CN116299072A - 一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法，该系统包括：异常检测模块、主控模块和异常报警模块；所述异常检测模块、所述主控模块和所述异常报警模块依次电连接；所述异常检测模块用于检测充电桩功率电缆与汽车之间的连接状况；所述主控模块用于根据检测到的所述连接状况判断电桩功率电缆与汽车之间是否出现连接异常；所述异常报警模块用于当电桩功率电缆与汽车之间连接异常时，发出异常报警。本发明提供的一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法，在充电桩连接汽车蓄电池后，启动充电前对电缆的连接状态进行检测，避免因电缆的连接状态故障而发生危险，消除了安全隐患。

Description

一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及充电桩电缆技术领域，尤其涉及一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法。

背景技术

随着新能源汽车产业的发展，充电站产业逐渐形成规模。充电桩对于新能源电动汽车天然吸附力，能有效调控道路交通流量和车行范围，在新能源电动汽车飞快发展阶段，充电桩是重要城市交通基础设施，充电桩产业有望进入黄金发展期，充电桩电缆需求也快速增多。

现有技术中，常规的电动汽车的充电接口，交流充电桩处于电网与电动汽车之间，输入端与电网直接连接，输出端充电枪线与电动汽车直接连接。在电动汽车需要充电时，将其行驶到充电桩附近，将充电桩的充电枪线取出拉伸插入电动汽车充电接口上，从而进行充电；在充电结束后，关闭电源，将充电桩的充电枪线拔出。

但是，现有技术中的上述技术方案中，当用户在使用电动汽车直流充电桩的充电枪线给汽车蓄电池充电时，若充电枪线和汽车蓄电池未能良好连接，用户不能及时察觉，充电桩又不能够及时的告知用户充电桩和汽车蓄电池之间的连接状况，或者在充电过程中，充电枪被意外拔出时，充电桩会处于非正常工作状态，存在安全隐患。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法，用以解决现有技术中难以了解充电枪线和汽车蓄电池之间的连接状况，容易产生安全隐患的问题。

为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，包括：异常检测模块、主控模块和异常报警模块；异常检测模块、主控模块和异常报警模块依次电连接；

异常检测模块用于检测充电桩功率电缆与汽车之间的连接状况；

主控模块用于根据检测到的连接状况判断电桩功率电缆与汽车之间是否出现连接异常；

异常报警模块用于当电桩功率电缆与汽车之间连接异常时，发出异常报警。

在一些可能的实现方式中，异常检测模块包括充电桩输入端地线检测模块、充电桩输入端零火线正接检测模块、充电桩输出端继电器粘连检测模块以及充电桩输出端短路检测模块；充电桩输入端地线检测模块、充电桩输入端零火线正接检测模块、充电桩输出端继电器粘连检测模块以及充电桩输出端短路检测模块分别与主控模块电连接；

充电桩输入端地线检测模块用于检测充电桩输入端地线与火线的连接状态；

充电桩输入端零火线正接检测模块用于检测充电桩输入端零线与地线的连接状态；

充电桩输出端继电器粘连检测模块用于检测充电桩输出端继电器是否出现粘连；

充电桩输出端短路检测模块用于检测充电桩输出端与汽车蓄电池是否出现短路连接。

在一些可能的实现方式中，充电桩输入端地线检测模块包括：电容CY1、C1、C2，电阻R1、R2、R3、R4、R5，二极管D1，三极管T1，光耦U1；

其中，电容CY1的一端接火线，电容CY1的另一端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接光耦U1的第一引脚；电阻R2的一端接地线，电阻R2的另一端接光耦U1的第二引脚；二极管D1的正极接光耦U1的第二引脚，二极管D1的负极接光耦U1的第一引脚；电阻R4的一端接光耦U1的第三引脚，电阻R4的另一端接三极管T1的基极；电阻R5的一端接三极管T1的基极，电阻R5的另一端接三极管T1的发射极；电容C1的一端接三极管T1的基极，电容C1的另一端接三极管T1的集电极；电阻R3的一端接光耦U1的第四引脚，电阻R3的另一端接三极管T1的集电极；电容C2的一端接三极管T1的集电极，电容C2的另一端接三极管T1的发射极。

在一些可能的实现方式中，充电桩输入端零火线正接检测模块包括：电阻R6、R7、R8、R9、R10，电容CY2、C3、C4，二极管D2，三极管T2，光耦U2；

其中，电容CY2的一端接零线，电容CY2的另一端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接光耦U2的第二引脚；电阻R6的一端接地线，电阻R6的另一端接光耦U2的第一引脚；二极管D2的正极接光耦U2的第二引脚，二极管D2的负极接光耦U2的第一引脚；电阻R8的一端接光耦U2的第三引脚，电阻R8的另一端接三极管T2的基极；电阻R10的一端接三极管T2的基极，电阻R10的另一端接三极管T2的发射极；电容C3的一端接三极管T2的基极，电容C3的另一端接三极管T2的集电极；电阻R9的一端接光耦U2的第四引脚，电阻R9的另一端接三极管T2的集电极；电容C4的一端接三极管T2的集电极，电容C4的另一端接三极管T2的发射极。

在一些可能的实现方式中，充电桩输出端继电器粘连检测模块包括：电容CY3、CY4、C5、C6，电阻R11、R12、R13、R14、R15，二极管D3，三极管T3，光耦U3；

其中，电容CY3的一端接零线，电容CY3的另一端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接光耦U3的第一引脚；电阻R12的一端接地，电阻R12的另一端接光耦U3的第二引脚；二极管D3的正极接光耦U3的第二引脚，二极管D3的负极接光耦U3的第一引脚；电阻R14的一端接光耦U3的第三引脚，电阻R14的另一端接三极管T3的基极；电阻R15的一端接三极管T3的基极，电阻R15的另一端接三极管T3的发射极；电容C5的一端接三极管T3的基极，电容C5的另一端接三极管T3的集电极；电阻R13的一端接光耦U3的第四引脚，电阻R13的另一端接三极管T3的集电极；电容C6的一端接三极管T3的集电极，电容C6的另一端接三极管T3的发射极。

在一些可能的实现方式中，充电桩输出端短路检测模块包括：电阻R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，电容C7、C8、C9、C10，三极管T4，二极管D4，发光二极管LED1，双向稳压二极管D5，继电器RY1，放大器U4A；

电阻R16的一端接三极管T4的基极，电阻R17的一端接三极管T4的基极，电阻R17的另一端接三极管T4的发射极；电容C7的一端接三极管T4的基极，电容C7的另一端接三极管T4的发射极；二极管D4的正极接三极管T4的集电极，二极管D4的负极接预设电压；电阻R18的一端接预设电压，电阻R18的另一端接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接三极管T4的集电极；继电器RY1的第一引脚接预设电压，继电器RY1的第八引脚接发光二极管LED1的负极，继电器RY1的第四引脚接零线，继电器RY1的第五引脚接火线，继电器RY1的第六引脚接电阻R20的一端，电阻R20的另一端接电阻R19的一端，电阻R19的另一端接地，继电器RY1的第三引脚接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接电阻R25的一端；双向稳压二极管D5的一端接电阻R25的一端，双向稳压二极管D5的另一端接地；电容C8的一端接双向稳压二极管D5的一端，电容C8的另一端接双向稳压二极管D5的另一端；电容C9的一端接双向稳压二极管D5的一端，电容C9的另一端接双向稳压二极管D5的另一端；电阻R23的一端接电阻R25的一端，电阻R23的另一端接电阻R24的一端，电阻R24的另一端接预设电压，电阻R25的另一端接放大器U4A的第三引脚，放大器U4A的第二引脚接放大器U4A的第一引脚，放大器U4A的第一引脚接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接电阻R27的一端，电阻R27的另一端接地；电容C10的一端接电阻R26的另一端，电容C10的另一端接地。

在一些可能的实现方式中，异常报警模块包括灯光报警模块和语音报警模块；灯光报警模块和语音报警模块分别和主控模块电连接；

其中，灯光报警模块用于根据异常状况启动对应的灯光报警；

语音报警模块用于根据异常状况启动对应的语音报警。

在一些可能的实现方式中，主控模块包括单片机。

在一些可能的实现方式中，预设电压为12V。

第二方面，本发明还提供了一种交流充电桩功率电缆连接状态检测方法，基于如上述实现方式中任一项的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，包括：

在充电桩开启充电前，对地线的连接状态进行检测；

当地线的连接状态异常时，发出地线连接异常报警；当地线的连接状态正常时，对零火线的连接状态进行检测；

当零火线的连接状态异常时，发出零火线连接异常报警；当零火线的连接状态正常时，对输出端粘连器的状态进行检测；

当输出端粘连器的状态异常时，发出输出端粘连器状态异常报警；当输出端粘连器的状态正常时，对输出端进行短路检测；

当输出端发生短路时，发出输出端短路报警；当输出端未发生短路时，充电桩开启充电。

采用上述实施例的有益效果是：本发明涉及一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法，该系统包括：异常检测模块、主控模块和异常报警模块；所述异常检测模块、所述主控模块和所述异常报警模块依次电连接；所述异常检测模块用于检测充电桩功率电缆与汽车之间的连接状况；所述主控模块用于根据检测到的所述连接状况判断电桩功率电缆与汽车之间是否出现连接异常；所述异常报警模块用于当电桩功率电缆与汽车之间连接异常时，发出异常报警。本发明提供的一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法，在充电桩连接汽车蓄电池后，启动充电前对电缆的连接状态进行检测，避免因电缆的连接状态故障而发生危险，消除了安全隐患。

附图说明

图1为本发明提供的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统的一实施例的电气结构图；

图2为本发明提供的充电桩输入端地线检测模块的一实施例的电气结构图；

图3为本发明提供的充电桩输入端零火线正接检测模块的一实施例的电气结构图；

图4为本发明提供的充电桩输出端继电器粘连检测模块的一实施例的电气结构图；

图5为本发明提供的充电桩输出端短路检测模块的一实施例的电气结构图；

图6为本发明提供的交流充电桩功率电缆连接状态检测方法的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明提供了一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法，以下分别进行说明。

请参阅图1，图1为本发明提供的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统的一实施例的电气结构图，本发明的一个具体实施例，公开了一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，包括：异常检测模块10、主控模块20和异常报警模块30；异常检测模块10、主控模块20和异常报警模块30依次电连接；

异常检测模块10用于检测充电桩功率电缆与汽车之间的连接状况；

主控模块20用于根据检测到的连接状况判断电桩功率电缆与汽车之间是否出现连接异常；

异常报警模块30用于当电桩功率电缆与汽车之间连接异常时，发出异常报警。

在上述实施例中，异常检测模块10在外接电网与主控模块20之间，每次充电桩的充电枪线与汽车蓄电池连接后，都需要进行异常检测，且异常检测并不是仅在连接后进行一次检测就再检测了，而是在连接后一直都能对连接的异常进行检测，即便在充电的过程中发生了一些异常，也能够及时发现，以免发生安全事故。

主控模块20则是与异常检测模块10连接，接收异常检测模块10检测到的信息，并根据这些信息与设定的参考值进行比较，以此判断充电枪线与汽车蓄电池之间的电缆连接是否出现异常，并在判断出现异常后，立即切断充电枪放电，控制异常报警模块30进行报警提醒。

异常报警模块30则是受主控模块20的控制，在主控模块20判断出现异常时，接收主控模块20的控制信号，根据控制信号，进行对应的异常报警，以提醒人员注意安全，以及提醒相关维护人员进行维护处理。

与现有技术相比，本实施例提供的一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，该系统包括：异常检测模块10、主控模块20和异常报警模块30；所述异常检测模块10、所述主控模块20和所述异常报警模块30依次电连接；所述异常检测模块10用于检测充电桩功率电缆与汽车之间的连接状况；所述主控模块20用于根据检测到的所述连接状况判断电桩功率电缆与汽车之间是否出现连接异常；所述异常报警模块30用于当电桩功率电缆与汽车之间连接异常时，发出异常报警。本发明提供的一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统及其检测方法，在充电桩连接汽车蓄电池后，启动充电前对电缆的连接状态进行检测，避免因电缆的连接状态故障而发生危险，消除了安全隐患。

在本发明的一些实施例中，异常检测模块10包括充电桩输入端地线检测模块101、充电桩输入端零火线正接检测模块102、充电桩输出端继电器粘连检测模块103以及充电桩输出端短路检测模块104；充电桩输入端地线检测模块101、充电桩输入端零火线正接检测模块102、充电桩输出端继电器粘连检测模块103以及充电桩输出端短路检测模块104分别与主控模块20电连接；

充电桩输入端地线检测模块101用于检测充电桩输入端地线与火线的连接状态；

充电桩输入端零火线正接检测模块102用于检测充电桩输入端零线与地线的连接状态；

充电桩输出端继电器粘连检测模块103用于检测充电桩输出端继电器是否出现粘连；

充电桩输出端短路检测模块104用于检测充电桩输出端与汽车蓄电池是否出现短路连接。

在上述实施例中，充电桩输入端地线检测模块101是检测外接电网的地线与充电桩输入的连接状态，以发现地线未正常接地的异常，地线未正常接地可能会导致外接电网的电流经操作人员或者充电的车辆，避免造成安全事故。

充电桩输入端零火线正接检测模块102是检测外接电网的零火线与充电桩输入的连接状态，如果输入端的零火线反接，可能会造成充电桩损坏，并发生安全事故，甚至威胁操作人员的人身安全。

充电桩输出端继电器粘连检测模块103是检测输出端未给出继电器驱动信号时，输出端的继电器出现粘连而连通，会发生漏电事故，也可能导致充电桩出现损坏。

充电桩输出端短路检测模块104是检测输出端与蓄电池之间是否出现了短路，当出现短路时，充电桩输出端会出现大电流，电流过大会导致充电桩电路烧坏，引发火灾等危险状况，需要及时检测电路状态，避免出现短路故障。

请参阅图2，图2为本发明提供的充电桩输入端地线检测模块的一实施例的电气结构图，在本发明的一些实施例中，充电桩输入端地线检测模块101包括：电容CY1、C1、C2，电阻R1、R2、R3、R4、R5，二极管D1，三极管T1，光耦U1；

其中，电容CY1的一端接火线，电容CY1的另一端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接光耦U1的第一引脚；电阻R2的一端接地线，电阻R2的另一端接光耦U1的第二引脚；二极管D1的正极接光耦U1的第二引脚，二极管D1的负极接光耦U1的第一引脚；电阻R4的一端接光耦U1的第三引脚，电阻R4的另一端接三极管T1的基极；电阻R5的一端接三极管T1的基极，电阻R5的另一端接三极管T1的发射极；电容C1的一端接三极管T1的基极，电容C1的另一端接三极管T1的集电极；电阻R3的一端接光耦U1的第四引脚，电阻R3的另一端接三极管T1的集电极；电容C2的一端接三极管T1的集电极，电容C2的另一端接三极管T1的发射极。

在上述实施例中，使用光耦U1将功率线缆电压与控制板辅助电压进行隔离；使用4KV耐压的Y电容CY1来确保输入端零火线对地线满足国标介电强度实验要求；限流电阻R1、R2需使用功率型电阻；光耦U1的原边二极管是单向时，需反向并联二极管D1，如果光耦U1的原边二极管是双向时，则二极管D1可以取消；光耦U1的副边由三极管T1，电阻R3、R4、R5，电容C1、C2构成的转换电路将脉动的直流信号转换成较低幅值的直流信号。

充电桩输入端地线检测模块101的原理为：功率线缆按照正确的线序连接后，火线L与地线PE之间存在约220V左右的交流电压值，此时可以在电路的输出端PE-AD(如图2所示)和GND之间检测到波形。那么通过主控模块20的AD采样设置一个合适的参考值，低于此参考值时认为地线和火线连接正常，高于此参考值时认为地线和火线连接异常。

需要说明的是，设置的参考值可以根据实际情况进行调整，本发明对此不做进一步限制。

请参阅图3，图3为本发明提供的充电桩输入端零火线正接检测模块的一实施例的电气结构图，在本发明的一些实施例中，充电桩输入端零火线正接检测模块102包括：电阻R6、R7、R8、R9、R10，电容CY2、C3、C4，二极管D2，三极管T2，光耦U2；

其中，电容CY2的一端接零线，电容CY2的另一端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接光耦U2的第二引脚；电阻R6的一端接地线，电阻R6的另一端接光耦U2的第一引脚；二极管D2的正极接光耦U2的第二引脚，二极管D2的负极接光耦U2的第一引脚；电阻R8的一端接光耦U2的第三引脚，电阻R8的另一端接三极管T2的基极；电阻R10的一端接三极管T2的基极，电阻R10的另一端接三极管T2的发射极；电容C3的一端接三极管T2的基极，电容C3的另一端接三极管T2的集电极；电阻R9的一端接光耦U2的第四引脚，电阻R9的另一端接三极管T2的集电极；电容C4的一端接三极管T2的集电极，电容C4的另一端接三极管T2的发射极。

在上述实施例中，使用光耦U2将功率线缆电压与控制板辅助电压进行隔离；使用4KV耐压的Y电容CY2来确保输入端零火线对地线满足国标介电强度实验要求；限流电阻R6、R7需使用功率型电阻；光耦U2的原边二极管是单向时，需反向并联二极管D2，如果光耦U2的原边二极管是双向时，则二极管D2可以取消；光耦U2的副边由三极管T2，电阻R8、R9、R10，电容C3、C4构成的转换电路将脉动的直流信号转换成较低幅值的直流信号，但此处由于正常连接情况下零线N与地线PE之间没有电压或压差很小，因此光耦U2不会导通。

充电桩输入端零火线正接检测模块102的原理为：功率线缆按照正确的线序连接后，零线N与地线PE之间没有电压或压差很小，此时可以在电路的输出端Nin-AD(如图3所示)和GND之间检测到波形。那么通过控制模块的AD采样设置一个合适的参考值，低于此参考值时认为零线N连接异常，高于此参考值时认为零线N连接正常。

需要说明的是，设置的参考值可以根据实际情况进行调整，本发明对此不做进一步限制。

充电桩输入端地线检测模块101和充电桩输入端零火线正接检测模块102实际上是共同起作用，来判断地线和零火线的状态，具体真值表如表1所示：

表1地线和零火线连接状态真值表

PE-AD	Nin-AD	检测结果
			0	0	地线未连接
0	1	地线正常连接，零火线反接
			1	0	地线正常连接，零火线正接
1	1	不会出现的状态

请参阅图4，图4为本发明提供的充电桩输出端继电器粘连检测模块的一实施例的电气结构图，在本发明的一些实施例中，充电桩输出端继电器粘连检测模块103包括：电容CY3、CY4、C5、C6，电阻R11、R12、R13、R14、R15，二极管D3，三极管T3，光耦U3；

其中，电容CY3的一端接零线，电容CY3的另一端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接光耦U3的第一引脚；电阻R12的一端接地，电阻R12的另一端接光耦U3的第二引脚；二极管D3的正极接光耦U3的第二引脚，二极管D3的负极接光耦U3的第一引脚；电阻R14的一端接光耦U3的第三引脚，电阻R14的另一端接三极管T3的基极；电阻R15的一端接三极管T3的基极，电阻R15的另一端接三极管T3的发射极；电容C5的一端接三极管T3的基极，电容C5的另一端接三极管T3的集电极；电阻R13的一端接光耦U3的第四引脚，电阻R13的另一端接三极管T3的集电极；电容C6的一端接三极管T3的集电极，电容C6的另一端接三极管T3的发射极。

在上述实施例中，如果选择使用的输出继电器自带反馈功能，那么根据自带的反馈信号引脚设计电路即可，图4所示电路只针对继电器不带反馈功能的场合；输出继电器可选择2个单路触点，也可以选择1个双路触点；输出端火线Lout和零线Nout分别通过Y电容后汇合到一起再与后端电路连接，可有效避免使用2个单路触点输出继电器时，输出端零火线接反同时粘连的情况下不能检出的情况；电路其它部分设计要点与地线连接检测和输入端零火线反接检测一致。

充电桩输出端继电器粘连检测模块103的原理为：在输出继电器驱动信号未给出的情况下，如果继电器输出端Lout、Nout对PE存在接近额定输入电压的电压值，那么在电路的输出端Zhan Lian2-AD(如图4所示)和GND之间可测出波形。那么通过控制模块的AD采样设置一个合适的参考值，低于此参考值时认为输出继电器粘连，高于此参考值时认为输出继电器未粘连。

需要说明的是，设置的参考值可以根据实际情况进行调整，本发明对此不做进一步限制。

充电桩输出端继电器粘连检测模块103的真值表参考如表2所示：

表2输出继电器粘连检测真值表

输出继电器驱动	粘连检测反馈信号	检测结果
			0	0	粘连
0	1	未粘连
			1	0	继电器正常吸合
1	1	继电器吸合异常

通过真值表可以发现，输出继电器粘连检测电路不仅在启动充电前可以用来判断输出继电器是否粘连，而且在启动充电后还可以用来判断继电器是否正常吸合。

请参阅图5，图5为本发明提供的充电桩输出端短路检测模块的一实施例的电气结构图，在本发明的一些实施例中，充电桩输出端短路检测模块104包括：电阻R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，电容C7、C8、C9、C10，三极管T4，二极管D4，发光二极管LED1，双向稳压二极管D5，继电器RY1，放大器U4A；

电阻R16的一端接三极管T4的基极，电阻R17的一端接三极管T4的基极，电阻R17的另一端接三极管T4的发射极；电容C7的一端接三极管T4的基极，电容C7的另一端接三极管T4的发射极；二极管D4的正极接三极管T4的集电极，二极管D4的负极接预设电压；电阻R18的一端接预设电压，电阻R18的另一端接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接三极管T4的集电极；继电器RY1的第一引脚接预设电压，继电器RY1的第八引脚接发光二极管LED1的负极，继电器RY1的第四引脚接零线，继电器RY1的第五引脚接火线，继电器RY1的第六引脚接电阻R20的一端，电阻R20的另一端接电阻R19的一端，电阻R19的另一端接地，继电器RY1的第三引脚接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接电阻R25的一端；双向稳压二极管D5的一端接电阻R25的一端，双向稳压二极管D5的另一端接地；电容C8的一端接双向稳压二极管D5的一端，电容C8的另一端接双向稳压二极管D5的另一端；电容C9的一端接双向稳压二极管D5的一端，电容C9的另一端接双向稳压二极管D5的另一端；电阻R23的一端接电阻R25的一端，电阻R23的另一端接电阻R24的一端，电阻R24的另一端接预设电压，电阻R25的另一端接放大器U4A的第三引脚，放大器U4A的第二引脚接放大器U4A的第一引脚，放大器U4A的第一引脚接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接电阻R27的一端，电阻R27的另一端接地；电容C10的一端接电阻R26的另一端，电容C10的另一端接地。

在上述实施例中，电阻R16、R17、电容C7、三极管T4、二极管D4构成辅继电器驱动电路，当需要进行短路测试时驱动辅继电器吸合；继电器RY1的触点间耐压值需大于2000VAC，以满足国标中输出对地之间的介电测试要求。同时，最好是选择双路继电器；电阻R19、R20、R21、R22必须使用合适阻值的功率电阻，防止辅继电器出现异常情况下交流电压串入导致电阻损坏；电阻R23、R24与电阻R19、R20、R21、R22构成分压电路，用于判断输出端是否存在短路现象；电阻R25与运放U4构成电压跟随器电路，避免采样电压受到后端电阻R26、R27组成的分压电路影响；电阻R26、R27与电容C10构成分压滤波电路，采样电压值在控制芯片电压范围内；双向TVS管D5与电容C8构成保护电路，防止辅继电器出现异常情况下交流电压串入低压侧导致其它电路损坏。

充电桩输出端短路检测模块104的原理为：在主继电器未闭合的情况下，驱动辅继电器闭合，使电阻R24、R23、R22、R21、Lout、Nout、R20、R19构成回路，并形成分压电路。根据Lout、Nout之间的阻抗从0欧姆到无穷大变化，信号端Duan Lu-AD(如图5所示)和参考点GND之间的电压值在2-3V之间变化。因此，当采样值在2V时，可以判断出Lout与Nout之间的阻抗接近为0Ω，即处于短路状态。当将Lout与Nout进行短接时，信号Duan Lu-AD对参考点GND之间的电压值由3V变为2V，可以识别出短路状态。

需要说明的是，在实际应用中进行输出端短路检测时，虽然电路上设计了相应的保护电路，但是仍然需要注意输出继电器和辅继电器不能同时处于吸合状态。

在本发明的一些实施例中，异常报警模块30包括灯光报警模块301和语音报警模块302；灯光报警模块301和语音报警模块302分别和主控模块20电连接；

其中，灯光报警模块301用于根据异常状况启动对应的灯光报警；

语音报警模块302用于根据异常状况启动对应的语音报警。

在上述实施例中，灯光报警模块301主要由主控模块20驱动对应的指示灯，按照设计的灯语进行报警提示；语音报警模块302则由主控模块20驱动蜂鸣器发出定义的声音，来进行语音报警。

需要说明的是，灯光报警模块301和语音报警模块302可以通过现有技术实现，现有技术中已存在详细的说明，本领域的技术人员只需要设置好对应的灯语以及对应的语音提示内容即可实现，本发明对此不需要进行过多赘述。

在本发明的一些实施例中，主控模块20包括单片机。

在上述实施例中，主控模块20可以为单片机，通过单片机实现对系统的检测功能，也可以为微型处理机等其他具有控制功能的结构或装置。

需要说明的是，本发明重点是对应状态的检测，而主控模块20只需要设计好参考值，能够根据参考值进行比较，以判断电缆的连接状态即可，并能够根据状态发出对应的控制信号启动异常报警模块30，此时的控制信号是根据判断出的连接状态发出对应的脉冲信号实现启动即可，对于主控模块20的具体控制过程不需要进行过多说明，已有大量现有技术进行描述，本发明中的主控模块20，只需要能够根据参考值判断出电缆的状态，并发出控制信号进行报警即可，其具体的控制过程并非本发明要保护的重点，不需要进行过多赘述。

在本发明的一些实施例中，预设电压为12V。

在上述实施例中，充电桩输出端短路检测模块104需要启动电压，预设电压就是充电桩输出端短路检测模块104的启动电压，用来提供预设电压来实现充电桩输出端短路的检测功能。

需要说明的是，电桩输入端地线检测模块、充电桩输入端零火线正接检测模块102、充电桩输出端继电器粘连检测模块103也需要一个预设的启动电压来启动，而电桩输入端地线检测模块、充电桩输入端零火线正接检测模块102、充电桩输出端继电器粘连检测模块103中的启动电压为3.3V。

请参阅图6，图6为本发明提供的交流充电桩功率电缆连接状态检测方法的一实施例的流程示意图，第二方面，本发明还提供了一种交流充电桩功率电缆连接状态检测方法，基于如上述实现方式中任一项的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，包括：

S601、在充电桩开启充电前，对地线的连接状态进行检测；

S602、当地线的连接状态异常时，发出地线连接异常报警；当地线的连接状态正常时，对零火线的连接状态进行检测；

S603、当零火线的连接状态异常时，发出零火线连接异常报警；当零火线的连接状态正常时，对输出端粘连器的状态进行检测；

S604、当输出端粘连器的状态异常时，发出输出端粘连器状态异常报警；当输出端粘连器的状态正常时，对输出端进行短路检测；

S605、当输出端发生短路时，发出输出端短路报警；当输出端未发生短路时，充电桩开启充电。

在上述实施例中，每次在充电桩的充电枪线启动充电前，交流充电桩按照图6所示的流程图进行功率电缆连接状态检测，连接状态检测功能需要按照图6中的顺序依次进行，当检测异常后及退出流程并进行相应的异常报警。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，包括：异常检测模块、主控模块和异常报警模块；所述异常检测模块、所述主控模块和所述异常报警模块依次电连接；

所述异常检测模块用于检测充电桩功率电缆与汽车之间的连接状况；

所述主控模块用于根据检测到的所述连接状况判断电桩功率电缆与汽车之间是否出现连接异常；

所述异常报警模块用于当电桩功率电缆与汽车之间连接异常时，发出异常报警。

2.根据权利要求1所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述异常检测模块包括充电桩输入端地线检测模块、充电桩输入端零火线正接检测模块、充电桩输出端继电器粘连检测模块以及充电桩输出端短路检测模块；所述充电桩输入端地线检测模块、所述充电桩输入端零火线正接检测模块、所述充电桩输出端继电器粘连检测模块以及所述充电桩输出端短路检测模块分别与所述主控模块电连接；

所述充电桩输入端地线检测模块用于检测充电桩输入端地线与火线的连接状态；

所述充电桩输入端零火线正接检测模块用于检测充电桩输入端零线与地线的连接状态；

所述充电桩输出端继电器粘连检测模块用于检测充电桩输出端继电器是否出现粘连；

所述充电桩输出端短路检测模块用于检测充电桩输出端与汽车蓄电池是否出现短路连接。

3.根据权利要求2所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述充电桩输入端地线检测模块包括：电容CY1、C1、C2，电阻R1、R2、R3、R4、R5，二极管D1，三极管T1，光耦U1；

其中，所述电容CY1的一端接火线，所述电容CY1的另一端接所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接所述光耦U1的第一引脚；所述电阻R2的一端接地线，所述电阻R2的另一端接所述光耦U1的第二引脚；所述二极管D1的正极接所述光耦U1的第二引脚，所述二极管D1的负极接所述光耦U1的第一引脚；所述电阻R4的一端接所述光耦U1的第三引脚，所述电阻R4的另一端接所述三极管T1的基极；所述电阻R5的一端接所述三极管T1的基极，所述电阻R5的另一端接所述三极管T1的发射极；所述电容C1的一端接所述三极管T1的基极，所述电容C1的另一端接所述三极管T1的集电极；所述电阻R3的一端接所述光耦U1的第四引脚，所述电阻R3的另一端接所述三极管T1的集电极；所述电容C2的一端接所述三极管T1的集电极，所述电容C2的另一端接所述三极管T1的发射极。

4.根据权利要求2所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述充电桩输入端零火线正接检测模块包括：电阻R6、R7、R8、R9、R10，电容CY2、C3、C4，二极管D2，三极管T2，光耦U2；

其中，所述电容CY2的一端接零线，所述电容CY2的另一端接所述电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端接所述光耦U2的第二引脚；所述电阻R6的一端接地线，所述电阻R6的另一端接所述光耦U2的第一引脚；所述二极管D2的正极接所述光耦U2的第二引脚，所述二极管D2的负极接所述光耦U2的第一引脚；所述电阻R8的一端接所述光耦U2的第三引脚，所述电阻R8的另一端接所述三极管T2的基极；所述电阻R10的一端接所述三极管T2的基极，所述电阻R10的另一端接所述三极管T2的发射极；所述电容C3的一端接所述三极管T2的基极，所述电容C3的另一端接所述三极管T2的集电极；所述电阻R9的一端接所述光耦U2的第四引脚，所述电阻R9的另一端接所述三极管T2的集电极；所述电容C4的一端接所述三极管T2的集电极，所述电容C4的另一端接所述三极管T2的发射极。

5.根据权利要求2所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述充电桩输出端继电器粘连检测模块包括：电容CY3、CY4、C5、C6，电阻R11、R12、R13、R14、R15，二极管D3，三极管T3，光耦U3；

其中，所述电容CY3的一端接零线，所述电容CY3的另一端接所述电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端接所述光耦U3的第一引脚；所述电阻R12的一端接地，所述电阻R12的另一端接所述光耦U3的第二引脚；所述二极管D3的正极接所述光耦U3的第二引脚，所述二极管D3的负极接所述光耦U3的第一引脚；所述电阻R14的一端接所述光耦U3的第三引脚，所述电阻R14的另一端接所述三极管T3的基极；所述电阻R15的一端接所述三极管T3的基极，所述电阻R15的另一端接所述三极管T3的发射极；所述电容C5的一端接所述三极管T3的基极，所述电容C5的另一端接所述三极管T3的集电极；所述电阻R13的一端接所述光耦U3的第四引脚，所述电阻R13的另一端接所述三极管T3的集电极；所述电容C6的一端接所述三极管T3的集电极，所述电容C6的另一端接所述三极管T3的发射极。

6.根据权利要求2所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述充电桩输出端短路检测模块包括：电阻R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，电容C7、C8、C9、C10，三极管T4，二极管D4，发光二极管LED1，双向稳压二极管D5，继电器RY1，放大器U4A；

所述电阻R16的一端接所述三极管T4的基极，所述电阻R17的一端接所述三极管T4的基极，所述电阻R17的另一端接所述三极管T4的发射极；所述电容C7的一端接所述三极管T4的基极，所述电容C7的另一端接所述三极管T4的发射极；所述二极管D4的正极接所述三极管T4的集电极，所述二极管D4的负极接预设电压；所述电阻R18的一端接预设电压，所述电阻R18的另一端接所述发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极接所述三极管T4的集电极；所述继电器RY1的第一引脚接预设电压，所述继电器RY1的第八引脚接所述发光二极管LED1的负极，所述继电器RY1的第四引脚接零线，所述继电器RY1的第五引脚接火线，所述继电器RY1的第六引脚接所述电阻R20的一端，所述电阻R20的另一端接所述电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端接地，所述继电器RY1的第三引脚接所述电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端接所述电阻R22的一端，所述电阻R22的另一端接所述电阻R25的一端；所述双向稳压二极管D5的一端接所述电阻R25的一端，所述双向稳压二极管D5的另一端接地；所述电容C8的一端接所述双向稳压二极管D5的一端，所述电容C8的另一端接所述双向稳压二极管D5的另一端；所述电容C9的一端接所述双向稳压二极管D5的一端，所述电容C9的另一端接所述双向稳压二极管D5的另一端；所述电阻R23的一端接所述电阻R25的一端，所述电阻R23的另一端接所述电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端接预设电压，所述电阻R25的另一端接所述放大器U4A的第三引脚，所述放大器U4A的第二引脚接所述放大器U4A的第一引脚，所述放大器U4A的第一引脚接所述电阻R26的一端，所述电阻R26的另一端接所述电阻R27的一端，所述电阻R27的另一端接地；所述电容C10的一端接所述电阻R26的另一端，所述电容C10的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述异常报警模块包括灯光报警模块和语音报警模块；所述灯光报警模块和所述语音报警模块分别和所述主控模块电连接；

其中，所述灯光报警模块用于根据异常状况启动对应的灯光报警；

所述语音报警模块用于根据异常状况启动对应的语音报警。

8.根据权利要求1所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述主控模块包括单片机。

9.根据权利要求6所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，所述预设电压为12V。

10.一种交流充电桩功率电缆连接状态检测方法，基于如上述权利要求1-9任一项所述的交流充电桩功率电缆连接状态检测系统，其特征在于，包括：

在充电桩开启充电前，对地线的连接状态进行检测；

当地线的连接状态异常时，发出地线连接异常报警；当地线的连接状态正常时，对零火线的连接状态进行检测；

当零火线的连接状态异常时，发出零火线连接异常报警；当零火线的连接状态正常时，对输出端粘连器的状态进行检测；

当输出端粘连器的状态异常时，发出输出端粘连器状态异常报警；当输出端粘连器的状态正常时，对输出端进行短路检测；

当输出端发生短路时，发出输出端短路报警；当输出端未发生短路时，充电桩开启充电。

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