CN209707626U - 一种功率线短路检测装置与系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种功率线短路检测装置与系统，涉及电动汽车充电技术领域。该功率线短路检测装置包括隔离供电电源、光耦以及处理器，隔离供电电源与光耦的输入端串联后连接于待检测功率线之间，光耦的输出端与处理器的检测端口电连接，光耦用于在待检测功率线短路时，改变输入检测端口的信号，以使处理器依据检测端口的信号判断待检测功率线短路。本实用新型提供的功率线短路检测装置与系统具有能够判断出直流桩的功率输出线是否出现短路，防止出现安全故障的优点。

Description

一种功率线短路检测装置与系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，具体而言，涉及一种功率线短路检测装置与系统。

背景技术

直流充电桩(简称直流桩)可以实现直接对电动汽车的快速补电，因此近些年来在一些公共快充站、公交场站得到了快速的普及，深受终端用户的青睐。但是直流桩是一个极其复杂的机电一体化产品，且工作环境比较恶劣，如震动、酸碱腐蚀、盐雾、高温高湿等恶劣条件，这些都极有可能造成动力电缆、充电柜内动力铜排及其他绝缘材料的老化、破损，造成较大的安全隐患。因此，在对电动汽车进行充电之前，应该先对直流桩是否出现故障进行的检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种功率线短路检测装置，以解决现有技术中在对电动汽车进行充电时可能出现安全隐患的问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种功率线短路检测系统，以解决现有技术中在对电动汽车进行充电时可能出现安全隐患的问题。

本实用新型是这样实现的：

一方面，本实用新型实施例提供了一种功率线短路检测装置，所述功率线短路检测装置包括隔离供电电源、光耦以及处理器，所述隔离供电电源与所述光耦的输入端串联后连接于待检测功率线之间，所述光耦的输出端与所述处理器的检测端口电连接，所述光耦用于在所述待检测功率线短路时，改变输入所述检测端口的信号，以使所述处理器依据所述检测端口的信号判断所述待检测功率线短路。

进一步地，所述功率线短路检测装置还包括第一二极管，所述第一二极管与所述光耦的输入端并联，且所述第一二极管的负极与所述隔离供电电源的输出端电连接，所述第一二极管的正极与所述待检测功率线电连接。

进一步地，所述功率线短路检测装置还包括信号继电器，所述信号继电器与所述光耦的输入端串联。

进一步地，所述功率线短路检测装置还包括限流电阻，所述限流电阻与所述光耦的输入端串联。

进一步地，所述功率线短路检测装置还包括上拉电阻，所述上拉电阻的一端与所述光耦的输出端电连接，所述上拉电阻的另一端连接于一信号源，所述的光耦的输出端还与所述处理器的检测端口电连接，所述光耦的输出端用于在导通时改变输入所述检测端口的信号。

进一步地，所述隔离供电电源包括第二二极管，所述第二二极管的负极与所述光耦的输入端电连接。

进一步地，所述隔离供电电源还包括滤波电容，所述滤波电容的一端与所述光耦的输入端电连接，所述滤波电容的另一端与所述待检测功率线电连接。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种功率线短路检测系统，所述功率线短路检测系统包括防反接二极管与功率线短路检测装置，所述防反接二极管串联于所述待检测功率线。

进一步地，所述功率线短路检测系统还包括第一继电器与第二继电器，所述待检测功率线包括正极线与负极线，所述第一继电器与所述第二继电器分别连接于所述正极线与所述负极线。

进一步地，所述功率线短路检测系统还包括软启动开关，所述软启动开关与所述第二继电器或所述第一继电器并联。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种功率线短路检测装置与系统，该功率线短路检测装置包括隔离供电电源、光耦以及处理器，隔离供电电源与光耦的输入端串联后连接于待检测功率线之间，光耦的输出端与处理器的检测端口电连接，光耦用于在待检测功率线短路时，改变输入检测端口的信号，以使处理器依据检测端口的信号判断待检测功率线短路。由于直流桩存在安全隐患时，最常见的线路短路，造成整条功率线短路，因此可通过待检测功率线是否存在短路的方式判断直流桩是否存在安全隐患。其中，当直流桩的待检测功率线短路时，其充电输出端相当于一条导线，通过外加隔离供电电源与光耦的形式，当发生短路时，光耦导通；当没有发生短路时，光耦处于不导通状态，因此光耦的输出端的信号在两种状态下并不相同，进而通过处理器对于检测端口的信号的判断，能够判断出直流桩是否出现短路，防止出现安全故障。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例所提供的功率线短路检测装置的模块示意图。

图2示出了本实用新型实施例所提供的功率线短路检测装置的电路图。

图标：100-功率线短路检测装置；110-隔离供电电源；111-高频变压器；112-第二二极管；113-滤波电容；120-光耦；121-输入端；122-输出端；130-处理器；140-信号继电器；150-第一二极管；160-限流电阻；170-上拉电阻；180-防反接二极管；190-第一继电器；200-第二继电器；210-软启动开关。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式做详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种功率线短路检测装置100，该功率线短路检测装置100包括隔离供电电源110、光耦120以及处理器130，其中，隔离供电电源110与光耦120的输入端121串联后连接于待检测功率线之间，光耦120的输出端122与处理器130的检测端口电连接，光耦120用于在待检测功率线短路时，改变输入检测端口的信号，以使处理器130依据检测端口的信号判断待检测功率线短路。

具体地，在直流充电桩的充电线路中，一般包括充电输出端与AC/DC模块，且充电输出端通过功率线与AC/DC模块电连接，其中，充电输出端用于通过充电枪与电动汽车建立连接，AC/DC模块用于将单相或三相交流电压转换为电动汽车所需要的直流电压，即当需要对电动汽车进行充电时，可将充电枪与电动汽车连接，并通过AC/DC模块提供的直流电压为电动汽车进行充电。在实际应用中，充电桩的功率输出线路可能出现短路的问题，使充电过程可能存在安全隐患。有鉴于此，在进行充电之前，需对充电桩的功率输出线路是否出现短路故障进行判断。

其中，请参阅图2，本实施例采用外加隔离供电电源110与光耦120的方式实现对充电桩是否出现短路故障的判断，其中，光耦120包括输入端121与输出端122，在本实施例中以输入端121为发光二极管，输出端122为受光三极管为例进行说明，当然地，在其它的一些实施例中，也可以采用其它形式的光耦120，例如输入端121为发光二极管，输出端122为光敏电阻，本实施例对此并不做任何限定。

具体地，发光二极管的正极与隔离供电电源110的正极电连接，发光二极管的负极与待检测功率线电连接。并且，待检测功率线包括正极线与负极线，发光二极管的负极与正极线电连接，同时隔离供电电源110负极与负极线电连接。

并且，功率线短路检测装置100还包括上拉电阻170，上拉电阻170与受光三极管的集电极电连接，上拉电阻170还连接于一信号源，其中，该信号源即为一VCC电源，受光三极管的发射极接地，且受光三极管的集电极还与处理器130的检测端口电连接。

在充电输出端通过充电枪与电动汽车连接后，充电系统并不会立即对充电汽车进行充电，而是先对充电桩的功率输出线是否短路进行判断，具体判断过程为：

当充电桩不存在短路时，充电输出端的正极与负极断开，此时隔离供电电源110与光耦120无法形成一回路，光耦120处于不导通状态，即受光三极管不导通，VCC电源通过上拉电阻170的作用后，处理器130在检测端口接收到高电平信号，即当I/O口输入高电平时，处理器130判断充电桩未出现短路故障，可正常充电。并在检测未出现短路故障后，断开信号继电器140，同时导通充电输出端与AC/DC模块的连接，实现充电。

当充电桩存在短路时，充电输出端的正极与负极连接，此时充电输出端相当于一导线，隔离供电电源110与光耦120通过充电输出端形成一回路，发光二极管发光，受光三极管导通，下拉VCC电源，处理器130的检测端口的电压下降，处理器130在检测端口接收到低电平信号，即当I/O口输入低电平时，处理器130判断充电桩出现短路故障，处理器130上报故障，且停止继续充电过程，防止出现安全故障。

通过上述过程，能够使处理器130确定充电桩是否出现短路故障。

同时，为了防止在检测过程中由于故障出现反向电压，导致光耦120损坏，在本实施例中，功率线短路检测装置100还包括第一二极管150，其中，第一二极管150与光耦120的输入端121并联，且第一二极管150的负极与隔离供电电源110的输出端连接，第一二极管150的正极与待检测功率线连接。即第一二极管150与发光二极管并联，且第一二极管150的正极与待检测功率线中的正极线电连接，当存在反向电压时，通过第一二极管150形成回路，而不会损坏发光二极管，进而对光耦120起到了保护的作用。

可选地，在本实施例中，为了便于功率线短路检测装置100的开启与关闭，该功率线短路检测装置100还包括信号继电器140，信号继电器140与光耦120的输入端121串联。其中，由于光耦120的输入端121与第一二极管150并联，因此本实施例所述的信号继电器140与光耦120的输入端121串联可以为信号继电器140安装于主路，即信号继电器140与光耦120的输入端121、第一二极管150均串联；也可以为信号继电器140安装于支路，即信号继电器140与光耦120的输入端121串联后再与第一二极管150并联，本实施例对此并不做任何限定。在信号继电器140闭合时，功率线短路检测装置100即可进行充电桩是否出现短路故障的检测。当在电动汽车上插入充电枪后，信号继电器140闭合，功率线短路检测装置100开始进行检测。作为本实施例提供的一种实现方式，在充电桩内设置有CC1信号检测装置，用于检测充电枪的与电动汽车是否建立连接，当检测到与电动汽车建立连接时，则信号继电器140自动闭合，以实现检测。

需要说明的是，在本实施例中通过控制信号继电器140的闭合与断开的方式达到控制功率线短路检测装置100是否工作的效果，当然地，也可以通过一些相似的方式达到控制功率线短路检测装置100是否工作的效果，例如，控制隔离供电电源110是否上电的方式或改变信号继电器140的安装位置的方式，如将信号继电器140安装于隔离供电电源110中或安装于光耦120的输入端121处，本实施例对此并不做任何限定。

同时，为了防止线路内电流过高，在本实施例中，功率线短路检测装置100还包括限流电阻160，限流电阻160与光耦120的输入端121串联。

可选地，在本实施例中，隔离供电电源110包括高频变压器111、第二二极管112以及滤波电容113，其中，高频变压器111分别与第二二极管112、待检测功率线的负极线电连接，第二二极管112的负极与限流电阻160电连接，第二二极管112的正极与高频变压器111电连接，滤波电容113的一端与限流电阻160电连接，滤波电容113的另一端与待检测功率线的负极线电连接。其中，通过第二二极管112进行整流，输出直流电压，并且能够通过滤波电容113进行滤波，使隔离供电电源110稳定输出，提升隔离供电电源110的稳定性。

第二实施例

请再次参阅图2，本实用新型实施例还提供了一种功率线短路检测系统，该功率线短路检测系统包括防反接二极管180与第一实施例所述的功率线短路检测装置100，其中，防反接二极管180连接于待检测功率线。

在本实施例中，防反接二极管180能够起到防止在充电或者检测的过程中电流出现反灌的情况，其中，待检测功率线包括正极线与负极线，防反接二极管180连接于正极线或负极线上，例如，在连接于负极线上时，防反接二极管180的正极与充电输出端电连接，负极与AC/DC模块电连接。

可选地，在检测出充电桩未出现短路故障时，将充电输出端与AC/DC模块进行电连接，因此，功率线短路检测系统还包括第一继电器190与第二继电器200，待检测功率线包括正极线与负极线，第一继电器190与第二继电器200分别连接于正极线与负极线。当在检测出充电桩未出现短路故障时，处理器130可控制第一继电器190与第二继电器200闭合，进而进行充电的过程。

同时，功率线短路检测系统还包括软启动开关210，软启动开关210与第二继电器200或第一继电器190并联。例如，软启动开关210与第二继电器200并联，并且，在本实施例中，软启动开关210为功率IGBT器件。

综上所述，本实用新型提供了一种功率线短路检测装置与系统，该功率线短路检测装置包括隔离供电电源、光耦以及处理器，隔离供电电源与光耦的输入端串联后连接于待检测功率线之间，光耦的输出端与处理器的检测端口电连接，光耦用于在待检测功率线短路时，改变输入检测端口的信号，以使处理器依据检测端口的信号判断待检测功率线短路。由于直流桩存在安全隐患时，最常见的线路短路，造成整条功率线短路，因此可通过待检测功率线是否存在短路的方式判断直流桩是否存在安全隐患。其中，当直流桩的待检测功率线短路时，其充电输出端相当于一条导线，通过外加隔离供电电源与光耦的形式，当发生短路时，光耦导通；当没有发生短路时，光耦处于不导通状态，因此光耦的输出端的信号在两种状态下并不相同，进而通过处理器对于检测端口的信号的判断，能够判断出直流桩是否出现短路，防止出现安全故障。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率线短路检测装置，其特征在于，所述功率线短路检测装置包括隔离供电电源、光耦以及处理器，所述隔离供电电源与所述光耦的输入端串联后连接于待检测功率线之间，所述光耦的输出端与所述处理器的检测端口电连接，所述光耦用于在所述待检测功率线短路时，改变输入所述检测端口的信号，以使所述处理器依据所述检测端口的信号判断所述待检测功率线短路。

2.如权利要求1所述的功率线短路检测装置，其特征在于，所述功率线短路检测装置还包括第一二极管，所述第一二极管与所述光耦的输入端并联，且所述第一二极管的负极与所述隔离供电电源的输出端电连接，所述第一二极管的正极与所述待检测功率线电连接。

3.如权利要求2所述的功率线短路检测装置，其特征在于，所述功率线短路检测装置还包括信号继电器，所述信号继电器与所述光耦的输入端串联。

4.如权利要求1所述的功率线短路检测装置，其特征在于，所述功率线短路检测装置还包括限流电阻，所述限流电阻与所述光耦的输入端串联。

5.如权利要求1所述的功率线短路检测装置，其特征在于，所述功率线短路检测装置还包括上拉电阻，所述上拉电阻的一端与所述光耦的输出端电连接，所述上拉电阻的另一端连接于一信号源，所述的光耦的输出端还与所述处理器的检测端口电连接，所述光耦的输出端用于在导通时改变输入所述检测端口的信号。

6.如权利要求1所述的功率线短路检测装置，其特征在于，所述隔离供电电源包括第二二极管，所述第二二极管的负极与所述光耦的输入端电连接。

7.如权利要求1所述的功率线短路检测装置，其特征在于，所述隔离供电电源还包括滤波电容，所述滤波电容的一端与所述光耦的输入端电连接，所述滤波电容的另一端与所述待检测功率线电连接。

8.一种功率线短路检测系统，其特征在于，所述功率线短路检测系统包括防反接二极管与如权利要求1至7任意一项所述的功率线短路检测装置，所述防反接二极管串联于所述待检测功率线。

9.如权利要求8所述的功率线短路检测系统，其特征在于，所述功率线短路检测系统还包括第一继电器与第二继电器，所述待检测功率线包括正极线与负极线，所述第一继电器与所述第二继电器分别连接于所述正极线与所述负极线。

10.如权利要求9所述的功率线短路检测系统，其特征在于，所述功率线短路检测系统还包括软启动开关，所述软启动开关与所述第二继电器或所述第一继电器并联。