多功能充电桩管理控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体的，涉及多功能充电桩管理控制电路。

背景技术：

2.近年来，新能源汽车的发展是我国战略性新兴产业，国家不断加大对电动汽车及多功能充电桩设施的政策支持，电动汽车及多功能充电桩正迎来快速发展的时期。电动汽车中电池组由多个电池单体构成，各个电池单体在充放电时会产生不一致性，因此人们对多功能充电桩的均衡管理作出了大量改进，以此提高了电动汽车的电池使用寿命；但是却忽略了电网输入过电流或过电压而导致多功能充电桩的损坏，因此对电网输入电压进行实时的检测是很有必要的。

技术实现要素：

3.本实用新型提出多功能充电桩管理控制电路，解决了现有技术中多功能充电桩充电过程中缺少对电网输入的电压与电流检测的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.多功能充电桩管理控制电路，包括控制单元、电压检测电路、电流检测电路和保护电路，所述电压检测电路、所述电流检测电路和所述保护电路均与所述控制单元连接，所述电压检测电路用于检测接入充电桩的电网电压，所述电流检测电路用于检测接入充电桩的电网电流，所述保护电路用于控制多功能充电桩的交流输入控制单元与电网的通断，所述保护电路包括电阻r20、光耦u7、电阻r21、电阻r22、三极管q1和继电器k1，所述光耦u7的第一输入端连接3v电源，所述光耦u7的第二输入端通过所述电阻r20连接所述控制单元，所述光耦u7的第一输出端连接5v电源，所述光耦u7的第二输出端通过所述电阻r21连接所述三极管q1的基极，所述三极管q1的基极通过所述电阻r22接地，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极连接所述继电器k1的第一输入端，所述继电器k1的第二输入端连接5v电源，所述继电器k1的公共端连接电网，所述继电器k1的常闭端连接多功能充电桩。
6.进一步，本实用新型中所述电流检测电路包括第一电流互感器、电阻r2、运放u1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、运放u2、电阻r6、电阻r7、电阻r8、运放u3和电阻r9，所述第一电流互感器的输入端连接电网，所述第一电流互感器的输出端通过所述电阻r2连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的输出端连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r3连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的同相输入端通过所述电阻r4接地，所述运放u2的输出端通过所述电阻r5连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的同相输入端通过所述电阻r8连接3v电源，所述运放u3的输出端通过所述电阻r7连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r9连接所述控制单元。
7.进一步，本实用新型中所述电压检测电路包括一级电压互感器、电阻r10、二级电压互感器、电阻r18、运放u6、电阻r17、电阻r16、电阻r15、运放u5、电阻r14、电阻r13、电阻
r12、运放u4和电阻r11，所述一级电压互感器的输入端连接电网，所述一级电压互感器的输出端通过所述电阻r10连接所述二级电压互感器的输入端，所述二级电压互感器的输出端通过所述电阻r18连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的输出端连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端通过所述电阻r17连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的同相输入端通过所述电阻r16接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r15连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端通过所述电阻r14连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的同相输入端通过所述电阻r12连接3v电源，所述运放u4的输出端通过所述电阻r13连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r11连接所述控制单元。
8.进一步，本实用新型中还包括漏电检测单元，所述漏电检测单元包括漏电采集电路和调理电路，所述漏电采集电路包括半桥驱动器u12、第二电流互感器、运放u8、电阻r24、电阻r23、运放u9、电阻r25和电阻r26，所述运放u8的反相输入端连接所述第二电流互感器的第一端，所述运放u8的同相输入端通过所述电阻r24接地，所述运放u8的同相输入端连接所述调理电路的输入端，所述运放u8的输出端连接所述运放u8的反相输入端，所述运放u8的输出端通过所述电阻r23连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的同相输入端通过所述电阻r26接地，所述运放u9的输出端通过所述电阻r25连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的输出端连接所述半桥驱动器u12的输入端，所述半桥驱动器u12的输出端连接所述第二电流互感器的第二端。
9.进一步，本实用新型中所述调理电路包括电阻r27、电阻r28、运放u10、电阻r29、电容c8、电阻r30、电阻r31、电阻r32、运放u11和电阻r33，所述电阻r27的第一端连接所述运放u8的同相输入端，所述电阻r27的第二端通过所述电阻r28连接所述运放u10的反相输入端，所述运放u10的同相输入端接地，所述运放u10的输出端通过所述电阻r29连接所述电阻r27的第二端，所述运放u10的输出端通过所述电容c8连接所述运放u10的反相输入端，所述运放u10的输出端通过所述电阻r30连接所述运放u11的同相输入端，所述运放u11的反相输入端通过所述电阻r31连接12v电源，所述运放u11的反相输入端通过所述电阻r32接地，所述运放u11的输出端通过所述电阻r33连接所述运放u11的同相输入端，所述运放u11的输出端连接所述控制单元。
10.本实用新型的工作原理及有益效果为：
11.本实用新型中，通过电压检测电路实时检测电网输入电压的变化，通过电流检测电路实时检测电网输入电流的变化，若检测到电网输入电压或电流大于设定值时，通过控制单元使保护电路切断电网与多功能充电桩之间的连接。
12.本实用新型中通过电压检测电路与电流检测电路对电网输入的电流以及电压进行检测，当检测到输入电压大于设定值时，控制单元向保护电路的输入端发送低电平信号，此低电平信号通过电阻r20进入光耦u7的第二输入端，此时光耦u7导通，三极管q1也导通，继电器k1得电，继电器的第一常闭端和第二常闭端断开，使多功能充电桩的交流输入控制单元与电网断开，此时多功能充电桩的内所有模块会自动保护并停止输出，以保护多功能充电桩及此时正在充电的电动汽车。
13.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
14.图1为本实用新型中保护电路的电路图；
15.图2为本实用新型中电流检测电路的电路图；
16.图3为本实用新型中电压检测电路的电路图；
17.图4为本实用新型中漏电采集电路的电路图；
18.图5为本实用新型中调理电路的电路图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
20.实施例1
21.如图1所示，本实施例提出了多功能充电桩管理控制电路，包括控制单元、电压检测电路、电流检测电路和保护电路，电压检测电路、电流检测电路和保护电路均与控制单元连接，电压检测电路用于检测接入充电桩的电网电压，电流检测电路用于检测接入充电桩的电网电流，保护电路用于控制多功能充电桩的交流输入控制单元与电网的通断，保护电路包括电阻r20、光耦u7、电阻r21、电阻r22、三极管q1和继电器k1，光耦u7的第一输入端连接3v电源，光耦u7的第二输入端通过电阻r20连接控制单元，光耦u7的第一输出端连接5v电源，光耦u7的第二输出端通过电阻r21连接三极管q1的基极，三极管q1的基极通过电阻r22接地，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极连接继电器k1的第一输入端，继电器k1的第二输入端连接5v电源，继电器k1的公共端连接电网，继电器k1的常闭端连接多功能充电桩。
22.本实施例中，多功能充电是将电网输入的交流电经过一次emi滤波器滤波环节以及低频整流电路之后，得到直流电压，再通过全桥功率变换器及二次整流、输出滤波电路，就可以得到所需的电能，提供给电动汽车充电。
23.通过采集电网输入的电压电流，对输入的电压电流进行判断，当电网输入电压大于设定值时，系统内所有模块会自动保护并停止输出，以保护充电桩及电动汽车；当交流输入电压恢复正常后，充电桩自动恢复正常工作。检测输入电压电流是否正常，是多功能充电桩是否可以正常工作重要的环节。
24.通过电压检测电路实时检测电网输入电压的变化，通过电流检测电路实时检测电网输入电流的变化，若检测到电网输入电压或电流大于设定值时，保护电路将切断电网与多功能充电桩之间的连接，多功能充电桩内所有模块会自动保护并停止输出，以保护充电模块及用户设备。
25.通过电压检测电路与电流检测电路对电网输入的电流以及电压进行检测，当检测到输入电压大于设定值时，控制单元向保护电路的输入端发送低电平信号，此低电平信号通过电阻r20进入光耦u7的第二输入端，此时光耦u7导通，三极管q1也导通，继电器k1得电，继电器的第一常闭端和第二常闭端断开，使多功能充电桩的交流输入控制单元与电网断开，此时多功能充电桩的内所有模块会自动保护并停止输出，以保护多功能充电桩及此时
正在充电的电动汽车。
26.如图2所示，本实施例中电流检测电路包括第一电流互感器、电阻r2、运放u1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、运放u2、电阻r6、电阻r7、电阻r8、运放u3和电阻r9，第一电流互感器的输入端连接电网，第一电流互感器的输出端通过电阻r2连接运放u1的同相输入端，运放u1的输出端连接运放u1的反相输入端，运放u1的输出端通过电阻r3连接运放u2的反相输入端，运放u2的同相输入端通过电阻r4接地，运放u2的输出端通过电阻r5连接运放u2的反相输入端，运放u2的输出端通过电阻r6连接运放u3的反相输入端，运放u3的同相输入端通过电阻r8连接3v电源，运放u3的输出端通过电阻r7连接运放u3的反相输入端，运放u3的输出端通过电阻r9连接控制单元。
27.为了防止电网输入电压或电流的变化而导致多功能充电桩内的电路的损坏，对输入电压电流进行实时的检测是很有必要的，也是保证系统正常安全可靠运行的重要因素。
28.通过电流互感器将电网输入的大电流降至-2.5ma～2.5ma内，由于电流检测电路只能处理电压信号，因此必须把所采集到的电流信号转换成电压信号，本实施例中电流到电压的转换是通过在互感器的两端并联电阻r1来实现，同时在电流互感器的输出端分别并联一个电容c1与瞬态二极管d1，并联电容c1的作用是滤波，并联瞬态二极管d1的作用是若电路中有较大的纹波电压或者励磁涌流等突发情况，可以瞬时导通，防止后级的电路烧坏；运放u1组成跟随器，转化成电压后的信号经运放u1电压跟随后通过由运放u2组成的反向滤波电路，对电压信号进一步滤波处理，运放u3组成反向放大电路，将前级滤波后的电信号放大至控制单元所能处理的范围内，最后将此电信号送至控制单元处理，为了进一步保证接入控制单元的电压不超过其耐压值，通过限压二极管d1和限压二极管d2来箝位。
29.如图3所示，本实施例中电压检测电路包括一级电压互感器、电阻r10、二级电压互感器、电阻r18、运放u6、电阻r17、电阻r16、电阻r15、运放u5、电阻r14、电阻r13、电阻r12、运放u4和电阻r11，一级电压互感器的输入端连接电网，一级电压互感器的输出端通过电阻r10连接二级电压互感器的输入端，二级电压互感器的输出端通过电阻r18连接运放u6的同相输入端，运放u6的输出端连接运放u6的反相输入端，运放u6的输出端通过电阻r17连接运放u5的反相输入端，运放u5的同相输入端通过电阻r16接地，运放u5的输出端通过电阻r15连接运放u5的反相输入端，运放u5的输出端通过电阻r14连接运放u4的反相输入端，运放u4的同相输入端通过电阻r12连接3v电源，运放u4的输出端通过电阻r13连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端通过电阻r11连接控制单元。
30.本实施例中，电压检测电路与电流检测电路原理相似，差异在于：电流检测电路的输入采用的是电流互感器，而电压检测电路的输入采用的是两级电压互感器；电压检测电路的第一级电压互感器的输出端添加了一个限流电阻r10，防止流过二级电压互感器的电流过大而烧毁，由二级电压互感器输出较低的电压。然后经过运放u6电压跟随和运放u5反相滤波，最后由运放u4放大后输出至控制单元。
31.如图4所示，本实施例中还包括漏电检测单元，漏电检测单元包括漏电采集电路和调理电路，漏电采集电路包括半桥驱动器u12、第二电流互感器、运放u8、电阻r24、电阻r23、运放u9、电阻r25和电阻r26，运放u8的反相输入端连接第二电流互感器的第一端，运放u8的同相输入端通过电阻r24接地，运放u8的同相输入端连接调理电路的输入端，运放u8的输出端连接运放u8的反相输入端，运放u8的输出端通过电阻r23连接运放u9的反相输入端，运放
u9的同相输入端通过电阻r26接地，运放u9的输出端通过电阻r25连接运放u9的同相输入端，运放u9的输出端连接半桥驱动器u12的输入端，半桥驱动器u12的输出端连接第二电流互感器的第二端。
32.由于目前的多功能充电桩大多安装在户外，除电网输入的电压可能发生变化外，多功能充电桩的线路受自然条件影响以及使用时间长了之后导线绝缘层老化破损，在使用时可能会产生剩余电流，剩余电流即为漏电电流，剩余电流的大小意味着漏电的严重程度，线路中有电流经过时，线路会发热，当线路中剩余电流过大时，线路的温度会不断地升高，甚至是烧毁线路，引起电气火灾、触电等事故。
33.本实施例中，通过漏电采集电路对剩余电流进行采集，将采集到的剩余电流信号经调理电路进行解调，再将解调后的电压信号接入控制单元，经过控制单元进行处理。由控制单元判断是否存在剩余电流，若有剩余电流存在，控制单元将发出低电平信号至保护电路的输入端，保护电路收到信号后使多功能充电桩的交流输入控制单元与电网断开，从而起到保护作用。
34.本实施例中，运放u8和运放u9组成滞回比较器，半桥驱动器u12输出正负交变的方波给第二电流互感器，当互感器输出的激磁电压达到阈值电压时，由运放u8和运放u9构成的滞回比较器输出电平的极性发生翻转，滞回比较器输出的电平驱动半桥驱动器u12输出正负交变的方波给第二电流互感器磁芯激磁，使得第二电流互感器磁芯工作在正向和负向磁饱和，经过采样电阻r24产生激磁电压，将激磁电压接入调理电路进行处理。
35.如图5所示，本实施例中调理电路包括电阻r27、电阻r28、运放u10、电阻r29、电容c8、电阻r30、电阻r31、电阻r32、运放u11和电阻r33，电阻r27的第一端连接运放u8的同相输入端，电阻r27的第二端通过电阻r28连接运放u10的反相输入端，运放u10的同相输入端接地，运放u10的输出端通过电阻r29连接电阻r27的第二端，运放u10的输出端通过电容c8连接运放u10的反相输入端，运放u10的输出端通过电阻r30连接运放u11的同相输入端，运放u11的反相输入端通过电阻r31连接12v电源，运放u11的反相输入端通过电阻r32接地，运放u11的输出端通过电阻r33连接运放u11的同相输入端，运放u11的输出端连接控制单元。
36.考虑到激磁电压的波形特征以及电气线路中剩余电流的最高频率，通过由运放u10构成的低通滤波器对激磁电压进行解调。低通滤波器滤掉激磁电压波形，得到剩余电流的波形信息。将解调后的电压信号送入由运放u11组成的放大电路进行放大，再将放大后的电压信号接入控制单元，由控制单元进行处理，经控制单元处理后，若判断出此信号为剩余电流信号，则控制单元向保护电路发送指令，使多功能充电桩的交流输入控制单元与电网断开。
37.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.多功能充电桩管理控制电路，其特征在于，包括控制单元、电压检测电路、电流检测电路和保护电路，所述电压检测电路、所述电流检测电路和所述保护电路均与所述控制单元连接，所述电压检测电路用于检测接入充电桩的电网电压，所述电流检测电路用于检测接入充电桩的电网电流，所述保护电路用于控制多功能充电桩的交流输入控制单元与电网的通断，所述保护电路包括电阻r20、光耦u7、电阻r21、电阻r22、三极管q1和继电器k1，所述光耦u7的第一输入端连接3v电源，所述光耦u7的第二输入端通过所述电阻r20连接所述控制单元，所述光耦u7的第一输出端连接5v电源，所述光耦u7的第二输出端通过所述电阻r21连接所述三极管q1的基极，所述三极管q1的基极通过所述电阻r22接地，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极连接所述继电器k1的第一输入端，所述继电器k1的第二输入端连接5v电源，所述继电器k1的公共端连接电网，所述继电器k1的常闭端连接多功能充电桩。2.根据权利要求1所述的多功能充电桩管理控制电路，其特征在于，所述电流检测电路包括第一电流互感器、电阻r2、运放u1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、运放u2、电阻r6、电阻r7、电阻r8、运放u3和电阻r9，所述第一电流互感器的输入端连接电网，所述第一电流互感器的输出端通过所述电阻r2连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的输出端连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r3连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的同相输入端通过所述电阻r4接地，所述运放u2的输出端通过所述电阻r5连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的同相输入端通过所述电阻r8连接3v电源，所述运放u3的输出端通过所述电阻r7连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r9连接所述控制单元。3.根据权利要求1所述的多功能充电桩管理控制电路，其特征在于，所述电压检测电路包括一级电压互感器、电阻r10、二级电压互感器、电阻r18、运放u6、电阻r17、电阻r16、电阻r15、运放u5、电阻r14、电阻r13、电阻r12、运放u4和电阻r11，所述一级电压互感器的输入端连接电网，所述一级电压互感器的输出端通过所述电阻r10连接所述二级电压互感器的输入端，所述二级电压互感器的输出端通过所述电阻r18连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的输出端连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端通过所述电阻r17连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的同相输入端通过所述电阻r16接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r15连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端通过所述电阻r14连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的同相输入端通过所述电阻r12连接3v电源，所述运放u4的输出端通过所述电阻r13连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r11连接所述控制单元。4.根据权利要求1所述的多功能充电桩管理控制电路，其特征在于，还包括漏电检测单元，所述漏电检测单元包括漏电采集电路和调理电路，所述漏电采集电路包括半桥驱动器u12、第二电流互感器、运放u8、电阻r24、电阻r23、运放u9、电阻r25和电阻r26，所述运放u8的反相输入端连接所述第二电流互感器的第一端，所述运放u8的同相输入端通过所述电阻r24接地，所述运放u8的同相输入端连接所述调理电路的输入端，所述运放u8的输出端连接所述运放u8的反相输入端，所述运放u8的输出端通过所述电阻r23连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的同相输入端通过所述电阻r26接地，所述运放u9的输出端通过所述电
阻r25连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的输出端连接所述半桥驱动器u12的输入端，所述半桥驱动器u12的输出端连接所述第二电流互感器的第二端。5.根据权利要求4所述的多功能充电桩管理控制电路，其特征在于，所述调理电路包括电阻r27、电阻r28、运放u10、电阻r29、电容c8、电阻r30、电阻r31、电阻r32、运放u11和电阻r33，所述电阻r27的第一端连接所述运放u8的同相输入端，所述电阻r27的第二端通过所述电阻r28连接所述运放u10的反相输入端，所述运放u10的同相输入端接地，所述运放u10的输出端通过所述电阻r29连接所述电阻r27的第二端，所述运放u10的输出端通过所述电容c8连接所述运放u10的反相输入端，所述运放u10的输出端通过所述电阻r30连接所述运放u11的同相输入端，所述运放u11的反相输入端通过所述电阻r31连接12v电源，所述运放u11的反相输入端通过所述电阻r32接地，所述运放u11的输出端通过所述电阻r33连接所述运放u11的同相输入端，所述运放u11的输出端连接所述控制单元。

技术总结

本实用新型涉及电动汽车技术领域，提出了多功能充电桩管理控制电路，包括控制单元、电压检测电路、电流检测电路和保护电路，电压检测电路、电流检测电路和保护电路均与控制单元连接，电压检测电路用于检测接入充电桩的电网电压，电流检测电路用于检测接入充电桩的电网电流，保护电路用于控制多功能充电桩的交流输入控制单元与电网的通断，通过上述技术方案，解决了现有技术中多功能充电桩充电过程中缺少对电网输入的电压与电流检测的问题。少对电网输入的电压与电流检测的问题。少对电网输入的电压与电流检测的问题。

技术研发人员：

李淼枫 姚建企

受保护的技术使用者：

邯郸健研电子科技有限公司

技术研发日：

2022.07.14

技术公布日：

2022/11/24