CN211107034U

CN211107034U - 便携式交流充电桩控制器

Info

Publication number: CN211107034U
Application number: CN201921777564.0U
Authority: CN
Inventors: 刘婧琦; 钟笑凯; 李文涛; 钱丽娟
Original assignee: Hangzhou Silkworm Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Silkworm Technology Co ltd; China Jiliang University
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-10-22

Abstract

本实用新型公布了一种便携式交流充电桩控制器，涉及电动汽车交流充电桩技术领域，控制模块采集控制导引模块中的电压，经AD转换后输送到主控芯片中，主控芯片控制继电器闭合，将220V交流电经漏电及过压保护模块输送到充电枪，同时采集漏电及过压保护模块的电压，当电压大于给定值时，控制模块控制指示灯模块的LED故障灯亮、停止充电、充电灯灭；外接电源模块为控制模块、控制导引模块和漏电及过压保护模块提供电源。本实用新型线路简单，使用便捷，制作成本低，体积小便于携带，能够提供7千瓦的输出功率，充电速度较快，相对缩短电动汽车的充电时间，同时以指示灯提醒用户充电桩的充电状态，在充电桩故障时及时报错。

Description

便携式交流充电桩控制器

技术领域

本实用新型涉及电动汽车交流充电桩技术领域，尤其涉及一种便携式交流充电桩控制器。

技术背景

随着科技的发展和消费者环保意识的增强，电动车越来越成为人们出行的选择，充电桩与电动汽车之间的供不应求以及电动汽车市场的打开促进了新型充电桩的发展，设计使用便利、性能良好的充电桩将成为消费者的首选。目前充电桩的类型主要有直流快充与交流慢充两种，但是直流快充的充电桩不易移动，不能随时解决电动车电量不足的问题。现已有交流充电桩能在同一充电桩上实现8A、13A输出电流的切任意切换，但是该类充电桩输出电流小充电时间长，因此在安全的范围内增大交流充电桩的输出功率，缩短充电时间，设计便于携带、快速充电的充电桩将成为充电桩的发展趋势。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型提供一种便携式交流充电桩控制器，连接市电插座即可进行充电，操作方便，在220V交流输出时最大输出电流能够达到32A，能够相对缩短充电时间，安全可靠，解决了直流快速充电桩不易移动，携带不便的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种便携式交流充电桩控制器，包括：漏电及过压保护模块、控制模块、控制导引模块、指示灯模块及外接电源模块，所述控制模块采集控制导引模块中的电压，经AD转换后输送到主控芯片中，主控芯片控制继电器闭合，将220V交流电经漏电及过压保护模块输送到充电枪，同时采集漏电及过压保护模块的电压，当电压大于给定值时，控制模块控制指示灯模块的LED故障灯亮、停止充电、充电灯灭；外接电源模块为指示灯模块、控制模块、控制导引模块和漏电及过压保护模块提供电源。

进一步的，所述控制模块包括AD转换器、主控芯片和驱动阵列，AD转换器将控制导引模块检测到的电压与过压保护模块检测到的电压转换成数字信号传输给主控芯片，驱动阵列在主控芯片发出闭合或断开继电器指令时带动漏电及过压保护模块中的继电器和指示灯模块中的单刀双掷继电器工作。

进一步的，所述漏电及过压保护模块包括第一运算放大器、继电器、熔断器和压敏电阻；单相交流电输入的火线、零线分别连接电阻R7、R8后并联接入第一运算放大器的同相输入端，同时火线、零线与压敏电阻连接后接入地线，随后火线、零线通过熔断器接入到继电器，最后接入充电枪；第一运算放大器的输出端与AD转换器的IN1引脚相连，驱动阵列带动继电器工作。

进一步的，所述控制导引模块包括第二运算放大器、单刀双掷继电器、光电耦合器，主控芯片的I/O引脚通过电阻R5连接到光电耦合器，通过光电耦合器连接单刀双掷继电器和电阻R6，再经过电阻R2、R3分压连接第二运算放大器的同相输入端；主控芯片产生的PWM信号经过光电耦合器进行信号放大，形成12V的PWM信号，第二运算放大器的输出端与AD转换器的IN0引脚连接；电阻R3通过控制确认CP线连接到充电枪。

进一步的，所述指示灯模块包括电源、充电、故障三个状态的LED灯，当控制器接入市电插座，电源LED灯亮；当控制导引模块采样到的电压值在给定范围之间，充电LED灯亮；当电路出现过压或漏电现象，故障LED灯亮。

进一步的，所述指示灯模块还设有急停按键，急停按键连接主控芯片的I/O引脚。

进一步的，所述外接电源模块提供+5V和+12V电源。

进一步的，所述AD转换器采用ADC0809作为模数转换器。

进一步的，所述主控芯片采用STC89C52RC。

进一步的，所述驱动阵列采用ULN2003A。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供一种便携式交流充电桩控制器，通过控制PWM占空比决定输出电流的大小，能够使充电桩的输出功率达到7千瓦，同时控制器设有漏电保护及过压保护，线路简单，操作方便，安全可靠，充电速度较快，相对缩短电动汽车的充电时间，同时以指示灯提醒用户充电桩的充电状态，在充电桩故障时及时报错。

附图说明

图1是本实用新型提供的电路原理图；

图2是本实用新型实施例提供的漏电及过压保护模块电路原理图；

图3是本实用新型实施例提供的控制模块电路原理图；

图4是本实用新型实施例提供的控制导引模块电路原理图；

图5是本实用新型实施例提供的指示灯模块电路原理图。

具体实施方式

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。以下元器件的选型和取值大小仅为较佳实施例，不构成对本实用新型保护范围的限制。

参见图1，是本实用新型提供的电路模块图。本实用新型提供一种便携式交流充电桩控制器，包括漏电及过压保护模块10、控制模块20、控制导引模块30、指示灯模块40、外接电源模块50及市电插座60；所述控制模块采集控制导引模块中的电压，经AD转换后输送到主控芯片中，主控芯片控制继电器闭合，将220V交流电经漏电及过压保护模块输送到充电枪，同时采集漏电及过压保护模块的电压，当电压大于给定值时，控制模块控制指示灯模块的LED故障灯亮、停止充电、充电灯灭；外接电源模块为指示灯模块、控制模块、控制导引模块和漏电及过压保护模块提供电源。

参见图2，是本实用新型实施例提供的漏电及过压保护模块电路原理图。所述市电插座60接入220V交流电，通过漏电及过压保护模块10中的电阻R7、R8分压和运算放大器101的同相输入端，最终电流通过导线传送到充电枪；所述漏电及过压保护模块10设有压敏电阻102和熔断器103以实现过压、过流保护，通过主控芯片控制继电器104的状态来实现电动汽车充电和过压保护；压敏电阻体积小，焊接方便，当电路出现故障时，瞬间高电压施加在压敏电阻两端，压敏电阻阻值变得无穷小，使得压敏电阻导通并将大电流引入大地，从而保护电源设备不受损伤，因此选用压敏电阻作为漏电、过压保护装置。具体的电路连接为：单相交流电输入的火线、零线分别连接R7、R8后并联接入运算放大器LM385的同相输入端，同时火线、零线与压敏电阻102连接后接入地线，随后火线、零线通过熔断器103接入到继电器104，最后接入充电枪；继电器103、单刀双掷继电器303与驱动列阵(ULN2003A)203的6C、7C引脚连接，运算放大器101的输出端与AD转换器201中的IN1通道连接。

参见图3，是本实用新型实施例提供的控制模块电路原理图。所述控制模块20采用ADC0809作为模数转换器，采用STC89C52RC作为主控芯片；主控芯片202XTAL1、XTAL2引脚连接晶振Y1、电容C1、C2和电阻R1，RST引脚连接电容C3、复位开关S1，P1.0、P1.1、P1.2引脚分别连接AD转换器201START、OE、ALE引脚，P2.0-P2.7引脚依次连接AD转换器201D0-D7引脚，P3.0引脚连接AD转换器201CLOCK引脚，P3.5-P3.7引脚分别连接AD转化器201ADDA、ADDB、ADDC引脚，P1.7、P3.4引脚分别连接驱动阵列(ULN2003A)2037B、6B引脚；AD转换器201IN0、IN1两通道分别采集控制导引模块30中采样的电压和漏电及过压保护模块10中采样的电压，将模拟信号转化为数字信号传送给主控芯片202；驱动阵列(ULN2003A)203在主控芯片202发出闭合或断开继电器指令时带动继电器103和单刀双掷继电器303工作。在实际工作时，主控芯片无法直接带动继电器工作，需要在主控芯片与继电器之间添加驱动阵列以驱动继电器工作。

参见图4，是本实用新型实施例提供的控制导引模块电路原理图。所述控制导引模块30设有分压电阻R2、R3电压和运算放大器301将电压传送到AD转换器201，并通过控制确认CP线302连接到充电枪。所述控制导引模块30通过接口201接收主控芯片发出的PWM信号，主控芯片202P1.5引脚通过电阻R5连接到光电耦合器304，通过光电耦合器304连接单刀双掷继电器303和电阻R6，经过电阻R2、R3分压连接运算放大器301的同相输入端；主控芯片202产生的PWM信号经过光电耦合器304进行信号放大，形成12V的PWM信号，运算放大器301的输出端与AD转换器201中的IN0通道连接。

在本实施例中，依据国标GB/T18487.1-2015中充电模式3连接方式B控制导引方式的标准：控制确认CP采样电压为+12V时，单刀双掷继电器303控制单刀双掷开关切换至与PWM连接状态；电压为+9V时，充电连接装置连接；电压为+6V时，车辆可以进行充电。

参见图5，本实用新型实施例提供的指示灯模块电路原理图。所述指示灯模块40设有三个LED分别表示三种状态：电源401、充电402、故障403；LED电源401、LED充电402、LED故障403分别连接主控芯片202P0.0、P0.1、P0.2引脚，当控制器接入市电插座，电源灯亮；当AD转换器IN0通道采集的电压大于4.3V，故障灯亮；当IN1通道采集的电压小于2.1V，充电灯亮；所述指示灯模块设有急停按键404，在控制器故障时可直接按下，断开电路，急停按键404连接主控芯片202P0.4引脚，同时主控芯片202P0.0-P0.4引脚连接排阻RP1，排阻把不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，给LED提供一个驱动电压，使传输更加稳定。

所述外接电源模块50设有+12V和+5V电源，外接电源模块50为运算放大器302、单刀双掷继电器303、光电耦合器304、驱动阵列203、排阻RP1提供+12V电源，为AD转换器201、主控芯片202、继电器103+5V电源。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，包括：漏电及过压保护模块、控制模块、控制导引模块、指示灯模块及外接电源模块，所述控制模块采集控制导引模块中的电压，经AD转换后输送到主控芯片中，主控芯片控制继电器闭合，将220V交流电经漏电及过压保护模块输送到充电枪，同时采集漏电及过压保护模块的电压，当电压大于给定值时，控制模块控制指示灯模块的LED故障灯亮、停止充电、充电灯灭；外接电源模块为指示灯模块、控制模块、控制导引模块和漏电及过压保护模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述控制模块包括AD转换器、主控芯片和驱动阵列，AD转换器将控制导引模块检测到的电压与过压保护模块检测到的电压转换成数字信号传输给主控芯片，驱动阵列在主控芯片发出闭合或断开继电器指令时带动漏电及过压保护模块中的继电器和指示灯模块中的单刀双掷继电器工作。

3.根据权利要求2所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述漏电及过压保护模块包括第一运算放大器、继电器、熔断器和压敏电阻；单相交流电输入的火线、零线分别连接电阻R7、R8后并联接入第一运算放大器的同相输入端，同时火线、零线与压敏电阻连接后接入地线，随后火线、零线通过熔断器接入到继电器，最后接入充电枪；第一运算放大器的输出端与AD转换器的IN1引脚相连，驱动阵列带动继电器工作。

4.根据权利要求3所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述控制导引模块包括第二运算放大器、单刀双掷继电器、光电耦合器，主控芯片的I/O引脚通过电阻R5连接到光电耦合器，通过光电耦合器连接单刀双掷继电器和电阻R6，再经过电阻R2、R3分压连接第二运算放大器的同相输入端；主控芯片产生的PWM信号经过光电耦合器进行信号放大，形成12V的PWM信号，第二运算放大器的输出端与AD转换器的输入端连接；电阻R3通过控制确认CP线连接到充电枪。

5.根据权利要求书4所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述指示灯模块包括电源、充电、故障三个状态的LED灯，当控制器接入市电插座，电源LED灯亮；当控制导引模块采样到的电压值在给定范围之间，充电LED灯亮；当电路出现过压或漏电现象，故障LED灯亮。

6.根据权利要求书5所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述指示灯模块还设有急停按键，急停按键连接主控芯片的I/O引脚。

7.根据权利要求书5所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述外接电源模块提供+5V和+12V电源。

8.根据权利要求书2所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述AD转换器采用ADC0809作为模数转换器。

9.根据权利要求书2所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述主控芯片采用STC89C52RC。

10.根据权利要求书2所述的一种便携式交流充电桩控制器，其特征在于，所述驱动阵列采用ULN2003A。