一种用于电动汽车充电桩的断电保护电路及其工作方法与流程

本发明涉及智能用电技术领域，具体地，涉及一种用于电动汽车充电桩的断电保护电路及其工作方法。

背景技术：

随着矿物能源的消耗，各国早已开展新能源技术的研究，寻找新的能源供给方式，倡导节能减排。对于我国，由于新技术的应用，汽车保有量明显增长，极大地提高了生活的便捷性，但同时也带来了一些副作用，造成环境污染和交通拥堵等问题。因此，目前国内已逐步开展多种措施来缓解该问题，投入大量资金研发新能源汽车，并在政策上适当向新能源汽车方向倾斜，鼓励人们购买和使用新能源汽车。其中，电动汽车发展尤为快速，普及率也逐步提高，因而就需要有一定的充电配套设施，即充电桩。

汽车充电可采用自助的方式，类似于家庭购电，但可能出现充电桩被损坏的情况，例如由于驾驶技术不够娴熟，碰撞充电桩而产生触电或火灾等，因此对充电桩的保护就显得格外重要。为了将损失降到最低，需要对充电桩进行充分的保护，使其具有自动断电的功能。

现有技术中对于充电桩的保护不够完善，部分通过传感器技术来检测充电桩的碰撞加速度或充电桩偏移角度，若超过设定的限制范围，则控制充电桩断电，此类断电保护方法可能带来以下问题：

采用加速度传感器或角度传感器，需要应用复杂的检测和控制技术，技术的复杂性会影响系统的响应性、可靠性和后续维护性，例如各芯片都有一定的工作温度范围，超限后芯片将不能正常工作，即不能有效保护，同样对湿度等也有一定的要求；

采用传感器技术，会显著地增加系统成本，而充电桩作为一种大批量应用的基础设施，成本越低越便于应用。

技术实现要素：

为了解决现有技术中充电桩断电保护措施可靠性差、成本消耗大的技术问题，本发明提出了一种用于电动汽车充电桩的断电保护电路及其工作方法。

本发明的一种用于电动汽车充电桩的断电保护电路，包括：

交流接触器U1、碰撞检测开关E1、E2……En、启动开关Es，所述交流接触器U1的电源输入端Lin、Nin连接外部电网输入电源，所述交流接触器U1的电源输出端Lout、Nout与充电桩的电源输入端相连；

所述交流接触器U1的低压供电端C1依次通过所述碰撞检测开关E1、E2……En与交流接触器U1的电源输出端C4相连；

所述交流接触器U1的电源输入端C3与所述交流接触器U1的低压供电端C2相连；

所述交流接触器U1的低压供电端C1还依次通过所述碰撞检测开关E1、E2……En、启动开关Es与交流接触器U1的低压供电端C2相连。

本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路，采用通用元器件，设计方法简单、成本低廉、应用便捷、反应灵敏，同时对环境要求低，后续维护方便，能满足大批量的现场应用，便于推广应用；能够在充电桩发生碰撞时及时断开输入电源，保证了充电桩为电动汽车进行充电的可靠性和安全性。

本发明的断电保护电路的工作方法，包括：

将输入电源分为2路，第1路供电供给低压交流输入电源Vc，第2路供电通过电源输入端Lin、Nin与电源输出端Lout、Nout供给充电桩；

所述第2路供电由所述第1路供电进行控制；

当所述启动开关Es闭合时，第1路供电和第2路供电工作，充电桩接通输入电源开始工作；

当所述启动开关Es断开时，第1路供电和第2路供电继续工作，充电桩接通输入电源继续工作。

本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路的工作方法，采用通用元器件，设计方法简单、成本低廉、应用便捷、反应灵敏，同时对环境要求低，后续维护方便，能满足大批量的现场应用，便于推广应用；能够在充电桩发生碰撞时及时断开输入电源，保证了充电桩为电动汽车进行充电的可靠性和 安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路的结构示意图；

图2为本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路的输入电源工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为了解决现有技术中充电桩断电保护措施可靠性差、成本消耗大的技术问题，本发明提出了一种用于电动汽车充电桩的断电保护电路及其工作方法。本发明的断电保护电路嵌入在充电桩的内部，能够控制充电桩的输入电压，在充电桩被意外撞击等情况时能够自动切断电源，从而避免进一步的损失和安全隐患。该断电保护电路是一个单独的电路，安装在充电桩供给电压的前端。

如表1所示，对本发明中出现的技术术语进行简单解释。

表1

实施例一

本实施例对本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路进行详细说明：

在图1所示的断电保护电路中，Lin和Nin即外部电网的输入电压，Lout和Nout为U1的输出电压，即充电桩的供给电压，E1、E2……En是安装在充电桩箱体周围的碰撞检测开关(多个碰撞检测开关串联，当某个或某些碰撞 检测开关被碰撞后会切断电源)，U1是交流接触器。

如图1所示，本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路，包括：交流接触器U1、碰撞检测开关E1、E2……En、启动开关Es，U1的电源输入端Lin、Nin连接外部电网输入电源，U1的电源输出端Lout、Nout与充电桩的电源输入端相连；U1的低压供电端C1依次通过E1、E2……En与U1的电源输出端C4相连；U1的电源输入端C3与U1的低压供电端C2相连；U1的低压供电端C1还依次通过E1、E2……En、启动开关Es与U1的低压供电端C2相连。

C1与E1之间连接低压交流输入电源Vc，C1、E1、E2……En、Es、C2组成交流接触器供电回路A；C1、E1、E2……En、C4、C3、C2组成交流接触器供电回路B。Es为常开开关，E1、E2……En为常闭开关。当Es闭合时，回路A导通，Lin与Lout连通，Nin与Nout连通，C3与C4连通，回路B也导通，充电桩开始工作；回路A在系统启动时起作用，系统启动后，Es自动断开，回路A断开，此时U1可以通过回路B供电，从而继续维持闭合状态(Lin和Lout连通，Nin和Nout连通，C3和C4连通)。

当Es断开后，回路A断开，回路B继续导通，充电桩继续工作。此时当E1、E2……En中任意一个或多个断开时，由于供电主回路断开，回路B也断开，交流接触器U1停止工作，充电桩输入电源断开停止工作；在断开的碰撞检测开关闭合后，如果Es再次闭合，回路A导通，Lin与Lout连通，Nin与Nout连通，C3与C4连通，则回路B也导通，充电桩重新开始工作。

实施例二

以下采用实施例二，对本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路的工作方法进行详细说明：

U1为交流接触器(吸合端高压开关至少需要3路)，可通过低压交流输入电源Vc控制，当C1和C2两端加上电压时，U1内的电磁铁线圈通电，电磁铁吸合，高压控制开关闭合，Lin和Lout接通，Nin和Nout接通，C3和C4接通，从而充电桩能够接通输入电源，为电动汽车进行充电。

根据如图1所示的断电保护电路，本领域技术人员应当理解：交流接触器U1的C1和C2两端之间如果有电压Vc，交流接触器U1才能工作，U1工作后Lin和Lout连通，Nin和Nout连通，C3和C4连通。在系统启动之前， Lin和Lout断开，Nin和Nout断开，C3和C4断开，当按下Es时，Vc电压通过E1……En，再通过Es，经回路A，使C2通电，则此时C1和C2间有电压，交流接触器U1的电磁铁线圈闭合，Lin和Lout连通，Nin和Nout连通，C3和C4连通，则回路B也导通，充电桩接通输入电源，开始工作。

本发明的断电保护电路的工作原理为：

如图2所示，将输入电源分为2路，第1路供给Vc使用(根据实际使用情况，可能需要变压)，因此只要外部有电，Vc就始终输出电压；第2路供给充电桩系统，此路供电连接在Lin和Nin上。因此，第2路的供电由第1路进行控制。初始状态时Lout和Nout无电压输出(如果有输出电压，则经过Lout和Nout进入充电桩，然后为电动汽车充电)。Es为常开开关，其作用为启动系统，系统断电时可通过按下Es重新启动。E1、E2、……、En均为常闭开关，也为碰撞检测开关，分布在充电桩的各个位置，作用是当充电桩受到外部撞击时，常闭开关E1、E2、……、En受到碰撞，从而使某个或某些常闭开关断开，系统完全断电，只有手动按下Es时，系统才会重新供电，进而保证意外撞击时系统无电输出，避免损失。

实现断电保护的控制过程具体包括：当系统未启动时，交流接触器U1的电磁铁断开，Lin与Lout断开，Nin与Nout断开，C3与C4断开，充电桩电源输入端无电源供电，处于关闭状态。当按下Es后，通过回路A，Vc向U1的低压供电端(也为交流接触器的控制端)C1、C2供电，交流接触器U1的电磁铁线圈吸合，Lin与Lout接通，Nin与Nout接通，C3与C4接通，回路B也导通，Lout和Nout有电源供应，充电桩开始工作，为电动汽车充电。

由于Es是常开开关，此时抬起开关Es，回路A断开，但回路B(即图1中B1->C4->C3->B2->B3->B4->C2)接通，因此，交流接触器U1的C1和C2之间依然有Vc供应，所以U1的电磁铁一直保持吸合状态，Lin与Lout接通，Nin与Nout接通，C3与C4接通，Lout和Nout有电源供应，充电桩能够继续工作。也就是说：按下Es后，充电桩系统上电工作，手离开后，Es会弹开，此时Vc通过E1……En，经路径B1到C4(C3和C4在Es按下之后处于连通状态)，经C3由B2、B3、B4最后到达C2，这时C1和C2间依然有电压，则U1可以继续工作，Lin和Lout连通，Nin和Nout连通，C3和C4连通。

当充电桩在工作过程中受到碰撞，则会造成碰撞检测开关E1……En中部 分被撞击，导致Vc的供电主回路断开，C1和C2两端无电压，交流接触器U1的电磁铁断开并停止工作，Lin与Lout断开，Nin与Nout断开，C3与C4断开，回路A和回路B均断开，充电桩的电源输入端无法接通外部电网输入电源，充电桩断电，系统完全失电，从而避免因碰撞而发生进一步的损失。如果再次按下Es，充电桩系统将重新获得电力供应。

本发明的用于电动汽车充电桩的断电保护电路及其工作方法，采用通用元器件，设计方法简单、成本低廉、应用便捷、反应灵敏，同时对环境要求低，后续维护方便，能满足大批量的现场应用，便于推广应用；能够在充电桩发生碰撞时及时断开输入电源，保证了充电桩为电动汽车进行充电的可靠性和安全性。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图2为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。