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

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

一种电动汽车交流充电连接装置输出短路检测装置

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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