CN205335936U - 一种电动汽车充电机输出保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电动汽车充电机输出保护电路，包括输出短路保护电路和防反接防倒灌保护电路；所述输出短路保护电路包括用于采集输出电压信号的电压检测电路，所述电压检测电路的输出信号送入控制器，所述控制器在检测到短路状态时通过控制主开关管的开闭控制充电机输出恒流电源；所述防反接防倒灌保护电路包括防反接电路和防倒灌电路。在发生异常情况时，充电机可以及时保护本身，同时也避免了对充电机相关联的系统造成影响，各充电机能够独立保护，停止输出。

Description

一种电动汽车充电机输出保护电路

技术领域

本实用新型涉及充电机的输出保护电路技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电机输出保护电路。

背景技术

随着电动汽车的推广，与其配套的电动汽车直流充电桩大量投入使用，其中电动汽车充电机是直流充电桩中不可缺少的核心，为充电桩提供主功率电能转换。充电机万一发生故障有可能对整个充电桩造成损害，甚至对电动汽车上的电池也会产生损坏。所以充电机的安全稳定运行是必须要求的，为了进一步降低充电机损坏带来的影响，做好充电机的保护电路显得尤为重要。

为了大功率的为车充电，现在电动汽车充电桩基本上都是多个充电机并机使用，根据现场的调试情况来看，多机并机使用时，有时会因为一个充电机的输出接错线，导致整个充电桩内的其它充电机输出接线异常，而充电机基本都是同时开机，如果没有做好保护电路的话，当充电机同时起机时，会同时短路，进而造成严重的后果。输出接线正常图如图1所示，输出接线异常图如图2所示，由于整机3输出接错母线，导致整个充电机系统都正负接反短路，这时候如果没有做好短路保护的话，后果会很严重。

当发生充电机输出“短路状态”时，大部分的充电机，都只是采用了输出电流过流保护电路，这种方式电流不可控，只有等电流大到一定值时才保护，这种方式极为被动，保护不及时，电流会瞬间很大导致主开关管损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种电动汽车充电机输出保护电路，发生异常情况时，充电机可以及时保护本身，同时也避免了对充电机相关联的系统造成影响，各充电机能够独立保护，停止输出。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

电动汽车充电机输出保护电路，包括输出短路保护电路和防反接防倒灌保护电路；所述输出短路保护电路包括用于采集输出电压信号的电压检测电路，所述电压检测电路的输出信号送入控制器，所述控制器在检测到短路状态时通过控制主开关管的开闭控制充电机输出恒流电源；所述防反接防倒灌保护电路包括防反接电路和防倒灌电路。

控制器通过判断电压检测电路输出的信号是否为高电平来判断输出电压是否“短路状态”，将采集到的电压信号送到控制器内部，控制器通过判断输入的电压信号是否为高电平，当是高电平时，在控制器控制充电机立刻处于恒流控制，将输出电流控制在一定的预设的范围内，这时电流给定值很小，可以通过恒流控制，防止了因为电流瞬间徒增导致的主开关过流损坏。

所述电压检测电路包括电压比较器，所述电压比较器的正输入端接电压采样电阻，负输入端输入参考电压，电压比较器的输出端通过连接光耦芯片后输出采集的充电机输出电压。当输出电压正常时，光耦芯片输出的信号是低电平，当输出电压短路时或者远远低于正常输出电压值时，光耦芯片输出的信号是高电平。

所述控制器采用DSP控制器。

所述防反接电路包括至少一个与充电机的输出电解电容并联的二极管，所述二极管的正极接电解电容的负极，二极管的负极接电解电容的正极。当电动汽车的电池的正负极与充电机输出的正负极接反时，充电机会自动保护，可以防止电池接反对充电机内部造成损坏。

包括两个与充电机的输出电解电容并联的二极管。通过两个并联的二极管来降低其并联后的阻抗。当电池的输出与充电机的输出正负极接反时，因为两个二极管并联后的阻抗远远小于电解电容的阻抗，这时电流的流向是，从电池-二极管-电池，这样避免了大的反向电流流向电解电容。

所述防倒灌电路包括与充电机的输出电解电容串联的二极管，所述二极管的正极接所述电解电容的正极，二极管的负极接所述电解电容的负极。防倒灌二极管的功能是防止电池与充电机输出连接后瞬间，防止电池的电压加载到输出充电机的电解电容上，电池的电压加载到输出充电机的电解电容上后电解电容会通过很大电流，过压或过流造成充电机的电解电容损坏。

所述电解电容的正极还与一熔断器串接。

本实用新型的有益效果：

在发生异常情况时，充电机可以及时保护本身，同时也避免了对充电机相关联的系统造成影响，各充电机能够独立保护，停止输出。

附图说明

图1为输出正常接线图；

图2为输出接线异常图；

图3为电压检测电路；

图4为恒流控制图；

图5为输出短路保护效果图；

图6为输出防反防倒灌保护电路；

图7为电池接反电路框图；

图8为没有防倒灌二极管电路框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

电动汽车充电机输出保护电路，包括输出短路保护电路和防反接防倒灌保护电路；输出短路保护电路包括用于采集输出电压信号的电压检测电路，电压检测电路的输出信号送入控制器，控制器在检测到短路状态时通过控制主开关管的开闭控制充电机输出恒流电源；防反接防倒灌保护电路包括防反接电路和防倒灌电路。

在这里说的输出“短路状态”是指两种状态即：输出正负极短路和输出电压远低于正常输出电压。

充电机自身的保护，最终都是关闭主开关管的驱动脉冲，来实现充电机停止输出。何时关闭主开关管的驱动脉冲，不同的充电机有不同的策略。需要分不同的情况，当发生充电机输出“短路状态”时，大部分的充电机，都只是采用了输出电流过流保护电路，这种方式电流不可控，只有等电流大到一定值时才保护，这种方式极为被动，保护不及时，电流会瞬间很大导致主开关管损坏。

如图3所示，是电压检测电路，输入电压Vo和AGND之间串联电阻R1和R2，比较器LM2904U1的负输入端接电阻R1和R2之间，U1的正输入端接电阻R3后接参考电压VRef，同时接电阻R4后接AGND，U1的输出端接光耦TLP781U2的一个输入端，U2的另一个输入端接电阻R6后接U1的供电电源Vss，U1的输出端与电阻R4之间还连接一个电阻R5，光耦TLP781U2的输出端之间接有一个电容C1，C1的一端接GND_DSP，另一端接电阻R7后接3.3V电源，光耦TLP781U2输出的即为检测得到VDL_DSP信号。VDL_DSP是电压检测电路的最终信号，其送入DSP进行运算。当输出电压正常时，VDL_DSP是低电平，当输出电压短路时或者远远低于正常输出电压值时，VDL_DSP是高电平。

本发明是涉及了主动控制电流保护法，即当充电机发生短路或者过流保护时，将输出电压信号Vo通过电压检测电路检测得到VDL_DSP信号，通过判断VDL_DSP信号是否为高电平来判断输出电压是否“短路状态”，将采集到的电压VDL_DSP信号送到主控处理芯片DSP控制器内部，DSP控制器判断VDL_DSP信号是否为高电平，当是高电平时，在DSP控制器控制充电机立刻处于恒流控制，将输出电流控制在一定的预设的范围内，这时电流给定值I_set很小，可以通过恒流控制，防止了电流瞬间徒增，导致的主开关过流损坏。

恒流控制图如图4所示，其中I_set是短路限流给定值，I_f是输出电流采样值，PI是恒流控制调节器，K和K₂都是比例系数。I₀是输出电流采集信号，V₀是输出电压采集信号。

如图5所示，是短路保护处理效果图，其中VDL是发生“短路状态”前的电压，当发送短路瞬间，电流会变大，在电流没有瞬间突升很大的时候，这是DSP控制已经检测到VDL_DSP为高电平，即短路状态，输出电流会立马降低，接近于0A，这样输出电压和输出电流都被控制接近于0，起到了保护作用。

防反接保护，当电动汽车的电池的正负极与充电机输出的正负极接反时，充电机会自动保护，可以防止电池接反对充电机内部造成损坏，主要是对输出电解电容的保护。

防反接防倒灌接保护电路如图6所示，充电机输出电解电容的正极接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接熔断器，二极管D1的负极和充电机输出电解电容的负极之间并联有两个二极管D2和D3。

如图6所示，其中Co是充电机输出电解电容，D1是防倒灌二极管，构成防倒灌电路，D2和D3是防电池反接二极管，构成防反接电路，通过D2和D3的并联来降低其并联后的阻抗，熔断器即输出保险丝。

当电池的输出与充电机的输出正负极接反时，如图7所示，因为D2和D3并联后的阻抗远远小于电解电容的阻抗，这时电流的流向是，从电池-D2D3-熔断器-电池。这样避免了大的反向电流流向电解电容。

防倒灌保护，如图6所示，防倒灌二极管D1的功能是防止电池与充电机输出连接后瞬间，防止电池的电压加载输出充电机的电解电容上，这是电解电容会很大电流，过压或过流造成充电机的电解电容损坏。当没有防倒灌二极管D1时，如图8所示，如果电池的容量非常大，电池就通过充电机输出电解电容瞬间放电上，造成电解电容的损坏。从图6可以看出，充电机输出电压大于电池电压时才对对外输出功率，这样可以利用这个有点，实现对电池的小电流的预充电，即先设定充电机输出电压值与电池电压值相当，这样充电机对电池提供小电流预充电，在小电流预充一小段时间后，这时提高充电机的输出电压和限流值，实现大电流充电，这样防止了对电池充电时有大的冲击电流。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (7)

1.电动汽车充电机输出保护电路，其特征是，包括输出短路保护电路和防反接防倒灌保护电路；所述输出短路保护电路包括用于采集输出电压信号的电压检测电路，所述电压检测电路的输出信号送入控制器，所述控制器在检测到短路状态时通过控制主开关管的开闭控制充电机输出恒流电源；所述防反接防倒灌保护电路包括防反接电路和防倒灌电路。

2.如权利要求1所述电动汽车充电机输出保护电路，其特征是，所述电压检测电路包括电压比较器，所述电压比较器的正输入端接电压采样电阻，负输入端输入参考电压，电压比较器的输出端通过连接光耦芯片后输出采集的充电机输出电压。

3.如权利要求1所述电动汽车充电机输出保护电路，其特征是，所述控制器采用DSP控制器。

4.如权利要求1所述电动汽车充电机输出保护电路，其特征是，所述防反接电路包括至少一个与充电机的输出电解电容并联的二极管，所述二极管的正极接电解电容的负极，二极管的负极接电解电容的正极。

5.如权利要求1所述电动汽车充电机输出保护电路，其特征是，包括两个与充电机的输出电解电容并联的二极管。

6.如权利要求1所述电动汽车充电机输出保护电路，其特征是，所述防倒灌电路包括与充电机的输出电解电容串联的二极管，所述二极管的正极接所述电解电容的正极，二极管的负极接所述电解电容的负极。

7.如权利要求4或6所述电动汽车充电机输出保护电路，其特征是，所述电解电容的正极还与一熔断器串接。