CN215728715U - 一种电动汽车交流充电连接装置输出短路检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,安装在充电电源与电动汽车之间的充电回路中,包括:电源信号变换单元,用于输出测试电源;输出短路诊断单元,用于控制测试电源正负极与充电电源各相之间回路的通断;输出短路检测单元,用于采集测试电源的电压信号;主控板单元,用于输出控制信号至输出短路诊断单元以控制各回路通断,并采集输出短路检测单元输出的电压信号,根据电压信号来判断是否发生输出短路。本实用新型能够检测充电电源各相是否存在输出短路,能有效避免由于输出负载短路而引起的电路跳闸、起火等现象,确保电动汽车的充电安全。
Description
技术领域
本实用新型属于电动汽车充电设备制造技术领域,具体涉及一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置。
背景技术
随着电动汽车技术的不断成熟,电动汽车行业逐渐得到大众的青睐,使得越来越多的人选择电动汽车作为必要的交通工具。电动汽车具有零排放、节能等优点,因此电动汽车的市场占有率也在逐步提升。然而,电动汽车在充电过程中,时常因为输出短路而导致充电装置烧毁,甚至会造成触电、火灾等人身安全隐患。
基于此,现研究一种电动汽车交流充电连接装置输出短路保护检测方法,能够有效解决以上安全问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足,提供了一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,能够有效避免由于输出短路而导致的安全问题。
为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,安装在充电电源与电动汽车之间的充电回路中,其特征是,包括:
电源信号变换单元,用于输出测试电源;
输出短路诊断单元,用于控制测试电源正负极与充电电源各相之间回路的通断;
输出短路检测单元,用于采集测试电源的电压信号;
主控板单元,用于输出控制信号至输出短路诊断单元以控制各回路通断,并采集输出短路检测单元输出的电压信号,根据电压信号来判断是否发生输出短路。
进一步的,所述电源信号变换单元包括交流变压器T1和电阻R73,所述交流变压器T1的初级连接充电电源,交流变压器T1的次级串联电阻R73后输出测试电源。
进一步的,所述输出短路诊断单元包括光电隔离开关,所述光电隔离开关的输入端连接主控板单元,由主控板单元发出控制信号以控制其通断,光电隔离开关的输出端一端连接电源信号变换单元输出的测试电源,另一端连接充电电源各相。
进一步的,若充电电源为三相,输出短路诊断单元包括光电隔离开关O10、O12、O13、O9、O11、O14,光电隔离开关O10、O12、O13、O9、O11、O14的输入端一极分别连接主控板单元,另一极接地,光电隔离开关O10、O12、O13的输出端一极分别连接电源信号变换单元输出的测试电源的正极,光电隔离开关O10、O12、O13的输出端另一极分别连接充电电源的三相L1、L2、L3,光电隔离开关O9、O11、O14的输出端一极分别连接充电电源的两相L2、L3和N相,光电隔离开关O9、O11、O14的输出端另一极分别连接电源信号变换单元输出的测试电源的负极。
进一步的,若充电电源为单相,输出短路诊断单元中包括两个光电隔离开关,两个光电隔离开关的输入端连接主控板单元,其中一个光电隔离开关的输出端一极连接测试电源的正极,另一极连接充电电源的正极,另一个光电隔离开关的输出端一极连接充电电源的负极,另一极连接测试电源的负极。
进一步的,所述输出短路检测单元,用于对电源信号变换单元中电流信号进行采集,并将电流转化为电压输出。
进一步的,所述输出短路检测单元包括电流采样传感器CT4和电流电压转换电路,电流采样传感器CT4采样交流变压器T1的初级电流,并将采样的电流输入电流电压转换电路,电流电压转换电路将输入电流转换为电压输出至主控板单元。
进一步的,电流电压转换电路包括电阻R1、电容C1、电阻R2和电容C2,电流采样传感器CT4的两端并联电阻R1和电容C1,电阻R2和电容C2串联后并联在电容C1的两端,电阻R2和电容C2之间电连接点作为输出端连接主控板单元。
进一步的,当判断出发生输出短路时,主控板单元输出控制信号以断开充电回路。
与现有技术相比,本实用新型所达到的有益效果是:本实用新型通过充电电源各回路之间通断组合来进行检测单相(输出回路L1-N之间)或三相(输出回路L1-N/L2-N/L3-N/L1-L2/L1-L3/L2-L3之间)是否存在输出短路,能有效避免由于输出负载短路而引起的电路跳闸、起火等现象,确保电动汽车的充电安全。
附图说明
图1是是本实用新型的系统框图;
图2是本实用新型的输出短路检测示意图;
图3是电源信号变换单元电路原理图;
图4是输出短路诊断单元电路原理图;
图5是输出短路检测单元电路原理图;
图6是主控板单元电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案,而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
在本实用新型专利的描述中,需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,除了包含所列的那些要素,而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本实用新型专利的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型专利和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型专利的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型专利的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“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专利中的具体含义。
现有技术中,电动汽车交流充电连接装置,参见图1所示,包括
AC/DC电源单元,给电动汽车交流充电主控板单元进行供电;
主控板单元,控制电能切换单元、控制导引信号单元;
电能控制单元,为控制电能切换单元的导通和分断;
电能切换单元,用于实现对充电回路的导通与分断;
控制导引信号单元,为电动汽车和充电装置之间的信号传输或通讯;
状态显示单元,对充电设施的状态进行提示。
为了实现电动汽车交流充电连接装置的输出短路检测,本实用新型的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,安装在充电电源(市电)与电动汽车之间的充电回路中,检测电路的电流信号通过电路转化为电压信号,判断是否存在电流消耗,进而判断会否发生输出短路现象,发生短路时不允许充电,并进行报警提示,如图2所示,包括:
电源信号变换单元,电路图参见图3所示,包括交流变压器T1和电阻R73,交流变压器T1的初级连接充电电源,交流变压器T1的次级串联电阻R73后输出测试电源,上电后通过交流变压器T1产生交流信号源,作为输出短路的测试电源,后级串联电阻R73,当输出短路时交流变压器T1次级产生电流,初级同步消耗电流,通过CT4传感器检测初级电流。
输出短路诊断单元,电路图参见图4所述,包括光电隔离开关,光电隔离开关的输入端连接主控板单元,由主控板单元控制闭合或断开,光电隔离开关的输出端一端连接电源信号变换单元输出的测试电源,另一端连接充电电源,通过充电电源各回路之间通断组合来进行短路检测。
若充电电源为三相,则输出短路诊断单元的电路图如图4所示,包括光电隔离开关O10、O12、O13、O9、O11、O14,光电隔离开关O10、O12、O13、O9、O11、O14的输入端一极分别连接主控板单元,另一极接地,光电隔离开关O10、O12、O13的输出端一极分别连接电源信号变换单元输出的测试电源的正极,光电隔离开关O10、O12、O13的输出端另一极分别连接充电电源的三相(L1、L2、L3),光电隔离开关O9、O11、O14的输出端一极分别连接充电电源的任两相(L2、L3)和N相,光电隔离开关O9、O11、O14的输出端另一极分别连接电源信号变换单元输出的测试电源的负极。
输出短路诊断时,通过主控板分别闭合O10,O12,O13实现输出端一极与充电电源一相导通;分别闭合O9,O11,O14实现输出端另一极与充电电源另一相导通,检测三相输出回路L1-N/L2-N/L3-N/L1-L2/L1-L3/L2-L3之间是否存在输出短路。当发生短路时,变压器T1次级测试电源正负极会形成回路,产生电流。
若充电电源为单相,则输出短路诊断单元中包括两个光电隔离开关,两个光电隔离开关的输入端连接主控板单元,其中一个光电隔离开关的输出端一极连接测试电源的正极,另一极连接充电电源的正极,另一个光电隔离开关的输出端一极连接充电电源的负极,另一极连接测试电源的负极。
输出短路诊断时,通过主控板分别闭合两个光电隔离开关,检测单相输出回路L-N之间是否存在输出短路。当发生短路时,变压器T1次级测试电源正负极会形成回路,产生电流。
输出短路检测单元,对电源信号变换单元中电流信号进行采集,并将电流转化为电压输出。电路图参见图5所示,输出短路检测单元包括电流采样传感器CT4和电流电压转换电路,电流采样传感器CT4采样交流变压器T1的初级电流,并将采样的电流输入电流电压转换电路,电流电压转换电路将输入电流转换为电压输出至主控板单元。
电流电压转换电路包括电阻R1、电容C1、电阻R2和电容C2,电流采样传感器CT4的两端并联电阻R1和电容C1,电阻R2和电容C2串联后并联在电容C1的两端,电阻R2和电容C2之间电连接点作为输出端连接主控板单元。
当输出短路时电源信号变换单元变压器后级产品消耗电流,变压器T1前级产生电流,电流采样传感器CT4会产生电流信号,通过电阻R1进行电流信号转换成电压信号,通过电阻R2与电容C2电路滤波后提供给主控板单元。
主控板单元,控制输出短路诊断单元中光电隔离开关的闭合和断开,并采集输出短路检测单元输出的电压信号,根据电压信号来判断是否发生输出短路。
主控板单元的电路图参见图6所示,包括主控芯片U2,主控芯片U2的PB4、PB3、PA15、PA10、PA9、PA8端子连接输出短路诊断单元中光电隔离开关,用于输出光电隔离开关的控制信号,PA0端子连接输出短路检测单元的输出端,用于接入输出电压。PB0、PB1、PA6、PA7端子连接电能切换单元,用于输出充电设施允许充电或终止充电的控制信号。
未有短路故障时,采集到的电压值为A,当有发生短路故障时,采集到的电压值为B(B<A),当主控板检测到输出电压值为B时,可以判断发生输出短路,当判断出发生输出短路时,不允许闭合控制电能切换单元、控制导引信号单元不允许发送允许充电信号,通知电动汽车充电装置不允许充电。
工作原理:电动汽车交流充电连接装置连接电网后,通过输出短路诊断单元、输出短路检测单元、电源信号变换单元和主控板单元组合,通过逻辑判断确定是否存在输出短路故障。通过检测短路故障,确认电能控制单元是否允许充电;通过控制导引信号单元是告知电动汽车是否允许充电;以及状态显示单元对是否进行故障提示。
本实用新型能有效避免由于输出负载短路而引起的电路跳闸、起火等现象,确保电动汽车的充电安全。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,安装在充电电源与电动汽车之间的充电回路中,其特征是,包括:
电源信号变换单元,用于输出测试电源;
输出短路诊断单元,用于控制测试电源正负极与充电电源各相之间回路的通断;
输出短路检测单元,用于采集测试电源的电压信号;
主控板单元,用于输出控制信号至输出短路诊断单元以控制各回路通断,并采集输出短路检测单元输出的电压信号,根据电压信号来判断是否发生输出短路。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,所述电源信号变换单元包括交流变压器T1和电阻R73,所述交流变压器T1的初级连接充电电源,交流变压器T1的次级串联电阻R73后输出测试电源。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,所述输出短路诊断单元包括光电隔离开关,所述光电隔离开关的输入端连接主控板单元,由主控板单元发出控制信号以控制其通断,光电隔离开关的输出端一端连接电源信号变换单元输出的测试电源,另一端连接充电电源各相。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,若充电电源为三相,输出短路诊断单元包括光电隔离开关O10、O12、O13、O9、O11、O14,光电隔离开关O10、O12、O13、O9、O11、O14的输入端一极分别连接主控板单元,另一极接地,光电隔离开关O10、O12、O13的输出端一极分别连接电源信号变换单元输出的测试电源的正极,光电隔离开关O10、O12、O13的输出端另一极分别连接充电电源的三相L1、L2、L3,光电隔离开关O9、O11、O14的输出端一极分别连接充电电源的两相L2、L3和N相,光电隔离开关O9、O11、O14的输出端另一极分别连接电源信号变换单元输出的测试电源的负极。
5.根据权利要求3所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,若充电电源为单相,输出短路诊断单元中包括两个光电隔离开关,两个光电隔离开关的输入端连接主控板单元,其中一个光电隔离开关的输出端一极连接测试电源的正极,另一极连接充电电源的正极,另一个光电隔离开关的输出端一极连接充电电源的负极,另一极连接测试电源的负极。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,所述输出短路检测单元,用于对电源信号变换单元中电流信号进行采集,并将电流转化为电压输出。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,所述输出短路检测单元包括电流采样传感器CT4和电流电压转换电路,电流采样传感器CT4采样交流变压器T1的初级电流,并将采样的电流输入电流电压转换电路,电流电压转换电路将输入电流转换为电压输出至主控板单元。
8.根据权利要求7所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,电流电压转换电路包括电阻R1、电容C1、电阻R2和电容C2,电流采样传感器CT4的两端并联电阻R1和电容C1,电阻R2和电容C2串联后并联在电容C1的两端,电阻R2和电容C2之间电连接点作为输出端连接主控板单元。
9.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流充电装置输出短路检测装置,其特征是,当判断出发生输出短路时,主控板单元输出控制信号以断开充电回路。
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