CN113183804B - 一种电动车充电桩及车辆充电检测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电动车充电桩及车辆充电检测方法，属于电动车充电技术领域。该电动车充电桩包括：控制器、计量模块、工作电路以及继电器，继电器设置于工作电路上，工作电路、计量模块、控制器之间分别相互连接；控制器用于接收充电指令，并基于充电指令向计量模块发送检测信号；计量模块用于基于检测信号对工作电路进行检测，并获取工作电路的供电状态，并将供电状态反馈给控制器；控制器还用于当供电状态为过零状态时，控制继电器闭合，从而使工作电路执行充电工作。本申请可以通过计量芯片获取工作电路的供电状态，进而在工作电路的供电状态为过零状态时进行充电供电，从而可以提高充电的稳定性，防止继电器粘连，增加继电器寿命。

Description

一种电动车充电桩及车辆充电检测方法
技术领域
本申请涉及电动车充电技术领域，具体而言，涉及一种电动车充电桩及车辆充电检测方法。
背景技术
电动车通常会使用设置在室外的充电桩进行车辆的充电工作。
现有技术中，通常是用户通过扫码等方式付款之后，直接接通对应的充电桩进行充电工作。
然而，由于充电桩的供电状态通常为周期循环的正弦波，若接入充电时供电的波形不为0，可能会引起电弧效应，从而使负责接通供电的继电器发生粘连等情况，导致继电器的使用寿命较低。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电动车充电桩及车辆充电检测方法，可以通过计量芯片获取工作电路的供电状态，进而在工作电路的供电状态为过零状态时进行充电供电，从而可以提高充电的稳定性，防止继电器粘连，增加继电器寿命。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例的一方面，提供一种电动车充电桩，该电动车充电桩包括：控制器、计量模块、工作电路以及继电器，继电器设置于工作电路上，工作电路、计量模块、控制器之间分别相互连接；
控制器用于接收充电指令，并基于充电指令向计量模块发送检测信号；
计量模块用于基于检测信号对工作电路进行检测，并获取工作电路的供电状态，并将供电状态反馈给控制器，供电状态包括：过零状态以及非过零状态；
控制器还用于当供电状态为过零状态时，控制继电器闭合，从而使工作电路执行充电工作。
可选地，计量模块包括：计量芯片，计量芯片包括：寄存器；
寄存器用于在接收到检测信号后，反馈对应的电平信号；
控制器还用于根据电平信号确定工作电路的供电状态。
可选地，计量芯片包括：第一引脚、第二引脚以及第三引脚；
第一引脚、第二引脚、第三引脚分别与控制器连接；
寄存器通过第一引脚将电平信号反馈给控制器；
寄存器通过第二引脚将计量芯片串口数据发送给控制器；
寄存器通过第三引脚接收计量芯片的串口数据。
可选地，寄存器具体用于输出第一电平信号和第二电平信号；
控制器具体用于根据第一电平信号以及第二电平信号确定过零检测方式以及过零检测结果。
可选地，工作电路包括：输入接口、输出接口、继电器、电流互感器、电压互感器、电流采样单元、电压采样单元；
输入接口、输出接口分别与电流互感器连接，电流互感器与电流采样单元连接，电流采样单元与计量模块连接；
电流互感器还通过继电器与输出接口连接；
输出接口、输入接口分别与电压互感器连接，电压互感器与电压采样单元连接，电压采样单元与计量模块连接。
可选地，电压互感器包括：多个串联的保护电阻以及电压互感模块，输出接口依次连接多个保护电阻、以及电压互感模块，电压互感模块还与输入接口连接。
可选地，电流采样单元包括电流采样电路，电流采样电路的一端与电流互感器连接，电流采样电路的另一端分别与计量模块的第四引脚、第五引脚连接。
可选地，电压采样单元包括电压采样电路，电压采样电路的一端与电压互感器连接，电压采样电路的另一端与计量模块的第六引脚连接。
可选地，电动车充电桩还包括：供电模块，供电模块与计量模块的第七引脚连接。
本申请实施例的另一方面，提供一种车辆充电检测方法，该方法应用于上述电动车充电桩，该方法包括：接收充电指令；基于充电指令，检测充电桩中计量模块的供电状态，供电状态包括：过零状态以及非过零状态；当供电状态为过零状态时，控制电动车充电桩中的继电器闭合执行充电工作。
本申请实施例的有益效果包括：
本申请实施例提供的一种电动车充电桩及车辆充电检测方法中，该电动车充电桩包括：控制器、计量模块、工作电路以及继电器，继电器设置于工作电路上，工作电路、计量模块、控制器之间分别相互连接；控制器用于接收充电指令，并基于充电指令向计量模块发送检测信号；计量模块用于基于检测信号对工作电路进行检测，并获取工作电路的供电状态，并将供电状态反馈给控制器，供电状态包括：过零状态以及非过零状态；控制器还用于当供电状态为过零状态时，控制继电器闭合，从而使工作电路执行充电工作。其中，通过控制器发送检测信号，获取计量模块发送的供电状态，进而根据该供电状态确定工作电路是否为过零状态，若是，可以控制继电器闭合进行充电；若不是，等待供电状态变更为过零状态。从而可以提高充电的稳定性，防止继电器粘连，增加继电器寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的电动车充电桩的应用场景示意图；
图2为本申请实施例提供的电动车充电桩的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的计量模块的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的供电状态检测波形图；
图5为本申请实施例提供的工作电路的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电流采样单元的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的电压采样单元以及电压互感器的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的供电模块的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的电动车充电桩的整体结构图；
图10为本申请实施例提供的车辆充电检测方法的流程示意图。
图标：100-电动车充电桩；110-控制器；120-计量模块；121-计量芯片；122-第一引脚；123-第二引脚；124-第三引脚；125-第四引脚；126-第五引脚；127-第六引脚；128-第七引脚；130-工作电路；131-输入接口；132-输出接口；133-电流互感器；134-电压互感器；135-电流采样单元；136-电压采样单元；140-继电器；150-供电模块；200-服务器；300-终端设备；400-电动车。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面来具体解释本申请实施例中提供个电动车充电桩的具体应用场景以及该场景中所包括的对象。
图1为本申请实施例提供的电动车充电桩的应用场景示意图，请参照图1，该场景中包括：电动车充电桩100、服务器200、终端设备300、电动车400，其中，电动车充电桩100与服务器200通信连接，终端设备300与服务器200通信连接，电动车400可以与电动车充电桩100连接进行充电。
可选地，电动车充电桩100可以设置于室外，具体可以是具有多个充电接口的充电桩；服务器200可以是云端服务器，在此不作具体限制，终端设备300可以是手机或者其他电子设备等，电动车400可以是电动自行车或者电动汽车，在此不作限制。其中，终端设备300可以与电动车400集成设置或者分开设置，在此也不作限制。
在该场景中，用户可以是电动车400和终端设备300的使用者，当用户需要给电动车400进行充电时，可以通过终端设备300以扫码等形式与服务器200建立通信连接，服务器200可以基于终端设备300的请求生成对应的充电指令，并可以将充电指令发送给电动车充电桩100，从而使电动车充电桩100开启供电，以给电动车400进行充电。
下面来具体解释本申请实施例中提供的电动车充电桩的具体结构以及这些结构之间的连接关系。
图2为本申请实施例提供的电动车充电桩的结构示意图，请参照图2，该电动车充电桩包括：控制器110、计量模块120、工作电路130以及继电器140，继电器140设置于工作电路130上，工作电路130、计量模块120、控制器110之间分别相互连接；控制器110用于接收充电指令，并基于充电指令向计量模块120发送检测信号；计量模块120用于基于检测信号对工作电路130进行检测，并获取工作电路130的供电状态，并将供电状态反馈给控制器110，供电状态包括：过零状态以及非过零状态；控制器110还用于当供电状态为过零状态时，控制继电器140闭合，从而使工作电路130执行充电工作。
可选地，控制器110具体可以是微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)；计量模块120可以包括至少一个计量芯片；工作电路130可以是充电桩中用于给电动车进行充电的工作电路；继电器140设置于工作电路中，当继电器140闭合时，工作电路130可以给电动车进行充电；当继电器140断开时，工作电路130不能给电动车进行充电。
可选地，充电指令可以是服务器发送给控制器110的，控制器110可以基于该充电指令生成对应的检测信号，并将该检测信号发送给计量模块120。
可选地，计量模块120接收到检测信号之后，可以基于检测信号对工作电路130输入的电流和电压进行检测，进而获取工作电路130的供电状态，并可以将得到的供电状态反馈给控制器。其中，供电的波形可以是正弦波，过零状态指的是供电的波形处于每个正弦波周期的起始点或者终点的位置时的工作电路130的供电状态；相应地，非过零状态即为供电的波形不处于每个正弦波周期的起始点以及终点的位置时的工作电路130的供电状态。
可选地，当计量模块120将供电状态反馈给控制器110之后，控制器110可以在供电状态为过零状态时，控制继电器140闭合，进而使工作电路130给电动车充电。
本申请实施例提供的一种电动车充电桩中，该电动车充电桩包括：控制器、计量模块、工作电路以及继电器，继电器设置于工作电路上，工作电路、计量模块、控制器之间分别相互连接；控制器用于接收充电指令，并基于充电指令向计量模块发送检测信号；计量模块用于基于检测信号对工作电路进行检测，并获取工作电路的供电状态，并将供电状态反馈给控制器，供电状态包括：过零状态以及非过零状态；控制器还用于当供电状态为过零状态时，控制继电器闭合，从而使工作电路执行充电工作。其中，通过控制器发送检测信号，获取计量模块发送的供电状态，进而根据该供电状态确定工作电路是否为过零状态，若是，可以控制继电器闭合进行充电；若不是，等待供电状态变更为过零状态。从而可以提高充电的稳定性，防止继电器粘连，增加继电器寿命。
下面来具体解释本申请实施例中计量模块的具体结构以及这些结构与其他模块之间的连接关系。
图3为本申请实施例提供的计量模块的结构示意图，请参照图3，计量模块120包括：计量芯片121，计量芯片121包括：寄存器(寄存器集成设置于计量芯片内，图中未画出)；寄存器用于在接收到检测信号后，反馈对应的电平信号；控制器110还用于根据电平信号确定工作电路130的供电状态。
可选地，计量芯片121具体可以是HLW8112型号的计量芯片，该计量芯片可以是高精度的电能计量IC(Integrated Circuit Chip，微型电子元器件)，它采用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)制造工艺，主要用于单相应用。它能够测量线电压和电流，并能计算有功功率，视在功率和功率因素。该器件内部集成了三个Σ-Δ型ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)和一个高精度的电能计量内核。第二路通道可同时测量零线电流，支持窃电检测和漏电检测。
可选地，计量芯片121包括：第一引脚122、第二引脚123以及第三引脚124；第一引脚122、第二引脚123、第三引脚124分别与控制器110连接；寄存器通过第一引脚122将电平信号反馈给控制器110；寄存器通过第二引脚123将计量芯片121串口数据发送给控制器110；寄存器通过第三引脚124接收计量芯片121的串口数据110。
其中，第一引脚122可以是该计量芯片121的INT2引脚，可以连接MCU作为中断输出信号，然后主动读取中断配置寄存器IE、中断状态寄存器IF、复位中断寄存器RIF、当中断产生或状态位发生变化后，需要读取IF和RIF寄存器后，下一次中断产生或状态位发生改变后，更新IF和RIF寄存器。其中，中断配置寄存器IE、中断状态寄存器IF、复位中断寄存器RIF均为设置在计量芯片121中的寄存器。
可选地，寄存器具体用于输出第一电平信号和第二电平信号；控制器110具体用于根据第一电平信号以及第二电平信号确定过零检测方式以及过零检测结果。
其中，第一电平信号可以是ZXD1寄存器位选择所发送的信号，第二电平信号可以是ZXD0寄存器位选择所发送的信号。
可选地，基于不同的第一电平信号以及第二电平信号可以进行如下判定：
若第一电平信号为低电平且第二电平信号为低电平，则可以确定选择正向过零点作为过零检测信号，过零输出信号为检测到的信号频率的一半。
若第一电平信号为低电平且第二电平信号为高电平，则可以确定选择负向过零点作为过零检测信号，过零输出信号为检测到的信号频率的一半。
若第一电平信号为高电平，则可以确定同时选择正向过零点和负向过零点作为过零检测信号，过零输出信号即为检测到的信号频率。
其中，过零输出信号具体可以是前述供电状态的供电信号具体值。
可选地，计量芯片具体还可以包括第四引脚125、第五引脚126、第六引脚127、第七引脚128，用于和其他模块之间连接。
下面通过具体的实施例来解释本申请中提供的供电状态检测的波形图。
图4为本申请实施例提供的供电状态检测波形图，请参照图4，在该波形图中，正向到负向的零点即为正向过零点，负向到正向的零点即为负向过零点。下面对应的三个过零输出波形即为第一电平信号为低电平且第二电平信号为低电平、第一电平信号为低电平且第二电平信号为高电平以及第一电平信号为高电平的三种过零输出信号。
下面来解释本申请实施例中提供的电压互感器的具体结构以及这些结构之间的连接关系。
图5为本申请实施例提供的工作电路的结构示意图，请参照图5，工作电路包括：输入接口131、输出接口132、继电器140、电流互感器133、电压互感器134、电流采样单元135、电压采样单元136；输入接口131、输出接口132分别与电流互感器133连接，电流互感器133与电流采样单元135连接，电流采样单元135与计量模块120连接；电流互感器133还通过继电器140与输出接口132连接；输出接口132、输入接口131分别与电压互感器134连接，电压互感器134与电压采样单元136连接，电压采样单元136与计量模块120连接。
其中，输入接口131和输出接口132分别具有两条连接线，具体可以是设置在充电桩上的充电插口。输入接口131的第一条连接线连接电流互感器133，电流互感器133的另一端还与输出接口132的第一条连接线连接，继电器140可以设置于输出接口132的第一条连接线和电流互感器133之间。输入接口131的第二条连接线连接电压互感器134，电压互感器134的另一端连接输出接口132的第二条连接线。
可选地，电压互感器134具体可以是1000:1000的互感器，电流互感器133具体可以是1:2000的互感器。电流采样单元135和电压采样单元136具体可以分别用于对电流和电压的采样。
下面来具体解释本申请实施例中提供的电流采样单元的具体结构以及连接关系。
图6为本申请实施例提供的电流采样单元的结构示意图，请参照图6，电流采样单元135包括电流采样电路，电流采样电路的一端与电流互感器133连接，电流采样电路的另一端分别与计量模块120的第四引脚125、第五引脚126连接。
其中，电流采样电路可以包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一电容和第二电容，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3均可以是1KΩ，第一电容C1和第二电容C2均可以是330nF/25V。其中，第二电阻R2的一端可以接地，第一电容C1的一端和第二电容C2的一端也可以接地，第一电容C1的另一端连接上述计量模块120中计量芯片的第四引脚125，第二电容C2的另一端连接上述计量模块120中计量芯片的第五引脚126，用于给计量模块120传输电流信号。
下面来具体解释本申请实施例中提供的电压采样单元以及电压互感器的具体结构以及连接关系。
图7为本申请实施例提供的电压采样单元以及电压互感器的结构示意图，请参照图7，电压互感器134包括：多个串联的保护电阻以及电压互感模块，输出接口132依次连接多个保护电阻、以及电压互感模块，电压互感模块还与输入接口131连接。
其中，输出接口132依次连接第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8，并连接电压互感模块，然后与输入接口131连接。
其中，第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻均可以是20KΩ的电阻。
可选地，电压采样单元136包括电压采样电路，电压采样电路的一端与电压互感器134连接，电压采样电路的另一端与计量模块120的第六引脚127连接。
其中，电压采样电路中包括：第九电阻R9和第十电阻R10以及第三电容C3，R10连接与电压互感器的两端，R9一端连接R10，另一端连接计量模块120中计量芯片的第六引脚127，C3一端接地，另一端也连接计量模块120中计量芯片的第六引脚127。
下面来具体解释本申请实施例中提供的供电模块的结构连接关系。
图8为本申请实施例提供的供电模块的结构示意图，请参照图8，供电模块150可以是3.3V的外部电压，一端与计量模块120的第七引脚128连接，另一端通过第四电容C4接地，C4具体可以是33nF/25V的电容。
另外，计量模块还包括其他引脚，例如：多个接地引脚。
图9为本申请实施例提供的电动车充电桩的整体结构图，请参照图9，图9即为前述电动车充电桩各个子电路组成的整体结构，具体结构连接关系在前述已经进行了解释，下面具体解释计量模块120中的其他结构。
例如：计量模块120的其中一个接地引脚还通过第五电容C5接地，C5具体可以是0.1uF/25V的电容。
图10为本申请实施例提供的车辆充电检测方法的流程示意图，请参照图10，本申请实施例的另一方面，提供一种车辆充电检测方法，该方法应用于上述电动车充电桩，该方法包括：
S110：接收充电指令。
S120：基于充电指令，检测充电桩中计量模块的供电状态。
其中，供电状态包括：过零状态以及非过零状态。
S130：当供电状态为过零状态时，控制电动车充电桩中的继电器闭合执行充电工作。
具体过程在前述已经进行了解释，在此不加赘述。
上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动车充电桩，其特征在于，所述电动车充电桩包括：控制器、计量模块、工作电路以及继电器，所述继电器设置于所述工作电路上，所述工作电路、所述计量模块、所述控制器之间分别相互连接；
所述控制器用于接收充电指令，并基于所述充电指令向所述计量模块发送检测信号；
所述计量模块用于基于所述检测信号对所述工作电路进行检测，并获取所述工作电路的供电状态，并将所述供电状态反馈给所述控制器，所述供电状态包括：过零状态以及非过零状态；
所述控制器还用于当所述供电状态为过零状态时，控制所述继电器闭合，从而使所述工作电路执行充电工作；
所述计量模块包括：计量芯片，所述计量芯片包括：寄存器；
所述寄存器用于在接收到检测信号后，反馈对应的电平信号；
所述控制器还用于根据所述电平信号确定所述工作电路的供电状态；
所述计量芯片包括：第一引脚、第二引脚以及第三引脚；
所述第一引脚、所述第二引脚、所述第三引脚分别与所述控制器连接；
所述寄存器通过所述第一引脚将所述电平信号反馈给所述控制器；
所述寄存器通过所述第二引脚将所述计量芯片串口数据发送给所述控制器；
所述寄存器通过所述第三引脚接收所述计量芯片的串口数据；
所述寄存器具体用于输出第一电平信号和第二电平信号；
所述控制器具体用于根据第一电平信号以及第二电平信号确定过零检测方式以及过零检测结果。
2.如权利要求1所述的电动车充电桩，其特征在于，所述工作电路包括：输入接口、输出接口、所述继电器、电流互感器、电压互感器、电流采样单元、电压采样单元；
所述输入接口、所述输出接口分别与所述电流互感器连接，所述电流互感器与所述电流采样单元连接，所述电流采样单元与所述计量模块连接；
所述电流互感器还通过所述继电器与所述输出接口连接；
所述输出接口、所述输入接口分别与所述电压互感器连接，所述电压互感器与所述电压采样单元连接，所述电压采样单元与所述计量模块连接。
3.如权利要求2所述的电动车充电桩，其特征在于，所述电压互感器包括：多个串联的保护电阻以及电压互感模块，所述输出接口依次连接多个所述保护电阻、以及所述电压互感模块，所述电压互感模块还与所述输入接口连接。
4.如权利要求2所述的电动车充电桩，其特征在于，所述电流采样单元包括电流采样电路，所述电流采样电路的一端与所述电流互感器连接，所述电流采样电路的另一端分别与所述计量模块的第四引脚、第五引脚连接。
5.如权利要求2所述的电动车充电桩，其特征在于，所述电压采样单元包括电压采样电路，所述电压采样电路的一端与所述电压互感器连接，所述电压采样电路的另一端与所述计量模块的第六引脚连接。
6.如权利要求1所述的电动车充电桩，其特征在于，所述电动车充电桩还包括：供电模块，所述供电模块与所述计量模块的第七引脚连接。
7.一种车辆充电检测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-6任一项所述的电动车充电桩，所述方法包括：
接收充电指令；
基于所述充电指令，检测所述充电桩中计量模块的供电状态，所述供电状态包括：过零状态以及非过零状态；
当所述供电状态为过零状态时，控制所述电动车充电桩中的继电器闭合执行充电工作。
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Denomination of invention: An electric vehicle charging station and vehicle charging detection method

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Pledgor: Shaanxi Tiantian ohm new energy Co.,Ltd.

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