电瓶车用电监测装置及系统的制作方法

本实用新型属于电瓶车技术领域，具体地说，是涉及一种电瓶车用电监测装置及系统。

背景技术：

随着新能源车的普及，电瓶车使用量越来越多，随之带来用电事故频发的问题，用电安全成为急需解决的问题。

目前用户对于电瓶车的充电，或者通过公共设施提供的充电装置实现，或者在自家楼道或者家中的电源进行充电，这其中，公共设施提供的充电装置专门针对电瓶车，具备安全充电的设计，但自家楼道或者家中的电源没有专门针对电瓶车充电设计有安全保护措施，利用其为电瓶车充电时，可能存在电压、电流不稳定的情况，造成充电安全性问题频繁发生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电瓶车用电监测装置及系统，解决电瓶车充电存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

提出一种电瓶车用电监测装置，安装于供电总线上，包括主控器；还包括：频率采样电路，包括高频电流互感器或第一采样电阻、差分放大器和模数转化器；供电总线的火线穿过所述高频电流互感器，或所述第一采样电阻串联于所述火线上；所述差分放大器的输入端连接所述高频电流互感器或所述第一采样电阻的输出；所述模数转化器将所述差分放大器的输出转换为数字信号输出至所述主控器；电流采样电路，连接供电电源，其输出连接所述主控器；电压采样电路，连接供电电源，其输出连接所述主控器；漏电监测电路，包括剩余电流互感器、第一负载电阻和第二负载电阻；供电总线的火线穿过所述剩余电流互感器，所述第一负载电阻与所述第二负载电阻串联后并联于所述剩余电流互感器的二次侧；所述第一负载电阻和所述第二负载电阻之间连接二次侧偏置电压。

进一步的，所述频率采样电路还包括：偏置电压电路，为所述差分放大器提供偏置电压；带通滤波电路，连接所述差分放大器的输出，其输出连接所述模数转化器的输入。

进一步的，所述电流采样电路包括：第二采样电阻，串联于供电总线的火线上；第一差分低通滤波电路，并联于所述第二采样电阻。

进一步的，所述第一采样电阻与所述第二采样电阻复用。

进一步的，所述电压采样电路包括：第三采样电阻，一端接地；若干串联的分压电阻，连接供电总线的零线，并与所述第三采样电阻另一端连接；低通滤波电路，并联于所述第三采样电阻。

进一步的，所述装置还包括：功率计量芯片，用于对所述电流采样电路和所述电压采样电路进行功率计量，与所述主控器连接。

进一步的，所述装置还包括：无线通信模块，连接所述主控器。

进一步的，所述装置还包括：报警电路，连接所述主控器。

进一步的，所述漏电监测电路还包括：tvs管，并联于所述剩余电流互感器的二次侧；和/或，第二差分低通滤波电路，并联于所述剩余电流互感器的二次侧。

提出一种电瓶车用电监测系统，包括若干充电区域，每个充电区域设置供电电源；若干充电区域的供电电源均连接于供电总线上；还包括：如上所述的电瓶车用电监测装置，安装于所述供电总线上；智能终端，与所述电瓶车用电监测装置互联；与服务器，分别与所述电瓶车用电监测装置和所述智能终端互联。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提出的电瓶车用电监测装置和系统中，诸如公共走廊、楼梯间、车库、其他可充电区域的若干充电区域的供电电源均连接于供电总线上，电瓶车用电监测装置安装在供电总线上，采集供电总线上的频率、电流、电压以及漏电流等参数，任何一个充电区域的供电电源接入电瓶车的充电器后，均会对供电总线上的电压、电流造成影响；在不允许电瓶车充电的区域，一旦从供电总线上检测到频率、电压、电流或漏电流数据超过设定范围，则可以向智能终端和/或云服务器发出报警并断电处理；在允许电瓶车充电时，监控电瓶车充电过程中的频率、电压、电流或漏电流数据，保障电瓶车充电安全，解决电瓶车充电安全性问题频发的问题。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本实用新型提出的电瓶车用电监测装置的装置架构图；

图2为本实用新型提出的电瓶车用电监测系统的系统架构图；

图3为本实用新型中频率采样电路的电路图实施例；

图4为本实用新型中电流采样电路的电路图实施例；

图5为本实用新型中电压采样电路的电路图实施例；

图6为本实用新型中漏电监测电路的电路图实施例。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

本实用新型旨在解决现有电瓶车充电事故频发的问题，提供了一种监测供电电源的电瓶车用电监测装置，应用于如图2所示的电瓶车用电监测系统中，该系统包括若干充电区域2，例如公共走廊区域、楼梯间区域、车库或其他可充电区域等，每个充电区域均包括有供电电源，所有供电电源都连接于供电总线3上，本实用新型提出的电瓶车用电监测装置1安装于供电总线3上，对供电总线上的电源频率、电流、电压和/或漏电流进行监测，基于该装置在供电总线上的监测，及时发现连接于供电总线上的供电电源不适于电瓶车充电的情况，避免充电事故的发生。

具体的，如图1所示，本实用新型提出的电瓶车用电监测装置1，包括主控器11和与主控器11连接的频率采样电路12、电流采样电路13、电压采样电路14和漏电监测电路15。

如图3所示，频率采样电路12包括高频电流互感器ct或第一采样电阻r1、差分放大器u1、偏置电压电路u2、带通滤波电路u3和数模转换器u4；供电总线的火线l穿过高频电流互感器ct，或将第一采样电阻r1串联于火线l上，用于采样供电总线3上的频率成分；差分放大器u1的输入端连接高频电流互感器ct或第一采样电阻r1的输出，将采样到的频率成分放大；偏置电压电路u2为差分放大器u1提供偏置电压；带通滤波电路u3对放大的频率成分进行滤波，模数转化器u4将滤波输出转换为数字信号输出至主控器11，再由主控器11内部经过fft、幅值比较等处理来判断电瓶车充电问题。本实用新型实施例中，差分放大器u1使用ti的opa835，增益通过外部电路可调，偏置电压电路u2采用tlv431，带通滤波电路u3可使用无源或有源滤波器，本实用新型实施例中采用二阶有源滤波器，根据电瓶车充电的频率特性，带通滤波电路u3的带宽选择为20khz-200khz；模数转化器u4选择12bit，1msps的adc。

如图4所示，电流采样电路13包括第二采样电阻r2以及第一差分低通滤波电路，该第一差分低通滤波电路并联于第二采样电阻r2上，具体由电阻r8、电容c4和电阻r11和电容c5组成，截止频率为4.8khz。第二采样电阻r2采用合金电阻，串联于供电总线的火线l上，如图所示，火线l从p1入，从p2出；第二采样电阻r2可与频率采样电路12中的第一采样电阻复用。

如图5所示，本实用新型实施例中的电压采样电路14包括第三采样电阻r3、若干串联的分压电阻r14-r17和由c6构成的低通滤波电路，串联的分压电阻r14-r17连接供电总线的零线，并与第三采样电阻r3的一端连接，第三采样电阻r3的另一端接地，低通滤波电路并联于第三采样电阻r3，截止频率为4.6khz；第三采样电阻r3两端电压为v1，线路电压为v，则v=v1*（r14+r15+r16+r17+r18）/r18。

本实用新型实施例中，使用功率计量芯片对电流采样和电压采样进行功率计量，采用上海贝岭的bl0937，与主控器11基于光耦连接实现通讯和隔离，实现过载、短路、过欠压检测等功能。

如图6所示，漏电监测电路15包括剩余电流互感器ct2、第一负载电阻r61和第二负载电阻r62、tvs管（瞬变电压抑制二极管）vp、以及第二差分低通滤波电路；供电总线的火线l穿过剩余电流互感器ct2，本实用新型实施例采用穿心式剩余电流互感器，火线l和零线n同时穿过剩余电流互感器，作为一次侧，第一负载电阻r61与第二负载电阻r62串联后并联于剩余电流互感器ct2的二次侧；第一负载电阻r61和第二负载电阻r62之间连接二次侧偏置电压ref；tvs管vp并联于剩余电流互感器ct2的二次侧，防止线路上出现浪涌电流时二次侧感应电压过高损坏后端电路；第二差分低通滤波电路u6并联于剩余电流互感器ct2的二次侧，截止频率为1.5khz，有r19、c10、r20和c20组成。

当有漏电流产生时，剩余电流互感器ct2的一次侧户产生漏电流i1，二次侧绕组匝数为n2，二次侧感应电流为i2，负载电阻r=r61+r62，根据i1*n1=i2*n2，其中n1=1，则i2=i1/n2，根据二次侧电流在负载电阻上产生的电压v，可以求出i1=v*n1/(r61+r62)。

如图2所示的电瓶车用电监测系统中，上述的电瓶车用电监测装置安装于供电总线3上后，对供电总线上的频率、电压、电力和漏电情况进行监测，在任一充电区域内的供电电源连接上电瓶车充电后，均会对供电总线上的电压、电流造成影响，电瓶车用电监测装置1还包括有无线通信模块16和报警电路17，当监测到电瓶车充电的电压、电流或频率发生异常或超过设定范围，或者产生漏电情况时，通过无线通信模块16向互联的智能终端4和/或云服务器5发送报警信号，报警电路17则同时发出报警信号做出提醒，主控器11同时可以控制断电，禁止供电，防止电瓶车继续充电发生事故。无线通信模块16诸如现有技术中的wifi模块、gprs模块、nb-iot模块等等，报警电路17包括但不限于声、光、电、显示报警等等，以现有技术手段均可实现，本申请不予赘述。

在监测的信号均正常时，电瓶车用电监测装置则继续监测供电总线，以便及时发现异常情况的发生。

应该指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。