CN112886559A - 充电装置接口电路及充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电装置接口电路及充电装置，其中，该充电装置接口电路包括：AC输入接口、差模防护单元、共模防护单元、防雷单元、AC/DC电源转换单元；其中，AC输入接口用于接入交流电；差模防护单元包括：第一级差模防护单元和第二级差模防护单元；第一级差模防护单元与AC输入接口相连；第二级差模防护单元与第一级差模防护单元相连；共模防护单元与第二级差模防护单元并联；防雷单元与第一级差模防护单元并联；AC/DC电源转换单元的交流端与共模防护单元相连；AC/DC电源转换单元的直流端与待充电设备相连。本发明能够同时对差模干扰、共模干扰及雷击起到防护作用，降低输入电流浪涌，提高充电装置的EMC防护能力。

Description

充电装置接口电路及充电装置
技术领域
本发明涉及充电装置技术领域，尤其涉及一种充电装置接口电路及充电装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
随着新能源电动汽车的不断普及，作为新能源电动汽车基础配套设施的充电装置(例如，充电桩)也越来越普及。顾名思义，充电桩，即能够利用新能源电能为电动汽车充电的装置，根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。
对于新能源汽车的充电装置，其电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)防护具有很高的要求；如果对接口不进行防护设计，很容易造成输入电流浪涌过高，电流浪涌尖峰会造成充电桩电量计量结果不准确，同时也对电网造成污染。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供了一种充电装置接口电路，用以解决现有新能源电动汽车充电装置，由于输入电流浪涌过高，会导致充电装置电量计量结果不准确且会对电网造成污染的技术问题，该充电装置接口电路包括：AC输入接口、差模防护单元、共模防护单元、防雷单元、AC/DC电源转换单元；其中，所述AC输入接口用于接入交流电；所述差模防护单元包括：第一级差模防护单元和第二级差模防护单元；所述第一级差模防护单元与所述AC输入接口相连；所述第二级差模防护单元与所述第一级差模防护单元相连；所述共模防护单元与所述第二级差模防护单元并联；所述防雷单元与所述第一级差模防护单元并联；所述AC/DC电源转换单元的交流端与所述共模防护单元相连；所述AC/DC电源转换单元的直流端与待充电设备相连。
进一步地，所述充电装置接口电路还包括：防雷单元，所述防雷单元与所述第一级差模防护单元并联。
进一步地，所述第一级差模防护单元包括：大通流压敏电阻MOV1；所述第二级差模防护单元包括：小通流压敏电组MOV2和差模电感L1；其中，所述大通流压敏电阻MOV1的第一端与所述AC输入接口的火线端相连；所述大通流压敏电阻MOV1的第二端与所述AC输入接口的零线端相连；所述差模电感L1的第一端与所述大通流压敏电阻MOV1的第一端相连；所述差模电感L1的第二端与所述小通流压敏电组MOV2的第一端相连；所述小通流压敏电组MOV2的第二端与所述大通流压敏电阻MOV1的第二端相连。
进一步地，所述共模防护单元包括：第二共模电感L2、第三共模电感L3、第一X电容CX1和第二X电容CX2；其中，所述第二共模电感L2的第一端、第一X电容CX1的第一端分别与所述小通流压敏电组MOV2的第一端相连；所述第二共模电感L2的第四端、所述第一X电容CX1的第二端分别与所述小通流压敏电组MOV2的第二端相连；所述第二共模电感L2的第二端与所述第二X电容CX2的第一端、所述第三共模电感L3的第一端分别相连；所述第二共模电感L2的第三端与所述第二X电容CX2的第二端、所述第三共模电感L3的第四端分别相连。
进一步地，所述共模防护单元还包括：第三X电容CX3；其中，所述第三X电容CX3的第一端与所述第三共模电感L3的第二端相连；所述第三X电容CX3的第二端与所述第三共模电感L3的第三端相连。
进一步地，所述第二级差模防护单元还包括：第一Y电容CY1和第二Y电容CY2；其中，所述第一Y电容CY1的第一端与所述第二共模电感L2的第二端相连；所述第二Y电容CY2的第二端与所述第二共模电感L2的第三端相连；所述第一Y电容CY1的第二端、第二Y电容CY2的第一端分别接地。
进一步地，所述第二级差模防护单元还包括：第三Y电容CY3和第四Y电容CY4；其中，所述第三Y电容CY3的第一端与所述第三共模电感L3的第二端相连；所述第四Y电容CY4的第二端与所述第三共模电感L3的第三端相连；所述第三Y电容CY3的第二端和第四Y电容CY4的第一端分别接地。
进一步地，所述防雷单元包括第三压敏电阻MOV3、第四压敏电阻MOV4和陶瓷气体放电管GDT1；其中，所述第四压敏电阻MOV4的第一端与所述大通流压敏电阻MOV1的第一端相连；所述第三压敏电阻MOV3的第一端与所述大通流压敏电阻MOV1的第二端相连；所述第三压敏电阻MOV3的第二端、所述第四压敏电阻MOV4的第二端与所述陶瓷气体放电管GDT1的第一端相连；所述陶瓷气体放电管GDT1的第二端接地。
进一步地，所述第三压敏电阻MOV3和第四压敏电阻MOV4为限压型器件。
进一步地，所述陶瓷气体放电管GDT1为开关型器件。
本发明实施例中还提供了一种充电装置，用以解决现有新能源电动汽车充电装置，由于输入电流浪涌过高，会导致充电装置电量计量结果不准确且会对电网造成污染的技术问题，该装置包括：上述任一项所述的充电装置接口电路。
本发明实施例中，通过与AC输入接口相连的第一级差模防护单元对充电装置输入接口的电源线路起到一级防护；通过第二级差模防护单元对充电装置输入接口的电源线路起到二级防护，利用两极差模防护，能够让差模防护的箝位电压更低；通过共模防护单元抑制共模干扰；通过防雷单元起到雷击防护。本发明实施例中提供的充电装置接口电路及充电装置，能够同时对充电装置输入接口电源线路的差模干扰、共模干扰及雷击起到防护作用，降低充电装置的输入电流浪涌，提高充电装置的EMC防护能力，从而提高充电装置的工作性能。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中提供的一种充电装置接口电路示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种可选的充电装置接口电路示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种充电装置接口电路的具体实现示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例中提供了一种充电装置接口电路，可以应用但不限于新能源电动汽车的充电。图1为本发明实施例中提供的一种充电装置接口电路示意图，如图1所示，该充电装置接口电路包括：AC输入接口10、差模防护单元20、共模防护单元30、AC/DC电源转换单元40；
其中，AC输入接口10用于接入交流电；差模防护单元20包括：第一级差模防护单元201和第二级差模防护单元202；第一级差模防护单元201与AC输入接口10相连；第二级差模防护单元202与第一级差模防护单元201相连；共模防护单元30与第二级差模防护单元202并联；防雷单元50与第一级差模防护单元201并联；AC/DC电源转换单元40的交流端与共模防护单元30相连；AC/DC电源转换单元40的直流端与待充电设备相连。
为了起到雷击防护作用，在一个实施例中，如图2所示，本发明实施例中提供的充电装置接口电路还可以包括：防雷单元，所述防雷单元与所述第一级差模防护单元并联，用于实现雷击防护。
需要说明的是，无论雷击发生在什么地方，在雷电流周围就会产生出一个瞬变的电磁场，此电磁场将对周围产生电磁干扰。凡是处于此电磁场内的导线和金属，都将感应出电压。若某一回路的两条导线处于雷电流产生的电磁场中，此两条导线可以是对称的，其电位的中点接地；也可以是不对称，即其中有一条线是直接接地的。包围两导线的磁通量的变化就会在它们与地之间感应引起对地干扰电压，称共模干扰电压；通过两芯线之间的磁通量的变化将在两线之间引起差模干扰电压。差模干扰电压出现在两条信号线路之间，它和有用信号是串联的，并引起测量误差或误动作。共模干扰电压在对称工作的两条线路上是出现于线路的电中性点和接地点之间，信号的两条线具有相同的干扰电压；在不称对工作的两条信号线上，共模干扰电压出现于单根导线与地之间，它是不对称电压。在来去的两条线上的干扰电压的大小是不相同的。共模干扰电压不形成与有用信号的串联，但是，它在信号线与仪器外壳或线路中性点之间引起电压升高和反击。差模干扰电压会对信号的测量产生误差或误动作。
将本发明实施例中提供的充电装置接口电路，设置于新能源电动汽车充电装置的电源输入端口，能够实现输入电源退耦的作用，利用差模防护单元的两级差模防护，让差模防护的箝位电压更低，后端电路不容易损坏；利用共模防护单元能够抵抗共模干扰；利用防雷单元能够起到雷击防护作用。采用本发明实施例中提供的充电装置接口电路，能够同时对充电装置输入接口电源线路的差模干扰、共模干扰及雷击起到防护作用，降低充电装置的输入电流浪涌，提高充电装置的EMC防护能力，从而提高充电装置的工作性能。
在一个实施例中，如图3所示，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，第一级差模防护单元包括：大通流压敏电阻MOV1；第二级差模防护单元包括：小通流压敏电组MOV2和差模电感L1；其中，大通流压敏电阻MOV1的第一端与AC输入接口的火线端相连；大通流压敏电阻MOV1的第二端与AC输入接口的零线端相连；差模电感L1的第一端与大通流压敏电阻MOV1的第一端相连；差模电感L1的第二端与小通流压敏电组MOV2的第一端相连；小通流压敏电组MOV2的第二端与大通流压敏电阻MOV1的第二端相连。
在一个实施例中，如图3所示，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，共模防护单元包括：第二共模电感L2、第三共模电感L3、第一X电容CX1和第二X电容CX2；其中，第二共模电感L2的第一端、第一X电容CX1的第一端分别与小通流压敏电组MOV2的第一端相连；第二共模电感L2的第四端、第一X电容CX1的第二端分别与小通流压敏电组MOV2的第二端相连；第二共模电感L2的第二端与第二X电容CX2的第一端、第三共模电感L3的第一端分别相连；第二共模电感L2的第三端与第二X电容CX2的第二端、第三共模电感L3的第四端分别相连。
在一个实施例中，如图3所示，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，共模防护单元还包括：第三X电容CX3；其中，第三X电容CX3的第一端与第三共模电感L3的第二端相连；第三X电容CX3的第二端与第三共模电感L3的第三端相连。
进一步地，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，第二级差模防护单元还可以包括：第一Y电容CY1和第二Y电容CY2；其中，第一Y电容CY1的第一端与第二共模电感L2的第二端相连；第二Y电容CY2的第二端与第二共模电感L2的第三端相连；第一Y电容CY1的第二端、第二Y电容CY2的第一端分别接地。
更进一步地，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，第二级差模防护单元还可以包括：第三Y电容CY3和第四Y电容CY4；其中，第三Y电容CY3的第一端与第三共模电感L3的第二端相连；第四Y电容CY4的第二端与第三共模电感L3的第三端相连；第三Y电容CY3的第二端和第四Y电容CY4的第一端分别接地。
本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，由大通流压敏电阻MOV1构成第一级差模防护；由差模电感L1、小通流压敏电组MOV2、第一Y电容CY1、第二Y电容CY2、第三Y电容CY3和第四Y电容CY4构成第二级差模防护。
需要说明的是，要实现更好的EMC防护效果，需要对不同类型的干扰起到很好的滤波和吸收效果，抑制干扰的器件基本可以分为以下几类：
(1)开关型器件：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
(2)限压型器件：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
(3)分流型或扼流型器件：分流型器件与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗；扼流型器件与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗，用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
在一个实施例中，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，大通流压敏电阻MOV1和小通流压敏电组MOV2为限压型器件，其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性；差模电感L1为扼流型器件，与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗；第一Y电容CY1、第二Y电容CY2、第三Y电容CY3和第四Y电容CY4为分流型器件，与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。
通过上述实施例，将不同类型的器件组合使用，能够实现更好的EMC防护效果。
在一个实施例中，如图3所示，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，防雷单元包括第三压敏电阻MOV3、第四压敏电阻MOV4和陶瓷气体放电管GDT1；其中，第四压敏电阻MOV4的第一端与大通流压敏电阻MOV1的第一端相连；第三压敏电阻MOV3的第一端与大通流压敏电阻MOV1的第二端相连；第三压敏电阻MOV3的第二端、第四压敏电阻MOV4的第二端与陶瓷气体放电管GDT1的第一端相连；陶瓷气体放电管GDT1的第二端接地。
可选地，本发明实施例中提供的充电装置接口电路中，第三压敏电阻MOV3和第四压敏电阻MOV4采用限压型器件；陶瓷气体放电管GDT1采用开关型器件。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种充电装置，该充电装置包括：上述任一项的充电装置接口电路。由于该充电装置解决问题的原理与上述充电装置接口电路相似，因此该充电装置的实施可以参见上述充电装置接口电路的实施，重复之处不再赘述。
综上所述，本发明实施例中提供的充电装置接口电路及充电装置，通过与AC输入接口相连的第一级差模防护单元对充电装置输入接口的电源线路起到一级防护；通过第二级差模防护单元对充电装置输入接口的电源线路起到二级防护，利用两极差模防护，能够让差模防护的箝位电压更低；通过共模防护单元抑制共模干扰；通过防雷单元起到雷击防护。本发明实施例中提供的充电装置接口电路及充电装置，能够同时对充电装置输入接口电源线路的差模干扰、共模干扰及雷击起到防护作用，降低充电装置的输入电流浪涌，提高充电装置的EMC防护能力，从而提高充电装置的工作性能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (11)

1.一种充电装置接口电路，其特征在于，包括：AC输入接口、差模防护单元、共模防护单元、AC/DC电源转换单元；
其中，所述AC输入接口用于接入交流电；所述差模防护单元包括：第一级差模防护单元和第二级差模防护单元；所述第一级差模防护单元与所述AC输入接口相连；所述第二级差模防护单元与所述第一级差模防护单元相连；所述共模防护单元与所述第二级差模防护单元并联；所述AC/DC电源转换单元的交流端与所述共模防护单元相连；所述AC/DC电源转换单元的直流端与待充电设备相连。
2.如权利要求1所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述充电装置接口电路还包括：防雷单元，所述防雷单元与所述第一级差模防护单元并联。
3.如权利要求2所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述第一级差模防护单元包括：大通流压敏电阻MOV1；所述第二级差模防护单元包括：小通流压敏电组MOV2和差模电感L1；
其中，所述大通流压敏电阻MOV1的第一端与所述AC输入接口的火线端相连；所述大通流压敏电阻MOV1的第二端与所述AC输入接口的零线端相连；
所述差模电感L1的第一端与所述大通流压敏电阻MOV1的第一端相连；所述差模电感L1的第二端与所述小通流压敏电组MOV2的第一端相连；所述小通流压敏电组MOV2的第二端与所述大通流压敏电阻MOV1的第二端相连。
4.如权利要求3所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述共模防护单元包括：第二共模电感L2、第三共模电感L3、第一X电容CX1和第二X电容CX2；
其中，所述第二共模电感L2的第一端、第一X电容CX1的第一端分别与所述小通流压敏电组MOV2的第一端相连；所述第二共模电感L2的第四端、所述第一X电容CX1的第二端分别与所述小通流压敏电组MOV2的第二端相连；
所述第二共模电感L2的第二端与所述第二X电容CX2的第一端、所述第三共模电感L3的第一端分别相连；所述第二共模电感L2的第三端与所述第二X电容CX2的第二端、所述第三共模电感L3的第四端分别相连。
5.如权利要求4所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述共模防护单元还包括：第三X电容CX3；
其中，所述第三X电容CX3的第一端与所述第三共模电感L3的第二端相连；所述第三X电容CX3的第二端与所述第三共模电感L3的第三端相连。
6.如权利要求5所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述第二级差模防护单元还包括：第一Y电容CY1和第二Y电容CY2；
其中，所述第一Y电容CY1的第一端与所述第二共模电感L2的第二端相连；所述第二Y电容CY2的第二端与所述第二共模电感L2的第三端相连；所述第一Y电容CY1的第二端、第二Y电容CY2的第一端分别接地。
7.如权利要求6所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述第二级差模防护单元还包括：第三Y电容CY3和第四Y电容CY4；
其中，所述第三Y电容CY3的第一端与所述第三共模电感L3的第二端相连；所述第四Y电容CY4的第二端与所述第三共模电感L3的第三端相连；所述第三Y电容CY3的第二端和第四Y电容CY4的第一端分别接地。
8.如权利要求3所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述防雷单元包括第三压敏电阻MOV3、第四压敏电阻MOV4和陶瓷气体放电管GDT1；
其中，所述第四压敏电阻MOV4的第一端与所述大通流压敏电阻MOV1的第一端相连；所述第三压敏电阻MOV3的第一端与所述大通流压敏电阻MOV1的第二端相连；所述第三压敏电阻MOV3的第二端、所述第四压敏电阻MOV4的第二端与所述陶瓷气体放电管GDT1的第一端相连；所述陶瓷气体放电管GDT1的第二端接地。
9.如权利要求8所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述第三压敏电阻MOV3和第四压敏电阻MOV4为限压型器件。
10.如权利要求8所述的充电装置接口电路，其特征在于，所述陶瓷气体放电管GDT1为开关型器件。
11.一种充电装置，其特征在于，包括：权利要求1至10任一项所述的充电装置接口电路。
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