CN110901449B - 一种交流充电桩继电器检测与控制装置及交流充电桩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流充电桩继电器检测与控制装置，包括继电器检测模块、检测控制开关、光耦隔离输出模块、主控芯片；继电器检测模块分别与光耦隔离输出模块、至少一被测继电器连接，主控芯片分别与光耦隔离输出模块、检测控制开关连接，检测控制开关用于控制继电器检测模块通电或断电，继电器检测模块用于控制光耦隔离输出模块输出检测信号；主控芯片实时获取被测继电器的通断状态信号，并在进入触点粘连检测模式时，判断通断状态信号和检测信号是否符合预设的继电器状态匹配关系，若否，则向空气开关发送切断指令。本发明能够检测继电器动作并有效控制继电器的断开，从而提高充电桩的安全性和可靠性，保障用户安全和车辆充电安全。
Description
技术领域
本发明涉及电动车充电技术领域，尤其是涉及一种交流充电桩继电器检测与控制装置及交流充电桩。
背景技术
随着人们对绿色出行的重视，电动汽车越来越普及，相应的充电桩等充电设备也是越来越多，这些充电设备的充电安全性和可靠性也是备受关注。发明人对现有的充电桩进行调查和研究发现，交流充电桩的交流电源继电器在大电流工作条件下，存在出现触点粘连而无法迅速脱扣的现象，导致充电桩无法控制正常断电而需要维修，更为严重的是其他故障同时出现的情况下，存在操作人员触电和整体失控的风险。
发明内容
本发明提供了一种交流充电桩继电器检测与控制装置及交流充电桩，以解决现有的充电桩继电器发生触点粘连的技术问题，本发明能够检测继电器动作并有效控制继电器的断开，从而提高充电桩的安全性和可靠性，保障用户安全和车辆充电安全。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种交流充电桩继电器检测与控制装置，包括继电器检测模块、检测控制开关、光耦隔离输出模块、主控芯片；
所述继电器检测模块分别与所述光耦隔离输出模块的控制端、至少一被测继电器的两端连接，所述主控芯片分别与所述光耦隔离输出模块的输出端、所述检测控制开关的控制端连接，所述检测控制开关用于控制所述继电器检测模块通电或断电，所述继电器检测模块用于控制所述光耦隔离输出模块向所述主控芯片输出检测信号；
所述主控芯片实时获取所述被测继电器的通断状态信号，并在控制所述检测控制开关闭合以进入触点粘连检测模式时，判断所述通断状态信号和所述检测信号是否符合预设的继电器状态匹配关系，若否，则向空气开关发送切断指令。
作为优选方案，所述通断状态信号包括继电器的闭合状态信号和断开状态信号，所述检测信号包括光耦输出的高电平信号和低电平信号；
所述预设的继电器状态匹配关系为：在相同的时刻，闭合状态信号对应于低电平信号；或，断开状态信号对应于高电平信号。
作为优选方案，所述继电器检测模块包括至少一继电器检测电路，任一所述继电器检测电路包括整流桥；
所述整流桥的第一交流输入端连接第一电源线，所述整流桥的第二交流输入端依次通过所述检测控制开关、对应的所述被测继电器连接至第二电源线；
所述整流桥的直流输出端正极与所述光耦隔离输出模块的输入端连接，所述整流桥的直流输出端负极与所述光耦隔离输出模块的输出端连接；
其中，所述第一电源线为火线，所述第二电源线为零线；或，所述第一电源线为零线，所述第二电源线为火线。
作为优选方案，任一所述继电器检测电路还包括稳压二极管；
所述稳压二极管的正极分别连接所述整流桥的直流输出端正极、所述光耦隔离输出模块的输入端，所述稳压二极管的负极分别连接所述整流桥的直流输出端负极、所述光耦隔离输出模块的输出端。
作为优选方案，任一所述继电器检测电路还包括保险丝、电容；
所述保险丝连接在所述整流桥的直流输出端正极与所述光耦隔离输出模块的输入端之间的连接线路上；
所述电容的第一端连接所述整流桥的直流输出端正极，所述电容的第二端连接所述整流桥的直流输出端负极。
作为优选方案，所述光耦隔离输出模块包括至少一光耦隔离输出电路，任一所述光耦隔离输出电路包括光耦、第一电源、第一电阻；
所述光耦的发光二极管的正极与所述光耦隔离输出模块的输入端连接，所述光耦的发光二极管的负极与所述光耦隔离输出模块的输出端连接；
所述第一电源通过所述第一电阻分别连接所述光耦的光敏三极管的集电极和所述光耦隔离输出模块的输出端，所述光耦的光敏三极管的发射极接地。
作为优选方案，所述被测继电器、所述继电器检测电路、所述光耦输出电路的数量为2个，其中一个所述被测继电器连接在火线上，其中另一个所述继电器连接在零线上；
所述被测继电器、所述继电器检测电路、所述光耦隔离输出电路为唯一对应连接关系。
作为优选方案，所述检测控制开关包括双刀双掷继电器；
所述双刀双掷继电器的一个开关连接在其中一个所述被测继电器与对应的继电器检测电路的整流桥的第二交流输入端之间的连接线路上；
所述双刀双掷继电器的另一个开关连接在其中另一个所述被测继电器与对应的继电器检测电路的整流桥的第二交流输入端之间的连接线路上。
作为优选方案，所述检测控制开关还包括第二电源、可控硅、第二电阻、第三电阻；
所述第二电源通过所述双刀双掷继电器的继电器与所述可控硅的阴极连接，所述可控硅的控制极分别连接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述主控芯片，所述可控硅的阳极、所述第三电阻的另一端共地。
本发明实施例还提供一种交流充电桩，包括如上述的交流充电桩继电器检测与控制装置。
相比于现有技术，本发明实施例提供了一种交流充电桩继电器检测与控制装置，包括继电器检测模块、检测控制开关、光耦隔离输出模块、主控芯片；所述继电器检测模块分别与所述光耦隔离输出模块的控制端、至少一被测继电器的两端连接，所述主控芯片分别与所述光耦隔离输出模块的输出端、所述检测控制开关的控制端连接，所述检测控制开关用于控制所述继电器检测模块通电或断电，所述继电器检测模块用于控制所述光耦隔离输出模块向所述主控芯片输出检测信号；所述主控芯片实时获取所述被测继电器的通断状态信号，并在控制所述检测控制开关闭合以进入触点粘连检测模式时，判断所述通断状态信号和所述检测信号是否符合预设的继电器状态匹配关系，若否，则向空气开关发送切断指令。通过所述交流充电桩继电器检测与控制装置，能够实时监测所述被测继电器的动作，当所述主控芯片根据所述通断状态信号和所述检测信号判断所述被测继电器的动作异常时，则立即向空气开关发送切断指令以及时切断电源，从而保障用户安全和车辆充电安全。其中，采用所述光耦隔离输出模块，利用光耦隔离的特性，提高抗干扰能力和工作稳定性，有利于提高充电桩的安全性和可靠性。这样，通过所述交流充电桩继电器检测与控制装置能够有效检测继电器是否发生触电粘连，并在继电器动作异常后及时切断空开以保证安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的交流充电桩继电器检测与控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的交流充电桩继电器检测与控制装置的电路结构图。
具体实施方式
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申请的至少一个实施例或示例中。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。
此外，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”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参见图1，本发明优选实施例提供了一种交流充电桩继电器检测与控制装置，包括继电器检测模块、检测控制开关、光耦隔离输出模块、主控芯片；其中，所述主控芯片可以是交流充电桩的控制板，也可以是专用于接地检测与控制的控制器，能够及时通过所述空气开关切断电源；
所述继电器检测模块分别与所述光耦隔离输出模块的控制端、至少一被测继电器的两端连接，所述主控芯片分别与所述光耦隔离输出模块的输出端、所述检测控制开关的控制端连接，所述检测控制开关用于控制所述继电器检测模块通电或断电，所述继电器检测模块用于控制所述光耦隔离输出模块向所述主控芯片输出检测信号；
所述主控芯片实时获取所述被测继电器的通断状态信号，并在控制所述检测控制开关闭合以进入触点粘连检测模式时，判断所述通断状态信号和所述检测信号是否符合预设的继电器状态匹配关系，若否，则向空气开关发送切断指令。
在本实施例中，通过所述交流充电桩继电器检测与控制装置，能够实时监测所述被测继电器的动作，当所述主控芯片根据所述通断状态信号和所述检测信号判断所述被测继电器的动作异常时，则立即向空气开关发送切断指令以及时切断电源，从而保障用户安全和车辆充电安全。其中，采用所述光耦隔离输出模块，利用光耦隔离的特性，提高抗干扰能力和工作稳定性，有利于提高充电桩的安全性和可靠性。
在其中一种优选实施例中，所述通断状态信号包括继电器的闭合状态信号和断开状态信号，所述检测信号包括光耦输出的高电平信号和低电平信号；
所述预设的继电器状态匹配关系为：
在相同的时刻，闭合状态信号对应于低电平信号；或，
在相同的时刻，断开状态信号对应于高电平信号。
在本实施例中，利用光耦的快速响应特性，由所述光耦隔离输出模块向所述主控芯片输出高电平信号或低电平信号，能够提高抗干扰能力和工作稳定性，并有利于简化继电器检测逻辑，本实施例的逻辑如下：
当所述被测继电器处于闭合状态时，所述主控芯片获取的通断状态信号为闭合状态信号，若此时所述检测信号为低电平信号，则判断所述被测继电器为正常闭合，若此时所述检测信号为高电平信号，则判断所述被测继电器为非正常闭合。
同样的，当所述被测继电器处于断开状态时，所述主控芯片获取的通断状态信号为断开状态信号，若此时所述检测信号为高电平信号，则判断所述被测继电器为正常断开，若此时所述检测信号为低电平信号，则判断所述被测继电器为非正常断开。
请参见图2，在其中一种优选实施例中，为了使结构合理化，所述继电器检测模块包括至少一继电器检测电路，任一所述继电器检测电路包括整流桥；所述整流桥能够将交流电转换为直流电，以直流电驱动光耦工作。
具体的，所述整流桥的第一交流输入端连接第一电源线，所述整流桥的第二交流输入端依次通过所述检测控制开关、对应的所述被测继电器连接至第二电源线；
所述整流桥的直流输出端正极与所述光耦隔离输出模块的输入端连接，所述整流桥的直流输出端负极与所述光耦隔离输出模块的输出端连接；
其中，所述第一电源线为火线ACL，所述第二电源线为零线ACN；或，所述第一电源线为零线ACN，所述第二电源线为火线ACL。
任一所述继电器检测电路还包括稳压二极管；所述稳压二极管的正极分别连接所述整流桥的直流输出端正极、所述光耦隔离输出模块的输入端，所述稳压二极管的负极分别连接所述整流桥的直流输出端负极、所述光耦隔离输出模块的输出端。
此外，任一所述继电器检测电路还包括保险丝、电容；所述保险丝连接在所述整流桥的直流输出端正极与所述光耦隔离输出模块的输入端之间的连接线路上；所述电容的第一端连接所述整流桥的直流输出端正极，所述电容的第二端连接所述整流桥的直流输出端负极。
所述稳压二极管能够防止回路电压过高而烧毁光耦，所述保险丝能够避免回路中电流过大，从而起到保护光耦的作用，有利于提高所述继电器检测模块的可靠性。
请继续参见图2，在其中一种优选实施例中，所述光耦隔离输出模块包括至少一光耦隔离输出电路，任一所述光耦隔离输出电路包括光耦、第一电源、第一电阻；
所述光耦的发光二极管的正极与所述光耦隔离输出模块的输入端连接，所述光耦的发光二极管的负极与所述光耦隔离输出模块的输出端连接；
所述第一电源通过所述第一电阻分别连接所述光耦的光敏三极管的集电极和所述光耦隔离输出模块的输出端，所述光耦的光敏三极管的发射极接地。
在本发明实施例中，所述交流充电桩继电器检测与控制装置适用于电源线上继电器的监测，作为优选的，通过一个装置同时检查火线和零线上的两个继电器，以确定继电器的动作监测全面，有效保证交流充电桩的智能监测功能，以下对同时监测的实施例进行详细描述。
在其中一种优选实施例中，所述被测继电器、所述继电器检测电路、所述光耦输出电路的数量为2个，其中一个所述被测继电器连接在火线上，其中另一个所述继电器连接在零线上；所述被测继电器、所述继电器检测电路、所述光耦隔离输出电路为唯一对应连接关系。
所述检测控制开关包括双刀双掷继电器；所述双刀双掷继电器的一个开关连接在其中一个所述被测继电器与对应的继电器检测电路的整流桥的第二交流输入端之间的连接线路上；所述双刀双掷继电器的另一个开关连接在其中另一个所述被测继电器与对应的继电器检测电路的整流桥的第二交流输入端之间的连接线路上。
所述检测控制开关还包括第二电源、可控硅、第二电阻、第三电阻；所述第二电源通过所述双刀双掷继电器的继电器与所述可控硅的阴极连接，所述可控硅的控制极分别连接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端通过所述检测控制开关的控制端连接所述主控芯片，所述可控硅的阳极、所述第三电阻的另一端共地。
在本实施例中，所述检测控制开关用于控制所述交流充电桩继电器检测与控制装置是否进行检测工作，当进行检测工作时，所述主控芯片向所述可控硅的控制极发送指令，以使所述双刀双掷继电器的继电器吸附两个开关合上以接通所述继电器检测电路，结合图2，继电器的监测流程如下：
1、被测继电器K1 relay和被测继电器K2 relay闭合，所述主控芯片控制闭合所述检测控制开关test relay，以接通两个所述继电器检测电路；
此时被测继电器K1 relay对应的光耦隔离输出模块的输出端ACL test signal为低电平，则K1 relay正常闭合，否则则未正常闭合；
而被测继电器K2 relay对应的光耦隔离输出模块的输出端ACN test signal为低电平，则K2 relay正常闭合，否则则未正常闭合。
2、所述主控芯片检测到有效ACL test signal和ACN test signal，则继电器检测完成，所述主控芯片控制断开所述检测控制开关test relay，以断开两个所述继电器检测电路。
3、被测继电器K1 relay和被测继电器K2 relay断开，所述主控芯片控制闭合所述检测控制开关test relay，以接通两个所述继电器检测电路；
此时被测继电器K1 relay对应的光耦隔离输出模块的输出端ACL test signal为高电平，则K1 relay正常断开，否则则未正常断开；
而被测继电器K2 relay对应的光耦隔离输出模块的输出端ACN test signal为高电平，则K2 relay正常断开，否则则未正常断开。
4、所述主控芯片检测到有效ACL test signal和ACN test signal，则继电器检测完成，所述主控芯片控制断开所述检测控制开关test relay，以断开两个所述继电器检测电路。
本发明实施例还提供一种交流充电桩，应用如上述的交流充电桩继电器检测与控制装置，能够检测继电器动作并有效控制继电器的断开，从而提高充电桩的安全性和可靠性，保障用户安全和车辆充电安全。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，包括继电器检测模块、检测控制开关、光耦隔离输出模块、主控芯片；
所述继电器检测模块分别与所述光耦隔离输出模块的控制端、至少一被测继电器的两端连接，所述主控芯片分别与所述光耦隔离输出模块的输出端、所述检测控制开关的控制端连接，所述检测控制开关用于控制所述继电器检测模块通电或断电，所述继电器检测模块用于控制所述光耦隔离输出模块向所述主控芯片输出检测信号；
所述主控芯片实时获取所述被测继电器的通断状态信号，并在控制所述检测控制开关闭合以进入触点粘连检测模式时，判断所述通断状态信号和所述检测信号是否符合预设的继电器状态匹配关系，若否，则向空气开关发送切断指令。
2.如权利要求1所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，所述通断状态信号包括继电器的闭合状态信号和断开状态信号，所述检测信号包括光耦输出的高电平信号和低电平信号；
所述预设的继电器状态匹配关系为：在相同的时刻，闭合状态信号对应于低电平信号；或，断开状态信号对应于高电平信号。
3.如权利要求1或2所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，所述继电器检测模块包括至少一继电器检测电路，任一所述继电器检测电路包括整流桥；
所述整流桥的第一交流输入端连接第一电源线，所述整流桥的第二交流输入端依次通过所述检测控制开关、对应的所述被测继电器连接至第二电源线；
所述整流桥的直流输出端正极与所述光耦隔离输出模块的输入端连接，所述整流桥的直流输出端负极与所述光耦隔离输出模块的输出端连接；
其中，所述第一电源线为火线，所述第二电源线为零线；或，所述第一电源线为零线，所述第二电源线为火线。
4.如权利要求3所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，任一所述继电器检测电路还包括稳压二极管；
所述稳压二极管的正极分别连接所述整流桥的直流输出端正极、所述光耦隔离输出模块的输入端，所述稳压二极管的负极分别连接所述整流桥的直流输出端负极、所述光耦隔离输出模块的输出端。
5.如权利要求3所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，任一所述继电器检测电路还包括保险丝、电容；
所述保险丝连接在所述整流桥的直流输出端正极与所述光耦隔离输出模块的输入端之间的连接线路上；
所述电容的第一端连接所述整流桥的直流输出端正极，所述电容的第二端连接所述整流桥的直流输出端负极。
6.如权利要求3所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，所述光耦隔离输出模块包括至少一光耦隔离输出电路，任一所述光耦隔离输出电路包括光耦、第一电源、第一电阻；
所述光耦的发光二极管的正极与所述光耦隔离输出模块的输入端连接，所述光耦的发光二极管的负极与所述光耦隔离输出模块的输出端连接；
所述第一电源通过所述第一电阻分别连接所述光耦的光敏三极管的集电极和所述光耦隔离输出模块的输出端，所述光耦的光敏三极管的发射极接地。
7.如权利要求6所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，所述被测继电器、所述继电器检测电路、所述光耦隔离输出电路的数量为2个，其中一个所述被测继电器连接在火线上，其中另一个所述继电器连接在零线上；
所述被测继电器、所述继电器检测电路、所述光耦隔离输出电路为唯一对应连接关系。
8.如权利要求7所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，所述检测控制开关包括双刀双掷继电器；
所述双刀双掷继电器的一个开关连接在其中一个所述被测继电器与对应的继电器检测电路的整流桥的第二交流输入端之间的连接线路上；
所述双刀双掷继电器的另一个开关连接在其中另一个所述被测继电器与对应的继电器检测电路的整流桥的第二交流输入端之间的连接线路上。
9.如权利要求8所述的交流充电桩继电器检测与控制装置，其特征在于，所述检测控制开关还包括第二电源、可控硅、第二电阻、第三电阻；
所述第二电源通过所述双刀双掷继电器的继电器与所述可控硅的阴极连接，所述可控硅的控制极分别连接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述主控芯片，所述可控硅的阳极、所述第三电阻的另一端共地。
10.一种交流充电桩，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的交流充电桩继电器检测与控制装置。
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