CN116749811A - 一种新能源汽车用智能充电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车用智能充电器,包括控制芯片、监测单元、报警单元、监测单元包括第一热敏电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第一连接引脚。本发明可在充电过程中实时监测充电设施的温度,并且在不降低灵敏度的情况下增加信号准确度。
Description
技术领域
本发明涉及充电器技术领域,特别涉及一种新能源汽车用智能充电器。
背景技术
随着电动汽车的普及,电池补能越来越频繁,而随着带来的就是电动汽车充电安全事故越来越频繁,更多的体现在长时间高功率导致温度过高,如果不能实时监测温度变化,无法因为温度过高而控制充电过程,线缆老化造成短路,起火造成安全事故问题。所以在充电过程中须要实时监测插头温度,控制盒温度,充电枪温度。
发明内容
针对上述技术问题,本发明的目的是提供一种新能源汽车用智能充电器,包括控制芯片、监测单元、报警单元、所述监测单元包括第一热敏电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一连接引脚PA_1,所述第一热敏电阻R1一端和电源连接,第一热敏电阻R1另一端和第二电阻R2一端、第一运算放大器U1同相端链接,第一运算放大器U1反相端和第三电阻R3一端、第四电阻R4一端连接,第三电阻R3另一端和第一运算放大器U1输出端、第二运算放大器U2反相端连接,第二运算放大器U2同相端和第一连接引脚PA_1连接,第一连接引脚PA_1和主控芯片连接,第二电阻R2另一端、第四电阻R4另一端和接地端连接。
进一步的,所述监测单元还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一三极管Q1、第二MOS管Q2、第二连接引脚PA_2、第一电容C1,所述第五电阻R5一端和第二运算放大器U2输出端、第六电阻R6一端连接,第六电阻R6另一端和第一三极管Q1基极连接,第一三极管Q1集电极和第一电容C1一端、第七电阻R7一端、第二MOS管Q2栅极连接,第二MOS管Q2源极和第八电阻R8一端、第九电阻R9一端连接,第八电阻R8另一端和电源连接,第二MOS管Q2漏极和第二连接引脚PA_2连接,第二连接引脚PA_2和主控芯片连接,第五电阻R5另一端、第七电阻R7另一端、第一电容C1另一端、第九电阻R9另一端和接地端连接。
进一步的,所述监测单元还包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第三运算放大器U3、第四连接引脚PA_4、第一继电开关K1,所述第三运算放大器U3反相端和第一电容C1一端连接,第三运算放大器U3同相端和第二MOS管Q2源极连接,第三运算放大器U3输出端和第三三极管Q3基极连接,第三三极管Q3发射极和第十电阻R10一端、第四三极管Q4集电极、第五三极管Q5基极连接,第四三极管Q4发射极和第十一电阻R11一端、第十二电阻R12一端连接,第十二电阻R12另一端和第五三极管Q5集电极、第三连接引脚PA_3、第一继电开关K1辅助触点一端连接,第一继电开关K1辅助触点另一端、第十一电阻R11另一端和电源连接,第一继电开关K1线圈一端和第四连接引脚PA_4连接,第一继电开关K1线圈另一端、第五三极管Q5发射极、第十电阻R10另一端和接地端连接,第三连接引脚PA_3、第四连接引脚PA_4和主控芯片连接。
进一步的,所述监测单元还包括第十三电阻R13、第一发光二极管LED1,所述第十三电阻R13一端和电源连接,第十三电阻R13另一端和第一发光二极管LED1阳极连接,第一发光二极管LED1阴极和接地端连接。
进一步的,所述监测单元还包括第十四电阻R14,所述第十四电阻R14一端和电源连接,第十四电阻R14另一端和第一三极管Q1发射极连接。
进一步的,所述监测单元还包括第十五电阻R15、第十六电阻R16,所述第十五电阻R15一端和电源连接,第十五电阻R15另一端和第三三极管Q3集电极、第十六电阻R16一端连接,第十六电阻R16另一端和接地端连接。
进一步的,所述监测单元还包括第十七电阻R17,所述第十七电阻R17一端和第四三极管Q4基极连接,第十七电阻R17另一端和接地端连接。
进一步的,所述报警电路包括第一蜂鸣器F1、第十八电阻R18、第五连接引脚PA_5,所述第十八电阻R18一端和第五连接引脚PA_5连接,第十八电阻R18另一端和第一蜂鸣器F1一端连接,第一蜂鸣器F1另一端和接地端连接,第五连接引脚PA_5和主控芯片连接。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
实现对充电设施温度的实时监测,防止温度过高时引起火灾,并且在不降低监测灵敏度的情况下增加报警信号的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例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;
图1为本发明提供的整体结构示意图;
图2为监测单元结构示意图;
图3为报警单元结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行具体说明,应当理解,以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式,并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
如附图所示,本发明是一种新能源汽车用智能充电器,包括控制芯片、监测单元、报警单元、所述监测单元包括第一热敏电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一连接引脚PA_1,所述第一热敏电阻R1一端和电源连接,第一热敏电阻R1另一端和第二电阻R2一端、第一运算放大器U1同相端链接,第一运算放大器U1反相端和第三电阻R3一端、第四电阻R4一端连接,第三电阻R3另一端和第一运算放大器U1输出端、第二运算放大器U2反相端连接,第二运算放大器U2同相端和第一连接引脚PA_1连接,第一连接引脚PA_1还和主控芯片连接,第二电阻R2另一端、第四电阻R4另一端和接地端连接。
具体地,所述监测单元还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一三极管Q1、第二MOS管Q2、第二连接引脚PA_2、第一电容C1,所述第五电阻R5一端和第二运算放大器U2输出端、第六电阻R6一端连接,第六电阻R6另一端和第一三极管Q1基极连接,第一三极管Q1集电极和第一电容C1一端、第七电阻R7一端、第二MOS管Q2栅极连接,第二MOS管Q2源极和第八电阻R8一端、第九电阻R9一端连接,第八电阻R8另一端和电源连接,第二MOS管Q2漏极和第二连接引脚PA_2连接,第二连接引脚PA_2还和主控芯片连接,第五电阻R5另一端、第七电阻R7另一端、第一电容C1另一端、第九电阻R9另一端和接地端连接。
具体地,所述监测单元还包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第三运算放大器U3、第四连接引脚PA_4、第一继电开关K1,所述第三运算放大器U3反相端和第一电容C1一端连接,第三运算放大器U3同相端和第二MOS管Q2源极连接,第三运算放大器U3输出端和第三三极管Q3基极连接,第三三极管Q3发射极和第十电阻R10一端、第四三极管Q4集电极、第五三极管Q5基极连接,第四三极管Q4发射极和第十一电阻R11一端、第十二电阻R12一端连接,第十二电阻R12另一端和第五三极管Q5集电极、第三连接引脚PA_3、第一继电开关K1辅助触点一端连接,第一继电开关K1辅助触点另一端、第十一电阻R11另一端和电源连接,第一继电开关K1线圈一端和第四连接引脚PA_4连接,第一继电开关K1线圈另一端、第五三极管Q5发射极、第十电阻R10另一端和接地端连接,第三连接引脚PA_3、第四连接引脚PA_4还和主控芯片连接。
具体地,所述监测单元还包括第十三电阻R13、第一发光二极管LED1,所述第十三电阻R13一端和电源连接,第十三电阻R13另一端和第一发光二极管LED1阳极连接,第一发光二极管LED1阴极和接地端连接。
具体地,所述监测单元还包括第十四电阻R14,所述第十四电阻R14一端和电源连接,第十四电阻R14另一端和第一三极管Q1发射极连接。
具体地,所述监测单元还包括第十五电阻R15、第十六电阻R16,所述第十五电阻R15一端和电源连接,第十五电阻R15另一端和第三三极管Q3集电极、第十六电阻R16一端连接,第十六电阻R16另一端和接地端连接。
具体地,所述监测单元还包括第十七电阻R17,所述第十七电阻R17一端和第四三极管Q4基极连接,第十七电阻R17另一端和接地端连接。
具体地,所述报警电路包括第一蜂鸣器F1、第十八电阻R18、第五连接引脚PA_5,所述第十八电阻R18一端和第五连接引脚PA_5连接,第十八电阻R18另一端和第一蜂鸣器F1一端连接,第一蜂鸣器F1另一端和接地端连接,第五连接引脚PA_5和主控芯片连接。
在本发明实施例中,第一热敏电阻R1用于监测充电设置温度,第二电阻R2用于将温度信号转换为电信号反馈到第一运算放大器U1,第一运算放大器U1、第三电阻R3、第四电阻R4反馈放大该信号导致第二运算放大器U2,第二运算放大器U2同相端设置报警阈值,此实施例中,第二运算放大器U2输出端和报警单元连接,当温度超出第二运算放大器U2报警阈值时,第二运算放大器U2输出报警信号到主控芯片,实现温度的实时监测。
考虑到敏感元件与充电设施的封装,温度散热环境复杂会导致报警的信号灵敏度过高,因此使第二运算放大器U2输出到报警单元的信号直接经第六电阻R6反馈到第一三极管Q1基极,而第一三极管Q1发射极和电源直连,由第二连接引脚PA_2代替第二运算放大器U2进行报警信号输出;第五电阻R5用于第一三极管Q1回路,第二运算放大器U2无输出时第一三极管Q1导通,当第二运算放大器U2输出故障报警信号时第一三极管Q1截止,第一电容C1在第一三极管Q1截止时经第七电阻R7旁路,此时第二MOS管Q2仍导通,当第二运算放大器U2再次输出时,第二MOS管Q2无变化,通过第七电阻R7对信号进行时滞,当第二运算放大器U2输出正常时,其曲线的最高电位低于第二MOS管Q2栅极到漏极的最低负压差时候,第二MOS管Q2在进行截止,完成信号进行时滞。第二MOS管Q2截止时,第二发光二极管LED2截止,主控芯片接收第二连接引脚PA_2信号时断开充电设施的控制开关,第二发光二极管LED2在进行断电指示。第二发光二极管LED2也可更换为光耦模块,通过耦合方式控制被耦合端的继电器直接对充电设施进行控制。
考虑到多个充电桩在进行监测时,报警后工作人员并非马上进行处理,而在断电后温度下降,需要对未处理的充电桩进行信号保留,而处理后的进行复位,通过第四连接引脚PA_4输入记录信号,(也是处理后的复位信号,起始无输入时,不开启记录功能),此时第一继电开关K1闭合,通过第三运算放大器U3监测第二MOS管Q2源极和第一电容C1的端电位,正常状态时,第二MOS管Q2导通压降,第一电容C1端电位大于第二MOS管Q2源极端电位,第三运算放大器U3不进行输出,反之,当第二运算放大器U2输出时,第二MOS管Q2截止,第二MOS管Q2源极端电位等于第八电阻R8和第九电阻R9分压电位,第三三极管Q3导通,信号经第十电阻R10反馈到第五三极管Q5,第十二电阻R12端电位下拉,第三连接引脚PA_3输出低电平信号,当第四连接引脚PA_4不再次进行输入时,即未处理的信号并未输入复位信号时,而第三运算放大器U3因温度下降处于无输出的状态下,因第五三极管Q5基极正偏,第十一电阻R11端电源信号经第四三极管Q4发射极、基极、第五三极管Q5集电极、发射极回路,第四三极管Q4导通,第四三极管Q4集电极信号反馈到第五三极管Q5基极,进行信号记录,而当第四连接引脚PA_4输入信号时,第一继电开关K1闭合,第四三极管Q4基极反偏,第五三极管Q5截止,第十二电阻R12端电位上拉,第三连接引脚PA_3输出高电平信号,等待第三运算放大器U3再次输出。
第十四电阻R14用于第一三极管Q1限流,第十五电阻R15、第十六电阻R16防止在第三三极管Q3基极设置下拉电阻时,因第三运算放大器U3内部的失调电压导致第三三极管Q3集电极电流经第十电阻R10使第五三极管Q5故障导通,第十三电阻R13和第一发光二极管LED1用于监测单元的启动指示,第十七电阻R17用于第一继电开关K1信号上拉,第十八电阻R18用于第一蜂鸣器F1限流,主控芯片通过第一连接引脚PA_1为第二运算放大器U2同相端报警阈值,需要说明的是启用记录功能时,第二连接引脚PA_2悬空,第二发光二极管LED2不作指示,主控芯片通过第三连接引脚PA_3反馈的信号对充电开关进行控制,连接方式为,将继电器的线圈一端与主控芯片其他的GPIO口连接,另一端和接地端连接,继电器主触点和接触器的辅助触点连接,接触器主触点与负载连接,或直接将接触器主触点与负载进行连接,根据元器件的耐压幅值和实际使用情况自行连接。
Claims (8)
1.一种新能源汽车用智能充电器,其特征在于,包括控制芯片、监测单元、报警单元、所述监测单元包括第一热敏电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第一连接引脚,所述第一热敏电阻一端和电源连接,第一热敏电阻另一端和第二电阻一端、第一运算放大器同相端链接,第一运算放大器反相端和第三电阻一端、第四电阻一端连接,第三电阻另一端和第一运算放大器输出端、第二运算放大器反相端连接,第二运算放大器同相端和第一连接引脚连接,第一连接引脚和主控芯片连接,第二电阻另一端、第四电阻另一端和接地端连接。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车用智能充电器,其特征在于,所述监测单元还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管、第二MOS管、第二连接引脚、第一电容,所述第五电阻一端和第二运算放大器输出端、第六电阻一端连接,第六电阻另一端和第一三极管基极连接,第一三极管集电极和第一电容一端、第七电阻一端、第二MOS管栅极连接,第二MOS管源极和第八电阻一端、第九电阻一端连接,第八电阻另一端和电源连接,第二MOS管漏极和第二连接引脚连接,第二连接引脚和主控芯片连接,第五电阻另一端、第七电阻另一端、第一电容另一端、第九电阻另一端和接地端连接。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车用智能充电器,其特征在于,所述监测单元还包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第三运算放大器、第四连接引脚、第一继电开关,所述第三运算放大器反相端和第一电容一端连接,第三运算放大器同相端和第二MOS管源极连接,第三运算放大器输出端和第三三极管基极连接,第三三极管发射极和第十电阻一端、第四三极管集电极、第五三极管基极连接,第四三极管发射极和第十一电阻一端、第十二电阻一端连接,第十二电阻另一端和第五三极管集电极、第三连接引脚、第一继电开关辅助触点一端连接,第一继电开关辅助触点另一端、第十一电阻另一端和电源连接,第一继电开关线圈一端和第四连接引脚连接,第一继电开关线圈另一端、第五三极管发射极、第十电阻另一端和接地端连接,第三连接引脚、第四连接引脚和主控芯片连接。
4.根据权利要求2所述的新能源汽车用智能充电器,其特征在于,所述监测单元还包括第十三电阻、第一发光二极管,所述第十三电阻一端和电源连接,第十三电阻另一端和第一发光二极管阳极连接,第一发光二极管阴极和接地端连接。
5.根据权利要求2所述的新能源汽车用智能充电器,其特征在于,所述监测单元还包括第十四电阻,所述第十四电阻一端和电源连接,第十四电阻另一端和第一三极管发射极连接。
6.根据权利要求3所述的新能源汽车用智能充电器,其特征在于,所述监测单元还包括第十五电阻、第十六电阻,所述第十五电阻一端和电源连接,第十五电阻另一端和第三三极管集电极、第十六电阻一端连接,第十六电阻另一端和接地端连接。
7.根据权利要求3所述的新能源汽车用智能充电器,其特征在于,所述监测单元还包括第十七电阻,所述第十七电阻一端和第四三极管基极连接,第十七电阻另一端和接地端连接。
8.根据权利要求1所述的新能源汽车用智能充电器,其特征在于,所述报警电路包括第一蜂鸣器、第十八电阻、第五连接引脚,所述第十八电阻一端和第五连接引脚连接,第十八电阻另一端和第一蜂鸣器一端连接,第一蜂鸣器另一端和接地端连接,第五连接引脚和主控芯片连接。
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