一种用于充换电设备的直流剩余电流保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车的充换电技术领域，尤其涉及一种用于充换电设备的直流剩余电流保护装置。


背景技术：

2.随着新能源汽车的不断发展，其中电动汽车的数量逐年上涨。在对电动汽车或者电池充电时，一般为了提高充电效率会采用快速充电模式，而快速充电模式的电流和电压会变大。因此，在充换电设备中需要使用保护装置，保证设备和人员的安全，而剩余电流保护器是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。
3.现有的剩余电流保护器产品包括：a型具有剩余电流保护的断路器(cbr)、b型剩余电流保护动作断路器(rcb)以及剩余电流式电气火灾探测器，三种技术用作直流充电设备的直流漏电保护均存在一定技术问题和缺陷，下面分别阐述：
4.第一，现有直流充电设备使用的是ac型或a型cbr，安装在充电设备内部交流进线侧，实现电路开合、过电流保护和剩余电流保护等功能；ac型cbr对突然施加或缓慢上升的无直流分量的剩余正弦交流电流能确保脱扣；a型cbr对突然施加或缓慢上升的剩余正弦电流和剩余脉动直流(叠加不大于6ma直流分量)能确保脱扣；a型只保证在直流平滑漏电电流不大于6ma时脱扣，当直流漏电大于6ma时，由于直流剩余电流会引起互感器磁芯预先磁化，使脱扣值增大，导致a型cbr无法正常动作；
5.第二，b型剩余电流装置具备a型全部功能，此外，还能对平滑直流剩余电流确保脱扣。b型rcb可以实现对直流充电设备一定范围内的直流漏电保护，使用带高频隔离变压器的充电模块的可以保护到变压器前端，使用不带隔离变压器的可以保护到直流输出侧。但是，目前市场上的b型rcb额定电流都不超过125a，目前主流产品额定电流均小于100a,原因是b型rcb主要在家庭环境使用，其额定电流不需要太大，而目前主流直流充电设备的额定功率超过60kw，最小额定电流超过125a，且不断向更大功率发展。b型rcb目前被国外产品垄断，价格高昂，西门子、施耐德和eaton相关产品单价均在700美元以上。根据国标规定的直流充电设备的电气原理，使用a型或b型断路器均存在问题，如附图所示，充电设备在直流输出侧有k1和k2两个接触器，车辆在动力电池前端有k5和k6两个断路器，在充电过程中k1、k2、k5、k6接触器均闭合，此时如果发生漏电，交流进线侧的b型rcb断开，k1、k2、k5、k6不能立即断开，电动汽车电池电压返回到充电设备，直流回路仍然带电，故障不能有效隔离。
6.第三，剩余电流式电气火灾探测器用于供配电系统的剩余电流检测和告警，存在a型和ac型同样的问题。
7.综上，现有技术中存在的a型剩余电流断路器不能保护大于6ma的直流漏电，剩余电流型电气火灾探测器只能检测交流漏电、b型剩余电流断路器保护不完善等技术问题。
8.因此本实用新型的发明人，针对上述技术问题，旨在发明一种用于充换电设备的直流剩余电流保护装置。


技术实现要素：

9.为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于充换电设备的直流剩余电流保护装置。
10.为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于充换电设备的直流剩余电流保护装置，包括直流剩余电流探测器，且所述直流剩余电流探测器与充电控制器连接，且所述充电控制器与交流接触器的线圈之间通过继电器连接，且所述继电器能给交流接触器的线圈供电并控制交流接触器的闭合或打开，且所述直流剩余电流探测器包括剩余电流传感器，且所述剩余电流传感器连接检测单元，所述检测单元连接判断单元，所述判断单元连接通信单元，同时所述通信单元与充电控制器连接。
11.优选地，所述剩余电流传感器设置在交流接触器的线路上，且所述剩余电流传感器能检测交流接触器的剩余电流。
12.优选地，所述检测单元能接受并识别剩余电流传感器的输出信号。即检测组件检测漏电流值，检测单元为可编程的数据芯片，能将剩余电流传感器的模拟信号转化为数字信号。
13.优选地，所述判断单元能获取检测单元的数据并和预设值比较。判断单元为可编程的数据芯片，能通过上位机写入预设值，而且判断单元能获取检测单元的信号并与预设值进行比对。
14.而且通信单元为通信芯片。通信方式采用4g、5g、蓝牙、wifi、有线等方式。
15.优选地，所述判断单元还与继电器连接，且所述判断单元能使继电器的线圈通电。即判断单元进行判断：当漏电流值大于预设值时，判断单元给继电器线圈通电，继电器常开触点ka1闭合，当充电控制器检测到ka1触点闭合后，将常开触点ka2也闭合，使的交流接触器的线圈有电流，使得交流接触器的主触点断开，实现充电设备的主回路断电。而且继电器是设置在充电控制器内。
16.优选地，所述剩余电流传感器为b型剩余电流传感器。
17.优选地，所述充电控制器还连接有can总线，且通过can总线连接充电车辆的bms。bms全称为battery management system，译为电池管理系统，即车辆bms收到停止充电报文后，可以控制动力电池前端的k5和k6接触器的主触点断开，防止动力电池电压倒灌回充电设备。
18.优选地，所述直流剩余电流探测器还设置有rs485接口。使用者可以利用上位机通过rs485接口读取实时的剩余电流值，也可以写入预设值等。而利用rs485接口，运维人员还可以通过分析漏电电流值，实现提前预警、提前干预，保证充换电设备的稳定运行。
19.本实用新型一种用于充换电设备的直流剩余电流保护装置的有益效果是，通过设置了直流剩余电流探测器，利用剩余电流传感器、检测单元、判断单元和通信单元的配合，实现了高质量的直流漏电保护，提高了直流充电设备的安全性，同时运营成本更低。
附图说明
20.图1为用于充换电设备的直流剩余电流保护装置的原理示意图。
21.图2为现有的充换电设备的原理示意图。
22.图中：
[0023]1‑
充电控制器，2
‑
交流接触器，3
‑
剩余电流传感器，4
‑
检测单元，5
‑
判断单元，6
‑
通信单元。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0025]
参见附图1
‑
2所示，本实施例中的包括直流剩余电流探测器，且直流剩余电流探测器与充电控制器1连接，且充电控制器1与交流接触器2的线圈之间通过继电器连接，且继电器能给交流接触器2的线圈供电并控制交流接触器2的闭合或打开，且直流剩余电流探测器包括剩余电流传感器3，且剩余电流传感器3连接检测单元4，检测单元4连接判断单元5，判断单元5连接通信单元6，同时通信单元6与充电控制器1连接。
[0026]
剩余电流传感器3设置在交流接触器2的线路上，且剩余电流传感器3能检测交流接触器2的剩余电流。
[0027]
检测单元4能接受并识别剩余电流传感器3的输出信号。即检测组件检测漏电流值，检测单元4为可编程的数据芯片，能将剩余电流传感器3的模拟信号转化为数字信号。
[0028]
判断单元5能获取检测单元4的数据并和预设值比较。判断单元5为可编程的数据芯片，能通过上位机写入预设值，而且判断单元5能获取检测单元4的信号并与预设值进行比对。
[0029]
而且通信单元6为通信芯片。通信方式采用4g、5g、蓝牙、wifi、有线等方式。
[0030]
判断单元5还与继电器连接，且判断单元5能使继电器的线圈通电。即判断单元5进行判断：当漏电流值大于预设值时，判断单元5给继电器线圈通电，继电器常开触点ka1闭合，当充电控制器1检测到ka1触点闭合后，将常开触点ka2也闭合，使的交流接触器2的线圈有电流，使得交流接触器2的主触点断开，实现充电设备的主回路断电。而且继电器是设置在充电控制器1内。
[0031]
剩余电流传感器3为b型剩余电流传感器3。
[0032]
充电控制器1还连接有can总线，且通过can总线连接充电车辆的bms。bms全称为battery management system，译为电池管理系统，即车辆bms收到停止充电报文后，可以控制动力电池前端的k5和k6接触器的主触点断开，防止动力电池电压倒灌回充电设备。
[0033]
直流剩余电流探测器还设置有rs485接口。使用者可以利用上位机通过rs485接口读取实时的剩余电流值，也可以写入预设值等。而利用rs485接口，运维人员还可以通过分析漏电电流值，实现提前预警、提前干预，保证充换电设备的稳定运行。
[0034]
用于充换电设备的直流剩余电流保护装置的有益效果是，通过设置了直流剩余电流探测器，利用剩余电流传感器3、检测单元4、判断单元5和通信单元6的配合，实现了高质量的直流漏电保护，提高了直流充电设备的安全性，同时运营成本更低。
[0035]
参见附图2所示，充电设备在直流输出侧有k1和k2两个接触器，车辆在动力电池前端有k5和k6两个断路器。在充电过程中k1、k2、k5、k6接触器均闭合，此时如果发生漏电，交流进线侧的b型rcb断开，k1、k2、k5、k6不能立即断开，电动汽车电池电压返回到充电设备，直流回路仍然带电，故障不能有效隔离。
[0036]
再参见附图1，直流剩余电流探测器由b型剩余电流传感器3、检测单元4、判断单元5、输出继电器和通信单元6组成。
[0037]
检测单元4与b型剩余电流传感器3连接，检测单元4通过识别b型剩余电流传感器3的输出信号来检测漏电流值。检测单元4与判断单元5连接，检测单元4将漏电流值传给判断单元5，判断单元5将收到的漏电流值与内部预设值进行比较。
[0038]
当漏电流值大于预设值时,判断单元5给继电器的线圈上电，继电器的常开触点ka1闭合。充电控制器1检测到ka1触点闭合后，再通过常开触点ka2闭合给交流接触器2的线圈上电，交流接触器2的主触点断开，使充电设备主回路断电。同时充电控制器1在检测到ka1闭合后，通过can总线发送停止充电报文给充电车辆。车辆bms收到报文后控制动力电池前端的k5、k6接触器主触点断开，防止动力电池电压倒灌回充电设备。
[0039]
以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。