CN207896650U - 一种充电设备及其漏电保护控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电动汽车充电技术领域，提供了一种充电设备及其漏电保护控制电路。在本实用新型中，通过采用包括电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块、控制模块以及开关模块的漏电保护控制电路，使得在开始充电前，电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块以及控制模块共同对充电回路的漏电保护进行检测；当充电回路的漏电保护正常，且充电设备向待充电车辆进行充电时，通过漏电流采样模块检测充电回路的漏电流，并将漏电流发送至控制模块，控制模块在漏电流超过预设阈值时控制开关模块断开，以免造成二次电气事故，提高了充电过程的安全性。

Description

一种充电设备及其漏电保护控制电路

技术领域

本实用新型属于电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种充电设备及其漏电保护控制电路。

背景技术

随着国内外电动汽车产业的快速发展，电动汽车的市场占有率不断提升，作为电动汽车普及必不可少的基础设施，充电设备越来越受关注。与此同时，安全充电成为每个充电设备厂商必须思考的问题。

目前，传统的交流充电设备主要通过两种方式检测充电回路漏电流：1.使用带有漏电保护的断路器；2.使用电子元器件设计漏电采样电路，通过漏电采样电路对充电回路漏电流进行采样，进而将采样值送给微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)来实现漏电保护功能。针对上述两种漏电保护方式，在所有的电路都未失效的情况下，一旦充电回路有漏电产生，以上两种方式都可以断开充电设备输出，保障充电的安全进行。

然而，针对第一种方式，当漏电检测电路失效时，其只能通过在充电前手动按下测试(TEST)按钮的方式对漏电采样电路进行自检，并且自检通过后需进行手动复位断路器之后，充电设备才能充电，而每次充电时需要人工自检和复位的方式存在严重的安全隐患，例如用户在充电过程中容易触电，进而影响充电过程的安全性。针对第二种方式，当漏电采样电路失效时，MCU将无法获取到漏电流值，进而不能控制充电设备停止输出，其同样存在严重的安全隐患。

综上所述，现有技术存在因充电设备的漏电不能被有效检测所导致充电安全性低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种充电设备及其漏电保护控制电路，旨在解决现有技术存在因充电设备的漏电不能被有效检测所导致充电安全性低的问题。

本实用新型是这样实现的，一种充电设备的漏电保护控制电路，所述漏电保护控制电路包括：电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块、控制模块以及开关模块；

所述电压产生模块的第一端与所述漏电流模拟模块的第一端连接，所述电压产生模块的第二端与所述漏电流模拟模块的第二端连接，所述漏电流模拟模块的控制端与所述控制模块的第一输出端连接，所述开关模块的第一输入端与电网相线连接，所述开关模块的第二输入端与电网零线连接，所述开关模块的第一输出端与第二输出端均与待充电车辆连接，所述开关模块的控制端与所述控制模块的第二输出端连接，所述电网相线与电网零线均穿过所述漏电流检测模块的电流感应线圈，所述漏电流检测模块的输出端与所述漏电流采样模块的输入端连接，所述漏电流采样模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；

在对所述待充电车辆充电前，当充电设备上电时，所述电压产生模块产生预设电压，所述控制模块控制所述漏电流模拟模块在所述预设电压的作用下产生模拟漏电流，所述漏电流检测模块将所述模拟漏电流缩小后输出至所述漏电流采样模块，所述漏电流采样模块对缩小后的所述模拟漏电流进行放大处理后输出至所述控制模块，所述控制模块将放大处理后的所述模拟漏电流与预设模拟值进行比较，并根据比较结果确定所述漏电流采样模块是否发生故障；

当所述漏电流采样模块没有发生故障时，所述控制模块控制所述漏电流模拟模块停止产生所述模拟漏电流，并控制所述开关模块处于导通状态，以使得所述充电设备向所述待充电车辆进行充电；在所述待充电车辆的充电过程中，所述漏电流采样模块检测充电回路的漏电流，并将所述漏电流发送至控制模块，若所述控制模块检测所述漏电流超过预设阈值，则控制所述开关模块断开。

本实用新型的另一目的在于提供一种充电设备，所述充电设备包括上述的漏电保护控制电路。

在本实用新型中，通过采用包括电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块、控制模块以及开关模块的漏电保护控制电路，使得在开始充电前，电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块以及控制模块共同对充电回路的漏电保护进行检测；当充电回路的漏电保护正常，且充电设备向待充电车辆进行充电时，通过漏电流采样模块检测充电回路的漏电流，并将漏电流发送至控制模块，控制模块在漏电流超过预设阈值时控制开关模块断开，以免造成二次电气事故，提高了充电过程的安全性，进而解决了现有技术存在因充电设备的漏电不能被有效检测所导致充电安全性低的问题。

附图说明

图1是本实用新型一实施例所提供的充电设备的漏电保护控制电路的模块结构示意图；

图2是本实用新型一实施例所提供的充电设备的漏电保护控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述：

图1示出了本实用新型一实施例所提供的充电设备的漏电保护控制电路10的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实用新型实施例所提供的充电设备的漏电保护控制电路10包括：电压产生模块100、漏电流模拟模块101、漏电流检测模块102、漏电流采样模块103、控制模块104以及开关模块105。

其中，电压产生模块100的第一端与漏电流模拟模块101的第一端连接，电压产生模块100的第二端与漏电流模拟模块101的第二端连接，漏电流模拟模块101的控制端与控制模块104的第一输出端连接，开关模块105的第一输入端与电网相线(图中以火线L为例)连接，开关模块105的第二输入端与电网零线N连接，开关模块105的第一输出端与第二输出端均与待充电车辆20连接，开关模块105的控制端与控制模块104的第二输出端连接，电网相线与电网零线N均穿过漏电流检测模块102的电流感应线圈(图中未示出)，漏电流检测模块102的输出端与漏电流采样模块103的输入端连接，漏电流采样模块103的输出端与控制模块104的输入端连接。

具体的，在对待充电车辆20充电前，当充电设备上电时，电压产生模块100产生预设电压，控制模块104控制漏电流模拟模块101在该预设电压的作用下产生模拟漏电流，漏电流检测模块102将模拟漏电流缩小后输出至漏电流采样模块103，漏电流采样模块103对缩小后的模拟漏电流进行放大处理后输出至控制模块104，控制模块104将放大处理后的模拟漏电流与预设模拟值进行比较，并根据比较结果确定漏电流采样模块103是否发生故障。

其中，预设电压是由用户预先设置的，由电压产生模块100根据电路需要所产生的电压，该电压可以是高电压，也可以是低电压。模拟漏电流是模拟充电设备漏电时产生的漏电流。

当电压产生模块100产生预设电压后，由于电压产生模块100与漏电流模拟模块101形成回路，因此，控制模块104可控制漏电流模拟模块101在预设电压的作用下产生模拟漏电流。当漏电流模拟模块101产生模拟漏电流后，漏电流检测模块102按照一定比例对该模拟漏电流进行缩小，以将该模拟漏电流转换为微弱信号后发送至漏电流采样模块103，该微弱信号同样为电流信号。漏电流采样模块103将该微弱信号放大后发送至控制模块104，以便控制模块104根据放大处理后的模拟漏电流判断漏电流采样模块103是否发生异常。

具体的，控制模块104在接收到漏电流采样模块103发送的放大处理后的模拟漏电流后，将该放大处理后的模拟漏电流与预设模拟值进行比较。当该放大处理后的模拟漏电流与预设模拟值相等，则确定漏电流采样模块103正常，当该放大处理后的模拟漏电流与预设模拟值不相等，则确定漏电流采样模块10故障。需要说明的是，在本实用新型实施例中，预设模拟值是预先对充电设备进行漏电保护模拟时，漏电流采样模块103根据充电设备的漏电流产生的模拟值。

在本实施例中，通过在充电前对漏电流采样模块103进行故障检测，可避免在充电过程中因漏电流采样模块103失效而导致充电安全降低的问题，并且在充电设备充电前自动检测漏电保护电路的有效性，使得充电过程中的漏电保护更加智能化。

进一步的，当漏电流采样模块103没有发生故障时，控制模块104控制漏电流模拟模块101停止产生模拟漏电流，并控制开关模块105处于导通状态，以使得充电设备向待充电车辆20进行充电；在待充电车辆20的充电过程中，漏电流采样模块103检测充电回路的漏电流，并将漏电流发送至控制模块104，若控制模块104检测漏电流超过预设阈值，则控制开关模块105断开。

具体实施时，当控制模块104确定漏电流采样模块103没有发生故障，则表明充电设备的漏电保护功能有效，此时控制模块104控制漏电流模拟模块101停止产生模拟漏电流，同时将开关模块105打开，以使得充电设备向待充电车辆20充电。在充电过程中，漏电流采样模块103对充电回路的漏电流进行实时检测，并将检测的漏电流发送至控制模块104。若控制模块104检测到漏电流采样模块103发送的漏电流大于预设阈值，则表明此时充电回路存在严重的漏电，此时控制模块104控制开关模块105断开，使得充电设备停止向待充电车辆20充电；若控制模块104检测到漏电流采样模块103发送的漏电流不大于预设阈值，则表明此时充电回路存在微弱漏电或者不存在漏电，此时控制模块104控制开关模块105持续导通，使得充电设备持续向待充电车辆20充电；需要说明的是，在本实用新型实施例中，预设阈值指的是充电回路安全下所允许的漏电流的最大阈值。

此外，当控制模块104确定漏电流采样模块103发生故障，则表明充电设备的漏电保护功能失效，此时控制模块104同样控制漏电流模拟模块101停止产生模拟漏电流，同时发出提示信息，提示使用者漏电流采样模块103发生故障，并且终止充电过程。

在本实施例中，在充电过程中，通过漏电流采样模块103与控制模块104对充电回路的漏电情况进行有效监控，一旦发生漏电的情况下，控制模块104可快速断开开关模块105，以停止充电，进而避免造成二次电气事故，提高充电过程的安全性。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，电网相线包括但不限于单相电的火线L，其也可以是三相电中的任一个或多个相线，本实施例中仅以单相电中的火线L为例进行说明；此外，具体实施时，漏电流采样模块103可以采用现有的漏电流采样电路实现，其具体工作原理可参考现有技术，此处不再赘述，而控制模块104可以采用MCU、单片机、ARM处理器、数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)等具有数字处理逻辑的器件实现。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，漏电流模拟模块101包括：第一开关元件S1与电阻R1。

其中，电阻R1的第一端为漏电流模拟模块101的第一端，电阻R1的第二端与第一开关元件S1的第一端连接，第一开关元件S1的第二端为漏电流模拟模块101的第二端。

需要说明的是，如图2所示，在本实用新型实施例中，电阻R1与第一开关元件S1连接的导线穿过电流检测模块102的感应线圈，从此将使得电流检测模块102的感应线圈可在第一开关元件S1的闭合断开过程中对漏电流进行有效模拟。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，第一开关元件S1为单刀单掷开关；需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一开关元件S1还可以采用其他具有开关作用的器件实现，例如三极管、MOS晶体管等，此处仅以单刀单掷开关为例进行说明，并不对第一开关元件S1的实施方式进行限制。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，漏电流检测模块102为零序电流互感器CT1。

具体实施时，零序电流互感器CT1检测通过自身的相线与零线之间的电流差，该电流差即为漏电流，并将检测到的漏电流按照一定比例缩小后送出。需要说明的是，在本实用新型实施例中，零序电流互感器CT1的具体工作原理可参考现有技术，此处不再赘述。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，开关模块105包括第二开关元件S2，第二开关元件S2的第一输入端为开关模块105的第一输入端，第二开关元件S2的第二输入端为开关模块105的第二输入端，第二开关元件S2的第一输出端为开关模块105的第一输出端，第二开关元件S2的第二输出端为开关模块105的第二输出端。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，第二开关元件S2为继电器，继电器的第一端为第二开关元件S2的第一输入端，继电器的第二端为第二开关元件S2的第二输入端，继电器的第三端为第二开关元件S2的第一输出端，继电器的第四端为第二开关元件S2的第二输出端；需要说明的是，在本实用新型实施例中，第二开关元件S2也可以采用接触器或者与继电器、接触器等具有相同作用的隔离器件实现，本实施例中仅以继电器为例进行说明，并不对第二开关元件S2的实施方式进行限制。

进一步的，作为本实用新型一优选试试方式，如图2所示，电压产生模块100为正弦波发生器。

具体实施时，正弦波发生器可产生一定的电压，并且和漏电流模拟模块101在控制模块104的控制下形成回路。需要说明的是，在本实用新型实施例中，正弦波发生器的具体工作原理可参考现有技术，此处不再赘述。

下面以图2所示的电路为例对本实用新型所提供的充电设备的漏电保护控制电路10的工作原理作具体说明，详述如下：

如图2所示，在待充电车辆20充电前，充电设备上电后，首先正弦波发生器产生一定的预设电压，MCU控制开关S1的闭合，使得正弦波发生器和开关S1以及电阻R1形成回路，该回路使得通过电流互感器CT1的L线和N线产生电流差，该电流差即为模拟漏电流。之后电流互感器CT1将此电流差缩小一定比例后发送至漏电流采样模块103。

漏电流采样模块103将该缩小的电流差转换放大后发送至MCU。MCU将漏电流采样模块103发送的放大处理后的电流差与预设的模拟值进行比较，若放大处理后的电流差与预设模拟值相等，则判定漏电流采样模块103正常，若放大处理后的电流差与预设模拟值不相等或者漏电流采样模块103采集不到模拟漏电流的值时，则判定漏电流采样模块103异常。

当MCU判断出漏电流采样模块103正常时，MCU控制开关S1断开，使得漏电流模拟模块101停止产生模拟漏电流，之后MCU控制充电设备开始向待充电车辆20充电。当MCU判断出漏电流采样模块103异常时，MCU控制开关S1断开，并且输出漏电采样电路自检失败故障信息，终止充电流程。

在待充电车辆20的充电过程中，MCU控制开关S2闭合，并在充电过程中保持该闭合状态，同时控制开关S1保持断开状态。此时漏电流采样模块103实时检测充电回路的漏电流，并将检测结果发送至MCU。若MCU检测到漏电流超出规定的值后，MCU立即切断S2开关，使得充电设备停止向待充电车辆20充电，保障充电过程的安全。

在本实施例中，本实用新型通过在开始充电前自动检测漏电流采样电路的有效性，使得在充电时漏电流采样电路可有效对充电过程中的漏电流进行检测，进而确保充电过程中的安全，并且智能化高；此外，在充电过程中对充电回路的漏电情况进行有效监控，一旦发生漏电的情况下则快速停止充电，以免造成二次电气事故，进一步提高充电过程的安全性。

进一步地，本实用新型还提供了一种充电设备，该充电设备包括漏电保护控制电路10。需要说明的是，由于本实用新型实施例所提供的充电设备的漏电保护控制电路10和图1至图2所示的漏电保护控制电路10相同，因此，本发明实施例所提供的充电设备中的漏电保护控制电路10的具体工作原理，可参考前述关于图1至图2的详细描述，此处不再赘述。

在本实用新型中，通过采用包括电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块、控制模块以及开关模块的漏电保护控制电路，使得在开始充电前，电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块以及控制模块共同对充电回路的漏电保护进行检测；当充电回路的漏电保护正常，且充电设备向待充电车辆进行充电时，通过漏电流采样模块检测充电回路的漏电流，并将漏电流发送至控制模块，控制模块在漏电流超过预设阈值时控制开关模块断开，以免造成二次电气事故，提高了充电过程的安全性，进而解决了现有技术存在因充电设备的漏电不能被有效检测所导致充电安全性低的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种充电设备的漏电保护控制电路，其特征在于，所述漏电保护控制电路包括：电压产生模块、漏电流模拟模块、漏电流检测模块、漏电流采样模块、控制模块以及开关模块；

所述电压产生模块的第一端与所述漏电流模拟模块的第一端连接，所述电压产生模块的第二端与所述漏电流模拟模块的第二端连接，所述漏电流模拟模块的控制端与所述控制模块的第一输出端连接，所述开关模块的第一输入端与电网相线连接，所述开关模块的第二输入端与电网零线连接，所述开关模块的第一输出端与第二输出端均与待充电车辆连接，所述开关模块的控制端与所述控制模块的第二输出端连接，所述电网相线与电网零线均穿过所述漏电流检测模块的电流感应线圈，所述漏电流检测模块的输出端与所述漏电流采样模块的输入端连接，所述漏电流采样模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；

在对所述待充电车辆充电前，当充电设备上电时，所述电压产生模块产生预设电压，所述控制模块控制所述漏电流模拟模块在所述预设电压的作用下产生模拟漏电流，所述漏电流检测模块将所述模拟漏电流缩小后输出至所述漏电流采样模块，所述漏电流采样模块对缩小后的所述模拟漏电流进行放大处理后输出至所述控制模块，所述控制模块将放大处理后的所述模拟漏电流与预设模拟值进行比较，并根据比较结果确定所述漏电流采样模块是否发生故障；

当所述漏电流采样模块没有发生故障时，所述控制模块控制所述漏电流模拟模块停止产生所述模拟漏电流，并控制所述开关模块处于导通状态，以使得所述充电设备向所述待充电车辆进行充电；在所述待充电车辆的充电过程中，所述漏电流采样模块检测充电回路的漏电流，并将所述漏电流发送至控制模块，若所述控制模块检测所述漏电流超过预设阈值，则控制所述开关模块断开。

2.根据权利要求1所述的漏电保护控制电路，其特征在于，所述漏电流模拟模块包括：第一开关元件与电阻；

所述电阻的第一端为所述漏电流模拟模块的第一端，所述电阻的第二端与所述第一开关元件的第一端连接，所述第一开关元件的第二端为所述漏电流模拟模块的第二端。

3.根据权利要求2所述的漏电保护控制电路，其特征在于，所述第一开关元件为单刀单掷开关。

4.根据权利要求1所述的漏电保护控制电路，其特征在于，所述漏电流检测模块为零序电流互感器。

5.根据权利要求1所述的漏电保护控制电路，其特征在于，所述开关模块包括第二开关元件，所述第二开关元件的第一输入端为所述开关模块的第一输入端，所述第二开关元件的第二输入端为所述开关模块的第二输入端，所述第二开关元件的第一输出端为所述开关模块的第一输出端，所述第二开关元件的第二输出端为所述开关模块的第二输出端。

6.根据权利要求5所述的漏电保护控制电路，其特征在于，所述第二开关元件为继电器，所述继电器的第一端为所述第二开关元件的第一输入端，所述继电器的第二端为所述第二开关元件的第二输入端，所述继电器的第三端为所述第二开关元件的第一输出端，所述继电器的第四端为所述第二开关元件的第二输出端。

7.根据权利要求1所述的漏电保护控制电路，其特征在于，所述电压产生模块为正弦波发生器。

8.一种充电设备，其特征在于，所述充电设备包括如权利要求1至7任一项所述的漏电保护控制电路。