CN219096502U - 电动车充电保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动车充电保护装置，保护装置包括电流监测电路、第一比较电路、控制模块、通电电路；电流监测电路，连接用于对电动车电池充电的通电电路，用于实时监测输入的电流信号，并将电流信号转换为比较电压信号；第一比较电路的输入端与电流监测电路的输出端相连，用于将比较电压信号和固定电压信号比较，输出比较结果信号；控制模块的输入端与第一比较电路的输出端相连，用于根据比较结果信号输出控制电平信号；通电电路的输入端与控制模块的输出端相连，用于根据控制电平信号控制通电电路的导通或断开。本实用新型的控制模块根据比较结果信号输出控制电平信号，实现通电电路与通电电路的导通或断开，提升了充电过程中的安全性。

Description

电动车充电保护装置

技术领域

本实用新型涉及电动车充电技术领域，尤其涉及一种电动车充电保护装置。

背景技术

目前电动车正在迅速普及，给电动车充电是每一个电动车用户都要面临的问题。最灵活的充电手段是将车载充电装置接入充电桩或充电站，利用低压交流电充电。目前主流的电动车充电系统多数采用AC-DC模式，它能将100-240V交流电压转为电气设备正常工作的直流模式，对于电动车辆充电而言，输入为市电220V交流。

但是，现有的车载充电装置缺乏对充电过程中电流过流等安全监控，同时在电池充满后，也缺乏高效的断电保护机制，因此可能导致引发火灾，存在严重的安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种电动车充电保护装置，以解决相关技术中传统的车载充电装置缺乏对充电电流的安全监控及高效的断电保护机制的技术问题。

本实用新型提供了一种电动车充电保护装置，所述保护装置包括：

电流监测电路、第一比较电路、控制模块及通电电路；

所述电流监测电路的输入端使用时与对电动车电池进行充电的充电电路相连，用于实时监测输入的电流信号，并将所述电流信号转换为电流比较电压信号；

所述第一比较电路的输入端与所述电流监测电路的输出端相连，用于将所述电流比较电压信号和第一固定电压信号比较，并输出电流比较结果信号；

所述控制模块的输入端与所述第一比较电路的输出端相连，用于根据所述电流比较结果信号输出第一控制电平信号；

所述通电电路的输入端与所述控制模块的输出端相连，所述通电电路的输出端连接负载端，所述第一控制电平信号控制所述通电电路与所述充电电路的导通或断开；

其中，所述第一比较电路包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端连接第一参考电压源；第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第二电阻的第二端接地；第一比较器，所述第一比较器的同相输入端连接所述第一电阻的第二端，所述第一比较器的反向输入端连接所述电流监测电路的输出端，所述第一比较器的输出端连接所述控制模块。

可选地，所述电流监测电路包括：

电流互感器，所述电流互感器的初级线圈的两端分别连接所述充电电路中的L线和N线；

第三电阻，所述第三电阻的两端并联于所述电流互感器的次级线圈的两端；

第一电容，所述第一电容的两端并联于所述电流互感器的次级线圈的两端；

第一二极管，所述第一二极管的阳极连接所述第一电阻的一端，所述第一二极管的阴极连接所述第一电容的一端；

第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述第一二极管的阴极，所述第四电阻的第二端连接所述第一比较器的第二输入端。

可选地，所述保护装置还包括漏电流监测电路和第二比较电路；

所述漏电流监测电路的输入端使用时与对电动车电池进行充电的充电电路相连，用于实时监测输入的漏电流信号，并将所述漏电流信号转换为漏电流比较电压信号；

所述第二比较电路的输入端与所述漏电流监测电路的输出端相连，用于将所述漏电流比较电压信号和第二固定电压信号比较，并输出漏电流比较结果信号；

所述控制模块的输入端还与所述第二比较电路的输出端相连，用于根据所述漏电流比较结果信号输出第二控制电平信号，所述第二控制电平信号控制所述通电电路与所述充电电路的导通或断开。

可选地，所述第二比较电路包括：

第五电阻，所述第五电阻的第一端连接第二参考电压源；

第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的第二端接地；

第二比较器，所述第二比较器的第一输入端连接所述第五电阻的第二端，所述第二比较器的输出端连接所述控制模块。

可选地，所述漏电流监测电路包括：

漏电流传感器，所述漏电流传感器环设于所述充电电路中的E线上；

第七电阻，所述第七电阻的两端并联于所述漏电流传感器的两端；

第二电容，所述第二电容的两端并联于所述漏电流传感器的两端；

第二二极管，所述第二二极管的阳极连接所述第七电阻的一端，所述第二二极管的阴极连接所述第二电容的一端；

第八电阻，所述第八电阻的第一端连接所述第二二极管的阴极，所述第八电阻的第二端连接所述第二比较器的第二输入端。

可选地，所述控制模块包括：

微处理器，所述微处理器的信号输入端分别连接所述第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，所述微处理器的信号输出端连接所述通电电路。

可选地，所述通电电路包括：

三极管,所述三极管的基极连接所述微处理器的信号输出端，其集电极连接直流电源，其发射极连接所述负载端。

可选地，所述通电电路还包括：

继电器，所述继电器的线圈端连接所述微处理器的信号输出端，所述继电器的开关端连接所述负载端。

可选地，所述保护装置还包括LED指示模块，所述LED指示模块的输入端连接所述控制模块的输出端。

可选地，所述LED指示模块包括：

第九电阻，所述第九电阻的第一端连接所述控制模块的输出端；

第一发光二极管，所述第一发光二极管的阳极连接直流电源，所述第一发光二极管的阴极连接所述第九电阻的第二端；

第二发光二极管，所述第二发光二极管的阳极连接所述第九电阻的第二端；

第十电阻，所述第十电阻的第一端连接所述第二发光二极管的阴极，所述第十电阻的第二端连接所述控制模块的输出端。

本实用新型的技术原理为：

所述电流监测电路连接给电动车电池充电的充电电路，以供测量和继电保护之用，并用于将采集的电流信号转换为电流比较电压信号；第一比较电路将电流比较电压信号和第一固定电压信号比较，输出电流比较结果信号，控制模块根据比较结果信号向通电电路输出第一控制电平信号，所述通电电路根据第一控制电平信号来实现通电电路的导通或断开。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过所述电流监测电路实现了电动车充电过程中电流的安全监测。

2、第一比较电路用于将电流监测电路输出的电流比较电压信号与第一固定电压信号比较，输出电流比较结果信号，所述控制模块根据电流比较结果信号来控制所述通电电路与充电电路的导通或断开，提升了电车充电过程中的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中电流监测电路、第一比较电路、控制模块及通电电路的电路图；

图3为本实用新型中漏电流监测电路和第二比较电路的电路图；

图4为本实用新型中LED指示模块的电路图。

附图标号说明：

100、电流监测电路；110、第一比较电路；120、控制模块；130、通电电路；140、LED指示模块；150、漏电流监测电路；160、第二比较电路。

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

为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。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。

参见图1和图2，本实用新型提供了一种电动车充电保护装置，所述保护装置包括：

电流监测电路100、第一比较电路110、控制模块120及通电电路130；

所述电流监测电路100的输入端使用时与对电动车电池进行充电的充电电路相连，用于实时监测输入的电流信号，并将所述电流信号转换为电流比较电压信号；

所述第一比较电路110的输入端与所述电流监测电路100的输出端相连，用于将所述电流比较电压信号和第一固定电压信号比较，并输出电流比较结果信号；

所述控制模块120的输入端与所述第一比较电路110的输出端相连，用于根据所述电流比较结果信号输出第一控制电平信号；

所述通电电路130的输入端与所述控制模块120的输出端相连，所述通电电路130的输出端连接负载端，所述第一控制电平信号控制所述通电电路130与所述充电电路的导通或断开；

其中，所述第一比较电路110包括：第一电阻R1，所述第一电阻R1的第一端连接第一参考电压源；第二电阻R2，所述第二电阻R2的第一端连接所述第一电阻R1的第二端，所述第二电阻R2的第二端接地；第一比较器U1，所述第一比较器U1的第一输入端连接所述第一电阻R1的第二端，所述第一比较器U1的输出端连接所述控制模块120。

本实施例中，电流监测电路100的输入端在使用时连接用于给电动车电池充电的充电电路，如充电桩等，电流监测电路100用于测量充电过程中的电流，并生成电流比较电压信号，所述第一比较电路110中连接有第一参考电压源VREF1，第一参考电压源VREF1输出第一固定电压信号，第一比较器U1用于将接收的电流比较电压信号与所述第一固定电压信号比较，输出电流比较结果信号，所述控制模块120的根据第一比较电路110输出的电流比较结果信号输出第一控制电平信号，所述通电电路130则根据所述第一控制电平信号实现与所述充电电路的导通和断开。

所述第一比较电路110中，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2用于分压，实施人员可以通过调整所述第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值，控制电流的安全范围；所述第一比较器U1用于判定电流比较电压信号是否强于第一固定电压信号，当所述电流比较电压信号大于第一固定电压信号时，所述第一比较器U1输出低电平，当所述电流比较电压信号小于第一固定电压信号时，所述第一比较器U1输出高电平。

本实用新型中，一方面通过电流监测电路100对电动车充电过程中的电流实现了安全监测，另一方面，通过第一比较电路110输出的电流比较结果信号，控制模块120实现了控制通电电路130与充电电路的导通或断开，确保了电动车在充电过程中的安全性。

参见图2，可选地，所述电流监测电路100包括：

电流互感器J1，所述电流互感器J1的初级线圈的两端分别连接所述充电电路中的L线和N线；

第三电阻R3，所述第三电阻R3的两端并联于所述电流互感器J1的次级线圈的两端；

第一电容C1，所述第一电容C1的两端并联于所述电流互感器J1的次级线圈的两端；

第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极连接所述第一电阻R1的一端，所述第一二极管D1的阴极连接所述第一电容C1的一端；

第四电阻R4，所述第四电阻R4的第一端连接所述第一二极管D1的阴极，所述第四电阻R4的第二端连接所述第一比较器U1的第二输入端。

本实施例中，所述电流互感器J1为高导磁率的软磁材料制作的开口电流互感器，所述开口电流互感器的额定工作电流5～1000mA，默认变比2000:1，所述开口电流互感器的电流数据采集范围为0mA～1000mA，所述电流互感器J1的两端分别连接充电电路中的L线和N线，所述第三电阻R3的两端分别与电流互感器J1的两端电性连接，并结合所述第一二极管D1、第一电容C1及第四电阻R4，将电流互感器J1输出的电流信号转换为电流比较电压信号。

参见图3，可选地，所述保护装置还包括漏电流监测电路150和第二比较电路160；

所述漏电流监测电路150的输入端使用时与对电动车电池进行充电的充电电路相连，用于实时监测输入的漏电流信号，并将所述漏电流信号转换为漏电流比较电压信号；

所述第二比较电路160的输入端与所述漏电流监测电路150的输出端相连，用于将所述漏电流比较电压信号和第二固定电压信号比较，并输出漏电流比较结果信号；

所述控制模块120的输入端还与所述第二比较电路160的输出端相连，用于根据所述漏电流比较结果信号输出第二控制电平信号，所述第二控制电平信号控制所述通电电路130与所述充电电路的导通或断开。

本实施例中，所述漏电流监测电路150用于实时监测漏电流信号，并转换为漏电流比较电压信号，所述漏电流比较电压信号与第二比较电路160的第二固定电压信号比较，输出漏电流比较结果信号，所述控制模块120根据所述漏电流比较结果信号输出第二控制电平信号，以达到控制所述通电电路130与所述充电电路的导通和断开。

参见图3，可选地，所述第二比较电路160包括：

第五电阻R5，所述第五电阻R5的第一端连接第二参考电压源；

第六电阻R6，所述第六电阻R6的第一端连接所述第五电阻R5的第二端，所述第六电阻R6的第二端接地；

第二比较器U3，所述第二比较器U3的第一输入端连接所述第五电阻R5的第二端，所述第二比较器U3的输出端连接所述控制模块120。

本实施例中，所述第二比较电路160的工作原理和所述第一比较电路110的工作原理相同，所述第二比较器U3用于判定漏电流比较电压信号是否强于第二固定电压信号，当所述漏电流比较电压信号大于第二固定电压信号时，所述第二比较器U3输出低电平，当所述漏电流比较电压信号小于第二固定电压信号时，所述第二比较器U3输出高电平。

参见图3，可选地，所述漏电流监测电路150包括：

漏电流传感器J2，所述漏电流传感器J2环设于所述充电电路中的E线上；

第七电阻R7，所述第七电阻R7的两端并联于所述漏电流传感器J2的两端；

第二电容C2，所述第二电容C2的两端并联于所述漏电流传感器J2的两端；

第二二极管D2，所述第二二极管D2的阳极连接所述第七电阻R7的一端，所述第二二极管D2的阴极连接所述第二电容C2的一端；

第八电阻R8，所述第八电阻R8的第一端连接所述第二二极管D2的阴极，所述第八电阻R8的第二端连接所述第二比较器U3的第二输入端。

本实施例中，漏电流传感器J2采用型号为RCMU101SM，此型号具有精度高、体积小的特点，适合设置于电动车上，以实现有效减小设备尺寸，所述漏电流传感器J2用于检测流过的电流大小，当电流大小相等时，输出信号为零，当所述漏电流传感器J2检测到差流电流流过时，输出信号不为零，所述漏电流传感器J2结合所述第七电阻R7、第八电阻R8、第二二极管D2及第二电容C2，将漏电流传感器J2输出的漏电流信号转换为漏电流比较电压信号。

参见图2，可选地，所述控制模块120包括：

微处理器U2，所述微处理器U2的信号输入端分别连接所述第一比较器U1的输出端和第二比较器U3的输出端，所述微处理器U2的信号输出端连接所述通电电路130。

本实施例中，所述微处理器U2采用STM32F103的单片机，所述微处理器U2的引脚1连接所述第一比较器U1的输出端，所述微处理器U2收到所述第一比较器U1输出的高电平时，输出高电平至所述通电电路130，当所述微处理器U2收到所述第一比较器U1输出的低电平时，所述微处理器U2输出低电平至所述通电电路130；所述微处理器U2的引脚5与所述第二比较器U3的输出端连接，输出原理相同。

参见图2，可选地，所述通电电路130包括：

三极管Q1,所述三极管Q1的基极连接所述微处理器的信号输出端，其集电极连接直流电源，其发射极连接所述负载端。

本实施例中，所述微处理器U2的引脚2连接所述三极管Q1的基极，当所述通电电路130接收到所述微处理器U2输出的高电平时，所述三极管Q1导通，所述充电电路的电流流向负载，当所述通电电路130接收到所述微处理器U2输出的低电平时，所述三极管Q1保持断开的状态，通电电路130的电流无法流向负载。

参见图2，可选地，所述通电电路130还包括：

继电器K1，所述继电器K1的线圈端连接所述微处理器U2的信号输出端，所述继电器K1的开关端连接所述负载端。

本实施例中，所述微处理器U2的输出高电平至继电器K1，所述继电器K1的线圈端得电，所述充电电路的电流流向负载。

参见图1，可选地，所述保护装置还包括LED指示模块140，所述LED指示模块140的输入端连接所述控制模块120的输出端。

本实施例中，所述LED指示模块140用于显示所述控制模块120的状态信息，便于观察所述保护装置的运行状态。

参见图4，可选地，所述LED指示模块140包括：

第九电阻R9，所述第九电阻R9的第一端连接所述控制模块120的输出端；

第一发光二极管LED1，所述第一发光二极管LED1的阳极连接直流电源，所述第一发光二极管LED2的阴极连接所述第九电阻R9的第二端；

第二发光二极管LED2，所述第二发光二极管LED2的阳极连接所述第九电阻R9的第二端；

第十电阻R10，所述第十电阻R10的第一端连接所述第二发光二极管的阴极，所述第十电阻R10的第二端连接所述控制模块120的输出端。

本实施例中，所述控制模块120的微处理器U2优选内置有AD转换器，将采集的电流转化后驱动所述第一发光二极管LED1和所述第二发光二极管LED2发光，所述第九电阻R9的第一端连接所述微处理器U2的引脚3，所述第十电阻R10的第一端连接所述微处理器U2的引脚4，所述第一发光二极管LED1和所述第二发光二极管LED2分别用于显示绿色和红色等鲜明的提示色，所述微处理器U2向所述第一发光二极管LED1输出低电平时，点亮所述第一发光二极管LED1；所述微处理器U2向所述第二发光二极管LED2输出低电平时，点亮所述第二发光二极管LED2。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电动车充电保护装置，其特征在于，所述保护装置包括：

电流监测电路、第一比较电路、控制模块及通电电路；

所述电流监测电路的输入端使用时与对电动车电池进行充电的充电电路相连，用于实时监测输入的电流信号，并将所述电流信号转换为电流比较电压信号；

所述第一比较电路的输入端与所述电流监测电路的输出端相连，用于将所述电流比较电压信号和第一固定电压信号比较，并输出电流比较结果信号；

所述控制模块的输入端与所述第一比较电路的输出端相连，用于根据所述电流比较结果信号输出第一控制电平信号；

所述通电电路的输入端与所述控制模块的输出端相连，所述通电电路的输出端连接负载端，所述第一控制电平信号控制所述通电电路与所述充电电路的导通或断开；

其中，所述第一比较电路包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端连接第一参考电压源；第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第二电阻的第二端接地；第一比较器，所述第一比较器的同相输入端连接所述第一电阻的第二端，所述第一比较器的反向输入端连接所述电流监测电路的输出端，所述第一比较器的输出端连接所述控制模块。

2.如权利要求1所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述电流监测电路包括：

电流互感器，所述电流互感器的初级线圈的两端分别连接所述充电电路中的L线和N线；

第三电阻，所述第三电阻的两端并联于所述电流互感器的次级线圈的两端；

第一电容，所述第一电容的两端并联于所述电流互感器的次级线圈的两端；

第一二极管，所述第一二极管的阳极连接所述第一电阻的一端，所述第一二极管的阴极连接所述第一电容的一端；

第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述第一二极管的阴极，所述第四电阻的第二端连接所述第一比较器的第二输入端。

3.如权利要求2所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括漏电流监测电路和第二比较电路；

所述漏电流监测电路的输入端使用时与对电动车电池进行充电的充电电路相连，用于实时监测输入的漏电流信号，并将所述漏电流信号转换为漏电流比较电压信号；

所述第二比较电路的输入端与所述漏电流监测电路的输出端相连，用于将所述漏电流比较电压信号和第二固定电压信号比较，并输出漏电流比较结果信号；

所述控制模块的输入端还与所述第二比较电路的输出端相连，用于根据所述漏电流比较结果信号输出第二控制电平信号，所述第二控制电平信号控制所述通电电路与所述充电电路的导通或断开。

4.如权利要求3所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述第二比较电路包括：

第五电阻，所述第五电阻的第一端连接第二参考电压源；

第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的第二端接地；

第二比较器，所述第二比较器的第一输入端连接所述第五电阻的第二端，所述第二比较器的输出端连接所述控制模块。

5.如权利要求4所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述漏电流监测电路包括：

漏电流传感器，所述漏电流传感器环设于所述充电电路中的E线上；

第七电阻，所述第七电阻的两端并联于所述漏电流传感器的两端；

第二电容，所述第二电容的两端并联于所述漏电流传感器的两端；

第二二极管，所述第二二极管的阳极连接所述第七电阻的一端，所述第二二极管的阴极连接所述第二电容的一端；

第八电阻，所述第八电阻的第一端连接所述第二二极管的阴极，所述第八电阻的第二端连接所述第二比较器的第二输入端。

6.如权利要求5所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述控制模块包括：

微处理器，所述微处理器的信号输入端分别连接所述第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，所述微处理器的信号输出端连接所述通电电路。

7.如权利要求6所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述通电电路包括：

三极管,所述三极管的基极连接所述微处理器的信号输出端，其集电极连接直流电源，其发射极连接所述负载端。

8.如权利要求7所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述通电电路还包括：

继电器，所述继电器的线圈端连接所述微处理器的信号输出端，所述继电器的开关端连接所述负载端。

9.如权利要求1至8任一项所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括LED指示模块，所述LED指示模块的输入端连接所述控制模块的输出端。

10.如权利要求9所述的电动车充电保护装置，其特征在于，所述LED指示模块包括：

第九电阻，所述第九电阻的第一端连接所述控制模块的输出端；

第一发光二极管，所述第一发光二极管的阳极连接直流电源，所述第一发光二极管的阴极连接所述第九电阻的第二端；

第二发光二极管，所述第二发光二极管的阳极连接所述第九电阻的第二端；

第十电阻，所述第十电阻的第一端连接所述第二发光二极管的阴极，所述第十电阻的第二端连接所述控制模块的输出端。

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