CN217587909U

CN217587909U - 充电桩模块开关机控制电路

Info

Publication number: CN217587909U
Application number: CN202222011978.0U
Authority: CN
Inventors: 姚建伟
Original assignee: Beijing Anghua Weiye Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Anghua Weiye Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-02
Filing date: 2022-08-02
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2032-08-02

Abstract

本实用新型提供一种充电桩模块开关机控制电路，包括依次连接的双刀双掷启动/停止开关、第一接插件、控制电路单元和第二接插件，所述控制电路单元包括依次连接的LM358芯片、场效应管Q1和双触点继电器K1，所述第一接插件的1脚为12V供电输入端，通过第一分压网络给LM358芯片的反相端2脚供电，所述第一接插件的3脚通过第二分压网络给LM358芯片的同相端3脚供电，所述第一接插件JP1的2脚、3脚连接双刀双掷启动/停止开关，所述LM358芯片的输出端1脚连接到场效应管Q1，所述双触点继电器K1与第二接插件相连接。本实用新型对于应用于工业工程领域的充电桩，能够有效的防止直流继电器烧毁损坏，安全性高。

Description

充电桩模块开关机控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种充电桩装置，尤其是涉及一种充电桩模块开关机控制电路。

背景技术

近年来，电动汽车越来越普及，与之同步发展的充电桩也是需求量巨大，并且应用于工业领域的充电桩也得到迅速发展。相对来说，应用于市政方面的电动汽车充电桩基本上是刷卡缴费或APP软件缴费自动启停设备，面板上不设启停开关，操作者通过触摸屏界面能够读到充电桩的状态，基本上不存在充电过程中人为干预停机这种操作，而是习惯于充满电自动关机后再使用电动车。

而应用于工业工程领域的充电桩不需要缴费，只完成充电功能即可，操作者习惯于传统充电机的操作方法，即面板上都设有启动/停止开关，在关机的时候习惯于用面板上的小开关来关机，最后再断掉空气开关总闸；并且在实际使用中并不是充满才关机，而是根据使用需要随时关机；多次这种操作后容易导致输出直流继电器触点烧毁，同时无法完成停机状态汇报。

针对以上问题，本发明首先找到了故障原因，如图1所示的是当前充电桩的电路结构图，原理简介：交流输入通过空气开关给充电桩模块供电，充电桩模块输出端串联了直流继电器给电动车充电；当电池欠压或者反接时直流继电器不允许闭合，否则损坏充电桩模块或电池；图中核心控制单元“单片机通讯板”的“启动/停止”开关设在面板上，当“启动/停止”开关闭合时，“单片机通讯板”得电，当“启动/停止”开关断开时，“单片机通讯板”失电，这块板得电后，接收外部“电池管理系统”的CAN通讯命令，然后再通过CAN通讯命令控制内部充电桩模块工作，同时驱动输出直流继电器闭合以及驱动“触摸显示屏”显示相关充电状态信息。其中的小电源就是提供12V电源，给单片机通讯板供电。

故障原因：传统电路中，“充电桩模块”与“单片机通讯板”之间是通过模拟0-5V信号实现控制的，当“单片机通讯板”失电后没有模拟信号输出，“充电桩模块”接收到的信号为零，输出同步变为零。

现在市面的充电桩模块都是通过CAN通讯这种新电路来实现控制的，通讯协议是使用“应答”模式，在“应答”模式下，“充电桩模块”只有在接收到关机报文这个唯一条件时，才会停止输出，如果不发送关机报文，“充电桩模块”按照“单片机通讯板”之前发送的参数工作，不主动停机。

如图1电路，当“启动/停止”开关拨到“停止”位置时，“单片机通讯板”失电，因此没有通讯报文输出，没有发出CAN通讯的关机报文，这种情况下“充电桩模块”仍按照原来参数工作而不会停机；输出端的“直流继电器”是受“单片机通讯板”控制，当“单片机通讯板”失电后，“直流继电器”线圈失电也断开；传统电路中“充电桩模块”输出为零，不会损坏“直流继电器”，新电路“充电桩模块”正在满功率输出，“直流继电器”断开瞬间会产生很大的拉弧电流，多次拉弧，直流继电器触点被烧毁。

实用新型内容

本实用新型提供了一种充电桩模块开关机控制电路，解决了单片机通讯板的“启动/停止”开关在按下实现断电时，防止与充电桩模块相连接的直流继电器触点被烧毁的问题，解决了关机时直流继电器存在的安全隐患问题，其技术方案如下所述：

一种充电桩模块开关机控制电路，包括依次连接的双刀双掷启动/停止开关、第一接插件、控制电路单元和第二接插件，所述控制电路单元包括依次连接的LM358芯片、场效应管Q1和双触点继电器K1，所述第一接插件的1脚为12V供电输入端，通过第一分压网络给LM358芯片的反相端2脚供电，所述第一接插件的3脚通过第二分压网络给LM358芯片的同相端3脚供电，所述第一接插件JP1的2脚、3脚连接双刀双掷启动/停止开关，所述LM358芯片的输出端1脚连接到场效应管Q1，所述双触点继电器K1与第二接插件相连接。

所述第一接插件采用VH3.96-6P，设置有6脚，所述第一接插件的1脚为LM358芯片供电。

所述第一分压网络包括相连接的第二电阻R2和第六电阻R6，所述第二电阻R2和第六电阻R6之间的线路连接到LM358反相端2脚。

所述第二分压网络包括相连接的第一电阻R1和第五电阻R5，所述第一电阻R1和第五电阻R5之间的线路连接到LM358芯片的同相端3脚，所述第五电阻R5两端并联有第三电容C3。

所述双刀双掷启动/停止开关设置有两组触点，每组触点都有常开常闭点。

所述第一接插件的4脚为12V供电输入端，所述第一接插件的4脚和双触点继电器K1之间设置有第八电阻R8。

所述LM358芯片连接有第一电容C1，作为供电滤波电容。

所述LM358芯片的输出端1脚和LM358芯片的同相端3脚之间，设置有串联连接的第一单向二极管D1和第四电阻R4，用于起正反馈作用。

所述双触点继电器K1线圈并联有第二单向二极管D2，作为续流二极管防止场效应管Q1不被过压击穿。

所述场效应管Q1采用IRF4N60，其设置有第七电阻R7作为栅极驱动电阻，在场效应管Q1栅极和源极之间并联有第三电阻R3，用于消除干扰信号。

使用时，当面板的“启动/停止”开关拨到“停止”位置时，会延时几秒再断“单片机通讯板”的供电。在延时这段时间内，“单片机通讯板”先关掉“充电桩模块”再断掉直流继电器，充分保护“充电桩模块”和“直流继电器”，并向“电池管理系统”(BMS)汇报关机状态，最后自然断开“单片机通讯板”供电，与“单片机通讯板”相连接的触摸显示屏自然失电熄灭，完成关机操作。

所述充电桩模块开关机控制电路，对于应用于工业工程领域的充电桩，通过断电延时的功能，能够有效的防止直流继电器烧毁损坏，安全性高。

附图说明

图1是当前充电桩的电路结构图；

图2是采用解决方案的充电桩电路结构图；

图3是所述充电桩模块开关机控制电路示意图。

具体实施方式

如图2所示，所述充电桩模块开关机控制电路，是在“单片机通讯板”供电输入端串联插入一块电路板，所述电路板实现功能需连接固定在面板上的双刀双掷启动/停止开关、作为输入输出端口的第一接插件JP1、控制电路单元和作为常开常闭选择端口的第二接插件JP2，所述面板上双刀双掷启动/停止开关连接到输入端口JP1的2、3脚，所述第二接插件JP2用于实现“单片机通讯板”隔离供电控制。所述双刀双掷启动/停止开关替代原“启动/停止”开关，并安装在充电桩面板上的“启动/停止”位置，所述双刀双掷启动/停止开关设置有两组触点，每组触点都有常开常闭点。

所述控制电路单元包括依次连接的LM358芯片、场效应管Q1和双触点继电器K1，所述LM358芯片与第一接插件JP1相连接，所述双触点继电器K1与第二接插件JP2相连接；所述LM358芯片包括输出端1脚、作为输入端的反相端2脚、同相端3脚。

所述第一接插件JP1采用VH3.96-6P，设置有6脚，其中1、6脚为12V供电输入端，所述第一接插件JP1的1脚和6脚为常电，在总的空气开关断电工况下才会失电。所述第一接插件JP1的1脚为LM358芯片供电，这样，控制电路单元内部的LM358芯片一直有12V供电。所述第一接插件JP1的1脚通过第一分压网络给LM358芯片的反相端2脚供电，所述第一分压网络包括相连接的第二电阻R2和第六电阻R6，所述第二电阻R2和第六电阻R6之间的线路连接到LM358反相端2脚，通过第二电阻R2和第六电阻R6组成的第一分压网络给LM358芯片的反相端2脚供电。所述反相端2脚电压是3.83V，所述第二电阻R2为10K，所述第六电阻R6为4.7K。

所述第一接插件JP1的2、3脚接面板“启动/停止”开关的常开点，当“启动/停止”开关拨到“启动”功能时，双刀双掷启动/停止开关闭合；双刀双掷启动/停止开关的另一组触点的常闭点接到“单片机通讯板”I/O口，用于识别开关状态。进一步的，所述第一接插件JP1的3脚通过第二分压网络给LM358芯片的同相端3脚供电，所述第二分压网络包括相连接的第一电阻R1和第五电阻R5，所述第一电阻R1和第五电阻R5之间的线路连接到LM358芯片的同相端3脚，通过第一电阻R1和第五电阻R5组成的第二分压网络给LM358芯片的同相端3脚供电，所述第五电阻R5两端并联有第三电容C3。所述第一电阻R1的阻值为8.2K，所述第五电阻R5的阻值为10K，所述第三电容C3为25V、1000μF。

所述第一接插件JP1的4脚为12V供电输入端，能够通过双触点继电器K1向“单片机通讯板”供电，所述第一接插件JP1的4脚和双触点继电器K1之间设置有第八电阻R8，所述电阻R8的阻值为0.5欧姆，第二接插件JP2采用VH3.96-3P，与双触点继电器K1相连接。

在使用时，第一接插件JP1的3脚与LM358芯片的同相端3脚之间设置有第一电阻R1，当面板“启动/停止”开关拨到“启动”档时，第一接插件JP1的2、3脚短接，12V电压给第一电阻R1供电，第一电阻R1和第五电阻R5构成的第二分压网络给LM358芯片的同相端3脚供电，LM358芯片的同相端3脚电压值是7.13V，但由于第五电阻R5两端并联有第三电容C3，第三电容C3两端电压不能突变，需有一个充电时间t＝RClnV，约3秒电压至3.83V，约7.5秒电压至7.13，大于3秒后LM358芯片的同相端3脚大于LM358芯片的反相端2脚，LM358芯片的输出端1脚电压翻转，电压从0变为大约12V高电平，驱动场效应管Q1开通，双触点继电器K1线圈得电，常开点闭合，12V电压通过第八电阻R8向外输出，完成给“单片机通讯板”供电，整机能够通讯启动。

当面板“启动/停止”开关拨到“停止”档时，第一接插件JP1的2、3脚断开，第一电阻R1失电，第三电容C3通过第五电阻R5放电，放电时间t＝RClnV，约7秒放电至电压3.83V，7秒之后LM358芯片的同相端3脚小于LM358芯片的反相端2脚，LM358芯片的输出端1脚电压翻转，电压从高电平变为0V，场效应管Q1截止，双触点继电器K1的线圈失电，触点释放，断开“单片机通讯板”供电，触摸屏失电熄灭。

因此，当面板“启动/停止”开关拨到“停止”档时，“单片机通讯板”不是同步失电，而是延时7秒失电。

面板“启动/停止”开关是双刀双掷启动/停止开关，当面板“启动/停止”开关拨到“停止”档时，双刀双掷启动/停止开关的其中一组触点断开，完成上述延时7秒断电功能；同时，另一组常闭触点的常闭点断开，使“单片机通讯板”同步识别到双刀双掷启动/停止开关的触点由闭合变为断开，同步向“充电桩模块”发出关机通讯报文，使充电桩模块关闭输出，同时，延时3秒“单片机通讯板”驱动断开“直流继电器”，完成关机操作，并向外部BMS汇报关机状态，完成完整的关机流程。

综上所述，从“单片机通讯板”识别到面板双刀双掷“启动/停止”开关的触点闭合，然后关闭充电桩模块输出、断开直流继电器、向BMS汇报关机状态，完成这一系列动作大约4秒，小于7秒。因此，在“单片机通讯板”断电前有充分时间完成必要操作。

同时，为了让操作工知晓充电桩当前状态，“单片机通讯板”采集到面板“启动/停止”开关拨到“关机”位置时，驱动触摸显示屏弹出关机界面，提示正在关机，界面维持7秒左右，触摸显示屏自动断电熄灭，感官上同于电脑关机，操作者易于接受。

在实际工况中，如果“单片机通讯板”采用隔离供电电压，则从接插件JP2的常开端口接线，同样实现上述功能。所以此电路实现了隔离和不隔离两种供电需求。

此外，图中，第一电容C1为LM358芯片的供电滤波电容，消除线路干扰，第一电容C1为25V100μF；第一单向二极管D1和第四电阻R4串联后起正反馈作用，第一单向二极管D1采用1N4148，其连接在LM358芯片的输出端1脚与第七电阻R7之间，所述第四电阻R4的另一端连接LM358芯片的同相端3脚，在LM358芯片的输出端1脚转为高电平瞬间向LM358芯片的同相端3补充电压，锁定翻转状态，所述第四电阻R4的阻值为150K；第八电阻R8起限流作用，限制“单片机通讯板”得电瞬间的冲击电流；第二单向二极管D2为续流二极管，在双触点继电器K1线圈失电瞬间，把双触点继电器K1线圈存储的能量续流释放，保护场效应管Q1不被过压击穿；所述LM358芯片的输出端1脚与场效应管Q1之间设置有第七电阻R7，第七电阻R7为场效应管Q1的栅极驱动电阻，所述第七电阻R7的阻值为1K。第三电阻R3并联在场效应管Q1栅极和源极之间，消除干扰信号，所述第三电阻R3的阻值为10K。所述场效应管Q1采用IRF4N60。

所述充电桩模块开关机控制电路，对于应用于工业工程领域的充电桩，能够有效的防止直流继电器烧毁损坏，安全性高。

Claims

1.一种充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：包括依次连接的双刀双掷启动/停止开关、第一接插件、控制电路单元和第二接插件，所述控制电路单元包括依次连接的LM358芯片、场效应管Q1和双触点继电器K1，所述第一接插件的1脚为12V供电输入端，通过第一分压网络给LM358芯片的反相端2脚供电，所述第一接插件的3脚通过第二分压网络给LM358芯片的同相端3脚供电，所述第一接插件JP1的2脚、3脚连接双刀双掷启动/停止开关，所述LM358芯片的输出端1脚连接到场效应管Q1，所述双触点继电器K1与第二接插件相连接。

2.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述第一接插件采用VH3.96-6P，设置有6脚，所述第一接插件的1脚为LM358芯片供电。

3.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述第一分压网络包括相连接的第二电阻R2和第六电阻R6，所述第二电阻R2和第六电阻R6之间的线路连接到LM358反相端2脚。

4.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述第二分压网络包括相连接的第一电阻R1和第五电阻R5，所述第一电阻R1和第五电阻R5之间的线路连接到LM358芯片的同相端3脚，所述第五电阻R5两端并联有第三电容C3。

5.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述双刀双掷启动/停止开关设置有两组触点，每组触点都有常开常闭点。

6.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述第一接插件的4脚为12V供电输入端，所述第一接插件的4脚和双触点继电器K1之间设置有第八电阻R8。

7.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述LM358芯片连接有第一电容C1，作为供电滤波电容。

8.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述LM358芯片的输出端1脚和LM358芯片的同相端3脚之间，设置有串联连接的第一单向二极管D1和第四电阻R4，用于起正反馈作用。

9.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述双触点继电器K1线圈并联有第二单向二极管D2，作为续流二极管防止场效应管Q1不被过压击穿。

10.根据权利要求1所述的充电桩模块开关机控制电路，其特征在于：所述场效应管Q1采用IRF4N60，其设置有第七电阻R7作为栅极驱动电阻，在场效应管Q1栅极和源极之间并联有第三电阻R3，用于消除干扰信号。