充电桩短路检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及短路检测技术领域，具体涉及一种充电桩短路检测电路。


背景技术：

2.目前，当充电桩进行充电前为保证高压安全需检测充电桩内的高压母线是否短路，同样地，在新能源或其他行业也需要在进行充电前检测高压短路安全的情况。
3.然而，现有方案在对充电桩进行充电前短路检测时，往往直接检测充电桩高压母线，而忽略了充电桩车端输入母线内寄生电容或放电电阻的影响，从而使得现有方案中通常采用的pwm注入或高低电平受到干扰，加之每辆车的寄生电容大小不同，需要对每辆车的寄生电容进行标定，否则pwm注入时容易被寄生电容滤波后丢失，从而无法准确判断是否短路、以及短路位置。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种充电桩短路检测电路，不仅能够检测是否发生短路，还能够检测发生短路的位置，从而能够提高检测范围，此外，还能够避免车端寄生电容和放电电阻对检测结果的影响，从而保证检测的准确性，并且结构简单、成本较低。
5.本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种充电桩短路检测电路，包括：分压电路，所述分压电路与充电桩相连；稳压电路，所述稳压电路与所述分压电路相连，所述稳压电路根据所述充电桩的运行状态生成相应的检测信号；开关电路，所述开关电路设置于所述分压电路和所述稳压电路之间，所述开关电路用于控制所述分压电路和所述稳压电路之间的通断；控制芯片，所述控制芯片分别与所述稳压电路和所述开关电路相连，并且所述控制芯片内设有所述充电桩的短路参考信号，当所述检测信号与所述短路参考信号相同时，所述控制芯片判断所述充电桩短路，并生成开关控制信号以控制所述开关电路断开。
7.根据本实用新型的一个实施例，所述充电桩为交流三相充电桩，包括l1接线端、l2接线端、l3接线端和n接线端，所述分压电路分别与所述充电桩的l1接线端、l2接线端、l3接线端和n接线端相连。
8.根据本实用新型的一个实施例，所述分压电路包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述充电桩的l1接线端相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述充电桩的l2接线端相连，所述第二电阻的另一端与所述第一电阻的一端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述充电桩的l3接线端相连，所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述充电桩的n接线端相连，所述第四电阻的另一端与所述第三电阻的一端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端接地，所述第五电阻的另一端与所述第四分压电路的一端相连。
9.根据本实用新型的一个实施例，所述开关电路包括：第六电阻，所述第六电阻的一
端与所述第一电阻的另一端相连；继电器，所述继电器的静触点与所述第六电阻的另一端相连，所述继电器的线圈的一端连接外部电源；第一二极管，所述第一二极管的正极与所述继电器的线圈的另一端相连，所述第一二极管的负极连接所述外部电源；nmos管，所述nmos管的漏极与所述第一二极管的正极相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述nmos管的源极相连，所述第七电阻的另一端接地；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述nmos管的栅极相连，所述第八电阻的另一端与所述控制芯片相连并接地；第二二极管，所述第二二极管的正极与所述继电器的动触点相连。
10.根据本实用新型的一个实施例，所述稳压电路包括：第三二极管，所述第三二极管的负极与所述第二二极管的负极相连；线性稳压器，所述线性稳压器电压调节端与所述第三二极管的正极相连；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述线性稳压器的输入端相连，所述第九电阻的另一端连接所述外部电源；第十电阻，所述第十电阻的一端与所述线性稳压器的输出端相连，所述第十电阻的另一端与所述控制芯片相连；第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述线性稳压器的输出端相连，所述第十一电阻的另一端与所述线性稳压器的电压调节端相连。
11.根据本实用新型的一个实施例，所述的充电桩短路检测电路还包括第一滤波电路和第二滤波电路，其中，所述第一滤波电路包括：第一电容，所述第一电容的一端与所述线性稳压器的输入端相连，所述第一电容的另一端接地；第二电容，所述第二电容的一端与所述线性稳压器的输入端相连，所述第二电容的另一端接地；所述第二滤波电路包括：第三电容，所述第三电容的一端与所述控制芯片相连，所述第三电容的另一端接地；第十二电阻，所述第十二电阻的一端所述控制芯片相连，所述第十二电阻的另一端接地；第四二极管，所述第四二极管的负极与所述控制芯片相连，所述第四二极管的正极接地。
12.根据本实用新型的一个实施例，所述控制芯片为tps570型芯片。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述线性稳压器为lm317型稳压器。
14.本实用新型的有益效果如下：
15.1)实用新型不仅能够检测充电桩是否短路，还能够检测发生短路的位置，从而能够提高检测范围；
16.2)本实用新型通过采用线性稳压器的输出恒流源与输出电压判断是否短路、以及短路位置，避免车端寄生电容和放电电阻对检测结果的影响，从而能够保证检测的准确性；
17.3)本实用新型通过采用线性稳压器构建短路检测电路，结构简单、成本较低。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例的充电桩短路检测电路的方框示意图；
19.图2为本实用新型一个实施例的充电桩短路检测电路的方框示意图；
20.图3为本实用新型一个实施例的充电桩短路检测电路的拓扑图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.图1为本实用新型实施例的充电桩短路检测电路的方框示意图。
23.如图1所示，本实用新型实施例的充电桩短路检测电路包括分压电路10、稳压电路20、开关电路30和控制芯片40。其中，分压电路10与充电桩100相连；稳压电路20与分压电路10相连，稳压电路20用于根据充电桩100的运行状态生成相应的检测信号；开关电路30设置于分压电路10和稳压电路20之间，开关电路30用于控制分压电路10和稳压电路20之间的通断；控制芯片40分别与稳压电路20和开关电路30相连，并且控制芯片40内设有充电桩100的短路参考信号，当检测信号与短路参考信号相同时，控制芯片40判断充电桩100短路，并生成开关控制信号以控制开关电路30断开。
24.具体地，如图2所示，充电桩100为交流三相充电桩(具体可为ac-220v～ac-380v的交流三相充电桩)，包括l1接线端、l2接线端、l3接线端和n接线端，分压电路10可分别与充电桩100的l1接线端、l2接线端、l3接线端和n接线端相连。进一步地，可通过分别设置充电桩100的l1接线端与l2接线端之间短路、l1接线端与l3接线端之间短路、l1接线端与n接线端之间短路、l2接线端与l3接线端之间短路、l2接线端与n接线端之间短路或l3接线端与n接线端之间短路，并可将稳压电路20在其短路时生成的电压作为短路参考信号并设置在控制芯片40中。当然，在本实用新型的其他实施例中，充电桩100还可为其他类型充电桩，例如直流充电桩，为避免重复，这里不再进行一一赘述。
25.进一步需要说明的是，充电桩100的运行状态可包括正常运行状态和短路故障状态，当充电桩100处于短路故障状态时，稳压电路20可根据其短路故障发生的位置生成相应的检测信号，即电压信号，由此，控制芯可通过比较检测信号和短路参考信号判断充电桩高压母线，即l1、l2、l3、n母线在充电前是否短路，以及发生短路的位置。
26.下面将结合图3具体说明本实用新型实施例的充电桩短路检测电路的拓扑结构，以及基于该拓扑结构的短路检测过程。
27.在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，分压电路10可包括：第一电阻r1，第一电阻r1的一端与充电桩100的l1接线端相连；第二电阻r2，第二电阻r2的一端与充电桩100的l2接线端相连，第二电阻r2的另一端与第一电阻r1的一端相连；第三电阻r3，第三电阻r3的一端与充电桩100的l3接线端相连，第三电阻r3的另一端与第二电阻r2的一端相连；第四电阻r4，第四电阻r4的一端与充电桩100的n接线端相连，第四电阻r4的另一端与第三电阻r3的一端相连；第五电阻r5，第五电阻r5的一端接地，第五电阻r5的另一端与第四分压电路10的一端相连。
28.在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，开关电路30可包括：第六电阻r6，第六电阻r6的一端与第一电阻r1的另一端相连；继电器u1，继电器u1的静触点与第六电阻r6的另一端相连，继电器u1的线圈的一端连接外部电源；第一二极管d1，第一二极管d1的正极与继电器u1的线圈的另一端相连，第一二极管d1的负极连接外部电源；nmos管q1，nmos管q1的漏极与第一二极管d1的正极相连；第七电阻r7，第七电阻r7的一端与nmos管q1的源极相连，第七电阻r7的另一端接地；第八电阻r8，第八电阻r8的一端与nmos管q1的栅极相连，第八电阻r8的另一端与控制芯片40相连并接地；第二二极管d2，第二二极管d2的正极与继电器u1的动触点相连。
29.在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，稳压电路20可包括：第三二极管d3，第
三二极管d3的负极与第二二极管d2的负极相连；线性稳压器u2，线性稳压器u2电压调节端adj与第三二极管d3的正极相连；第九电阻r9，第九电阻r9的一端与线性稳压器u2的输入端vin相连，第九电阻r9的另一端连接外部电源；第十电阻r10，第十电阻r10的一端与线性稳压器u2的输出端vout相连，第十电阻r10的另一端与控制芯片40相连；第十一电阻r11，第十一电阻r11的一端与线性稳压器u2的输出端vout相连，第十一电阻r11的另一端与线性稳压器u2的电压调节端adj相连。其中，线性稳压器可为lm317型稳压器，具有恒流源输出，并且其电压输出可调节。
30.进一步地，如图2所示，本实用新型实施例的充电桩短路检测电路还可包括第一滤波电路50和第二滤波电路60。具体地，如图3所示，第一滤波电路50可包括：第一电容c1，第一电容c1的一端与线性稳压器u2的输入端vin相连，第一电容c1的另一端接地；第二电容c2，第二电容c2的一端与线性稳压器u2的输入端vin相连，第二电容c2的另一端接地。
31.具体地，如图3所示，第二滤波电路60可包括：第三电容c3，第三电容c3的一端与控制芯片40相连，第三电容c3的另一端接地；第十二电阻r12，第十二电阻r12的一端控制芯片40相连，第十二电阻r12的另一端接地；第四二极管d4，第四二极管d4的负极与控制芯片40相连，第四二极管d4的正极接地。
32.在本实用新型的一个实施例中，控制芯片40可为任意具有ad采样功能的芯片，例如图3所示的tps570型芯片u3，可通过ad采样引脚与线性稳压器u2的输出端vout相连，并可通过i/o输出引脚分别与第七电阻r7和第八电阻r8的另一端相连。
33.基于上述实施例的充电桩短路检测电路，当充电桩100处于正常运行状态时，线性稳压器u2的输出端vout生成的检测信号，即输出电压可为：
34.vout＝(vref/r11)*(r1+r2+r3+r4+r5+r6)+vref
35.其中，vref为线性稳压器u2内部提供的恒定基准电压，vref/r11为通过第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和第十一电阻r11的电流。
36.当充电桩100处于短路故障状态时，具体地，
37.当l1接线端与l2接线端之间短路时，线性稳压器u2的输出端vout生成的检测信号，即输出电压可为：
38.vout＝(vref/r11)*(r1+r3+r4+r5+r6)+vref；
39.当l1接线端与l3接线端之间短路时，线性稳压器u2的输出端vout生成的检测信号，即输出电压可为：
40.vout＝(vref/r11)*(r1+r4+r5+r6)+vref；
41.当l1接线端与n接线端之间短路时，线性稳压器u2的输出端vout生成的检测信号，即输出电压可为：
42.vout＝(vref/r12)*(r1+r5+r6)+vref；
43.当l2接线端与l3接线端之间短路时，线性稳压器u2的输出端vout生成的检测信号，即输出电压可为：
44.vout＝(vref/r12)*(r1+r2+r4+r5+r6)+vref；
45.当l2接线端与n接线端之间短路时，线性稳压器u2的输出端vout生成的检测信号，即输出电压可为：
46.vout＝(vref/r12)*(r1+r2+r5+r6)+vref；
47.当l3接线端与n接线端之间短路时，线性稳压器u2的输出端vout生成的检测信号，即输出电压可为：
48.vout＝(vref/r12)*(r1+r2+r3+r5+r6)+vref。
49.其中，需要说明的是，设置于控制芯片40内的短路参考信号，即线性稳压器u2输出电压与上述检测信号，即线性稳压器u2输出电压的计算过程相同，由此，可通过比较检测信号和短路参考信号判断充电桩高压母线，即l1、l2、l3、n母线在充电前是否短路，以及发生短路的位置。
50.此外，还需要说明的是，在充电桩100，例如交流三相充电桩的车载端的l1、l2、l3、n母线之间有寄生电容时，若充电桩100，例如交流三相充电桩发生短路，由于其寄生电容也同时被短路，所以并不影响上述检测信号，即线性稳压器u2输出电压的计算精度；同样地，在充电桩100，例如交流三相充电桩的车载端的l1、l2、l3、n母线之间有放电电阻时，若充电桩100，例如交流三相充电桩发生短路，由于本实用新型的充电桩短路检测电路时通过计算检测信号，即线性稳压器u2输出电压，以对充电桩进行短路检测，所以放电电阻并不影响上述检测信号，即线性稳压器u2输出电压的计算精度。
51.本实用新型的有益效果如下：
52.1)实用新型不仅能够检测充电桩是否短路，还能够检测发生短路的位置，从而能够提高检测范围；
53.2)本实用新型通过采用线性稳压器的输出恒流源与输出电压判断是否短路、以及短路位置，避免车端寄生电容和放电电阻对检测结果的影响，从而能够保证检测的准确性；
54.3)本实用新型通过采用线性稳压器构建短路检测电路，结构简单、成本较低。
55.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
56.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
57.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一
个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。