CN116819391A - 一种充电桩的输出短路故障检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电桩的输出短路故障检测电路，在交流充电桩的火线L上和直流充电桩的正极线上分别连接检测支路一，在交流充电桩的零线、直流充电桩的负极线上分别连接检测支路二；检测支路一包括电源VCC、PWM控制器、电容模块C1，VCC连接MOS管的漏极，MOS管的栅极连接PWM控制器，源极连接电容模块C1，电容模块C1的另一端连接交流充电桩的火线上和直流充电桩的正极线；检测支路二包括电容模块C2和采样电阻R1，电容模块C2的一端连接在交流充电桩的零线上和直流充电桩的负极线上，电容模块C2的另一端连接MCU控制器，且电容模块C2的另一端通过采样电阻R1接地。本发明使用最简易的方式，进行充电前的输出测的短路检测，同时适用于交流充电桩和直流充电桩。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩领域，特别涉及一种充电桩的输出短路故障检测电路。
背景技术
随着新能源汽车的发展，新能源汽车已经非常普及，而随之所必须的充电设备充电桩的配备也不可或缺。随着市场充电桩数量的增加，充电桩的安全性也越来越重要。然而当前很多充电桩对于充电枪端的短路故障在充电启动前不进行检测，仅在充电过程中使用外置微型断路器或内置保险丝来实现，但这个过程都需要一定的时间，使充电桩在使用寿命和自身的安全性方面存在一定的风险。
具体地，现有的交流充电桩输出短路检测技术缺点：现有市场多有两种方案：①采用外部微断进行启动充电后的短路保护，不进行充电前的短路检测，该方案在短路检测上具有一定的延时，可能存在一定的影响充电桩寿命的风险；②采用隔离电源方案，在充电启动前将该电源施加在输出側进行检测，该方案需要单独增加一路隔离电源，且需要在该电源与输出测之间增加继电器进行隔离，具有成本高，失效点多的风险。
发明内容
为了解决现有问题，本发明提供了一种充电桩的输出短路故障检测电路，具体方案如下：
一种充电桩的输出短路故障检测电路，在交流充电桩的火线L上和直流充电桩的正极线上分别连接检测支路一，在交流充电桩的零线上和直流充电桩的负极线上分别连接检测支路二；
所述检测支路一包括电源VCC、PWM控制器、电容模块C1，所述电源VCC连接MOS管的漏极，MOS管的栅极连接PWM控制器，MOS管的源极连接电容模块C1，电容模块C1的另一端连接在交流充电桩的火线上和直流充电桩的正极线上；
所述检测支路二包括电容模块C2和采样电阻R1，所述电容模块C2的一端连接在交流充电桩的零线上和直流充电桩的负极线上，电容模块C2的另一端连接MCU控制器，且电容模块C2的另一端通过采样电阻R1接地，同时电容模块C2的另一端通过滤波电容接地。
优选地，交流充电桩的火线电源输入端L_IN和直流充电桩的充电电源正极DC+，均通过电源开关K1控制输出，交流充电桩的零线电源输入端N_IN和直流充电桩的充电电源负极DC-，均通过电源开关K2控制输出。
优选地，电源开关K1和K2为控制继电器或接触器。
优选地，所述电容模块C1和电容模块C2均为高耐压贴片陶瓷电容。
优选地，电容模块C1和电容模块C2根据输出端对地的耐压要求至少为1个电容，当需要大于等于2个电容时，每个电容进行串联连接。
本发明的有益效果在于：
1、使用最简易的方式在能够满足GB/T 18487.1标准中的介电强度试验的情况下，进行充电前的输出测的短路检测。利用电容的通交流阻直流的特性，达到标准中的介电强度试验要求，利用电容在PWM波信号状态下的容抗特性使检测回路导通，达到检测短路故障的目的。
2、可同时适用于交流充电桩和直流充电桩。
3、对于判断是否发生短路故障的阈值可量化，且可根据需求进行调整。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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它的附图。
图1为本发明电路结构示意图；
图2为本发明实施例一的电路结构示意图；
图3为本发明实施例二的电路结构示意图；
图4为输出短路电路的等效电路图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1，图中L_IN、N_IN分别为交流充电桩的火线电源输入端和零线电源输入端。L_OUT、N_OUT分别为交流充电桩的火线电源输出端和零线电源输出端，且连通充电枪。DC+、DC-分别为直流充电桩的充电电源正极和直流充电桩的充电电源负极。BAT+、BAT-分别为直流充电桩的电源输出端，连通充电枪。
一种充电桩的输出短路故障检测电路，在交流充电桩的火线上和直流充电桩的正极线上分别连接检测支路一，在交流充电桩的零线上和直流充电桩的负极线上分别连接检测支路二。
检测支路一包括电源VCC、PWM控制器、电容模块C1，电源VCC连接MOS管U1的漏极，MOS管U1的栅极连接PWM控制器，MOS管U1的源极连接电容模块C1，电容模块C1的另一端连接在交流充电桩的火线上和直流充电桩的正极线上。交流充电桩的火线电源输入端L_IN和直流充电桩的充电电源正极DC+，均通过电源开关K1控制输出，交流充电桩的零线电源输入端N_IN和直流充电桩的充电电源负极DC-，均通过电源开关K2控制输出。电源开关K1和K2为控制继电器或接触器。
检测支路二包括电容模块C2和采样电阻R1，电容模块C2的一端连接在交流充电桩的零线上和直流充电桩的负极线上，电容模块C2的另一端连接MCU控制器，且电容模块C2的另一端通过采样电阻R1接地，同时电容模块C2的另一端通过滤波电容接地进行滤波。电容模块C1和电容模块C2均为高耐压贴片陶瓷电容。电容模块C1和电容模块C2根据输出端对地的耐压要求至少为1个电容，当需要大于等于2个电容时，每个电容进行串联连接。
本发明通过MCU采集R1与C1、C2之间的分得的电压，判断交流桩的L与N之间是否发生短路或直流桩BAT+与BAT-之间是否发生短路。
实施例一：如图2所示，根据标准GB/T 18487.1中介电强度试验要求L_OUT/N_OUT对PE耐压大于2KVAC,该电路中L_OUT/N_OUT对PE分别采用2PCS 3.3nF/2KV电容串联进行隔离使其满足耐压要求。
当充电桩收到启动充电指令时，MOS管栅极位置输入20kHZ的方波，开始进行输出端短路检测故障检测，此时MOS管的源极电压UL为12V的20kHZ方波；若L_OUT与N_OUT未发生短路，则采样电阻R1两端电压UR1为持续的低电平；若L_OUT与N_OUT发生短路，则在20kHZ的情况下，C1’、C2’、C3、C4四个电容串接后的总阻抗RC＝1/(2*π*20k*(3.3nF/4))＝9.65kΩ，则采样电阻R1两端呈现20kHz的方波，其电压值:UR1＝(12/(RC+R1))*R1≈1.12V。故在进行输出短路检测过程中，检测到UR1位置电压约等于1.12V时，则判断输出端发生了短路。
实施例二：如图3所示，因国标GB/T 18487.1中关于直流输出对地的介电强度有一定的要求，且PE与MCU不共地，故该电路中BAT+/BAT-对PE分别采用2PCS 3.3nF/2KV电容串联进行隔离使其满足耐压要求。
当充电桩收到启动充电指令时，MOS管栅极位置输入20kHz的方波，开始进行输出端短路检测故障检测，此时MOS管的源极电压UL为12V的20kHz方波；若BAT+与BAT-未发生短路，则采样电阻R1两端电压UR1为持续的低电平；若BAT+与BAT-发生短路，则在20kHz的情况下，四个电容串接后的总阻抗RC＝1/(2*π*20k*(3.3nF/4))＝9.65kΩ，则采样电阻R1两端呈现20kHz的方波，其电压值:UR1＝(12/(RC+R1))*R1≈1.12V。故在进行输出短路检测过程中，检测到UR1位置电压约等于1.12V时，则判断输出端发生了短路。
图4为输出短路电路的等效电路：
VCC*R1/(1/(ω*C1)+RL+1/(ω*C2)+R1)＝UR1；
RL＝VCC*R1/UR1-(1/(ω*C1)+1/(ω*C2)+R1)。
其中，RL为输出端L/N或BAT+/BAT-之间的等效电阻；UR1为R1两端的电压。该电路RL可根据MCU采集到的UR1计算得到，可根据需求来判断计算得到的短路电阻RL是否判为短路。
本发明使用最简易的方式在能够满足GB/T 18487.1标准中的介电强度试验的情况下，进行充电前的输出测的短路检测。利用电容的通交流阻直流的特性，达到标准中的介电强度试验要求，利用电容在PWM波信号状态下的容抗特性使检测回路导通，达到检测短路故障的目的。通过耐高压贴片陶瓷电容加上PWM波的设计，规避了常规设计电路关于介电强度试验要求的难点，以达到降低成本的目的。本发明同时适用于交流充电桩和直流充电桩。且本发明对于判断是否发生短路故障的阈值可量化，且可根据需求进行调整。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种充电桩的输出短路故障检测电路，其特征在于：在交流充电桩的火线L上和直流充电桩的正极线上分别连接检测支路一，在交流充电桩的零线上和直流充电桩的负极线上分别连接检测支路二；
所述检测支路一包括电源VCC、PWM控制器、电容模块C1，所述电源VCC连接MOS管的漏极，MOS管的栅极连接PWM控制器，MOS管的源极连接电容模块C1，电容模块C1的另一端连接在交流充电桩的火线上和直流充电桩的正极线上；
所述检测支路二包括电容模块C2和采样电阻R1，所述电容模块C2的一端连接在交流充电桩的零线上和直流充电桩的负极线上，电容模块C2的另一端连接MCU控制器，且电容模块C2的另一端通过采样电阻R1接地，同时电容模块C2的另一端通过滤波电容接地。
2.根据权利要求1所述的一种充电桩的输出短路故障检测电路，其特征在于：交流充电桩的火线电源输入端L_IN和直流充电桩的充电电源正极DC+，均通过电源开关K1控制输出，交流充电桩的零线电源输入端N_IN和直流充电桩的充电电源负极DC-，均通过电源开关K2控制输出。
3.根据权利要求1所述的一种充电桩的输出短路故障检测电路，其特征在于：电源开关K1和K2为控制继电器或接触器。
4.根据权利要求1所述的一种充电桩的输出短路故障检测电路，其特征在于：所述电容模块C1和电容模块C2均为高耐压贴片陶瓷电容。
5.根据权利要求4所述的一种充电桩的输出短路故障检测电路，其特征在于：电容模块C1和电容模块C2根据输出端对地的耐压要求至少为1个电容，当需要大于等于2个电容时，每个电容进行串联连接。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150343918A1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Fault diagnostic device for vehicle charging system |
| CN108539831A (zh) * | 2017-03-02 | 2018-09-14 | 深圳市昭恒新能源技术有限公司 | 一种充电设备及其输出端的短路检测电路 |
| CN211786023U (zh) * | 2019-10-31 | 2020-10-27 | 深圳市车电网络有限公司 | 一种充电设备输出端的短路检测电路 |
| CN112578273A (zh) * | 2019-09-30 | 2021-03-30 | 江苏万帮德和新能源科技股份有限公司 | 交流电路中继电器的粘连检测装置、方法和交流充电桩 |
| CN214409237U (zh) * | 2020-11-19 | 2021-10-15 | 国创移动能源创新中心(江苏)有限公司 | 短路检测电路 |
| CN114709792A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-05 | 江西云杉智能科技有限公司 | 交流充电桩输出保护电路、交流充电桩及充电装置 |
| CN217486213U (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-23 | 上海挚达科技发展有限公司 | 一种充电短接保护电路 |
| CN116299072A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-23 | 武汉合智数字能源技术有限公司 | 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 |
-
2023
- 2023-06-30 CN CN202310791628.7A patent/CN116819391B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150343918A1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Fault diagnostic device for vehicle charging system |
| CN108539831A (zh) * | 2017-03-02 | 2018-09-14 | 深圳市昭恒新能源技术有限公司 | 一种充电设备及其输出端的短路检测电路 |
| CN112578273A (zh) * | 2019-09-30 | 2021-03-30 | 江苏万帮德和新能源科技股份有限公司 | 交流电路中继电器的粘连检测装置、方法和交流充电桩 |
| CN211786023U (zh) * | 2019-10-31 | 2020-10-27 | 深圳市车电网络有限公司 | 一种充电设备输出端的短路检测电路 |
| CN214409237U (zh) * | 2020-11-19 | 2021-10-15 | 国创移动能源创新中心(江苏)有限公司 | 短路检测电路 |
| CN114709792A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-05 | 江西云杉智能科技有限公司 | 交流充电桩输出保护电路、交流充电桩及充电装置 |
| CN217486213U (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-23 | 上海挚达科技发展有限公司 | 一种充电短接保护电路 |
| CN116299072A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-23 | 武汉合智数字能源技术有限公司 | 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 |
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