高压继电器U96的9脚连接A枪充电输出电路输出电源正极DCA+，高压继电器U96的6脚同时连接充电桩电源的DYA-和高压继电器U99的6脚；

高压继电器U99的1脚连接750V-，高压继电器U99的9脚连接A枪充电输出电路输出电源负极DCA-，高压继电器U99的6脚和4脚之间连接有二极管D89。

本发明所设计的直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，通过各种电路的集成设计，将所有的安全和控制模块均可集成到一块控制主板上，实现了安全防护，控制充电输出以及按功率散热的功能，具有控制电路集中，外接接口较少，生产便利，功能更加稳定，维护方便，提高生产效率以及产品安全的特点。

附图说明

图1是实施例1继电器互锁电路电气原理图。

图2是实施例1继电器互锁电路设计图。

图3是实施例1风扇控制电路设计图。

图4是实施例1绝缘检测电路设计图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1。

本实施例描述的直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，包括充电控制主板，在充电控制主板上设有主控MCU，所述的充电控制主板上设有板载继电器互锁电路、风扇控制电路和绝缘检测电路形成两路充电输出电路和一路融充输出电路。

如图1所示，所述的板载继电器互锁电路包括三个型号为RKF4CO的中间继电器KAD1、KAD2和KAD3，分别对应直流A枪的充电输出、直流B枪的充电输出和融充的充电输出，三个中间继电器分别由主控MCU的IO控制的型号为HFD23-005-1ZS的隔离继电器JD12、JD13、JD14控制；其中KAD1的9管脚连接KAD2和KAD3的2管脚，KAD2的9管脚连接KAD1的2管脚和KAD3的3管脚，KAD3的9管脚连接KAD1和KAD2的3管脚，从而组成三个中间继电器的互锁关系。在三个中间继电器后端在分别连接直流接触器KMD和TVS保护器形成最终的充电枪输出控制。

进一步的如图2所示，所述的板载继电器互锁电路中三个隔离继电器JD12、JD13和JD14分别对应A枪充电输出电路、B枪充电输出电路和融充输出电路；

主控MCU的IO控制接头DO1对应的A枪充电输出电路，其通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q29的基极，三极管Q29的发射极与隔离继电器JD12的5管脚连接，三极管Q29的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q29的基极连接；

隔离继电器JD12的1脚和6脚同时连接紧急控制信号1NO_5，隔离继电器JD12的5脚通过型号为1N4007-M7的二极管D71连接隔离继电器JD12的2脚，JD12的5脚上还通过串联的发光二极管LED47和2k电阻连接隔离继电器JD12的2脚，隔离集电极JD12的2脚连接5V电源，隔离继电器JD12的3脚连接中间继电器KAD1的12脚，隔离继电器JD12的4脚断开。

工作时，MCU的IO控制三极管Q29动作，其中发光耳机LED47以及电阻构成控制动作信号指示，从而使隔离继电器JD12线圈得电而动作，输出12V电源给控制继电器KAD1线圈获电动作，使其常开触点闭合，A枪对应的主接触器动作；常闭触点断开与另外2个控制继电器KAD2、KAD3的触点形成互锁。B枪和融充也是同理。

所述的风扇控制电路包括一个由主控MCU的IO控制的型号为HFD23-005-1ZS的隔离继电器JD15，通过JD15间接控制两路型号为HF115F/012功率继电器U90和U91输出12V电源给风扇供电。

如图3所示，所述的风扇控制电路中主控MCU的控制接头DO11通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q32的基极，三极管Q32的发射极与隔离继电器JD15的5管脚连接，三极管Q32的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q32的基极连接；

隔离继电器JD15的1脚和6脚同时连接充电桩电源正极DYA+，隔离继电器JD15的5脚通过型号为1N4007-M7的二极管D80连接隔离继电器JD15的2脚，JD15的5脚上还通过串联的发光二极管LED54和2k电阻连接隔离继电器JD15的2脚，隔离集电极JD15的2脚连接5V电源，隔离继电器JD15的3脚同时连接功率继电器U90和U91的8脚；

功率继电器U90的1脚和8脚之间通过二极管D81连接，且功率继电器U90的1脚连接充电桩电源负极DYA-，功率继电器U90的5脚与4脚连接并同时连接充电桩电源正极DYA+，功率继电器U90的6脚与3脚连接，功率继电器U90的3脚通过2k电阻连接型号为El817的光耦合器U92的1脚；

光耦合器U92的2脚连接充电桩电源负极DYA-，光耦合器U92的3脚接地，光耦合器U92的4脚连接主控MCU的控制信号DI13，同时有一个3V3的电源通过1k欧姆电阻以及发光二极管LED55与光耦合器U92的4脚连接。

工作时，三极管Q32是接收MCU的IO口控制信号，增强主控MCU的驱动能力，与发光二极管LED54、及电阻R285构成一个动作信号的显示电路。当三极管Q32接收到信号后响应，使得隔离继电器JD15线圈得电，输出一个12V电源信号，功率继电器U90、U91线圈得电而动作，风扇获得电源信号而工作，相应动作信号都具有后部的反馈电路，能明确知道哪组风扇动作。

所述的绝缘检测电路包括四个型号为SIP-HV1AXX的高压继电器U96、U97、U98、U99，所述的主控MCU通过两个型号为HFD27/012的信号继电器U94和U95与前述的高压继电器连接从而控制其提供测量信号。

如图4所示，所述的绝缘检测电路包括主控MCU的IO控制接头DO13对应的A枪充电输出电路的绝缘检测电路，其通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q35的基极，三极管Q35的发射极通过二极管D87与12V电源连接，同时12V电源还通过串联的2k欧姆电阻和发光二极管LED59与三极管Q35的发射极连接，三极管Q35的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q35的基极连接，且三极管Q35的发射极与信号继电器U94的16脚连接；

信号继电器U94的1脚连接12V电源，信号继电器U94的4脚连接对应A枪充电输出电路的高压继电器U96和U99的4脚，信号继电器U94的11脚连接充电桩电源正极DYA+，信号继电器U94的13脚与信号继电器U95的8脚连接，信号继电器U95的13脚与信号继电器U94的8脚连接。

高压继电器U96的1脚连接750V+，高压继电器U96的9脚连接A枪充电输出电路输出电源正极DCA+，高压继电器U96的6脚同时连接充电桩电源的DYA-和高压继电器U99的6脚；

高压继电器U99的1脚连接750V-，高压继电器U99的9脚连接A枪充电输出电路输出电源负极DCA-，高压继电器U99的6脚和4脚之间连接有二极管D89。

工作时，主控MCU发出A枪绝缘检测信号，三极管Q33响应，促使信号继电器U94动作，输出12V信号，使其高压继电器U96、U99动作，输出750V高压检测信号给其对应设备。其中信号继电器U94和U95构成一组互锁电路，只能其中一个动作。另外一组B路绝缘检测电路也是如此。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，包括充电控制主板，在充电控制主板上设有主控MCU，其特征是所述的充电控制主板上设有板载继电器互锁电路、风扇控制电路和绝缘检测电路形成两路充电输出电路和一路融充输出电路；

所述的板载继电器互锁电路包括三个型号为RKF4CO的中间继电器KAD1、KAD2、KAD3，并分别由主控MCU的IO控制的型号为HFD23-005-1ZS的隔离继电器JD12、JD13、JD14控制；其中KAD1的9管脚连接KAD2和KAD3的2管脚，KAD2的9管脚连接KAD1的2管脚和KAD3的3管脚，KAD3的9管脚连接KAD1和KAD2的3管脚，从而组成三个中间继电器的互锁关系：

所述的风扇控制电路包括一个由主控MCU的IO控制的型号为HFD23-005-1ZS的隔离继电器JD15，通过JD15间接控制两路型号为HF115F/012功率继电器U90和U91输出12V电源给风扇供电；

所述的绝缘检测电路包括四个型号为SIP-HV1AXX的高压继电器U96、U97、U98、U99，所述的主控MCU通过两个型号为HFD27/012的信号继电器U94和U95与前述的高压继电器连接从而控制其提供测量信号。

2.根据权利要求1所述的直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，其特征是所述的板载继电器互锁电路中三个隔离继电器JD12、JD13和JD14分别对应A枪充电输出电路、B枪充电输出电路和融充输出电路；

主控MCU的IO控制接头DO1对应的A枪充电输出电路，其通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q29的基极，三极管Q29的发射极与隔离继电器JD12的5管脚连接，三极管Q29的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q29的基极连接；

隔离继电器JD12的1脚和6脚同时连接紧急控制信号1NO_5，隔离继电器JD12的5脚通过型号为1N4007-M7的二极管D71连接隔离继电器JD12的2脚，JD12的5脚上还通过串联的发光二极管LED47和2k电阻连接隔离继电器JD12的2脚，隔离集电极JD12的2脚连接5V电源，隔离继电器JD12的3脚连接中间继电器KAD1的12脚。

3.根据权利要求1所述的直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，其特征是所述的风扇控制电路中主控MCU的控制接头DO11通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q32的基极，三极管Q32的发射极与隔离继电器JD15的5管脚连接，三极管Q32的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q32的基极连接；

隔离继电器JD15的1脚和6脚同时连接充电桩电源正极DYA+，隔离继电器JD15的5脚通过型号为1N4007-M7的二极管D80连接隔离继电器JD15的2脚，JD15的5脚上还通过串联的发光二极管LED54和2k电阻连接隔离继电器JD15的2脚，隔离集电极JD15的2脚连接5V电源，隔离继电器JD15的3脚同时连接功率继电器U90和U91的8脚；

功率继电器U90的1脚和8脚之间通过二极管D81连接，且功率继电器U90的1脚连接充电桩电源负极DYA-，功率继电器U90的5脚与4脚连接并同时连接充电桩电源正极DYA+，功率继电器U90的6脚与3脚连接，功率继电器U90的3脚通过2k电阻连接型号为El817的光耦合器U92的1脚；

光耦合器U92的2脚连接充电桩电源负极DYA-，光耦合器U92的3脚接地，光耦合器U92的4脚连接主控MCU的控制信号DI13，同时有一个3V3的电源通过1k欧姆电阻以及发光二极管LED55与光耦合器U92的4脚连接。

4.根据权利要求1所述的直流双枪充电桩主板多功能集合控制系统，其特征是所述的绝缘检测电路包括主控MCU的IO控制接头DO13对应的A枪充电输出电路的绝缘检测电路，其通过1k欧姆的电阻连接型号为SS8050的三极管Q35的基极，三极管Q35的发射极通过二极管D87与12V电源连接，同时12V电源还通过串联的2k欧姆电阻和发光二极管LED59与三极管Q35的发射极连接，三极管Q35的集电极接地且通过1k欧姆的电阻与三极管Q35的基极连接，且三极管Q35的发射极与信号继电器U94的16脚连接；

信号继电器U94的1脚连接12V电源，信号继电器U94的4脚连接对应A枪充电输出电路的高压继电器U96和U99的4脚，信号继电器U94的11脚连接充电桩电源正极DYA+；

高压继电器U96的1脚连接750V+，高压继电器U96的9脚连接A枪充电输出电路输出电源正极DCA+，高压继电器U96的6脚同时连接充电桩电源的DYA-和高压继电器U99的6脚；

高压继电器U99的1脚连接750V-，高压继电器U99的9脚连接A枪充电输出电路输出电源负极DCA-，高压继电器U99的6脚和4脚之间连接有二极管D89。

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