一种一整流柜一桩分体充电机的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种一整流柜一桩分体充电机。

背景技术：

随着环境的污染、化石能源的枯竭，清洁能源被大力推广，大量的电动交通工具逐渐出人们的生活中，为了满足越来越多的电动车辆，充电桩的普及和研发成为了重点，其中直流充电机的控制器尤为重要。

现有技术中，直流充电机控制器功能比较固定单一的将绝缘检测、直流电压电流检测集成在一起，容易造成直流强电、弱电混合在一起，另外使用多片模拟信号线性隔离放大器件，成本较高，同时由于受充电桩控制器的CAN总线数量的限制，增加了CAN-CAN转换盒，给布线布局带来问题，且现有控制器不能很好检测直流母线有电压无电流的异常情况，由于在布线方面带来问题，还导致在功能扩展上受限，

因此，如何研发一种扩展性强、布线合理、强弱电隔离的一整流柜一桩分体充电机，是当前技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种一机双枪充电机，实现扩展性强、布线合理和强弱电隔离。其具体方案如下：

一种一整流柜一桩分体充电机，包括：相互连接的整流柜和充电桩，所述充电桩，包括：TCU费控模块、主控板和检测板，所述整流柜包括模块板；其中，所述TCU费控模块、所述主控板、所述检测板和所述模块板均相互独立设置且电气隔离；

所述TCU费控模块，用于发送用户输入的充电信息至所述主控板；

所述主控板，用于接收充电信息，发送兼容判断信息至待充电目标的电池管理系统，接收所述电池管理系统反馈的兼容信息，发送检测信息至所述检测板，接收所述检测板返回的检测结果，发送充电信号至所述模块板，控制充电母线上下电，发送停止充电信号至所述模块板；接收所述电池管理系统反馈的电量信号，发送电源功率信号至所述模块板；

所述检测板，用于接收所述主控板发送的所述检测信息，检测充电母线的工作状态发送所述检测结果至所述主控板；

所述模块板，用于接收所述主控板发送的所述充电信号和所述停止充电信号，开断交流接触器，输出与所述电源功率信号相应的电源功率。

可选的，所述主控板，还包括：

充电枪主触点温度检测单元，用于检测充电枪主触点温度；

充电机环境温度检测单元，用于检测充电机环境温度。

可选的，所述主控板，包括：

充电母线开断控制单元，用于控制充电母线继电器开断；

充电母线继电器检测单元，用于检测所述充电母线继电器的触点是否粘连。

可选的，所述检测板，包括：

充电母线电压电流检测单元，用于检测所述充电母线的电压电流值；

充电母线绝缘检测单元，用于检测所述充电母线的绝缘状态。

可选的，所述模块板与所述主控板通过CAN总线连接，所述检测板与所述主控板通过RS485总线连接，所述TCU费控模块与所述主控板通过CAN总线连接。

可选的，所述主控板，还包括：

充电状态判断单元，用于判断是否处于充电状态；

待机指令发送单元，用于进入低功耗状态并发送待机指令至所述检测板和所述模块板。

可选的，所述模块板，包括：

充电单元，用于将交流电源的交流电转换为直流电输出至所述充电母线，接收所述电源功率信号并控制所述充电母线输出相应的电源功率；

开出回路，用于开断所述交流接触器；

开入回路，用于检测所述开出回路的工作状态。

可选的，所述开出回路，包括：

接触器控制单元，用于控制所述交流接触器开断；

散热单元，用于启动散热功能。

可选的，所述开入回路，包括：

急停信号接收单元，用于接收用户输入的急停信号；

防雷器检测单元，用于检测防雷器的工作状态；

断路器检测单元，用于检测断路器的工作状态；

接触器接通确认单元，用于判断所述交流接触器是否接通。

本实用新型中，一整流柜一桩分体充电机，包括：相互连接的整流柜和充电桩，充电桩，包括：TCU费控模块、主控板和检测板，整流柜包括模块板；其中，TCU费控模块、主控板、检测板和模块板均相互独立设置且电气隔离；TCU费控模块，用于发送用户输入的充电信息至主控板；主控板，用于接收充电信息，发送兼容判断信息至待充电目标的电池管理系统，接收电池管理系统反馈的兼容信息，发送检测信息至检测板，接收检测板返回的检测结果，发送充电信号至模块板，控制充电母线上下电，发送停止充电信号至模块板；接收电池管理系统反馈的电量信号，发送电源功率信号至模块板；检测板，用于接收主控板发送的检测信息，检测充电母线的工作状态发送检测结果至主控板；模块板，用于接收主控板发送的充电信号和停止充电信号，开断交流接触器，输出与电源功率信号相应的电源功率。本实用新型中，一整流柜一桩分体充电机包括述TCU费控模块、主控板、模块板和检测板共4种相互独立设置且电气隔离的电路板，TCU费控模块接收用户输入的充电信息，并转发至主控板，且对充电过程的计费，主控板通过接收各种反馈信号，控制其他各模块的工作做状态，调控整个充电过程，检测板单独检测充电母线的状态与主控板分离实现强弱电分离，模块板单独负责电压输出，将调整输出功率功能与主控板隔离开，且单独安装在整流柜中，实现强弱电分离，由于主控板、检测板和模块板均相互独立设置且电气隔离，所以当对任一模块进行扩展或复用，仅需对各模块进行相应的软件程序进行调试或对改变的模块的硬件电路进行调整即可，无需对所有模块均进行硬件改动，能够适应各种应用情况，且当待充电目标与模块板存在兼容性问题，只需单独调整模块板即可，而不需要改动主控板和检测板，提高了兼容性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种一整流柜一桩分体充电机结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种一整流柜一桩分体充电机各模块结构示意图。

具体实施方式

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。

本实用新型实施例公开了一种一整流柜12一桩分体充电机，参见图1所示，该充电机包括：相互连接的整流柜12和充电桩11，充电桩11，包括：TCU费控模块111、主控板112和检测板113，整流柜12包括模块板121；其中，TCU费控模块111、主控板112、检测板113和模块板121均相互独立设置且电气隔离；其中，TCU费控模块111、模块板121和检测板113均分别与主控板112相连。

具体的，TCU费控模块111，用于接收并发送用户输入的充电信息至主控板112，例如，用户将充电桩11与待充电目标连接，然后通过充电桩11的触摸屏输入充电信息，TCU费控模块111则接收并发送充电信息至主控板112，以使充电桩11对待充电目标充电。

具体的，主控板112，用于接收充电信息，利用充电信息，检测是否与待充电目标的电池管理系统兼容，发送兼容判断信息，判断主控板112是否与待充电目标的电池管理系统成功连接，接收待充电目标的电池管理系统反馈的兼容信息判断是否兼容，其中，兼容信息中可以包括待充电目标的电压和电流信息，如果否，则不充电，如果是，则生成检测信息发送至检测板113，以使检测板113检测充电母线的状态，利用检测板113返回的检测结果，判断充电母线状态是否正常，如果正常，说明充电母线可以充电，则生成充电信号并发送至模块板121，以使模块板121闭合交流接触器，且主控板112利用成充电信号控制充电母线继电器闭合，使充电母线上电，如果充电母线出现损坏，处于异常状态，则生成停止充电信号发送至模块板121，且主控板112利用停止充电信号控制充电母线继电器断开，使充电母线断电；主控板112在充电过程中接收待充电目标的电池管理系统反馈的电量信号，利用电量信号生成相应的电源功率信号，并发送电源功率信号至模块板121，以使模块板121调节输出电源功率。

当然，主控板112也接收用户输入的停止充电信息，利用停止充电信息，生成停止充电信号发送至模块板121，以使模块板121停止对待充电目标充电。

具体的，检测板113，用于利用主控板112发送的检测信息，对充电母线状态进行检测，并生成检测结果发送至主控板112，以使主控板112依据检测结果判断是否可以充电。

需要说明的是，检测板113单独检测充电母线状态，与主控板112和模块板121分离，便于布线，使强电线路与弱电线路分开布局，实现强弱电隔离，提高了充电过程的安全性。

具体的，模块板121，用于接收主控板112发送的充电信号，闭合交流接触器进行交直流转换为充电母线上电，利用主控板112发送的电源功率信号，调整充电母线输出的电源功率，对待充电目标进行充电，以适应待充电目标的电量变化，可以理解的是，在未接收到充电信号时，交流接触器处于断开状态，模块板121不进行交直流转换，从而降低电磁损耗，节约能源，提高充电效率，保护电池，且模块板121可以接收主控板112发送的停止充电信号，断开交流接触器，断开交流电源与充电母线的连接，停止对待充电目标充电。

需要说明的是，模块板121仅负责建立充电回路，实现交直流转换，控制输出电源功率，且单独安装在整流柜12中，因此，在面对不同要求的电源输出功率情况下，可以仅对模块板121进行调整，以满足实际应用需求，而不用改变主控板112和检测板113，从而增强了扩展性，且单独安装在整流柜12中，有助于强弱电隔离。

可以理解的是，主控板11、检测板12和模块板13均利用软件系统独立编程，因此当需要进行扩展或复用时，只需对发生变动的模块单独进行软件调试或对改变的模块的硬件电路进行调整即可。

可见，本实用新型实施例中，一整流柜12一桩分体充电机包括述TCU费控模块111、主控板112、模块板121和检测板113共4种相互独立设置且电气隔离的电路板，TCU费控模块111接收用户输入的充电信息，并转发至主控板112，且对充电过程的计费，主控板112通过接收各种反馈信号，控制其他各模块的工作做状态，调控整个充电过程，检测板113单独检测充电母线的状态与主控板112分离实现强弱电分离，模块板121单独负责电压输出，将调整输出功率功能与主控板112隔离开，且单独安装在整流柜12中，实现强弱电分离，由于主控板11、检测板12和模块板13均相互独立设置且电气隔离，所以当对任一模块进行扩展或复用，仅需对各模块进行相应的软件程序进行调试或对改变的模块的硬件电路进行调整即可，无需对所有模块均进行硬件改动，能够适应各种应用情况，且当待充电目标与模块板121存在兼容性问题，只需单独调整模块板121即可，而不需要改动主控板112和检测板113，提高了兼容性。

本实用新型实施例公开了一种具体的一整流柜一桩分体充电机，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

上一实施例中，主控板22还可以具体包括充电枪主触点温度检测单元221、充电机环境温度检测单元222、充电母线开断控制单元223和充电母线继电器检测单元224，其中，为了提高充电机充电的安全性，主控板22安装有检测充电枪工作温度的充电枪主触点温度检测单元221、检测充电机工作温度的充电机环境温度检测单元222和检测充电母线继电器的触点是否粘连的充电母线继电器检测单元224，当充电枪主触点温度检测单元221和/或充电机环境温度检测单元222检测到温度异常，则生成温度异常数据，主控板22则利用温度异常数据生成停止充电信号，以控制模块板24停止充电，防止出现过热导致充电机运行故障的情况，及时检测出过热这种异常状态，当充电母线继电器检测单元224检测到充电母线继电器的触点粘连，则主控板22可以报警，并发送停止充电信号至模块板24，停止充电；充电母线开断控制单元223，则是在主控板22生成充电信号后，闭合充电母线的继电器，使充电母线与待充电目标连通。

进一步的，为了能够节约能源减少损耗，主控板22还可以包括充电状态检测单元225和待机指令发送单元226；充电状态检测单元225，用于检测是否处于充电状态；待机指令发送单元226，用于当充电状态判断单元判定不处于充电状态，则发送待机指令至检测板23和模块板24并进入低功耗状态，以使检测板23和模块板24均进入低功耗状态，主控板22检测各模块工作状态，判断当前是否处于充电状态，如果是，则不进行动作，继续对待充电目标进行充电，如果否，则生成并发送待机指令至检测板23和模块板24并进入低功耗状态，检测板23和模块板24接收待机指令，进入低功耗状态，停止部分检测功能的运行，保留通信功能正常运行，从而降低非充电状态的功率损耗，使整个充电机进入低功耗状态，当主控板22接收到充电信号后，则控制各模块执行相应的充电功能，其中，模块板24低功耗状态主要体现为开出回路243断开交流接触器，使充电单元停止工作，并关闭散热单元，减少功耗。

上一实施例中，模块板24可以具体包括：充电单元241，用于将交流电转换为直流电输出给充电母线，接收电源功率信号并控制充电母线输出与电源功率信号相应的电源功率；开出回路243，用于开断交流接触器；开入回路242，用于检测开出回路243的工作状态。

其中，开出回路243可以具体包括接触器控制单元和散热单元，开出回路243在接收到充电信息后通过控制接触器控制单元控制交流接触器闭合，为充电母线上电，同时，散热单元启动散热功能进行散热，保证充电机运行温度正常，例如，可以启动排热风机进行散热。

其中，开入回路242可以具体包括：急停信号接收单元、防雷器检测单元、断路器检测单元和接触器接通确认单元，急停信号接收单元用于接收用户输入的急停信号，接收急停信号后，急停信号接收单元将急停信号发送给主控板22，主控板22依据急停信号控制模块板24断开交流接触器，停止充电，防雷器检测单元，则检测防雷器是否正常，如果不正常则可以向主控板22告警，由主控板22控制模块板24断开接触器，停止充电，断路器检测单元用于检测断路器当前工作状态，当断路器检测单元检测到断路器断开，则发送相应的断路器断开信息至主控板22，使主控板22生成并发送停止充电信号，接触器接通确认单元用于检测接触器连通状态，并将接触器检测结果反馈给主控板22，主控板22根据接触器检测结果判断是否继续充电。

上一实施例中，检测板23可以具体包括：充电母线电压电流检测单元231和充电母线绝缘检测单元232；充电母线电压电流检测单元231利用专用计量芯片，检测充电母线的电压和电流是否正常，充电母线绝缘检测单元232，则负责检测充电母线的绝缘状态。

本实用新型实施例中，模块板24与主控板22通过CAN总线连接，检测板23与主控板22通过RS485总线连接，检测板23与主控板22通过RS485总线连接，TCU费控模块21与主控板22通过CAN总线连接。

本实用新型实施例中，上述主控板22可以采用至少256K的Flash，96K的SRAM，80个IO口，最大运行速度为120MHz的芯片，电源接口的工作电压范围为直流18～32V，具有4路CAN通道，物理层电路可以参考SAEJ1939中A.3.1，且具有保护电路，其中3路CAN通道必须物理层完全独立，还具有物理层完全独立的2路RS485通道，支持最大波特率19200bps，共有8路继电器输出，触点容量5A，250AC，5A，30DC，以用于控制直流接触器以及电池锁紧机构等，11路独立的数字信号量检测接口，检测无源节点的数字输入，分辨率10ms，脉宽占空比50％，还具有3个LED指示灯驱动接口，用于驱动外接的待机指示灯、充电指示灯和充电结束指示灯，2个CC电平检测接口，用于检测CC电平，5个温度检测接口，用于检测充电枪内动力回路正和负的温度。

具体的，上述检测板23工作电压范围可以在直流电压18～32V之间，且具有保护电路，物理层完全独立的1路RS485通道，支持最大波特率19200bps，绝缘阻值测量范围满足0Ω～1.5MΩ，测量精度≤5％FS，电压测量范围满足150V～750VDC,测量精度≤0.5％FS，支持负压，电流测量精度≤0.5％FS。

具体的，上述模块板24工作电压范围直流电压18～32V之间，具有物理层完全独立的2路CAN通道，物理层电路可以参考SAE J1939中A.3.1，8路继电器输出，触点容量5A，250AC，5A，30DC，用于控制直流接触器以及电池锁紧机构等，11路独立的数字信号量检测接口，检测无源节点的数字输入，分辨率10ms，脉宽占空比50％。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。