CN208498256U - 一种充电设施智能充电能效检测装置 - Google Patents

Abstract

一种充电设施智能充电能效检测装置，其技术要点在于：包括控制器、检测模块、驱动电路、输入整流电路UR1、逆变电路、输出整流电路UR2、高频变压器T及输出接触器Q3，控制器通过驱动电路连接逆变电路，控制器通过信号调理电路连接检测模块，所述检测模块包括温度检测电路、电流检测电路和电压检测电路，温度检测电路和电压检测电路均连接蓄电池，电流检测电路连接输出滤波电路的输出端，本实用新型能够在充电设施对锂电池进行充电的过程中实时监测锂电池的状态来掌控充电设施的好坏，当检测到电池充电状态异常时立刻调整充电设施或切断充电过程，可以确保锂电池的使用安全，同时还可随时调整充电设施的结构，以提高充电设施的使用安全性。

Description

一种充电设施智能充电能效检测装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，具体涉及一种充电设施智能充电能效检测装置。

背景技术

电动汽车是汽车工业发展的方向，是解决能源危机和环境污染的重要途径，锂离子电池组作为电动汽车的动力装置，其使用的安全性、稳定性是营销电动汽车发展的关键所在。然而，在实际应用中，除了锂电池的正确使用外，对锂电池的充电方式也是直接影响锂电池使用寿命的关键，因此，需要对锂电池的充电设施进行检测，以便了解该充电装置对锂电池来讲是否安全合理，但现有锂电池充电设施的检测装置与锂电池的充电设施是独立的两个个体，是分别在锂电池充电之前对锂电池进行检测，然后在锂电池充电完成后再次对锂电池进行检测，通过对锂电池充电前后检测数据的对比来评判该充电设施的好坏，那么若待检测的充电设施有缺陷，则被其充电后的锂电池已经造成了损坏，因此这种测试方式存在对锂电池伤害风险大的缺陷，这就提高了充电设施的研发成本。

发明内容

本实用新型旨在于克服上述技术问题，提供了一种充电设施智能充电能效检测装置，其能够在充电设施对锂电池进行充电的过程中实时监测锂电池的状态来掌控充电设施的好坏，当检测到电池充电状态异常时立刻调整充电设施或切断充电过程，可以确保锂电池的使用安全，同时还可随时调整充电设施的结构，以提高充电设施的使用安全性。

本实用新型的充电设施智能充电能效检测装置，为实现上述目的所采用的技术方案在于：包括控制器、检测模块、驱动电路、输入接触器Q1、熔断器FU、输入滤波电路FL、输入整流电路UR1、逆变电路、输出整流电路UR2、高频变压器T、输出滤波电路及输出接触器Q3，控制器通过驱动电路连接逆变电路，控制器通过信号调理电路连接检测模块，所述检测模块包括温度检测电路、电流检测电路和电压检测电路，温度检测电路和电压检测电路均连接蓄电池，电流检测电路连接输出滤波电路的输出端，

所述输入接触器Q1的三个常开触点作为闭合三级刀开关接通工频三相交流电，输入接触器Q1的三个常开触点连接熔断器FU，熔断器FU连接由三个并联的电感FL构成的输入滤波电路，输入滤波电路经三个并联的上电电阻R连接输入整流电路的输入端，输入整流电路的输出端连接逆变电路的输入端，逆变电路的输出端经中频变压器T1和高频变压器T2连接输出整流电路的输入端，输出整流电路UR2的输出端经输出滤波电路连接蓄电池，蓄电池与输出滤波电路之间设有作为蓄电池控制开关的输出接触器Q3的常开触点，上电接触器Q2的常开触点的两端分别与上电电阻R的两端相连，

所述输入整流电路包括整流桥D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2及电容C3，所述整流桥D1的输入端连接上电电阻R、输出端接电容C1和电容C3，电容C1、电容 C2和电容C3依次串联后与依次串联的电阻R1、电阻R2和电阻R3并联，电阻R1的一端接开关管S1的一端，开关管S1的另一端接二极管D2的负极和电感L4的一端，电阻R3的一端接二极管D2的正极和电阻R4的一端，电感L4的另一端接逆变电路中的电容C4的一端，电阻 R4的另一端接逆变电路中的电容C5的一端；

所述逆变电路包括电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R5、电阻R6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关器件B1、开关器件B2、开关器件B3、开关器件B4及中频变压器T1，电容C4和电容C5串联后与电阻R5和电阻R6串联后并联，电容C4和电容C5串联后的中点连接电阻R5和电阻R6串联后的中点，电阻R5的一端连接开关器件B1的一端，电阻R6的一端连接开关器件B2的一端，开关器件B1和开关器件B2串联后的支路与开关器件B3和B4串联后的支路相互并联，开关器件B1与开关器件B2 串联后的中点连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电容C10的一端，电容C10的另一端连接中频变压器T1的输入线圈的一端，开关器件B3与开关器件B4串联后的中点连接中频变压器T1的输入线圈的另一端，开关器件B1的两端连接有相互并联的二极管D3和电容C6，开关器件B2的两端连接有相互并联的二极管D4和电容C7，开关器件B3的两端连接有相互并联的二极管D5和电容C8，开关器件B4的两端连接有相互并联的二极管D6和电容C9，电容C9的一端连接高频变压器T2的输出线圈的一端，高频变压器T2的输出线圈的另一端连接二极管D9的正极，二极管D9的负极连接开关器件B1和开关器件B3；

所述输出整流电路UR2包括二极管D7、D8、开关管S2及电容C11，中频变压器T1的输出线圈的两端分别连接二极管D7的正极和二极管D8的正极，二极管D7的负极与二极管D8的负极连接后与高频变压器T2的输入线圈的一端连接，中频变压器T1的输入线圈的中点引出一条导线连接电容C11的一端和开关管S2的一端，开关管S2的另一端与二极管D8的负极和高频变压器T2的输入线圈一端的连接中点相连，高频变压器T2的输入线圈的另一端连接电容C11的一端，电容C11作为输出滤波电路，输出滤波电路的两端连接输出接触器Q3的常开触点。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动电路包括三极管V1、三极管V2、三极管V3、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、稳压二极管D11及稳压二极管D12，所述三极管V1的基极连接三极管V3的基极，三极管V1的集电极极连接三极管V3的发射极，三极管V1的发射极接-Vc端，三极管V3的集电极接+Vc端，电阻R13的一端接+Vc端、另一端接三极管V2的集电极，电阻R13和三极管V2的集电极连接后的中点与三极管V1的基极和三极管V3的基极连接后的中点短接，三极管V2的发射极接 -Vc端，三极管V2的基极接电阻R14的一端，三极管V1的集电极与三极管V3的发射极连接后的中点连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接逆变电路中开关器件B2的G端，电阻 R15与开关器件B2的G端连接后的中点连接稳压二极管D11的正极，稳压二极管D11的负极连接稳压二极管D12的负极，稳压二极管D12的正极接地，电阻R12的一端接+Vc、电容C12 的一端和电容C13的一端均接+Vc端，电容C14的一端和电容C15的一端均接-Vc端，电容 C12的另一端、电容C13的另一端、电容C14的另一端及电容C15的另一端均接地。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器通过光耦隔离电路VLC连接驱动电路，所述光耦隔离电路VLC包括三极管V4、二极管D13和发光二极管D14，三极管V4的基极接二极管 D13的正极，三极管V4的发射极接-Vc端，二极管D13的负极接地，发光二极管D14的正极接电阻R11，三极管V4的集电极接驱动电路中电阻R12的另一端，电阻R2与三极管V4的集电极连接后的中点连接驱动电路中电阻R14的另一端。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器连接过载报警电路，所述过载报警电路包括发光二极管、扬声器、电阻R11、电阻R12和三极管Q1；所述控制器与电阻R11一端连接，电阻R11另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与发光二极管的阴极和扬声器的负极连接，发光二极管的阳极和电阻R12一端连接，电阻R12另一端分别与扬声器正极和电源VCC连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器连接显示器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置的输入整流电路、逆变电路、中频变压器、高频变压器及输出整流电路等构成锂电池的充电设备，同时控制器通过检测模块实时监测蓄电池在充电过程中的电流、电压和温度信息，以便了解蓄电池的状况，再根据检测模块反馈的数据，由控制器经驱动电路调控逆变电路，进而调控充电设施对锂电池的充电方式，使本实用新型能够在充电设施对锂电池进行充电的过程中实时监测锂电池的状态来掌控充电设施的好坏，当检测到电池充电状态异常时立刻调整充电设施或切断充电过程，可以确保锂电池的使用安全，同时还可随时调整充电设施的结构，以提高充电设施的使用安全性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是驱动电路图；

图3是光电隔离电路图；

图4是过载报警电路图；

图5是电流监测电路图；

图6是电压监测电路图；

图7是温度监测电路图；

图8是信号调理电路图。

具体实施方式

实施例一

参照图1，本实施例中的充电设施智能充电能效检测装置，包括控制器、检测模块、驱动电路、输入接触器Q1、熔断器FU、输入滤波电路FL、输入整流电路UR1、逆变电路、输出整流电路UR2、高频变压器T、输出滤波电路及输出接触器Q3，

控制器通过驱动电路连接逆变电路，控制器通过信号调理电路连接检测模块，所述检测模块包括温度检测电路、电流检测电路和电压检测电路，温度检测电路和电压检测电路均连接蓄电池，电流检测电路连接输出滤波电路的输出端，

所述输入接触器Q1的三个常开触点作为闭合三级刀开关接通工频三相交流电，输入接触器Q1的三个常开触点连接熔断器FU，熔断器FU连接由三个并联的电感FL构成的输入滤波电路，输入滤波电路经三个并联的上电电阻R连接输入整流电路的输入端，输入整流电路的输出端连接逆变电路的输入端，逆变电路的输出端经中频变压器T1和高频变压器T2连接输出整流电路的输入端，输出整流电路UR2的输出端经输出滤波电路连接蓄电池，蓄电池与输出滤波电路之间设有作为蓄电池控制开关的输出接触器Q3的常开触点，上电接触器Q2的常开触点的两端分别与上电电阻R的两端相连，

所述输入整流电路包括整流桥D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2及电容C3，所述整流桥D1的输入端连接上电电阻R、输出端接电容C1和电容C3，电容C1、电容 C2和电容C3依次串联后与依次串联的电阻R1、电阻R2和电阻R3并联，电阻R1的一端接开关管S1的一端，开关管S1的另一端接二极管D2的负极和电感L4的一端，电阻R3的一端接二极管D2的正极和电阻R4的一端，电感L4的另一端接逆变电路中的电容C4的一端，电阻 R4的另一端接逆变电路中的电容C5的一端；

所述逆变电路包括电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R5、电阻R6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关器件B1、开关器件B2、开关器件B3、开关器件B4及中频变压器T1，电容C4和电容C5串联后与电阻R5和电阻R6串联后并联，电容C4和电容C5串联后的中点连接电阻R5和电阻R6串联后的中点，电阻R5的一端连接开关器件B1的一端，电阻R6的一端连接开关器件B2的一端，开关器件B1和开关器件B2串联后的支路与开关器件B3和B4串联后的支路相互并联，开关器件B1与开关器件B2 串联后的中点连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电容C10的一端，电容C10的另一端连接中频变压器T1的输入线圈的一端，开关器件B3与开关器件B4串联后的中点连接中频变压器T1的输入线圈的另一端，开关器件B1的两端连接有相互并联的二极管D3和电容C6，开关器件B2的两端连接有相互并联的二极管D4和电容C7，开关器件B3的两端连接有相互并联的二极管D5和电容C8，开关器件B4的两端连接有相互并联的二极管D6和电容C9，电容C9的一端连接高频变压器T2的输出线圈的一端，高频变压器T2的输出线圈的另一端连接二极管D9的正极，二极管D9的负极连接开关器件B1和开关器件B3；

所述输出整流电路UR2包括二极管D7、D8、开关管S2及电容C11，中频变压器T1的输出线圈的两端分别连接二极管D7的正极和二极管D8的正极，二极管D7的负极与二极管D8的负极连接后与高频变压器T2的输入线圈的一端连接，中频变压器T1的输入线圈的中点引出一条导线连接电容C11的一端和开关管S2的一端，开关管S2的另一端与二极管D8的负极和高频变压器T2的输入线圈一端的连接中点相连，高频变压器T2的输入线圈的另一端连接电容C11的一端，电容C11作为输出滤波电路，输出滤波电路的两端连接输出接触器Q3的常开触点。

所述控制器采用型号为STM8S105K6T6单片机。

工作过程及原理：

闭合作为三级刀开关的输入接触器Q1的三个常开触点，接通50Hz工频三相交流电，由熔断器FU做电路保护，通过三个电感器构成的输入滤波电路FL进行滤波，让三个上电电阻 R所构成的负载电阻上获得稳定电压，通过输入整流电路UR1整流和电感L4再次滤波后获得逆变电路UI所需的平滑直流电压。该直流电压在电子功率系统中通过逆变电路的IGBT开关管B1-B4的交替开关作用，逆变为几千到几万赫兹的中、高频交流电，再通过中频变压器T1 和高频变压器T2降至适合的低压电，还要采用输出整流电路UR2整流和电容C11构成的输出滤波电路滤波，将中、高频交流电变为适合蓄电池的直流电，蓄电池的上端由刀开关控制通断。

蓄电池的电流信号通过电流检测电路反馈给控制器，蓄电池的电压信号通过电压检测电路反馈给控制器、蓄电池的温度信号通过温度检测电路反馈给控制器，从而使控制器掌控蓄电池在充电过程中的电流、电压及温度信息，以便掌控蓄电池的充电状态，根蓄电池的充电状态控制驱动电路对逆变电路进行调控，通过调控逆变电路来对蓄电池的充电状态进行调控。

实施例二

参照图2，本实施例中，所述驱动电路包括三极管V1、三极管V2、三极管V3、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、稳压二极管D11 及稳压二极管D12，所述三极管V1的基极连接三极管V3的基极，三极管V1的集电极极连接三极管V3的发射极，三极管V1的发射极接-Vc端，三极管V3的集电极接+Vc端，电阻R13 的一端接+Vc端、另一端接三极管V2的集电极，电阻R13和三极管V2的集电极连接后的中点与三极管V1的基极和三极管V3的基极连接后的中点短接，三极管V2的发射极接-Vc端，三极管V2的基极接电阻R14的一端，三极管V1的集电极与三极管V3的发射极连接后的中点连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接逆变电路中开关器件B2的G端，电阻R15与开关器件B2的G端连接后的中点连接稳压二极管D11的正极，稳压二极管D11的负极连接稳压二极管D12的负极，稳压二极管D12的正极接地，电阻R12的一端接+Vc、电容C12的一端和电容C13的一端均接+Vc端，电容C14的一端和电容C15的一端均接-Vc端，电容C12的另一端、电容C13的另一端、电容C14的另一端及电容C15的另一端均接地。

实施例三

参照图3，本实施例中，所述控制器通过光耦隔离电路VLC连接驱动电路，所述光耦隔离电路VLC包括三极管V4、二极管D13和发光二极管D14，三极管V4的基极接二极管D13的正极，三极管V4的发射极接-Vc端，二极管D13的负极接地，发光二极管D14的正极接电阻R11，三极管V4的集电极接驱动电路中电阻R12的另一端，电阻R2与三极管V4的集电极连接后的中点连接驱动电路中电阻R14的另一端。

实施例四

参照图4，本实施例中，所述控制器连接过载报警电路，所述过载报警电路包括发光二极管、扬声器、电阻R11、电阻R12和三极管Q1；所述控制器与电阻R11一端连接，电阻R11另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与发光二极管的阴极和扬声器的负极连接，发光二极管的阳极和电阻R12一端连接，电阻R12另一端分别与扬声器正极和电源VCC连接。

实施例五

参照图1，所述控制器连接显示器，由显示器显示本装置的相关检测数据，所述显示器包括JLX12864G-109-P模块；控制器的引脚PC0-PC7连接JLX12864G-109-P模块的数据端口，控制器的引脚PD3-PD7连接JLX12864G-109-P模块的控制端口。

Claims (5)

1.一种充电设施智能充电能效检测装置，其特征在于：包括控制器、检测模块、驱动电路、输入接触器Q1、熔断器FU、输入滤波电路FL、输入整流电路UR1、逆变电路、输出整流电路UR2、高频变压器T、输出滤波电路及输出接触器Q3，

控制器通过驱动电路连接逆变电路，控制器通过信号调理电路连接检测模块，所述检测模块包括温度检测电路、电流检测电路和电压检测电路，温度检测电路和电压检测电路均连接蓄电池，电流检测电路连接输出滤波电路的输出端，

所述输入接触器Q1的三个常开触点作为闭合三级刀开关接通工频三相交流电，输入接触器Q1的三个常开触点连接熔断器FU，熔断器FU连接由三个并联的电感FL构成的输入滤波电路，输入滤波电路经三个并联的上电电阻R连接输入整流电路的输入端，输入整流电路的输出端连接逆变电路的输入端，逆变电路的输出端经中频变压器T1和高频变压器T2连接输出整流电路的输入端，输出整流电路UR2的输出端经输出滤波电路连接蓄电池，蓄电池与输出滤波电路之间设有作为蓄电池控制开关的输出接触器Q3的常开触点，上电接触器Q2的常开触点的两端分别与上电电阻R的两端相连，

所述输入整流电路包括整流桥D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2及电容C3，所述整流桥D1的输入端连接上电电阻R、输出端接电容C1和电容C3，电容C1、电容C2和电容C3依次串联后与依次串联的电阻R1、电阻R2和电阻R3并联，电阻R1的一端接开关管S1的一端，开关管S1的另一端接二极管D2的负极和电感L4的一端，电阻R3的一端接二极管D2的正极和电阻R4的一端，电感L4的另一端接逆变电路中的电容C4的一端，电阻R4的另一端接逆变电路中的电容C5的一端；

所述逆变电路包括电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R5、电阻R6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关器件B1、开关器件B2、开关器件B3、开关器件B4及中频变压器T1，电容C4和电容C5串联后与电阻R5和电阻R6串联后并联，电容C4和电容C5串联后的中点连接电阻R5和电阻R6串联后的中点，电阻R5的一端连接开关器件B1的一端，电阻R6的一端连接开关器件B2的一端，开关器件B1和开关器件B2串联后的支路与开关器件B3和B4串联后的支路相互并联，开关器件B1与开关器件B2串联后的中点连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电容C10的一端，电容C10的另一端连接中频变压器T1的输入线圈的一端，开关器件B3与开关器件B4串联后的中点连接中频变压器T1的输入线圈的另一端，开关器件B1的两端连接有相互并联的二极管D3和电容C6，开关器件B2的两端连接有相互并联的二极管D4和电容C7，开关器件B3的两端连接有相互并联的二极管D5和电容C8，开关器件B4的两端连接有相互并联的二极管D6和电容C9，电容C9的一端连接高频变压器T2的输出线圈的一端，高频变压器T2的输出线圈的另一端连接二极管D9的正极，二极管D9的负极连接开关器件B1和开关器件B3；

所述输出整流电路UR2包括二极管D7、D8、开关管S2及电容C11，中频变压器T1的输出线圈的两端分别连接二极管D7的正极和二极管D8的正极，二极管D7的负极与二极管D8的负极连接后与高频变压器T2的输入线圈的一端连接，中频变压器T1的输入线圈的中点引出一条导线连接电容C11的一端和开关管S2的一端，开关管S2的另一端与二极管D8的负极和高频变压器T2的输入线圈一端的连接中点相连，高频变压器T2的输入线圈的另一端连接电容C11的一端，电容C11作为输出滤波电路，输出滤波电路的两端连接输出接触器Q3的常开触点。

2.如权利要求1所述的一种充电设施智能充电能效检测装置，其特征在于：所述驱动电路包括三极管V1、三极管V2、三极管V3、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、稳压二极管D11及稳压二极管D12，所述三极管V1的基极连接三极管V3的基极，三极管V1的集电极极连接三极管V3的发射极，三极管V1的发射极接-Vc端，三极管V3的集电极接+Vc端，电阻R13的一端接+Vc端、另一端接三极管V2的集电极，电阻R13和三极管V2的集电极连接后的中点与三极管V1的基极和三极管V3的基极连接后的中点短接，三极管V2的发射极接-Vc端，三极管V2的基极接电阻R14的一端，三极管V1的集电极与三极管V3的发射极连接后的中点连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接逆变电路中开关器件B2的G端，电阻R15与开关器件B2的G端连接后的中点连接稳压二极管D11的正极，稳压二极管D11的负极连接稳压二极管D12的负极，稳压二极管D12的正极接地，电阻R12的一端接+Vc、电容C12的一端和电容C13的一端均接+Vc端，电容C14的一端和电容C15的一端均接-Vc端，电容C12的另一端、电容C13的另一端、电容C14的另一端及电容C15的另一端均接地。

3.如权利要求2所述的一种充电设施智能充电能效检测装置，其特征在于：所述控制器通过光耦隔离电路VLC连接驱动电路，所述光耦隔离电路VLC包括三极管V4、二极管D13和发光二极管D14，三极管V4的基极接二极管D13的正极，三极管V4的发射极接-Vc端，二极管D13的负极接地，发光二极管D14的正极接电阻R11，三极管V4的集电极接驱动电路中电阻R12的另一端，电阻R2与三极管V4的集电极连接后的中点连接驱动电路中电阻R14的另一端。

4.如权利要求1所述的一种充电设施智能充电能效检测装置，其特征在于：所述控制器连接过载报警电路，所述过载报警电路包括发光二极管、扬声器、电阻R11、电阻R12和三极管Q1；所述控制器与电阻R11一端连接，电阻R11另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与发光二极管的阴极和扬声器的负极连接，发光二极管的阳极和电阻R12一端连接，电阻R12另一端分别与扬声器正极和电源VCC连接。

5.如权利要求1所述的一种充电设施智能充电能效检测装置，其特征在于：所述控制器连接显示器。