CN217282335U - 一种侦测负载接入状态的充电电路与充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电桩技术领域，提供一种侦测负载接入状态的充电电路和充电桩。所述侦测负载接入状态的充电电路包括：充电回路，充电回路接于充电电源；充电回路包括电能计量电路、开关器件以及电源插座，电能计量电路、开关器件以及电源插座依次连接；侦测回路，侦测回路并接于开关器件的两端；控制电路，控制电路分别与电能计量电路和开关器件连接；其中，电能计量电路用于测量充电回路的充电参数，开关器件用于控制充电回路的导通与断开，电源插座用于与充电设备连接，控制电路用于根据电能计量电路的测量结果控制开关器件的开断状态。本实用新型可以快速、准确侦测到电源插座的负载的接入和断开的状态。

Description

一种侦测负载接入状态的充电电路与充电桩

技术领域

本实用新型涉及充电桩技术领域，尤其涉及一种侦测负载接入状态的充电电路和充电桩。

背景技术

电动自行车交流充电桩，其电源插座可提供220V工频交流电给用户的电动自行车进行充电，在使用时，当用户支付成功后，可对用户选择的电源插座接通220V的工频交流电。

由于交流充电桩是位于无人值守的场合，当用户的电动自行车充电器插入电源插座后，无法判断充电器是否成功接入充电回路中，即使用户支付成功也无法对电动自行车完成充电过程；或者，用户在充电过程中，由于人为因素、天气因素或机器因素等各种因素使充电器与电源插座断开，导致充电过程中断，使得电动自行车充电失败或无法保证一定的充电时长。

相关技术中，交流充电桩无法及时地感知插座的状态，导致交流充电桩无法及时响应用户的使用操作，用户在使用交流充电桩对电动自行车进行充电时，用户无法知晓电动自行车是否充电成功或充电成功后的充电时长，如果充电失败或充电时间过短，不仅造成用户的经济损失，用户的出行计划就会被打乱，严重影响用户的使用体验感。

发明内容

本实用新型提供一种侦测负载接入状态的充电电路与充电桩，用以解决现有技术中交流充电桩无法及时地感知插座的状态的问题。

本实用新型提供一种侦测负载接入状态的充电电路，包括：充电回路，所述充电回路接于充电电源；所述充电回路包括电能计量电路、开关器件以及电源插座，所述电能计量电路、所述开关器件以及所述电源插座依次连接；侦测回路，所述侦测回路并接于所述开关器件的两端；控制电路，所述控制电路分别与所述电能计量电路和所述开关器件连接；其中，所述电能计量电路用于测量所述充电回路的充电参数，所述开关器件用于控制所述充电回路的导通与断开，所述电源插座用于与充电设备连接，所述控制电路用于根据所述电能计量电路的测量结果控制所述开关器件的开断状态。

根据本实用新型提供的一种侦测负载接入状态的充电电路，所述侦测回路包括带有电阻的电阻电路。

根据本实用新型提供的一种侦测负载接入状态的充电电路，所述电阻电路包括多个电阻，多个所述电阻串联。

根据本实用新型提供的一种侦测负载接入状态的充电电路，所述开关器件包括继电器；所述控制电路与所述继电器的线圈连接，所述继电器的一个常开触点串联于所述电能计量电路与所述电源插座之间。

本实用新型还提供一种充电桩，包括上述任一所述的侦测负载接入状态的充电电路。

根据本实用新型提供的一种充电桩，所述控制电路包括控制模块和无线通讯模块；所述控制模块与所述电能计量电路连接，所述无线通讯模块与所述控制模块连接，所述无线通讯模块用于与终端设备连接。

根据本实用新型提供的一种充电桩，所述控制电路还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制模块连接。

根据本实用新型提供的一种充电桩，所述控制电路还包括语音模块，所述语音模块与所述控制模块连接；所述语音模块用于语音提示充电设备的充电状态。

本实用新型提供的侦测负载接入状态的充电电路和充电桩，通过设置侦测回路和控制电路，可以在充电回路导通前，侦测用户是否将充电设备的充电器成功插入电源插座中，也可以在充电器与电源插座断开时侦测断开状态，进而实现充电桩可以快速、准确侦测到电源插座的负载的接入和断开的状态，让安装该充电电路的产品能够感知电源插座的状态，及时响应用户的使用操作，以使充电桩功能趋向智能化，从而大幅改善用户使用产品的体验度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的侦测负载接入状态的充电电路的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的侦测负载接入状态的交流电能计量电路的示意图。

附图标记：

10：电能计量电路；20：开关器件；30：电源插座；40：控制电路；50：电阻。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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。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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本实用新型所给出的侦测负载接入状态的充电电路可以用在任一需要侦测负载是否接入的充电电路中，例如手机、电脑等小型电器的充电桩中，也可以是用作电动自行车或电动车等大型充电设备的充电桩，本实用新型对此不做限制。

下面结合图1和图2描述本实用新型的侦测负载接入状态的充电电路和充电桩。

如图1所示，本实用新型实施例提供的侦测负载接入状态的充电电路，包括充电回路，充电回路接于充电电源；充电回路包括电能计量电路10、开关器件20以及电源插座30，电能计量电路10、开关器件20以及电源插座30依次连接；侦测回路并接于开关器件20的两端；控制电路40分别与电能计量电路10和开关器件20连接。

其中，电能计量电路10用于测量充电回路的充电参数，开关器件20用于控制充电回路的导通与断开，电源插座30用于与充电设备连接，控制电路40用于根据电能计量电路10的测量结果控制开关器件20的开断状态。

其中，充电参数包括电流有效值、有功功率、无功功率、功率因素以及有功电能等。

其中，充电电源的供电形式包括直流供电或交流供电，例如，在对小型电器充电时，充电电源可以为直流供电，在对大型充电设备充电时可选用220V交流供电网络。

为了便于说明，以下的充电设备为电动自行车，充电桩为电动自行车充电桩，充电电源接于交流供电网络，电能计量电路10为交流电能计量电路。

在一些实施例中，充电电源采用目前常用的220V交流供电网络，具体为220V工频交流电源。

其中，电能计量电路10已运用于充电桩中，电能计量电路10用于测量充电回路的充电参数，图2为一种现有的交流计量电路的结构示意图，其除了能测量有功电能之外，还可以精确测量电流有效值、有功功率、无功功率、功率因素等充电参数，在充电器接入电源插座30后，开关器件20将充电回路导通，可通过充电电源对充电器进行充电，充电电源为220V工频交流电源。

在一些实施例中，如图2所示，电能计量电路10包括电计量芯片，该芯片分别与熔断器、控制电路40和开关器件20连接。控制电路40包括控制模块、人机交互模块、无线通讯模块以及语音模块，控制模块分别与人机交互模块、无线通讯模块以及语音模块连接。

其中，电能计量电路10的电计量芯片可以为RN8209单向计量芯片，控制模块可以为单片机，人机交互模块可以为LCD显示模块。

其中，侦测回路并接于开关器件20的两端，在开关器件20导通之前，电能计量电路10、电源插座30以及侦测回路形成串联电路。充电回路中的充电参数会根据充电设备与电源插座30接入或断开的状态改变而改变。控制电路40根据电能计量电路10的测量信息，实现对电源插座30投、切电源的控制。

例如，在控制电路40接收到的电能计量电路10的测量结果表示充电设备与电源插座30成功接入的情况下，控制电路40控制开关器件20闭合；在控制电路40接收到的电能计量电路10的测量结果表示充电设备与电源插座30断开的情况下，控制电路40控制开关器件20断开。

在本实施例中，通过设置侦测回路和电能计量电路10，在充电回路没有产生工作电流前，电能计量电路10即可测量充电回路中的充电参数，控制电路40即可通过电能计量电路10的测量结果判断电源插座30的负载的接入和断开的连接状态。

例如，当电能计量电路10测量的充电参数为电流有效值的情况下，控制电路40即可通过电能计量电路10的测量结果与电流有效值的阈值进行比较，当电流有效值大于电流有效值的阈值的情况下，电源插座30有充电器负载接入，当电流有效值小于或等于电流有效值的阈值的情况下，电源插座30的负载断开。

例如，当电能计量电路10测量的充电参数为有功功率的情况下，控制电路40即可通过电能计量电路10的测量结果与有功功率阈值进行比较，当有功功率大于有功功率阈值的情况下，电源插座30有充电器负载接入，当有功功率小于或等于有功功率阈值的情况下，电源插座30的负载断开。

在一些实施例中，开关器件20包括继电器或模拟电子开关。

在本实施例中，开关器件20选用继电器，具体为常开继电器。

具体的，控制电路40与继电器的线圈连接，继电器的一个常开触点串联于电能计量电路10与电源插座30之间。

在本实施例中，在开关器件20导通充电回路之前，可通过电能计量电路10测得侦测回路的充电参数，以此来判断接入电源插座30的负载是否接入和断开，再通过控制电路40控制继电器常开触点的开断，以实现对充电回路的开断控制，这样，在还未产生工作电流之前，即可准确有效的侦测电源插座30的负载是否接入和断开，避免由于充电器插入电源插座30失败导致的充电失败问题。

本实用新型提供的侦测负载接入状态的充电电路，通过设置侦测回路，在开关器件20导通充电回路之前，快速、准确侦测到电源插座30的负载的接入和断开的状态，让安装该充电电路的产品能够感知电源插座30的状态，及时响应用户的使用操作，产品功能趋向智能化，从而大幅改善用户使用产品的体验度。

进一步的，侦测回路包括带有电阻50的电阻电路。

其中，电阻电路中的电阻50可以为一个或多个，多个电阻可以串联也可以并联。

例如，在电阻50为普通电阻的情况下，普通电阻的最大工作电压为25～200V，需要采用多个电阻串联的方式来保证电阻的正常工作。例如可以选用0805规格的电阻，其最大工作电压为150V，单个电阻的最大工作电压小于220V交流电压，可以采用三个0805规格的电阻进行串联，串联后的工作电压可达450V，能够保证电阻的正常工作的同时提供一定的高压检测的电压冗余，提高侦测回路的可靠性。

或者，在电阻50为高压电阻的情况下，高压电阻耐压可达到750V，例如工业用电阻可达1KV，采用一个高压电阻即可保证电阻在220V的电路中的正常工作。

在本实施例中，由于采用多个普通电阻串联的成本远低于采用一个高压电阻的成本，且高压电阻的体积也相对会非常大，考虑经济因素以及系统的集成化，侦测回路可以选用多个普通电阻串联，例如选用三个0805规格的电阻进行串联。

在一些实施例中，电阻电路包括多个电阻50，多个电阻50串联的数量可以为3个或4个，每个电阻50的参数为220KΩ/0.1W。

例如，电阻参数为220KΩ/0.1W，侦测回路可以采用三个电阻50串联，即侦测回路的阻值可以高达约660kΩ，在继电器导通前，侦测电流非常小，基本可以忽略电能损耗，达到节能效果。

在实际使用中，侦测回路用于对负载接入和断开侦测。当继电器断开时，电阻电路、电能计量电路10以及电源插座30形成串联，在接入工频交流电源中时，电阻50以及电源插座30成为负荷，在电源插座30有充电器负载接入时，侦测回路的电流呈周期波动的交流电流，经电能计量电路10实测电流有效值大于0.08mA；当电源插座30的负荷为断开时，侦测回路中的电流基本为零，经电能计量电路10实测电流有效值小于等于0.08mA；由于多个电阻50串联的阻值非常大，侦测回路电流有效值的阈值判断，不受外部供电电压的影响，并且适用于90V～260V交流供电的场合。

其中，电流有效值设定阈值为0.08mA，其阈值为电能计量电路10的芯片的测试精度、电阻电路的电阻总值以及充电电源的输出电压综合考虑得到的。

当继电器导通后，在接入工频交流电源中时，在电源插座30有充电器负载接入时，经电能计量电路10实测有功功率大于0.3W；当电源插座30的负荷为断开时，经电能计量电路10实测有功功率小于等于0.3W；即使充电器符合能源之星相关的标准，充电器空载时，其有功功率仍远大于0.3W，侦测回路的有功功率阈值判断，不受外部供电电压的影响，并且适用于90V～260V交流供电的场合。

其中，有功功率的有功功率阈值设定的0.3W为电能计量电路10的芯片的测试精度、电阻电路的电阻总值以及充电电源的输出电压综合考虑得到的。

这样，通过电能计量电路10测得的交流电流有效值和有功功率，控制电路40即可判断电源插座30的负载是否接入和断开。

本实用新型提供的侦测负载接入状态的充电电路，通过设置侦测回路和控制电路40，可以在充电回路导通前，侦测用户是否将充电设备的充电器成功插入电源插座30中，也可以在充电器与电源插座30断开时及时断开继电器，进而实现充电桩可以快速、准确侦测到电源插座30的负载的接入和断开的状态，让安装该充电电路的产品能够感知电源插座30的状态，及时响应用户的使用操作，以使充电桩功能趋向智能化，从而大幅改善用户使用产品的体验度。

优选地，本实施例还提供一种充电桩，该充电桩上述任一实施例的侦测负载接入状态的充电电路。

具体的，由于本实施例所示的充电桩包括上述实施例所示的侦测负载接入状态的充电电路，则本实施例所示的充电桩包括上述实施例的全部技术方案，因此，至少具有上述实施例的全部技术方案所取得的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在一些实施例中，控制电路40包括控制模块和无线通讯模块；控制模块与电能计量电路10连接，无线通讯模块与控制模块连接，无线通讯模块用于与终端设备连接。

其中，无线通讯模块可以将充电器与电源插座30的连接状态发送至终端设备，用户可以通过终端设备获知充电设备的充电状态。充电状态包括充电开始、充电结束以及充电时长等。

在一些实施例中，无线通讯模块可以与终端设备有线连接或无线连接，例如，无线通讯模块与终端设备采用以太网或串口线路等有线连接的通讯方式，或者，无线通讯模块与终端设备采用蓝牙、4G网络或5G网络进行无线通讯连接。

在一些实施例中，在继电器导通前，控制电路40会控制电能计量电路10测量充电回路中的电流有效值，从而对电源插座30的负载侦测，当侦测到负载接入后，可显示充电器已经接入了电源插座30，提醒用户充电开始或进行支付操作。

在实际使用中，用户将充电器接入电源插座30后，充电桩可以通知用户充电器已成功接入电源插座30，需要通过终端设备连接控制电路40，有些付费充电桩需要对充电桩的充电功能进行付费，控制电路40以此获取支付信息，然后即控制继电器导通，获取电能计量电路10测得的有功功率；如果有功功率大于0.3W，告知充电进行中，当充电桩的电源插座30负载断开后，可以自动通知用户的充电器从电源插座30上被移除，提示用户充电已经停止。

本实用新型提供的侦测负载接入状态的充电电路，通过设置无线通讯模块，并将无线通讯模块与终端设备连接，可以及时的通知用户充电设备的充电状态，避免用户无法知晓充电时长或充电设备充电失败的问题出现，以使充电桩功能更加趋向智能化，进一步改善用户使用产品的体验度。

在一些实施例中，控制电路40还包括人机交互模块，人机交互模块与控制模块连接。

其中，人机交互模块具体可以为触摸屏控制器或显示屏。

具体的，当控制电路40感知到充电设备的充电器成功插入电源插座30后，人机交互模块可以显示充电界面或付费界面，用户可以根据显示界面虚拟按钮、实体按键或语音控制选择开始充电选择，也可以根据付费信息进行付费，进而跳转至开始充电的界面。

其中，充电界面包括可以显示包括充电参数、电源插座30的负载接入状态以及付费信息等提示，例如充电时长、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因素等，也可以显示充电器与电源插座30的接入状态，例如插入成功、插入失败或开始充电、充电结束等提示。

在一些实施例中，控制电路40还包括语音模块，语音模块与控制模块连接；语音模块用于语音提示充电设备的充电状态。

其中，语音模块能够语音反馈提醒用户充电设备的充电状态，例如：“插入成功”、“插入失败”、“充电开始”、“充电结束”、“请付费”等信息。

本实施例中，可通过与控制电路40连接的移动终端通知用户充电器充电结束或正在充电，在其他实施例中，也可通过人机交互模块进行显示反馈提醒，或语音模块进行语音反馈提醒。这样，在充电器插入电源插座30失败后，可提醒用户充电器插入失败，不会对其提供服务，以避免充电失败。

本实施例提供的充电桩通过安装上述侦测负载接入状态的充电电路，可以在充电回路导通前，侦测用户是否将充电设备的充电器成功插入电源插座30中，也可以在充电器与电源插座30断开时及时通知用户充电已结束，进而实现充电桩可以快速、准确侦测到电源插座30的负载的接入和断开的状态，让安装该充电电路的产品能够感知电源插座30的状态，及时响应用户的使用操作，避免出现用户无法知晓充电时长或充电失败的问题，以使充电桩功能趋向智能化，从而大幅改善用户使用产品的体验度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种侦测负载接入状态的充电电路，其特征在于，包括：

充电回路，所述充电回路接于充电电源；所述充电回路包括电能计量电路、开关器件以及电源插座，所述电能计量电路、所述开关器件以及所述电源插座依次连接；

侦测回路，所述侦测回路并接于所述开关器件的两端；

控制电路，所述控制电路分别与所述电能计量电路和所述开关器件连接；

其中，所述电能计量电路用于测量所述充电回路的充电参数，所述开关器件用于控制所述充电回路的导通与断开，所述电源插座用于与充电设备连接，所述控制电路用于根据所述电能计量电路的测量结果控制所述开关器件的开断状态。

2.根据权利要求1所述的侦测负载接入状态的充电电路，其特征在于，所述侦测回路包括带有电阻的电阻电路。

3.根据权利要求2所述的侦测负载接入状态的充电电路，其特征在于，所述电阻电路包括多个电阻，多个所述电阻串联。

4.根据权利要求1至3任一所述的侦测负载接入状态的充电电路，其特征在于，所述开关器件包括继电器；

所述控制电路与所述继电器的线圈连接，所述继电器的一个常开触点串联于所述电能计量电路与所述电源插座之间。

5.一种充电桩，其特征在于，包括如权利要求1至4任一所述的侦测负载接入状态的充电电路。

6.根据权利要求5所述的充电桩，其特征在于，所述控制电路包括控制模块和无线通讯模块；所述控制模块与所述电能计量电路连接，所述无线通讯模块与所述控制模块连接，所述无线通讯模块用于与终端设备连接。

7.根据权利要求6所述的充电桩，其特征在于，所述控制电路还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制模块连接。

8.根据权利要求6所述的充电桩，其特征在于，所述控制电路还包括语音模块，所述语音模块与所述控制模块连接；所述语音模块用于语音提示充电设备的充电状态。

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