用于电网系统的充电桩保护电路以及充电桩系统的制作方法

本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种用于电网系统的充电桩保护电路以及充电桩系统。

背景技术：

随着新能源汽车的大量使用，作为跟新能源汽车配套的电动汽车充电桩也大面积安装使用，但在使用tn-s-c电网系统的地区有个很严重的安全问题，就是中线跟系统接地保护线合二为一成pen线，pen线配电输送线路中采用多点接地方式，当输送线路中pen线断路，则pen断点位置后侧线路对大地会有电压，如果末端有接充电桩时，则等效于用充电桩金属外壳对大地会有电压差，当电压差超过人体安全电压时，人体触摸会有触点风险，所以当前法规会要求充电桩的pe需打接地桩深埋地下可靠接地，避免pen断开发生触点风险，但是打接地桩深埋会增加材料成本和人工安装成本。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是采用打接地桩深埋的方式会增加材料成本和人工安装成本。

一种用于电网系统的充电桩保护电路,所述充电桩保护电路包括l输入端、n输入端、pe输入端、第一继电器、第二继电器、l输出端、n输出端、pe输出端；

所述l输入端、n输入端、pe输入端分别用于通过导线连接配电箱上的l供电端、n供电端和pe供电端电连接以供电；

所述l输入端、n输入端通过所述第一继电器与所述l输出端、n输出端电连接，所述pe输入端通过所述第二继电器与所述pe输出端电连接，所述l输出端、n输出端、pe输出端分别用于和充电插头上的l接线端、n接线端和pe接线端电连接。

在一种实施例中，还包括电压采样电路，所述l输入端、n输入端分别通过l线和n线与所述l输出端、n输出端电连接，所述第一继电器设置在所述l线和n线上，用于同时控制所述l线和n线的通断；所述电压采样电路设置在所述l线和n线之间，用于采集所述l线和n线之间的电压；

所述pe输入端通过pe线与所述pe输出端电连接，所述第二继电器设置在所述pe线上，用于控制所述pe线的通断。

在一种实施例中，还包括供电等效电阻r1，所述供电等效电阻r1的两端分别与所述l线和n线电连接；所述电压采样电路的两端也分别与所述l线和n线电连接。

在一种实施例中，所述等效电阻r1以及电压采样电路均设置在所述l输入端、n输入端与所述第一继电器之间的l线和n线上。

在一种实施例中，还包括电流传感器，所述电流传感器设置在所述pe线上，用于检测所述pe线上的电流值；

还包括控制器，所述控制器分别与所述电流传感器、电压采样电路以及所述第一继电器和第二继电器的控制端连接，用于根据检测到的电流值和/或电压值控制所述第一继电器和第二继电器的通断；

所述第二继电器和所述pe输出端之间的pe线上还通过接地线与充电桩壳体电连接以接地。

一种用于交流电网的充电桩系统，包括配电箱、充电桩保护电路和充电插头；

所述配电箱上设有l线接入端、pen线接入端、l线输出端、n线输出端和pe线输出端，所述l线接入端、pen线接入端分别与电网的l线和pen线连接；所述电网的pen线通过多点接地；

所述充电桩保护电路包括l输入端、n输入端、pe输入端、第一继电器、第二继电器、l输出端、n输出端、pe输出端；所述配电箱上的l线输出端、n线输出端和pe线输出端分别与所述电桩保护电路的l输入端、n输入端、pe输入端电连接；所述l输入端、n输入端通过所述第一继电器与所述l输出端、n输出端电连接，所述pe输入端通过所述第二继电器与所述pe输出端电连接；

所述充电插头上设有l接线端、n接线端和pe接线端，所述充电桩保护电路的l输出端、n输出端、pe输出端分别用于和充电插头上的l接线端、n接线端和pe接线端电连接。

在一种实施例中，所述充电桩保护电路还包括电压采样电路，所述l输入端、n输入端分别通过l线和n线与所述l输出端、n输出端电连接，所述第一继电器设置在所述l线和n线上，用于同时控制所述l线和n线的通断；所述电压采样电路设置在所述l线和n线之间，用于采集所述l线和n线之间的电压；

所述pe输入端通过pe线与所述pe输出端电连接，所述第二继电器设置在所述pe线上，用于控制所述pe线的通断。

在一种实施例中，所述充电桩保护电路还包括供电等效电阻r1，所述供电等效电阻r1的两端分别与所述l线和n线电连接；所述电压采样电路的两端也分别与所述l线和n线电连接。

在一种实施例中，所述等效电阻r1以及电压采样电路均设置在所述l输入端、n输入端与所述第一继电器之间的l线和n线之间。

在一种实施例中，所述充电桩保护电路还包括电流传感器，所述电流传感器设置在所述pe线上，用于检测所述pe线上的电流值；

还包括控制器，所述控制器分别与所述电流传感器、电压采样电路以及所述第一继电器和第二继电器的控制端连接，用于根据检测到的电流值和/或电压值控制所述第一继电器和第二继电器的通断；

所述第二继电器和所述pe输出端之间的pe线上还通过接地线与充电桩壳体电连接以接地。

依据上述实施例的用于电网系统的充电桩保护电路,其包括l输入端、n输入端、pe输入端、第一继电器、第二继电器、l输出端、n输出端、pe输出端；l输入端、n输入端、pe输入端分别用于通过导线连接配电箱上的l供电端、n供电端和pe供电端电连接以供电；l输入端、n输入端通过第一继电器与l输出端、n输出端电连接，pe输入端通过第二继电器与pe输出端电连接，l输出端、n输出端、pe输出端分别用于和充电插头上的l接线端、n接线端和pe接线端电连接。工作时，当系统检测到l输出端和n输出端之间的电压小于预设电压值或者当检测到pe输出端的电流大于预设电流值时，则控制第二继电器断开，使得pe输出端断开连接，避免了人体接触充电桩壳体而触电，采用本实施例的充电桩保护电路避免了打接地桩，节约了材料成本和人工成本。

附图说明

图1为本申请实施例的tn-c-s电网与配电箱的连接电路示意图；

图2为pen存在断电时接地等效电路的示意图；

图3为本申请实施例的充电桩保护电路结构示意图；

图4为本申请实施例的用于交流电网的充电桩系统结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

参考附图1所示，tn-c-s电网系统下，单相交流电网经l和pen线双线传送，pen采用多点接地法，pen线整合中线n和保护接地线pe，到用户配电箱后，pen线分开为中线n和地线pe，接入充电桩的输入端l/n/pe，当电网到配电箱的传输线中间pen有断点，则pen断电后侧位置会有电压降，参考附图2，当传输线pen中间有断点时，充电桩的n线电流不能直接通过pen回到电网，而必须经过断点侧最近的pe接地点再回到pen，此时大地等效电阻r2和充电桩输入端的等效电阻r1串联，即电阻r2会有电压，等效到充电桩pe侧，机壳会带电，人体触摸会有触点风险，所以当地法规要求pen断线故障后，该点电压值≥70v时，断开设备输入的pe，或者是设备必须打接地桩可靠接地。

实施例一

请参考图3，本实施例提供一种用于电网系统的充电桩保护电路,充电桩保护电路包括l输入端10、n输入端11、pe输入端12、第一继电器13、第二继电器14、l输出端181、n输出端182、pe输出端183。l输入端10、n输入端11、pe输入端12分别用于通过导线连接配电箱21上的l供电端、n供电端和pe供电端电连接以给充电桩供电。l输入端10、n输入端11通过第一继电器13与l输出端181、n输出端182电连接，pe输入端12通过第二继电器14与pe输出端183电连接，l输出端181、n输出端182、pe输出端183分别用于和充电插头18上的l接线端、n接线端和pe接线端电连接，给充电插头提供电能。工作时，当系统检测到l输出端和n输出端之间的电压小于160v或者当检测到pe输出端的电流大于10ma时，则控制第二继电器断开，使得pe输出端断开连接，避免了人体接触充电桩壳体而触电，采用本实施例的充电桩保护电路避免了打接地桩，节约了材料成本和人工成本。第一继电器13作为主交流接触器驱动做互锁。

进一步的，该充电桩保护电路还包括电压采样电路17，l输入端10、n输入端11分别通过l线和n线与l输出端181、n输出端182电连接，第一继电器13设置在l线和n线上，用于同时控制l线和n线的通断；电压采样电路17设置在l线和n线之间，用于采集l线和n线之间的电压。pe输入端12通过pe线与pe输出端183电连接，第二继电器14设置在pe线上，用于控制pe线的通断，同时pe输出端183也与车辆的pe连接，具体的与车辆外壳连接以接地。

进一步的，该充电桩保护电路还包括控制器，控制器与电压采样电路17以及第一继电器13和第二继电器14的控制端连接，当采集到l线和n线之间的电压≤160v时，控制器判断pen存在断线故障，则控制第二继电器14断开，切断电网输入pe与金属机壳和车端连接的pe，保护人体接触充电桩机壳或者车辆外壳不会触电，同时断开第一继电器13停止充电。

进一步的，该充电桩保护电路还包括供电等效电阻r1，供电等效电阻r1的两端分别与l线和n线电连接；电压采样电路17的两端也分别与l线和n线电连接。具体的，电压采样电路17可以采用电压传感器，电压传感器的两端分别接在l线和n线上，用于采集l线和n线之间的电压值。

其中，本实施例的等效电阻r1以及电压采样电路17均设置在l输入端10、n输入端11与第一继电器13之间的l线和n线上，在第一继电器13无论是断开还是闭合情况下都能采集l线和n线之间的电压。

进一步的，本实施例充电桩保护电路还包括电流传感器16，电流传感器16设置在pe线上，具体的，其设置在第二继电器14与pe输出端183之间的pe线上，电流传感器16用于检测所述pe线上的电流值；当pen断点两侧接地点之间的大地等效电阻r2较小时，大地等效电阻r2分压很小，交流桩端的电压采样电路17检测到的电压可能会＞160v，达不到设定的故障电压门限值，充电桩只会判断是欠压故障，当人体触摸机壳时，人体触电有电流流过，当充电桩的电流传感器16检测到pe线的电流大于10ma时，控制器也会立即进入保护状态，切断第二继电器14。

另外充电桩内置pe连续性接地检测电路，实时检测pe连接。第二继电器14和pe输出端183之间的pe线上还通过接地线与充电桩壳体15电连接以接地。

通过本实施例的充电桩保护电路可以双重的保障用户的安全，同时避免了打接地桩，节约了材料成本和人工成本。

实施例二：

请参考图4，本实施例提供一种用于交流电网的充电桩系统，该系统包括配电箱21、充电桩保护电路和充电插头18。其中，充电桩保护电路与实施例一中的结构相同，此处不再赘述。

其中，配电箱21上设有l线接入端、pen线接入端、l线输出端、n线输出端和pe线输出端，l线接入端、pen线接入端分别与电网的l线和pen线连接；电网的pen线通过多点接地。充电插头上设有l接线端、n接线端和pe接线端，充电桩保护电路的l输出端181、n输出端182、pe输出端183分别用于和充电插头18上的l接线端、n接线端和pe接线端电连接，以给充电插头18供电。

本实施例中，充电桩的输入电路首先经过一个2组常开继电器(即第一继电器13和第二继电器14)之后再输入到充电桩的l输出端181、n输出端182、pe输出端183，pe输出端183与金属机壳和枪座的pe连接，充电时，车辆的pe通过枪线连接到充电桩pe输出端183，第一继电器13触点串入pe之间，第二继电器14作为主交流接触器驱动做互锁。参考标准，设置电网额定电压为230v，当pen线中间有断点，充电桩的n线电流不能直接通过pen回到电网，而必须经过断点两侧最近的pe接地点再回到pen，两个接地点之间的大地接地电阻受很多环境因素影响而不同，当接地等效电阻r2大时，等效接地电阻r2与充电桩端供电等效电阻r1串联分压，等效接地电阻r2分压大，充电桩端的供电等效电阻r1两端电压下降，电压采样电路17检测到l线对n线(即火线对零线)之间的电压≤160v时，控制器判断为pen断线故障，则断开第二继电器14，切断电网输入pe与金属机壳和车端连接的pe，保护人体接触充电桩机壳或者车辆外壳不会触电，同时断开第一继电器13停止充电。另外pe线上设有电流传感器16，当pen断点两侧等效接地电阻r2较小时，等效接地电阻r2分压很小，交流桩端检测到的电压可能会＞160v，达不到设定的故障电压门限值，充电桩只会判断是欠压故障，当人体触摸机壳时，人体触电有电流流过，当充电桩的电流传感器16检测到pe电流大于10ma时，充电桩也会立即进入保护状态切断第二继电器14。另外充电桩内置pe连续性接地检测功能，实时检测pe连接。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。