CN204361754U - 一种直充式电动车安全充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流输出的充电桩。一种直充式电动车安全充电桩，包括桩体结构，交流供电单元，充电组件，充电管理组件，从所述各充电组件引出连接蓄电池的充电插孔或插头，所述交流供电单元由交流接触器以及控制继电器构成联锁控制电路，所述交流接触器的两组触点输入、输出端分别连接交流电源进线与出线，其驱动线圈通过控制继电器连接交流电源，所述控制继电器的驱动线圈受控连接电动车蓄电池；各充电组件的充电插孔或插头一端都通过一个二极管汇合于一个节点，控制继电器的驱动线圈连接于该节点以及充电组件的充电插孔或插头的负极。本实用新型设有交流供电保护电路，并采用直流输出直接给电动车蓄电池充电，可以降低用户接触交流电发生触电危险。

Description

一种直充式电动车安全充电桩

技术领域

本实用新型涉及一种充电桩，尤其是涉及一种设有交流供电保护电路的充电桩。

背景技术

目前，电动车由于其购置价格低、使用方便等优点得到迅速普及。但是由此也产生了一个因给电动车充电引发的安全问题。因为目前还没有专门用于为个人电动车充电的建设设施，用户为了省事、图方便，常常从家里拉出来一根电源线为电动车充电，引发了多起事故，造成人民群众的财产损失，已经引起了各级政府部门和群众的高度重视。为了规范充电环境，充电桩应运而生。

目前广泛流行的充电桩结构为：把刷卡或投币收费组件和充电计时组件组成的管理系统装在一个箱体内，由这个控制箱引出供电导线，供电采用交流电源，在墙壁上，每隔一定距离安装一个电源插座，用户需要给电动车充电时可以把自己的充电器与插座连接，再到控制箱前进行插座确认和交费操作，控制系统根据用户确认情况和交费情况给相应插座定时供电，以满足用户的充电需求。

以上类型的充电桩规范了电动车用户的充电环境和充电秩序，基本能杜绝电动车无序乱停乱放的现象，但存在下列严重不足：1、该充电桩结构仍然采用交流供电，供应的还是220V交流电源，所以对充电操作者仍然存在人身安全隐患。2、用户仍使用自己的充电器，而用户的充电器质量性能参差不齐，由充电器引起的火灾、触电等事故隐患仍然存在并不时发生，不利于安全管理，统一管理。

发明内容

本实用新型针对现有技术不足，提出了一种直充式电动车安全充电桩，设有交流供电保护电路，并采用直流输出直接给电动车蓄电池充电，可以降低用户接触交流电的危险。

本实用新型所采用的技术方案：

一种直充式电动车安全充电桩，包括桩体结构，交流供电单元，充电组件，充电管理组件，所述交流供电单元为设置于所述桩体结构内的各充电组件以及充电管理组件提供电源，从所述各充电组件引出连接电动车蓄电池的充电插孔或插头，所述交流供电单元由交流接触器（k51）以及控制继电器（k52）构成联锁控制电路，所述交流接触器的两组触点输入、输出端分别连接交流电源进线与出线，交流接触器的驱动线圈通过控制继电器连接交流电源形成回路，所述控制继电器的驱动线圈受控连接电动车蓄电池；各充电组件的充电插孔或插头一端都通过一个二极管汇合于一个节点，控制继电器的驱动线圈连接于该节点以及充电组件的充电插孔或插头的负极。

所述的直充式电动车安全充电桩，在所述控制继电器的驱动线圈供电回路中，连接有由电阻、电容并联构成的阻容保护电路，或者，同时在所述控制继电器的驱动线圈供电回路中，连接自动温控开关元件。

所述的直充式电动车安全充电桩，设有预送电控制电路，所述预送电控制电路由场效应管Q81、晶体管Q82、晶体管Q83及各自的外围元件构成；所述场效应管Q81的漏极和晶体管Q82、Q83的发射极连接充电插孔或插头引出端负极，场效应管Q81的源极通过电阻连接充电插孔或插头引出端正极，场效应管Q81的源极输出端连接晶体管Q82的基极，场效应管Q81的栅极通过稳压管连接电压取样电路，晶体管Q82、Q83的集电极通过控制继电器（K8）连接充电插孔或插头引出端正极，所述控制继电器的开关触点一端连接交流输入，一端连接充电组件的开关电源输入端，所述晶体管Q83及外围元件组成充电通断控制电路，晶体管Q83的基极连接充电管理组件的通电许可控制信号输出端。

所述的直充式电动车安全充电桩，与每个充电组件配合设有充电许可电路，所述充电组件充电许可电路由蓄电池及对应的充电组件的开关电源组成“与”关系，二者均有输出时（即状态正常时）充电管理组件才能工作；所述充电许可电路由两个反相器Q91、Q92及其外围元件构成，所述反相器Q91、Q92由蓄电池供电，反相器Q91的控制端连接充电组件的开关电源输出端，反相器Q91的输出端连接反相器Q92的输入端，从所述反相器Q92的输出端通过二极管稳压电路引出检测输出信号接入充电管理组件。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型直充式电动车安全充电桩，采用充电组件直接输出直接给电动车蓄电池充电，可以降低用户接触交流电的风险。

2、本实用新型直充式电动车安全充电桩，交流供电单元采用安全联锁保护措施，在没有蓄电池被连接时，交流电源停止供电，安全性能进一步提高。

附图说明

图1是本实用新型直充式电动车安全充电桩的结构示意图；

图2是本实用新型交流供电单元电路原理图；

图3是本实用新型预送电控制电路原理图；

图4是本实用新型的充电许可电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1、图2，本实施例的直充式电动车安全充电桩，包括桩体结构，交流供电单元，充电组件，充电管理组件，所述交流供电单元为设置于所述桩体结构内的各充电组件以及充电管理组件提供电源，从所述各充电组件引出连接电动车蓄电池的充电插孔或插头，所述交流供电单元由交流接触器k51以及控制继电器k52构成联锁控制电路，所述交流接触器的两组触点输入、输出端分别连接交流电源进线与出线，交流接触器的驱动线圈通过控制继电器连接交流电源形成回路，所述控制继电器的驱动线圈受控连接电动车蓄电池；各充电组件的充电插孔或插头一端都通过一个二极管汇合于一个节点，控制继电器的驱动线圈连接于该节点以及充电组件的充电插孔或插头的负极。充电插孔没有电动车连接时接触器控制线圈失电，接触器不吸合，而当任意充电插孔与蓄电池连接时，该接入的蓄电池就可以使继电器K52吸合，K51控制线圈电源接通，K51吸合，充电站电源接通进入工作状态。

从图2中可以看出：该充电桩的所有充电插孔都通过一个二极管汇合于一个节点与交流控制电路连接，即充电插孔对外形成一个或门电路。当所有充电插孔闲置时，继电器K52的控制线圈中没有电流，K52不吸合，控制触点处于分离状态，K51控制线圈失电，控制触点处于分离状态，充电站/充电桩与交流电源分离。

实施例2

参见图2，本实施例的直充式电动车安全充电桩，与实施例1的不同之处在于：在所述控制继电器的驱动线圈供电回路中，连接有由电阻、电容并联构成的阻容保护电路，为了进一步保证安全，同时在所述控制继电器的驱动线圈供电回路中，连接自动温控开关元件。交流电通过连接器与交流接触器连接，蓄电池电源经温度自动控制元件控制接触器的控制线圈，温度控制元件保证充电站在允许的温度范围内工作。

电路中的t51为温控自动开关，常态下处于闭合状态。其安装在充电站内部。当充电站内部温度升高达到其动作值时会自动断开以切断K52的供电，因而达到切断充电站交流供电使之停止工作以达到过热保护和降温的目的。

由于充电站可能会长时间不间断工作，R51、C51的作用是为降低K52线圈的功耗，避免其长时间工作的热量积累造成烧毁。

实施例3

参见图1～图3，本实施例的直充式电动车安全充电桩，与实施例1或实施例2的不同之处在于：设有预送电控制电路，所述预送电控制电路由场效应管Q81、晶体管Q82、晶体管Q83及各自的外围元件构成；所述场效应管Q81的漏极和晶体管Q82、Q83的发射极连接充电插孔或插头引出端负极，场效应管Q81的源极通过电阻连接充电插孔或插头引出端正极，场效应管Q81的源极输出端连接晶体管Q82的基极，场效应管Q81的栅极通过稳压管连接电压取样电路，晶体管Q82、Q83的集电极通过控制继电器K8连接充电插孔或插头引出端正极，所述控制继电器的开关触点一端连接交流输入，一端连接充电组件的开关电源输入端，所述晶体管Q83及外围元件组成充电通断控制电路，晶体管Q83的基极连接充电管理组件的通电许可控制信号输出端。

电动车接入后让充电器试工作，如果状态正常再由充电控制系统发出控制信号使充电器得以继续工作。

工作过程：当电动车蓄电池与充电插孔连接时，交流供电电路导通，充电站系统进入工作状态，与此同时蓄电池的电压也加在了该电路上，场效应管Q81电路由于C81的存在，在电路通电初期处于截止状态，蓄电池电压经R83加在了Q82基极，Q82导通，继电器K8吸合，充电组件的开关电源被接通电源。如果此时充电组件没有故障开源就会正常工作开始向蓄电池充电，这时充电组件中的充电许可电路（检测输出端）会向充电管理组件输送出许可充电信号，系统就会控制刷卡收费单元开始工作让充电用户进行有效的刷卡操作。如果在Q81导通前用户刷卡操作完毕，系统就会发出通电许可控制信号使Q83导通，继电器K8继续吸合，同时充电指示灯显示充电状态，充电得以继续进行直至刷卡获许的通电时间进行完毕。

如果在预充电期间该充电组件有故障不能正常工作向蓄电池充电，则充电许可电路就不能向控制系统送出许可信号，系统就不会让Q83导通。当预送电时间结束，充电就会停止，充电指示灯熄灭，用户根据系统的显示中止此插孔的使用而换用其它插孔。

实施例4

参见图1～图4，本实施例的直充式电动车安全充电桩，与实施例3的不同之处在于：与每个充电组件配合设有充电许可电路，所述充电组件充电许可电路由蓄电池及对应的充电组件的开关电源组成“与”关系，二者均有输出时（即状态正常时）充电管理组件才能工作；所述充电许可电路由两个反相器Q91、Q92及其外围元件构成，所述反相器Q91、Q92由蓄电池供电，反相器Q91的控制端连接充电组件的开关电源输出端，反相器Q91的输出端连接反相器Q92的输入端，从所述反相器Q92的输出端通过二极管稳压电路引出检测输出信号接入充电管理组件。

检测输出端与充电管理组件连接，作为充电管理组件是否启动充电组件（控制充电预送电控制电路的通电与否）开始工作的必要条件之一。

工作过程：当供电单元中的开关电源正常工作，其输出电压可以通过D91加在Q91基极，Q91饱和导通，其集电极为低电位，Q92截止，其集电极高电位，向外输出高电平。D91的作用是箝位保证输出是一个固定电平。

如果供电单元的开关电源有故障没有输出，Q91失去基极电压处于截止状态，其集电极高电位导致Q92饱和导通，Q92的集电极低电位，就不能向外输出高电平信号。如果蓄电池没有连接，Q92也不能向外输出高电平信号，控制系统得不到这个检测信号就不能启动，这个供电单元也就不启动，系统显示为这个供电单元不可用。

即在这个电路中，只有能正常供电的蓄电池被连接、供电单元的开关电源正常工作时其检测输出端才能输出高电平。二者任一不正常都要导致检测无输出。从而保证只有在开关电源正常、蓄电池可用且连接正常时系统才能启动这个供电单元给电动车充电。

图1中，充电管理组件的作用是：1、负责刷卡收费，2、负责充电时间的记时，按时接通和断开电源，3、负责后面充电器（充电组件）的安全（如遇故障可切断交流供电），4、负责人机对话，5、充电期间的断电记忆等。

充电管理组件根据充电器的状态（是否可以正常工作，由充电控制器即单片机是否得到由充电器单元送来的检测信号为依据）决定这个充电器是否能正常工作，再根据刷卡情况决定充电器工作时间的长短，由充电控制器负责充电器的通断，同时这个充电控制器还要负责在充电器工作期间是否存在其他电动车用户的偷电行为（如果出现偷电行为充电控制器负责断开电源中止供电的作用），如果在充电期间突然断电要负责再来电时继续供电的作用，充电期间充电器发生故障进行关断电源的作用，提示充电器序号，提示几号充电器需要刷卡、提示几号充电器充电结束等的作用。

所述充电组件包括开关电源以及“充电控制电路”，充电控制电路的作用是负责对蓄电池的充电管理。管理内容包括：1、输出合适的充电电压以符合蓄电池的电压要求（因为蓄电池有48、60、72V之分），2、监测充电是否充满，防止过充，3、对蓄电池进行老化消除和损伤维护。

Claims (4)

1.一种直充式电动车安全充电桩，包括桩体结构、交流供电单元、充电组件、充电管理组件，所述交流供电单元为设置于所述桩体结构内的各充电组件以及充电管理组件提供电源，从所述各充电组件引出连接电动车蓄电池的充电插孔或插头，其特征在于：所述交流供电单元由交流接触器以及控制继电器构成联锁控制电路，所述交流接触器的两组触点输入、输出端分别连接交流电源进线与出线，交流接触器的驱动线圈通过控制继电器连接交流电源形成回路，所述控制继电器的驱动线圈受控连接电动车蓄电池；各充电组件的充电插孔或插头一端都通过一个二极管汇合于一个节点，控制继电器的驱动线圈连接于该节点以及充电组件的充电插孔或插头的负极。

2.根据权利要求1所述的直充式电动车安全充电桩，其特征在于：在所述控制继电器的驱动线圈供电回路中，连接有由电阻、电容并联构成的阻容保护电路，或者，同时在所述控制继电器的驱动线圈供电回路中，连接自动温控开关元件。

3.根据权利要求1或2所述的直充式电动车安全充电桩，其特征在于：设有预送电控制电路，所述预送电控制电路由场效应管Q81、晶体管Q82、晶体管Q83及各自的外围元件构成；所述场效应管Q81的漏极和晶体管Q82、Q83的发射极连接充电插孔或插头引出端负极，场效应管Q81的源极通过电阻连接充电插孔或插头引出端正极，场效应管Q81的源极输出端连接晶体管Q82的基极，场效应管Q81的栅极通过稳压管连接电压取样电路，晶体管Q82、Q83的集电极通过控制继电器连接充电插孔或插头引出端正极，所述控制继电器的开关触点一端连接交流输入，一端连接充电组件的开关电源输入端，所述晶体管Q83及外围元件组成充电通断控制电路，晶体管Q83的基极连接充电管理组件的通电许可控制信号输出端。

4.根据权利要求3所述的直充式电动车安全充电桩，其特征在于：与每个充电组件配合设有充电许可电路，所述充电组件充电许可电路由蓄电池及对应的充电组件的开关电源组成“与”关系，二者均有输出时充电管理组件才能工作；所述充电许可电路由两个反相器Q91、Q92及其外围元件构成，所述反相器Q91、Q92由蓄电池供电，反相器Q91的控制端连接充电组件的开关电源输出端，反相器Q91的输出端连接反相器Q92的输入端，从所述反相器Q92的输出端通过二极管稳压电路引出检测输出信号接入充电管理组件。