CN217112622U - 一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路和充电桩 - Google Patents

Abstract

一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路与充电桩，通过整流电路根据L线继电器和N线继电器的粘连状态输出电流信号，通过隔离电路根据电流信号输出判断信号，在充电桩充电前，通过主控单元根据判断信号判断L线继电器或/和N线继电器粘连时，禁止充电枪充电。本实用新型使用普通继电器，仅采用一个隔离器件就能准确检测继电器粘连。本实用新型电路简单、使用方便、成本低廉，具有较高的实用价值。

Description

一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路和充电桩

技术领域

本实用新型属于电动汽车领域，具体涉及一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路和充电桩。

背景技术

新能源汽车是电气化与智能化的载体，同时能有效降低石化能源使用率，是未来汽车发展方向。新能源汽车的充电方式分为交流充电和直流充电，目前市面上大多使用交流方式为汽车充电。新能源汽车的充电桩对安全性要求极高，一旦继电器发生粘连故障，必须迅速停止充电，否则会对车辆的OBC和使用者带来安全隐患。

新能源汽车的充电桩电路如图1所示，充电桩电路有两个继电器，即L线继电器和N线继电器。L线继电器和N线继电器的断开与闭合由充电桩控制，但当继电器发生粘连故障，即继电器一直连通而无法控制其断开时，充电桩的输出端将一直带电，具有安全隐患。因此必须检测继电器是否粘连。

发明内容

为了克服现有技术缺陷，本实用新型的一个目的是提供一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，本实用新型的另一个目的是提供一种充电桩。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的一个方面提供一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，用于电动汽车充电桩，所述充电桩包括L线继电器和N线继电器，所述继电器粘连检测电路包括整流电路、隔离电路和主控单元，其中：

所述整流电路的输入端与所述L线继电器输出端和输入端连接，所述整流电路的输入端还与所述N线继电器的输出端和输入端连接，所述整流电路的输出端与所述隔离电路连接；

所述隔离电路与所述主控单元连接；

所述主控单元与所述L线继电器和所述N线继电器连接；

所述整流电路根据所述L线继电器和所述N线继电器的粘连状态输出电流信号；

所述隔离电路根据所述电流信号输出判断信号；

在所述充电桩充电前，所述主控单元根据所述判断信号判断所述L线继电器或/和N 线继电器粘连时，禁止所述充电桩充电。

优选地，所述电路还包括显示单元，所述显示单元与所述主控单元连接，当所述主控单元判断所述L线继电器或/和N线继电器粘连时，所述显示单元显示故障。

优选地，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一电阻，其中：

所述第一二极管的正极与所述L线继电器的输出端连接，负极与所述第一电阻的一端连接；

所述第二二极管的正极与所述N线继电器的输出端连接，负极与所述第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端与所述隔离电路连接；

所述第三二极管的正极与所述隔离电路连接，负极与所述L线继电器的输入端连接；

所述第四二极管的正极与所述隔离电路连接，负极与所述N线继电器的输入端连接。

优选地，所述隔离电路包括第一光耦、第二电阻、第三电阻、第一电容，其中：

所述第一光耦的输入端的第一脚和第二脚与所述整流电路连接；

所述第二电阻的一端连接标准电压，另一端与所述第一光耦的输出端的第四脚连接；

所述第三电阻的一端与所述第一光耦的输出端的第四脚连接，另一端与所述主控单元连接；

所述第一电容的一端与所述主控单元连接，另一端与所述第一光耦的输出端的第三脚连接；

所述第一光耦的输出端的第三脚与副边地连接。

优选地，所述主控单元包括芯片，在所述充电桩充电前，所述芯片根据所述判断信号判断所述L线继电器或/和N线继电器粘连时，禁止所述充电桩充电。

优选地，所述主控单元判断所述判断信号的有效值在预先设置的区间内时，判断所述 L线继电器或/和N线继电器粘连。

本实用新型的另一个方面提供一种充电桩，包括前述任一低成本交流充电桩继电器粘连检测电路。

本实用新型的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路与充电桩，通过整流电路根据L 线继电器和N线继电器的粘连状态输出电流信号，通过隔离电路根据电流信号输出判断信号，在充电桩充电前，通过主控单元根据判断信号判断L线继电器或/和N线继电器粘连时，禁止充电枪充电。本实用新型使用普通继电器，仅采用一个隔离器件就能准确检测继电器粘连。本实用新型电路简单、使用方便、成本低廉，具有较高的实用价值。

附图说明

读者在参照附图阅读了本实用新型的具体实施方式以后，将会更加清楚地了解本实用新型的各个方面。其中，

图1为现有充电桩功率传输示意图；

图2为本实用新型的一个实施例的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路的系统结构图；

图3为本实用新型的一个实施例的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路的电路原理图；

图4为本实用新型的一个实施例的L线继电器或N线继电器粘连时的整流电路的输出电流波形图；

图5为本实用新型的一个实施例的L线继电器或N线继电器粘连时的隔离电路的输出电压波形图；

图6为本实用新型的一个实施例的L线继电器和N线继电器粘连时的整流电路的输出电流波形图；

图7为本实用新型的一个实施例的L线继电器和N线继电器粘连时的隔离电路的输出电压波形图；

图8为本实用新型的一个实施例的继电器粘连检测流程图；

附图标记说明：

1：低成本交流充电桩继电器粘连检测电路；2：L线继电器；3：N线继电器；

11：整流电路；12：隔离电路；13：主控单元；14：显示单元；

D1：第一二极管；

D2：第二二极管；

D3：第三二极管；

D4：第四二极管；

R1：第一电阻；

R2：第二电阻；

R3：第三电阻；

C1：第一电容；

PC1：第一光耦。

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，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例一：

本实施例提供一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路1，用于电动汽车充电桩，所述充电桩包括L线继电器2和N线继电器3，所述L线继电器2的输入为火线L，输出为L_sense，N线继电器3的输入为零线N，输出为N_sense。当所述L线继电器2和所述N线继电器3均闭合时，所述火线L和L_sense相通，所述零线N和N_sense相通，交流电接通至所述电动汽车的OBC，为所述电动汽车充电。

请参阅图2，所述继电器粘连检测电路1包括整流电路11、隔离电路12、主控单元13和显示单元14，其中：

所述整流电路11的输入端分别与所述L线继电器2的输出端和输入端连接；具体地，所述整流电路11的输入端与所述L线继电器2的输入端火线L连接，所述整流电路11的输入端还与所述L线继电器2的输出端L_sense连接；

所述整流电路11的输入端还与所述N线继电器3的输出端和输入端连接；具体地，所述整流电路11的输入端与所述N线继电器3的输入端零线N连接，所述整流电路11 的输入端还与所述N线继电器3的输出端N_sense连接；

所述整流电路11的输出端与所述隔离电路12连接；

所述隔离电路12与所述主控单元13连接；

所述主控单元13与所述L线继电器2和所述N线继电器3连接；

所述整流电路11根据所述L线继电器2和所述N线继电器3的粘连状态输出电流信号I1；

所述隔离电路12根据所述电流信号I1输出判断信号Relay_check；

在所述充电桩充电前，所述主控单元13根据所述判断信号Relay_check判断所述L线继电器2或/和N线继电器3粘连时，禁止所述充电桩充电。

在本实施例中，当所述主控单元13判断所述判断信号Relay_check的有效值在预先设置的区间内时，判断所述L线继电器或/和N线继电器粘连。具体地，预先设定第一区间和第二区间，当所述判断信号Relay_check的有效值在所述第一区间内时，所述主控单元13判断所述L线继电器2或所述N线继电器3粘连；当所述判断信号Relay_check的有效值在所述第二区间内时，所述主控单元13判断所述L线继电器2和所述N线继电器3粘连。

在本实施例中，所述显示单元14与所述主控单元13连接，当所述主控单元13判断所述L线继电器2或/和N线继电器3粘连时，所述显示单元14显示故障。

实施例二：

本实施例提供一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路1，用于电动汽车充电桩，所述充电桩包括L线继电器2和N线继电器3，所述L线继电器2的输入为火线L，输出为L_sense，N线继电器3的输入为零线N，输出为N_sense。当所述L线继电器2和所述 N线继电器3均闭合时，所述火线L和L_sense相通，所述零线N和N_sense相通，交流电接通至所述电动汽车的OBC，为所述电动汽车充电。

在本实施例中，所述继电器粘连检测电路1包括整流电路11、隔离电路12、主控单元 13和显示单元14。

请参阅图3，在本实施例中，所述整流电路11包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第一电阻R1；所述隔离电路12包括第一光耦PC1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1；所述主控单元13包括芯片。其中：

所述第一二极管D1的正极与所述L线继电器2的输出端L_sense连接，负极与所述第一电阻R1的一端连接；

所述第二二极管D2的正极与所述N线继电器3的输出端N_sense连接，负极与所述第一电阻R1的一端连接；

所述第一电阻R1的另一端与所述第一光耦PC1的输入端的第一脚连接；

所述第三二极管D3的正极与所述第一光耦PC1的输入端的第二脚连接，负极与所述 L线继电器2的输入端L连接；

所述第四二极管D4的正极与所述第一光耦PC1的输入端的第二脚连接，负极与所述 N线继电器3的输入端N连接。

所述第二电阻R2的一端连接标准电压+3.3V，另一端与所述第一光耦PC1的输出端的第四脚连接；

所述第三电阻R3的一端与所述第一光耦PC1的输出端的第四脚连接，另一端与所述主控单元13连接；

所述第一电容C1的一端与所述主控单元13连接，另一端与所述第一光耦PC1的输出端的第三脚连接；

所述第一光耦PC1的输出端的第三脚与副边地SGND连接。

在本实例中，所述主控单元13包括芯片，在所述充电桩充电前，所述芯片根据所述判断信号Relay_check判断所述L线继电器2或/和N线继电器3粘连时，禁止所述充电桩充电。

在本实施例中，当所述主控单元13判断所述判断信号Relay_check的有效值在预先设置的区间内时，判断所述L线继电器2或/和N线继电器3粘连。具体地，根据实际经验设定所述区间，所述区间包括第一区间和第二区间；

具体地，当所述判断信号Relay_check的有效值在所述第一区间内时，所述主控单元 13判断所述L线继电器2或所述N线继电器3粘连；当所述判断信号Relay_check的有效值在所述第二区间内时，所述主控单元13判断所述L线继电器2和所述N线继电器3均粘连，在本实施例中，所述第一区间为(1.2V,2.5V)，所述第二区间为(0V,1V)。因此所述低成本交流充电桩继电器粘结检测电路1能够检测所述L线继电器2或/和所述N线继电器3 粘连。

实施例三：

本实施例对所述低成本交流充电桩继电器粘结检测电路1的工作原理进行详细说明，以深入说明本实用新型的技术方案。

请参阅图3，当所述L线继电器2和N线继电器3均无粘连时，所述L线继电器2的输出端L_sense和所述N线继电器3的输出端N_sense无电压，所述第一光耦PC1的原边侧无电流通路，此时所述第一光耦PC1不工作，所述判断信号Relay_check有效值约为 3.3V。

请参阅图3，当所述L线继电器2或者N线继电器3粘连时，在本实施例中，所述L 线继电器2粘连，所述L线继电器2的输入端L和输出端L_sense相通，L线的电压经所述第一二极管D1，第一电阻R1，第一光耦PC1的原边侧和第四二极管D4与N线形成回路，所述整流电路11产生1/2周期的半波电流和1/2周期的零电流，所述电流信号I1的波形如图4所示。所述隔离电路12输出的所述判断信号Relay_check为三角波电压，波形如图5所示。在本实施例中，所述判断信号Relay_check有效值约为1.8V，在所述第一区间内，因此所述主控单元13判断所述L线继电器2或者N线继电器3粘连。当所述N线继电器3粘连时，检测过程同理。

请参阅图3，当所述L线继电器2和N线继电器3均粘连时，所述L线继电器2的输入端L和输出端L_sense相通，所述N线继电器3的输入端N和输出端N_sense相通，所述交流电压在正半周期经过所述第一二极管D1、第一电阻R1、第一光耦PC1原边侧和第四二极管D4，在负半周期经过所述第二二极管D2、第一电阻R1、第一光耦PC1原边侧和第三二极管D3，所述整流电路11产生全周期的半波电流，所述电流信号I1的波形如图 6所示。所述隔离电路12输出的所述判断信号Relay_check为三角波电压，波形如图7所示。在本实施例中，所述判断信号Relay_check有效值约为0.4V，在所述第二区间内，因此所述主控单元13判断所述L线继电器2和N线继电器3均粘连。

请参阅图8，在本实施例中，所述主控单元13判断流程如下：

(1)所述主控单元13上电初始化；

(2)所述隔离电路12输出所述判断信号Relay_check；

(3)当所述判断信号Relay_check大于3V且小于等于3.3V时，延时1S后返回(2)；

(4)当所述判断信号Relay_check小于3V时：

当所述判断信号Relay_check大于1.2V且小于2.5V时，判断所述L线继电器2或者N线继电器3粘连，禁止所述充电桩充电；

当所述判断信号Relay_check大于0V且小于1V时，判断所述L线继电器2和所述N线继电器3均粘连，禁止所述充电桩充电。

实施例四：

本实施例提供一种充电桩，包括L线继电器2、N线继电器3和所述低成本交流充电桩继电器粘连检测电路1。

在本实施例中，所述低成本交流充电桩继电器粘连检测电路1包括整流电路11、隔离电路12、主控单元13，其中：

所述整流电路11的输入端与所述L线继电器2的输出端和输入端连接；

所述整流电路11的输入端还与所述N线继电器3的输出端和输入端连接；

所述整流电路11的输出端与所述隔离电路12连接；

所述隔离电路12与所述主控单元13连接；

所述主控单元13与所述L线继电器2和所述N线继电器3连接；

所述整流电路11根据所述L线继电器2和所述N线继电器3的粘连状态输出电流信号I1；

所述隔离电路12根据所述电流信号I1输出判断信号Relay_check；

在所述充电桩充电前，所述主控单元13根据所述判断信号Relay_check判断所述L线继电器2或/和N线继电器3粘连时，禁止所述充电桩充电。

本实用新型的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路与充电桩，通过整流电路根据L 线继电器和N线继电器输出端的粘连状态输出电流信号，通过隔离电路根据电流信号输出判断信号，在充电桩充电前，通过主控单元根据判断信号判断L线继电器或/和N线继电器粘连时，禁止充电枪充电。本实用新型使用普通继电器，仅采用一个隔离器件就能准确检测继电器粘连。本实用新型电路简单、使用方便、成本低廉，具有较高的实用价值。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所做的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员而言，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，本实用新型所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。在本实用新型中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同一篇文献被单独引用为参考那样。

Claims (7)

1.一种低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，用于电动汽车充电桩，所述充电桩包括L线继电器和N线继电器，其特征在于，所述继电器粘连检测电路包括整流电路、隔离电路和主控单元，其中：

所述整流电路的输入端与所述L线继电器的输出端和输入端连接，所述整流电路的输入端还与所述N线继电器的输出端和输入端连接，所述整流电路的输出端与所述隔离电路连接；

所述隔离电路与所述主控单元连接；

所述主控单元与所述L线继电器和所述N线继电器连接；

所述整流电路根据所述L线继电器和所述N线继电器的粘连状态输出电流信号；

所述隔离电路根据所述电流信号输出判断信号；

在所述充电桩充电前，所述主控单元根据所述判断信号判断所述L线继电器或/和N线继电器粘连时，禁止所述充电桩充电。

2.根据权利要求1所述的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，其特征在于，所述电路还包括显示单元，所述显示单元与所述主控单元连接，当所述主控单元判断所述L线继电器或/和N线继电器粘连时，所述显示单元显示故障。

3.根据权利要求1所述的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一电阻，其中：

所述第一二极管的正极与所述L线继电器的输出端连接，负极与所述第一电阻的一端连接；

所述第二二极管的正极与所述N线继电器的输出端连接，负极与所述第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端与所述隔离电路连接；

所述第三二极管的正极与所述隔离电路连接，负极与所述L线继电器的输入端连接；

所述第四二极管的正极与所述隔离电路连接，负极与所述N线继电器的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，其特征在于，所述隔离电路包括第一光耦、第二电阻、第三电阻、第一电容，其中：

所述第一光耦的输入端的第一脚和第二脚与所述整流电路连接；

所述第二电阻的一端连接标准电压，另一端与所述第一光耦的输出端的第四脚连接；

所述第三电阻的一端与所述第一光耦的输出端的第四脚连接，另一端与所述主控单元连接；

所述第一电容的一端与所述主控单元连接，另一端与所述第一光耦的输出端的第三脚连接；

所述第一光耦的输出端的第三脚与副边地连接。

5.根据权利要求1所述的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，其特征在于，所述主控单元包括芯片，在所述充电桩充电前，所述芯片根据所述判断信号判断所述L线继电器或/和N线继电器粘连时，禁止所述充电桩充电。

6.根据权利要求1所述的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路，其特征在于，所述主控单元判断所述判断信号的有效值在预先设置的区间内时，判断所述L线继电器或/和N线继电器粘连。

7.一种充电桩，其特征在于，包括如权利要求1至6任一所述的低成本交流充电桩继电器粘连检测电路。

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