CN219007644U - 多路负载充电装置及其充电控制电路、充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路负载充电装置及其充电控制电路、充电桩，其中充电控制电路包括控制信号转换单元和多个驱动电路，控制信号转换单元包括多个输入端和多个输出端；驱动电路一端与控制信号转换单元的输出端对应电连接，充电驱动电路的另一端与所述继电器的控制端对应电连接。本实用新型既实现了具有多路负载充电的动态功率分配，还实现了多路负载充电的互锁。

Description

多路负载充电装置及其充电控制电路、充电桩

技术领域

本实用新型涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种多路负载充电装置及其充电控制电路、充电桩。

背景技术

随着新能源汽车的发展，汽车对充电需求的需求越来越大，市场上出现了各种给新能源汽车充电的充电桩。为提高充电模块的利用率，现有的一种分体式直流充电桩，通过使用接触器来实现多辆车同时充电的功率动态分配。

但是，在功率分配过程中，如果分配错误将导通2辆车电池组，导致高电压电池组向低电压电池组充电，从而有损坏电池的风险。现有的功率分配一般采用软件实现互锁，存在软件故障导致互锁失效的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种多路负载充电装置及其充电控制电路、充电桩，旨在解决软件互锁容易存在故障而导致互锁失效的安全隐患的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种多路负载充电装置的充电控制电路，所述多路负载充电装置包括多个充电模块，每个所述充电模块均包括多个电源输出端，且每个电源输出端均连接有一继电器；所述多路负载充电装置的充电控制电路包括：

控制信号转换单元，包括多个输入端和多个输出端；

多个驱动电路，所述驱动电路一端与所述控制信号转换单元的输出端对应电连接，所述充电驱动电路的另一端与所述继电器的控制端对应电连接；

其中，根据所述控制信号转换单元的输出端信号，以及所述充电驱动电路的驱动信号，控制所有的继电器均断开或仅一个继电器通电闭合。

可选地，每一所述驱动电路均包括：信号隔离电路，所述信号隔离电路一侧连接有信号输入电路，所述信号隔离电路的另一侧连接有信号输出电路；所述信号输入电路的信号控制端与所述控制信号转换单元的输出端电连接，所述信号输出电路的信号端与所述继电器的控制端电连接。

可选地，所述信号隔离电路包括信号输入元件和信号输出元件，所述信号输入元件接入所述信号输入电路中，所述信号输出元件接入所述信号输出电路中；所述信号输入元件为发光元件，所述信号输出元件为光敏元件。

可选地，所述信号输入电路包括第一电源，以及第一开关管；第一电源的输出端与所述信号输入元件的一端连接，所述信号输入元件的另一端与所述第一开关管的一信号端连接，所述第一开关管的另一信号端接地，所述第一开关管的控制端作为所述信号输入电路的信号控制端；所述第一开关管为三极管。

可选地，所述信号输出电路包括第二电源，以及第二开关管；第二电源的输出端与所述信号输出元件的一端连接，所述信号输出元件的另一端分别连接所述第二开关管的控制端和接地；所述第二开关管的一信号端接地，所述第二开关管的另一信号端作为所述信号输出电路的信号端；所述第二开关管为MOS管。

可选地，所述控制信号转换单元包括译码逻辑电路，且所述译码逻辑电路的输入端与单片机的控制指令输出端连接，根据单片机的控制指令输出相应的信号。

可选地，所述译码逻辑电路包括三个输入端和四个输出端，所述四个输出端根据三个输入端的信号，同时输出高电平信号或仅有一个输出端输出低电平信号。

为实现上述目的，本实用新型还提出了一种多路负载充电装置，所述多路负载充电装置包括多个充电模块，每所述充电模块均包括多个电源输出端，每个电源输出端均连接有一继电器；所述多路负载充电装置还包括多个与所述充电模块对应设置、且如上述任一实施例所述的充电控制电路，所述充电控制电路对应控制所述充电模块的继电器均断开或仅一个继电器闭合。

可选地，所述充电控制电路还包括单片机，所述单片机根据接入所述充电装置的负载，产生相应的控制指令，以控制每个所述充电模块的继电器均断开或仅一个继电器闭合。

为实现上述目的，本实用新型还提出了一种充电桩，包括上述任一实施例所述的多路负载充电装置。

本实用新型通过硬件电路的方式既实现了具有多路负载充电的动态功率分配，还实现了多路负载充电的互锁。而且，本实用新型中控制信号转换单元的设置，保证了各路接触器都只存在同时断开或者任一个接触器闭合的情况，因此可靠性较高。

附图说明

图1为本实用新型相关的充电桩的现有技术示意图；

图2为本实用新型多路负载充电装置的功能模块示意图；

图3为本实用新型多路负载充电装置的充电控制电路一实施例的电路结构示意图；

图4为本实用新型的充电控制电路中控制信号转换单元一实施例的输入输出信号的逻辑示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现有的分体式充电桩包括充电主机和若干个充电终端，充电主机与充电终端之间通过电缆连接。如图1所示，示出了四个充电终端，每个充电终端均可用于连接汽车，以对该汽车中的电池实现充电。充电主机包括至少四个充电模块以及功率分配单元。为了有效利用充电模块，每个充电模块与每个充电终端之间均进行电连接；而且，充电模块与充电终端之间还设置接触器，功率分配单元则根据待充电的汽车情况，控制充电模块与充电终端之间的接触器闭合，从而连通充电模块和充电终端。例如，若当前仅有1辆汽车接入了充电终端等待充电，且该辆汽车可以接收大电流充电，此时功率分配单元则可控制至少两个充电模块与该充电终端连通，从而提高了充电效率。

在进行动态功率分配的过程中，为防止两辆车辆同时导通而损坏车辆电池，现有的功率分配单元大多数采用软件实现互锁，即根据充电终端接入的汽车情况，控制充电模块仅能与一个充电终端导通，保证一个充电模块同时仅能对一辆车辆进行充电。

由于软件算法进行互锁时，容易出现软件故障而导致互锁失效的情况，因此，有人提出采用硬件电路结构实现互锁。而，目前的硬件互锁方案只能针对双充电模块实现充电互锁，无法应用于更多充电模块时的充电互锁。

鉴于此，实用新型人提出一种可应用多路负载充电装置的充电互锁方案，而且大大降低了成本。具体地，参照图2，多路负载充电装置包括多个充电模块20，每个充电模块20均包括多个电源输出端，每个电源输出端均连接有一继电器30，继电器30的另一端与充电终端连接。由于每个充电模块均具有对应的充电控制电路，因此图2中仅示出了1个充电模块以及充电控制电路。

本实用新型实施例的充电控制电路包括：

控制信号转换单元11，包括多个输入端和多个输出端，所述输入端接收单片机的控制指令，并根据控制指令在各输出端输出相应的控制信号；

多个驱动电路12，所述驱动电路12一端与控制信号转换单元10的输出端对应连接，另一端与继电器的控制端对应连接。

根据所述控制信号转换单元11的输出端信号，经过驱动电路12产生相应的驱动信号后，控制继电器同时断开或仅一个继电器闭合，从而实现充电互锁。

可选地，本实施例中，上述控制信号转换单元11包括译码逻辑电路，且译码逻辑电路地输入端与单片机的控制指令输出端连接。该译码逻辑电路根据单片机的控制指令，在输出端输出的控制信号为电平信号。为了实现充电互锁，译码逻辑电路输出的控制信号中，必须同时为同一电平信号，或者仅有一个输出端的控制信号与其他的输出端的控制信号不同。以实现四路负载充电时的充电互锁为例，可采用2-4线译码器，三路输入1G、1A和1B分别连接单片机的控制指令输出端。参照图3，当1G输入高电平时，无论1A和1B输入什么信号，四个输出端均输出高电平信号；当1G输入低电平时，1A和1B输入的信号不同时，四个输出端均仅有1个输出端输出低电平信号。可以理解的是，上述译码逻辑电路可根据充电负载的数量选择对应的电路结构，在此不再举例说明。

可选地，参照图4，本实施例中，上述驱动电路12包括：信号隔离电路121，所述信号隔离电路121一侧连接有信号输入电路，所述信号隔离电路121的另一侧连接有信号输出电路；所述信号输入电路122的信号控制端与所述控制信号转换单元11的输出端电连接，所述信号输出电路123的信号端与所述继电器30的控制端电连接。通过信号隔离电路121，将输入侧的信号和输出侧的信号进行分开，避免输入输出侧之间的信号干扰。

进一步地，信号隔离电路121包括信号输入元件和信号输出元件，所述信号输入元件接入所述信号输入电路中，所述信号输出元件接入所述信号输出电路中；所述信号输入元件为发光元件，所述信号输出元件为光敏元件。

由于驱动电路的结构一致，因此本实施例仅以1个驱动电路的结构为例。信号输入电路122包括第一电源，如3.3V电源，以及第一开关管Q5；第一电源的输出端与所述信号输入元件的一端连接，所述信号输入元件的另一端与所述第一开关管Q5的一信号输入端连接，所述第一开关管Q5的另一信号输出端接地，所述第一开关管Q5的控制端作为所述信号输入电路的信号控制端。可选的，所述第一开关管Q5为三极管。进一步地，为了保护第一开关管Q5，第一开关管Q5的控制端连接一限流电阻。

信号输出电路123包括第二电源，如12V电源，以及第二开关管Q6；第二电源的输出端与所述信号输出元件的一端连接，所述信号输出元件的另一端分别连接所述第二开关管Q6的控制端和接地；所述第二开关管Q6的一信号端接地，所述第二开关管Q6的另一信号端作为所述信号输出电路的信号输出端。可选地，所述第二开关管为MOS管。进一步地，为了保护第二开关管Q6的，第二开关管Q6的控制端和信号端之间还连接一限流电阻和抗干扰电容。

上述驱动电路中，若控制信号转换单元11的第1输出端口1Y0输出低电平，其余的输出端口1Y1、1Y2、1Y3均输出高电平，第一开关管Q5导通，信号隔离电路121的输入侧和输出侧导通，第二开关管Q6导通，继电器K8通电，开关闭合。其余的驱动电路因为输出端口均为高电平信号，开关管处于截止状态，信号隔离电路的输入侧和输出侧不导通，继电器无法通电，开关断开。如此，可以保证4路充电电路，只有一路导通。

按照图3示出的控制信号转换单元11的信号输出逻辑，继电器的驱动情况具体为：

IG为高电平，则1Y0、1Y1、1Y2、1Y3均为高电平，接触器均断开。

IG为低电平，1A和1B均为低电平，则1Y0为低电平，1Y1、1Y2和1Y3为高电平，K8导通，K5、K6和K7断开。

IG为低电平，1A为高电平，1B均为低电平，则1Y1为低电平，1Y0、1Y2和1Y3为高电平，K7导通，K5、K6和K8断开。

IG为低电平，1A为低电平，1B均为高电平，则1Y2为低电平，1Y0、1Y1和1Y3为高电平，K6导通，K5、K7和K8断开。

IG为低电平，1A为高电平，1B均为高电平，则1Y3为低电平，1Y0、1Y1和1Y2为高电平，K5导通，K6、K7和K8断开。

由上可知，经过IG，1A，1B的所有组合，4路接触器都只存在同时断开或者任一个接触器闭合的情况，即实现了4路接触器的硬件互锁。因此，本实用新型的充电互锁电路的可靠性较高，且实现多路负载的充电。

本实用新型实施例还提出了一种多路负载充电装置以及具有该多路负载充电装置的充电桩。该多路负载充电装置包括多个充电模块，每个充电模块均对应具有如上述结构的充电控制电路。在多路负载充电装置中，每个充电模块均按照上述充电控制电路进行控制，实现每个充电模块的充电互锁。另外，通过对各接触器的控制，还实现了各充电模块之间实现了动态功率分配。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，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，从而使得包括一系列要素的过程、系统、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、系统、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、系统、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例系统可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，停车管理设备，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的系统。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多路负载充电装置的充电控制电路，其特征在于，所述多路负载充电装置包括多个充电模块，每个所述充电模块均包括多个电源输出端，且每个电源输出端均连接有一继电器；所述多路负载充电装置的充电控制电路包括：

控制信号转换单元，包括多个输入端和多个输出端；

多个驱动电路，所述驱动电路一端与所述控制信号转换单元的输出端对应电连接，所述驱动电路的另一端与所述继电器的控制端对应电连接；

其中，根据所述控制信号转换单元的输出端信号，以及所述驱动电路的驱动信号，控制所有的继电器均断开或仅一个继电器通电闭合。

2.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，每一所述驱动电路均包括：信号隔离电路，所述信号隔离电路一侧连接有信号输入电路，所述信号隔离电路的另一侧连接有信号输出电路；所述信号输入电路的信号控制端与所述控制信号转换单元的输出端电连接，所述信号输出电路的信号端与所述继电器的控制端电连接。

3.如权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述信号隔离电路包括信号输入元件和信号输出元件，所述信号输入元件接入所述信号输入电路中，所述信号输出元件接入所述信号输出电路中；所述信号输入元件为发光元件，所述信号输出元件为光敏元件。

4.如权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述信号输入电路包括第一电源，以及第一开关管；第一电源的输出端与所述信号输入元件的一端连接，所述信号输入元件的另一端与所述第一开关管的一信号端连接，所述第一开关管的另一信号端接地，所述第一开关管的控制端作为所述信号输入电路的信号控制端；所述第一开关管为三极管。

5.如权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述信号输出电路包括第二电源，以及第二开关管；第二电源的输出端与所述信号输出元件的一端连接，所述信号输出元件的另一端分别连接所述第二开关管的控制端和接地；所述第二开关管的一信号端接地，所述第二开关管的另一信号端作为所述信号输出电路的信号端；所述第二开关管为MOS管。

6.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制信号转换单元包括译码逻辑电路，且所述译码逻辑电路的输入端与单片机的控制指令输出端连接，根据单片机的控制指令输出相应的信号。

7.如权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，所述译码逻辑电路包括三个输入端和四个输出端，所述四个输出端根据三个输入端的信号，同时输出高电平信号或仅有一个输出端输出低电平信号。

8.一种多路负载充电装置，其特征在于，所述多路负载充电装置包括多个充电模块，每所述充电模块均包括多个电源输出端，每个电源输出端均连接有一继电器；所述多路负载充电装置还包括多个与所述充电模块对应设置、且如权利要求1-7中任一项所述的充电控制电路，所述充电控制电路对应控制所述充电模块的继电器均断开或仅一个继电器闭合。

9.如权利要求8所述的多路负载充电装置，其特征在于，所述充电控制电路还包括单片机，所述单片机根据接入所述充电装置的负载，产生相应的控制指令，以控制每个所述充电模块的继电器均断开或仅一个继电器闭合。

10.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括权利要求8或9所述的多路负载充电装置。

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