一种直流充电桩绝缘检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及充电桩绝缘检测，尤其涉及一种直流充电桩绝缘检测装置。


背景技术：

2.目前直流充电桩控制器对于绝缘检测采样大多采用的是线性光耦隔离放大器进行模拟量隔离，隔离后的模拟量输入到微处理器自带的adc采样口进行数模转换，计算出实际电压值并以此推算出正负母线对大地的实际电阻值，该检测方案中负母线对地检测电路需增加电压反向器，且检测精度不够、采样时间较长，其次，线性光耦隔离放大器的购置成本较高，为实现高精度的电压采样对微处理器自身的adc采样精度也要求较高，检测方案整体综合成本高。


技术实现要素：

3.为克服现有技术的缺点，本实用新型目的在于提供一种直流充电桩绝缘检测装置，解决现有绝缘检测装置采样时间长、精度低、成本高的问题。
4.本实用新型通过以下技术措施实现的，包括：
5.电源模块，用以提供直流电源；
6.采样模块，与电源模块连接，对电源模块进行电压采样，输出采样信号；
7.计量模块，与采样模块连接，测量采样信号并转换为计量信号上传至控制模块；
8.控制模块，与计量模块连接，根据计量信号判断电源模块绝缘状态，根据所述电源模块的状态输出控制信号；
9.保护模块，接收控制信号以控制电路断路和/或接地。
10.作为一种优选方式，所述控制模块为mcu单元。
11.作为一种优选方式，还包括通讯模块，用以实现所述控制模块和所述计量模块的数据交互。
12.作为一种优选方式，所述计量模块包括型号为r8209c的计量芯片。
13.作为一种优选方式，所述计量芯片设置有spi通信接口或uart通信接口，所述计量芯片通过spi通信接口或uart通信接口与所述mcu单元连接。
14.作为一种优选方式，所述通讯模块包括光耦u27、光耦u28、电阻r136、电阻r137、电阻r138、电阻r139、电阻r140、电阻r141；光耦u22的1脚经电阻r136接5.5v电源；光耦u27的2脚接计量芯片12脚；光耦u27、光耦u28的3脚接地；光耦u27的4脚经电阻r137接3.3v电源，经过电阻r138接mcu单元的rx脚；光耦u28的1脚经电阻r140接3.3v电源；光耦u28的2脚接mcu单元的t
×
脚；光耦u28的4脚经电阻r139接5v电源，经电阻r141接计量芯片的13脚。
15.作为一种优选方式，所述采样模块包括预设数量的采样电阻，所述电源模块的正极经采样电阻接所述计量芯片的一电流通道正模拟输入引脚；所述电源模块的负极经采样电阻接所述计量芯片的另一电流通道正模拟输入引脚。
16.作为一种优选方式，所述保护模块包括：
17.干簧继电器rl551、干簧继电器rl601、二极管d551、二极管d601、npn型三极管q551、npn型三极管q601、电阻r551、电阻r601、电容c555、电容c601、电阻r553、电阻r602；
18.所述电源模块的正极接干簧继电器rl551的4脚，干簧继电器rl551的1脚接采样模块；干簧管继电器rl551的2脚接5v电源和二极管d551的阴极；干簧管继电器rl551的3脚接二极管d551的阳极和三极管q551的集电极，三极管q551的发射极接地，三极管q551的基极接电阻r551的一端，三极管q551的基极经电容c555接地，电阻r551的另一端经电阻r553接地，电阻r551的另一端接mcu单元的一信号输出端；
19.所述电源模块的负极接干簧继电器rl601的4脚；干簧继电器rl601的1脚接采样模块；干簧继电器rl601的2脚接5v电源和二极管d601的阴极；干簧继电器rl601的3脚接二极管d601的阳极和三极管q601的集电极，三极管q601的发射极接地，三极管q601的基极接电阻r601的一端，三极管q601的基极经电容c601接地，电阻r601的另一端经电阻r602接地，电阻r601的另一端接mcu单元的另一信号输出端。
20.作为一种优选方式，包括时钟振荡电路，时钟振荡电路包括晶振y3、电容c97、电容c123；所述计量芯片的1脚接晶振y3的一端，所述计量芯片的16脚接晶振y3的另一端；晶振y3的一端经电容c97接地，晶振y3的另一端经电容c123接地。
21.作为一种优选方式，所述采样模块包括磁珠。
22.本实用新型提供的一种直流充电桩绝缘检测装置，由计量芯片将模拟量转换数字量，计量芯片与mcu之间通过光耦隔离的串口通讯进行交互，该计量芯片内置三路24位差分输入高精度adc采样口，通过配置系统控制寄存器可分别对三路adc配置放大倍数，实现弱小信号更高的采样精度，解决了直流充电控制器绝缘检测精度低且采样时间较长的问题，并在一定程度降低了对mcu自身adc口的要求，同时，负压检测无需增加电压反相器，大幅降低硬件成本。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例的结构简图；
24.图2为本实用新型实施例的采样模块和保护模块电路原理图；
25.图3为本实用新型实施例的计量模块电路原理图。
具体实施方式
26.下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。
27.一种直流充电桩绝缘检测装置，参考图1至图3，包括：
28.电源模块，用以为充电桩提供直流电源；
29.采样模块，与电源模块连接，对电源模块进行电压采样，输出采样信号；
30.计量模块，与采样模块连接，测量采样信号并转换为计量信号上传至控制模块；
31.控制模块，与计量模块连接，根据计量信号判断电源模块绝缘状态，根据所述电源模块的状态输出控制信号；
32.保护模块，接收控制信号以控制电路断路和/或接地。
33.其中，控制模块包括直流充电桩所使用的的mcu单元；还包括通讯模块，通讯模块分别连接计量模块和mcu单元，用于实现计量模块和所述mcu单元数据连接；本实施例中，计
量模块包括型号为r8209c的计量芯片；
34.具体的，计量芯片设置有spi通信接口或uart通信接口，计量芯片通过spi通信接口或uart通信接口与控制模块连接；具体的，
35.具体的，通讯模块包括光耦u27、光耦u28、电阻r136、电阻r137、电阻r138、电阻r139、电阻r140、电阻r141；光耦u22的1脚经电阻r136接5.5v电源；光耦u27的2脚接计量芯片12脚；光耦u27、光耦u28的3脚接地；光耦u27的4脚经电阻r137接3.3v电源，经过电阻r138接mcu单元的r
×
脚；光耦u28的1脚经电阻r140接3.3v电源；光耦u28的2脚接mcu单元的t
×
脚；光耦u28的4脚经电阻r139接5v电源，经电阻r141接计量芯片的13脚。
36.在一实施例中，参考图2，采样模块包括预设数量的采样电阻以及磁珠，电源模块的正极经电阻r555、r556、r557、r558、r559接磁珠b551的一端，磁珠b551的另一端接电容c556并联电阻r554接地，磁珠b551的另一端接电阻r564的一端，电阻r564的另一端接电阻r568并联电容c28接地；电阻r564另一端电阻r220的一端，电阻r220的另一端经电容c93接地，电阻r220的另一端接计量芯片的电流通道a的正模拟输入引脚；
37.采样模块的电路连接为：电源模块的负极经电阻r604、r605、r606、r607、r608接磁珠b601的一端，磁珠b601的另一端接电容c602并联电阻r603接地，磁珠b601的另一端接电阻r613的一端，电阻r613的另一端接电阻r617并联电容c83接地；电阻r613另一端电阻r176的一端，电阻r176的另一端经电容c42接地，电阻r176的另一端接计量芯片的电流通道b的正模拟输入引脚。
38.其中，上述磁珠具体使用型号cbg321609u050的贴片磁珠，以吸收超高频信号。
39.在一实施例中，参考图2，保护模块包括：
40.干簧继电器rl551、干簧继电器rl601、二极管d551、二极管d601、npn型三极管q551、npn型三极管q601、电阻r551、电阻r601、电容c555、电容c601、电阻r553、电阻r602；干簧管继电器型号为hsip-1a05v。
41.具体的，电源模块的正极接干簧继电器rl551的4脚，干簧继电器rl551的1脚接采样模块；干簧管继电器rl551的2脚接5v电源和二极管d551的阴极；干簧管继电器rl551的3脚接二极管d551的阳极和三极管q551的集电极，三极管q551的发射极接地，三极管q551的基极接电阻r551的一端，三极管q551的基极经电容c555接地，电阻r551的另一端经电阻r553接地，电阻r551的另一端接mcu单元的一信号输出端；
42.电源模块的负极接干簧继电器rl601的4脚；干簧继电器rl601的1脚接采样模块；干簧继电器rl601的2脚接5v电源和二极管d601的阴极；干簧继电器rl601的3脚接二极管d601的阳极和三极管q601的集电极，三极管q601的发射极接地，三极管q601的基极接电阻r601的一端，三极管q601的基极经电容c601接地，电阻r601的另一端经电阻r602接地，电阻r601的另一端接mcu单元的另一信号输出端；
43.另外，保护模块电路还包括：干簧继电器rl551的1脚经电阻r560接功率继电器rl552的3脚，功率继电器rl552的4脚接地；功率继电器rl552的1脚接5v电源，功率继电器rl552的2脚接二极管d552的阳极，二极管d552的阴极接功率继电器rl552的1脚；功率继电器rl552的2脚接三极管q552的集电极，三极管q552的发射极接地，三极管q552的基极经电容c558接地，三极管q552的基极接电阻r561的一端，电阻r561的另一端接绝缘监测投切控制dc1+jy；
44.干簧继电器rl601的1脚经电阻r609接功率继电器rl602的3脚，功率继电器rl552的4脚接地；功率继电器rl602的1脚接5v电源，功率继电器rl602的2脚接二极管d602的阳极，二极管d602的阴极接功率继电器rl602的1脚；功率继电器rl602的2脚接三极管q602的集电极，三极管q602的发射极接地，三极管q602的基极经电容c602接地，三极管q602的基极接电阻r610的一端，电阻r610的另一端接绝缘监测投切控制dc1-jy。
45.上述功率继电器使用型号为：hf49fd005-1h11。
46.进一步的，计量模块包括时钟振荡电路，时钟振荡电路包括晶振y3、电容c97、电容c123；所述计量芯片的1脚接晶振y3的一端，所述计量芯片的16脚接晶振y3的另一端；晶振y3的一端经电容c97接地，晶振y3的另一端经电容c123接地；作为外灌系统时钟输入，计量芯片内部具有4m跨接电阻，因此外部未加跨接电阻。
47.计量芯片的4脚接经电阻r132接5v电源，为芯片模拟部分供电；电阻r132两端分别经电容c124、电容c125接地。
48.计量芯片的11脚为1.25v基准电压输入、输出引脚，并接10μf电容c213并联0.1μf电容c214接地去耦；
49.计量芯片的14脚接地；计量芯片的15脚接5v电源为芯片数字部分供电，并接电容c126并联电容c127接地去耦。
50.本检测装置用于直流充电桩电池端绝缘检测，使用rn8209c计量芯片，由计量芯片将模拟量转换数字量，计量芯片与mcu之间通过光耦隔离的串口通讯进行交互，该计量芯片内置三路24位差分输入高精度adc采样口，通过配置系统控制寄存器(syscon 0x00h)中的bit5～bit0位，可分别对三路adc配置放大倍数，实现弱小信号更高的采样精度，解决了直流充电控制器绝缘检测精度低且采样时间较长的问题，并在一定程度降低了对mcu自身adc口的要求，同时，负压检测无需增加电压反相器，大幅降低硬件成本。
51.以上是对本实用新型一种直流充电桩绝缘检测装置进行的阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。