多功能柔性充电堆充电终端电路系统的制作方法

1.本发明涉及充电堆技术领域，尤其涉及一种多功能柔性充电堆充电终端电路系统。


背景技术：

2.充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的新能源汽车充电。随着新能源汽车行业的不断发展，新能源汽车的充电设施也有了长足的进步。
3.在现有技术中，传统新能源汽车充电桩有输出功率固定、兼容性小、利用率低的问题，且现有的充电终端电路系统普遍构成及拓扑复杂，功能单一，另一方面复杂的拓扑结构也更容易引起安全性问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种拓扑结构简单、安全性高、交互性强、功能多样的柔性充电堆充电终端电路系统。
5.为了到达上述目的，本发明设计的多功能柔性充电堆充电终端电路系统，包括充电堆本体、计费控制模块、充电控制模块、充电引导输出模块、传感器模块、充电终端主控模块以及其他辅助模块，其特征在于，所述充电终端主控模块与充电控制模块和充电引导输出模块以及其他辅助器件连接，充电终端主控模块通过rs232接口与所述计费控制模块和传感器模块连接，应用同一串口协议rs232，通信速度快可靠性高；所述充电控制模块连接在充电堆本体的输出端子l、n上，所述充电引导输出模块串联在充电堆本体电能输出端子dc 、dc
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与充电车电能输入端子dc 、dc
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连接线上，从而可以通过独立在pe上的地线防止发生因内部绝缘破坏而外壳带电引起触电事故，充电车的bms模块的s /
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接口和充电堆本体均通过can总线与充电终端主控板模块的充电终端主控板连接，电路系统模块化，将原本复杂的电路设计成独立功能的单元模块，通过少数接口与模块外部电路进行连接，实现一种简化复杂电路的设计方法，降低了电子产品复杂电路的设计成本，有效的缩短本产品开发周期。
6.进一步的方案是，计费控制模块包括网络接口、触摸显示屏、读卡器和计费控制单元，网络接口、触摸显示屏和读卡器都与计费控制单元连接，与人交互性强，方便操作，适应现有技术。
7.进一步的方案是，在充电堆本体的输出端子l、n之间依次并联设置漏电开关、充电控制模块、计量电表和三孔插座，且在漏电开关和充电控制模块之间还设有防倾开关，所述充电控制模块包括相互并联的充电终端主控板供电电源、主接触器控制电源和bms辅助电源，充电堆本体的输出端子l、n之间为220v交流电压。通过防倾开关和漏电开关能有效避免充电堆倾倒或漏电产生的事故，保证安全；通过计量电表能测量三个电源的用电量，用于后期大数据的统计从而为进一步的改进打造良好的基础。
8.进一步的方案是，所述充电引导输出模块包括熔断器、分流器、计量电表、泄放电阻、泄放接触器、绝缘检测、主接触器和电流/电压测量模块，在充电堆本体的输出端子dc 、dc
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与充电车电能输入端子dc 、dc
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之间通过dc 连线和dc
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连线连接，且在充电堆本体的输出端子与充电车电能输入端子之间依次设置熔断器、计量电表、泄放接触器、绝缘检测、主接触器和电流/电压测量模块；其中熔断器直接连接在充电堆本体的输出端子dc 上；计量电表一端直接连接在dc 连线上，另一端通过分流器连接在dc
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连线上；泄放接触器的一段直接连接在dc 连线上；另一端通过泄放电阻连接在dc
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连接上；电流/电压测量模块一段直接连接dc 连线上，另一端通过分流器连接在dc
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连线上；充电堆本体输出端子dc 和dc
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之间为750v直流电压。其中熔断器负责直流母线的短路保护；主主接触器控制电能传输的通断；计量电表用于计量实际的充电量，作为充电堆计费设备的计数基础。泄放电阻置于计量电表和主接触器之间，在握手启动阶段充电终端检测绝缘完成后以及充电结束阶段电力输出停止后，泄放电路on，1s内将电压降至60v以下；绝缘检测负责充电终端内dc 对pe和dc
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对pe的绝缘电阻检测，大于500ω/v视为安全，并与充电终端主控板进行信息交互；电流/电压测量模块，可采用充电结束阶段的电压阈值60v，电流阈值5a等反馈进行电流/电压的采集与判断，与充电终端主控板进行信息交互。
9.进一步的方案是，传感器模块包括姿态、水浸、大气压、烟雾等传感器，可外接pt1000(2路)负责对直流母线上的温度检测，外接水浸传感器负责充电终端的进水检测，通过通讯接口与充电终端主控模块连接。
10.进一步的方案是，充电终端主控模块包括充电终端主控板和辅助电源继电器，充电终端主控板与充电车的cci、tem和el接口连接，电子锁模块串联在充电终端主控板和充电车的el口之间；挂枪座、急停、门禁、指示灯、电压电流门限通过i/o口与充电终端主控板连接，实现对充电的流程控制与状态采集；电压采集模块、绝缘检测和计量电表可通过rs485接口与充电终端主控板连接进行信息交互；辅助电源继电器集成在充电终端主控板内，辅助电源继电器两组常开触点与所述充电控制模块中的bms辅助电源12vdc输出端连接，辅助电源继电器另两组12vdc输出接口与充电车的a 、a
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口连接，为车辆bms系统供电。
11.更进一步的方案是，充电终端主控板供电电源提供
±
12v电压加于充电终端主控板、绝缘检测和电压电流测量模块两端，且充电终端主控板、绝缘检测和电压电流测量模块都以并联方式连接，计费控制单元和传感器模块都并联在充电终端主控板12vdc输出接口两端。主接触器控制电源提供
±
12v电压加于电能输出控制部分、bms辅助电源控制部分和泄放控制部分两端，且三部分两两并联，电能输出控制部分中，充电终端主控板终端电能输出信号作为开关与急停开关串联，tvs瞬态二极管与终端主接触器正负线圈并联，一同串联在电路中，保护电路；bms辅助电源控制部分中，充电终端主控板bms辅助电源输出信号作为开关接在电路中，与bms辅助电源继电器正负线圈串联；泄放控制部分中，充电终端主控板泄放电路输出信号作为开关接在电路中，与泄放电路接触器线圈串联。
12.本发明所设计的多功能柔性充电堆充电终端电路，通过将复杂电路系统分为计费控制模块、充电控制模块、充电引导输出模块、传感器模块、充电终端主控模块以及其他辅助模块的设计，将电路系统模块化，使原本复杂的电路系统变成独立功能的单元模块，通过少数接口与模块外部电路进行连接，实现一种简化复杂电路的设计方法，降低了电子产品复杂电路的设计成本，有效的缩短本产品开发周期；通过采用rs2323、rs485和i/o等串口通
讯，提高通讯速度和可靠性；通过防倾开关、漏电开关、熔断器等保护电路的设计，提高电路系统的安全性，避免因意外产生的事故；通过传感器模块设计，可实时监测系统及环境，与充电终端主控板进行信息交互，保障安全。
附图说明
13.图1是实施例1的电气系统总示意图；
14.图2是实施例1中充电控制模块；
15.图3是实施例1充电引导输出模块的电气控制原理图。
具体实施方式
16.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
17.实施例1。
18.如图1、图2、图3所示，本实施例描述的一种包括充电堆本体、计费控制模块、充电控制模块、充电引导输出模块、传感器模块、充电终端主控模块以及其他辅助模块，其特征在于，所述充电终端主控模块与充电控制模块和充电引导输出模块以及其他辅助器件连接，充电终端主控模块通过rs232接口与所述计费控制模块和传感器模块连接，所述充电控制模块连接在充电堆本体的输出端子l、n上，所述充电引导输出模块串联在充电堆本体电能输出端子dc 、dc
‑
与充电车电能输入端子dc 、dc
‑
连接线上，充电车的bms模块的s /
‑
接口和充电堆本体均通过can总线与充电终端主控板模块的充电终端主控板连接。
19.所述计费控制模块包括网络接口、触摸显示屏、读卡器和计费控制单元，网络接口、触摸显示屏和读卡器都与计费控制单元连接。在充电堆本体的输出端子l、n之间依次并联设置漏电开关、充电控制模块、计量电表和三孔插座，且在漏电开关和充电控制模块之间还设有防倾开关，所述充电控制模块包括相互并联的充电终端主控板供电电源、主接触器控制电源和bms辅助电源，充电堆本体的输出端子l、n之间为220v交流电压。
20.所述充电引导输出模块包括熔断器、分流器、计量电表、泄放电阻、泄放接触器、绝缘检测、主接触器和电流/电压测量模块，在充电堆本体的输出端子dc 、dc
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与充电车电能输入端子dc 、dc
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之间通过dc 连线和dc
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连线连接，且在充电堆本体的输出端子与充电车电能输入端子之间依次设置熔断器、计量电表、泄放接触器、绝缘检测、主接触器和电流/电压测量模块；其中熔断器直接连接在充电堆本体的输出端子dc 上；计量电表一端直接连接在dc 连线上，另一端通过分流器连接在dc
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连线上；泄放接触器的一段直接连接在dc 连线上；另一端通过泄放电阻连接在dc
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连接上；电流/电压测量模块一段直接连接dc 连线上，另一端通过分流器连接在dc
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连线上；充电堆本体输出端子dc 和dc
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之间为750v直流电压。
21.所述传感器模块包括姿态传感器、水浸传感器、大气压传感器和烟雾传感器，且均通过通讯接口与充电终端主控模块连接。所述充电终端主控模块包括充电终端主控板和辅助电源继电器，充电终端主控板与充电车的cci、tem和el接口连接，电子锁模块串联在充电终端主控板和充电车的el口之间；挂枪座、急停、门禁、指示灯和电压电流门限通过i/o口与充电终端主控板连接；电压采集模块、绝缘检测和计量电表通过rs485接口与充电终端主控板连接；辅助电源继电器集成在充电终端主控板内，辅助电源继电器两组常开触点与所述
充电控制模块中的bms辅助电源12vdc输出端连接，辅助电源继电器另两组12vdc输出接口与充电车的a 、a
‑
口连接。
22.工作时：
23.首先，根据车辆充电需求连接完整的电气系统，包括充电终端主控模块、计费控制单元、充电控制单元、充电引导输出单元以及其他辅助器件，充电控制单元控制充电终端主控板、绝缘检测、测量模块的输入，计量控制单元与传感器模块则由主控模块12vdc输出接口控制，充电引导输出单元与充电堆本体电能输出端子连接，与充电车辆电能输入端子连接，各元器件模块都确保连接完成。
24.其次，保证各部分都连接完成后，握手启动，充电终端检测绝缘完成后，充电控制单元控制充电终端主控板泄放电路输出信号on，泄放接触器线圈由充电终端主控板进行i/o控制，1s内将电压降至60v以下，当已插枪准备并通过计费控制单元进行人机交互授权充电许可后，充电控制单元控制充电终端主控板终端电能输出信号on，充电控制单元控制充电终端主控板bms辅源输出信号on，辅助电源继电器为车辆bms系统供电，车辆bms向主控模块发出负载需求信号，充电终端主控模块通过can总线与充电堆本体通信传递bms需求，随后充电堆本体输出bms所需求的电能传递至充电车，同时充电终端主控模块向充电控制单元发送开关量输出信号，主接触器正、负极线圈由充电终端主控板进行i/o控制，主接触器闭合，充电引导传输单元充电总回路导通完成电能传输。
25.然后，指示灯提供了充电终端的状态。充电结束电力输出停止后泄放电路on，1s内将电压降至60v以下。电压电流测量模块可采用充电结束阶段的电压阈值60v，电流阈值5a等反馈进行采集与判断，计量电表相关信息与充电终端主控模块进行交互，处理好后充电终端主控模块与计费控制单元进行交互，读卡收费。
26.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。