一种直流充电桩充电控制电路及直流充电桩的制作方法

1.本发明涉及两轮充电车技术领域，特别涉及一种直流充电桩充电控制电路及直流充电桩。


背景技术：

2.随着经济和科技的发展，国内汽车保有量持续增加，导致城市交通出现拥堵，而两轮电动车以期短途使用便携性以及使用上的经济性，受到了众多家庭的喜欢。目前，两轮电动车充电方式主要利用充电桩上的充电枪为电动两轮车进行充电，但是都没有设置相关的保护功能，只能进行简单的电流和电压检测，以确定对两轮电动车充电状态。但是在实际进行充电时，因为两轮电动车型号的不同，以及每个两轮电动车的使用状态不同，都会导致每一辆两轮电动车在到达充电桩进行充电时电池包都会处于一个不同的电压状态，此时，如果充电桩通过充电枪向电池包充电，由于充电枪提供的电压与电池包存在的压差过大，可能会出现充电缓慢或者充电电流过大等问题，而充电电流过大则会进一步导致安全问题(例如，接触器接通瞬间冲击电流过大，导致接触器触点粘连)，也容易影响电池包的使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种直流充电桩充电控制电路，能够主动执行保护动作，减少设备故障带来的危害。
4.本发明实施例还提出了一种直流充电桩。
5.根据本发明第一方面实施例的直流充电桩充电控制电路，所述直流充电桩充电控制电路包括：
6.开关单元，具有第一连接端、第二连接端，所述第一连接端与所述直流充电桩内的可调充电模块连接，所述第二连接端通过充电枪与待充电设备连接；
7.驱动电路，用于驱动所述开关单元动作以调整所述第一连接端和所述第二连接端之间的通断；
8.检测单元，用于检测所述第一连接端和所述第二连接端之间的电压；
9.控制单元，分别与所述驱动电路、所述检测单元和所述可调充电模块连接。
10.根据本发明实施例的直流充电桩充电控制电路，至少具有如下有益效果：
11.通过设置驱动电路和开关单元可以实现对充电枪内可调充电模块与外部充电设备之间的主动切断和断开，进而可以在通过检测单元确定第一连接端和第二连接端之间电压处于安全范围内时，才会接通开关单元以完成对外部充电设备的充电，同理，也可以实现在第一连接端和第二连接端之间电压超出安全范围时，禁止对外部充电设备充电，以达到避免充电缓慢和充电电流过大的问题出现。此外，因为采用了可调充电模块，因此，可以在第一连接端和第二连接端之间电压超出安全范围时，主动调节可调充电模块的输出电压，使得第一连接端和第二连接端之间电压始终处于安全范围，从而确保直流充电桩尽可能的
处于最优充电状态，提供给用户更好的使用体验。
12.根据本发明的一些实施例，所述直流充电桩充电控制电路还包括：
13.通讯单元，其一端与所述控制单元连接，另一端通过所述充电枪与所述待充电设备可拆卸连接。
14.根据本发明的一些实施例，所述开关单元采用接触器，所述接触器的控制线圈与所述驱动电路连接，所述接触器的常开触点的一端与所述可调充电模块连接，另一端通过所述充电枪与所述待充电设备连接。
15.根据本发明的一些实施例，所述驱动电路包括：
16.隔离驱动单元，其输入端与所述控制单元连接；
17.开关管，具有第三连接端、第四连接端和受控端，所述第三连接端与所述可调充电模块的负输出端连接，所述第四连接端与所述控制线圈的一端连接，所述受控端与所述隔离驱动单元的输出端连接；所述控制线圈的另一端与所述可调充电模块的正输出端连接。
18.根据本发明的一些实施例，所述隔离驱动单元采用光电耦合器。
19.根据本发明的一些实施例，所述开关管采用mos管，所述mos管的源极与所述可调充电模块的负输出端连接，漏极与所述控制线圈的一端连接，栅极与所述隔离驱动单元的输出端连接。
20.根据本发明的一些实施例，所述驱动电路还包括设置于所述第四连接端与所述控制线圈的所述一端之间的保险单元。
21.根据本发明的一些实施例，所述检测单元包括皆与所述控制单元连接的第一电压采集单元和第二电压采集单元，所述第一电压采集单元用于检测所述第一连接端的第一电压，所述第二采集单元用于采集所述第二连接端的第二电压。
22.根据本发明的一些实施例，所述第一电压采集单元和第二电压采集单元皆采用电阻分压电路。
23.根据本发明第二方面实施例的直流充电桩，包括：
24.所述充电枪；
25.电源模块，用于连接外部供电电源；
26.可调充电模块，与所述电源模块连接；
27.如上述的直流充电桩充电控制电路。
28.根据本发明实施例的直流充电桩，至少具有如下有益效果：
29.本发明实施例中的直流充电桩包括了如第一方面实施例所述的直流充电桩充电控制电路，因此具备如第一方面实施例所述的直流充电桩充电控制电路的所有有益效果。
30.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
31.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
32.图1为本发明一实施例提供的直流充电桩充电控制电路的系统图；
33.图2为本发明一实施例提供的驱动电路的电路图；
34.图3为本发明一实施例提供的检测单元的电路图；
35.图4为本发明一实施例提供的可调充电模块的系统图。
36.附图标记：
37.开关单元100、
38.驱动电路200、隔离驱动单元210、开关管220、保险单元230、
39.检测单元300、第一电压采集单元310、第二电压采集单元320、
40.控制单元400、
41.通讯单元500、
42.可调充电模块600、整流单元610、pfc单元620、大功率dc/dc调压器630、滤波单元640、模块控制器单元650、pfc驱动电路660、dc/dc驱动电路670、
43.充电枪700。
具体实施方式
44.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
48.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。
49.为了更好的描述本发明实施例提出的直流充电桩充电控制电路及直流充电桩，这里对直流充电桩的主要结构进行一个简述，直流充电桩包括了充电桩壳体以及设置于充电桩壳体内的电源模块、可调充电模块600以及设置在充电桩壳体外并与可调充电模块600连接的充电枪700。电源模块用于连接外部电源，例如市电，可调充电模块600用于将电源模块接入的交流电转换为直流电，并输出到充电枪700，使得充电枪700在连接到两轮电动车等待充电设备后可以为待充电设备中的电池包进行充电。
50.基于上述直流充电桩架构，本发明一个实施例提供了一种直流充电桩充电控制电路的结构，如图1所示，该直流充电桩充电控制电路包括开关单元100、驱动电路200、检测单元300和控制单元400，
51.开关单元100，具有第一连接端、第二连接端，第一连接端与直流充电桩内的可调充电模块600连接，第二连接端通过充电枪700与待充电设备连接；
52.驱动电路200，用于驱动开关单元100动作以调整第一连接端和第二连接端之间的通断；
53.检测单元300，用于检测第一连接端和第二连接端之间的电压；
54.控制单元400，分别与驱动电路200、检测单元300和可调充电模块600连接。
55.开关单元100可以设置在充电桩壳体内，也可以直接设置在充电枪700内，串联在可调充电模块600与充电枪700连接待充电设备的连接端口之间，从而可以切断可调充电模块600通过充电枪700向待充电设备的充电路径，在需要充电时，也可以通过接通开关单元100，使得可调充电模块600可以通过充电枪700向待充电设备充电。
56.驱动电路200用于驱动开关单元100工作，让开关单元100可以在断开第一连接端和第二连接端之间的连接与接通第一连接端和第二连接端之间的连接两种状态之间切换。驱动电路200与控制单元400连接，进而可以利用控制单元400控制驱动电路200执行驱动操作，以完成对开关单元100状态的切换控制。检测单元300可以检测第一连接端和第二连接端之间电压，因为第一连接端最终连接到可调充电模块600的正输出端，第二连接端通过充电枪700连接到待充电设备的电池包，所以检测单元300可以实现对可调充电模块600的输出电压以及待充电设备的电池包的电池电压的检测。最终可以实现根据第一连接端和第二连接端未接通时的电压差来完成充电控制。
57.下面简单描述本发明实施例的直流充电桩充电控制电路的工作过程。
58.在充电枪700插入待充电设备后，检测单元300会检测开关单元100的第一连接端和第二连接端的电压，从而通过第一连接端和第二连接端的电压差判断当前充电压差是否处于安全范围内，若处于安全范围内，则可以控制驱动电路200驱动开关单元100接通，可调充电模块600开始通过充电枪700向待充电设备的电池包进行充电；反之，若超出安全范围，则可以控制可调充电模块600调整输出电压，使得可调充电模块600的输出电压能够更接近待充电设备的电池包的电池电压，使第一连接端和第二连接端的电压差进入安全范围内，此时，则可以控制驱动电路200驱动开关单元100接通，可调充电模块600开始通过充电枪700向待充电设备的电池包进行充电。需要说明的是，若电压差值过大，超出了可调充电模块600的调整范围，则会直接禁止开关单元100接通，并发出告警。
59.此外，在充电结束后，通过断开开关单元100可以停止充电，且通过判断检测单元检测第一连接端和第二连接端之间的电压，可以判断开关单元100是否发生了粘连。
60.本发明实施例的直流充电桩充电控制电路，通过设置驱动电路200和开关单元100可以实现对充电枪700内可调充电模块600与外部充电设备之间的主动切断和断开，进而可以在通过检测单元300确定第一连接端和第二连接端之间电压处于安全范围内时，才会接通开关单元100以完成对外部充电设备的充电，同理，也可以实现在第一连接端和第二连接端之间电压超出安全范围时，禁止对外部充电设备充电，以达到避免充电缓慢和充电电流过大的问题出现。此外，因为采用了可调充电模块600，因此可以在第一连接端和第二连接端之间电压超出安全范围时，主动调节可调充电模块600的输出电压，使得第一连接端和第二连接端之间电压始终处于安全范围，从而确保直流充电桩尽可能的处于最优充电状态，提供给用户更好的使用体验。
61.参考图4，在一些实施例中，本发明实施例的可调充电模块600包括整流单元610、pfc单元620、大功率dc/dc调压器630、滤波单元640和模块控制器单元650。整流单元610、
pfc单元620、大功率dc/dc调压器630、滤波单元640依次连接，完成对交流电向直流电的转换，控制单元400通过调整大功率dc/dc调压器630的输出，从而可以实现对可调充电模块600的输出电压的调整。模块控制器单元650与控制单元400连接，用于在控制单元400的控制下实现对pfc单元620、大功率dc/dc调压器630的调节控制。需要说明的是，为了驱动pfc单元620、大功率dc/dc调压器630工作，可以采用单独的pfc驱动电路660和dc/dc驱动电路670，pfc驱动电路660和dc/dc驱动电路670分别连接在驱动pfc单元620与模块控制器单元650、大功率dc/dc调压器630与模块控制器单元650之间。需要说明的是，可调充电模块600可以直接采用市面上成熟的可调节输出电压的ac/dc电源模块。
62.参考图1，在一些实施例中，直流充电桩充电控制电路还包括：通讯单元500，其一端与控制单元400连接，另一端通过充电枪700与待充电设备可拆卸连接。
63.通讯单元500可以实现控制单元400和待充电设备之间的通讯，从而可以获取待充电设备上传的检测信息，例如，待充电设备自身采集的电池包的电池电压等。检测单元300在充电枪700连接到待充电设备后，便可以完成对待充电设备的电池包的电池电压的第二次检测，将本次结果与待检测设备的检测结果进行比较，便可以确定待充电设备电池包的电压是否出现异常、反接，例如，待充电设备采集的电池包的电池电压与待充电设备自己检测的电池包的电池电压存在较大的差值，则说明肯定存在问题，此时不能进行充电，反之，如果差值较小，则可以安全进行充电。因此，在实际操作时，需要在确定该差值在安全范围内时，才可以控制开关单元100闭合。
64.参考图1，在一些实施例中，开关单元100采用接触器，接触器的控制线圈与驱动电路200连接，接触器的常开触点的一端与可调充电模块600连接，另一端通过充电枪700与待充电设备连接。接触器具备承受较大电流和电压的能力，从而可以更好的实现对直流充电桩的大功率充电模式进行充电控制。
65.参考图2，在一些实施例中，驱动电路200包括：隔离驱动单元210、开关管220，隔离驱动单元210的输入端与控制单元400连接；开关管220具有第三连接端、第四连接端和受控端，第三连接端与可调充电模块600的负输出端连接，第四连接端与控制线圈的一端连接，受控端与隔离驱动单元210的输出端连接；控制线圈的另一端与可调充电模块600的正输出端连接。利用隔离驱动单元210、开关管220实现对开关单元100的控制，可实现控制单元400与开关单元100的强弱电隔离，避免对控制单元400的损坏。
66.参考图2，在一些实施例中，隔离驱动单元210采用光电耦合器。光电耦合器可以实现光电隔离，防止光耦两侧之间出现电信号流通。
67.参考图2，在一些实施例中，开关管220采用mos管，mos管的源极与可调充电模块600的负输出端连接，漏极与控制线圈的一端连接，栅极与隔离驱动单元210的输出端连接。mos管可以实现通断控制，本身也具备更好的耐高压、大电流的能力。
68.参考图2，在一些实施例中，驱动电路200还包括设置于第四连接端与控制线圈的一端之间的保险单元230。保险单元230可以在电流过大时，提供熔断保护，保证其他器件的安全。在一些实施例中，保险单元230可以采用自恢复保险丝即可。
69.在一些实施例中，检测单元300包括皆与控制单元400连接的第一电压采集单元310和第二电压采集单元320，第一电压采集单元310用于检测第一连接端的第一电压，第二采集单元用于采集第二连接端的第二电压。采用两个采集单元分别完成对第一连接端和第
二连接端的检测，可以直接利用检测结果进行差值运算，得到压差。此外，也可以利用第一电压和第二电压进行其他控制，例如，结合通讯单元500检测电池包电压是否正常。
70.参考图3，在一些实施例中，第一电压采集单元310和第二电压采集单元320皆采用电阻分压电路。电阻分压电路可以将采集的电压降低到控制单元400所能检测的范围内，从而更好的完成对电压的检测。
71.在一些实施例中，控制单元400可以采用单片机、dsp或arm，具体可以采用stm32系列处理器。
72.本发发明实施例还提出了一种直流充电桩，该直流充电桩包括：充电枪700、电源模块、可调充电模块600和上述的直流充电桩充电控制电路。电源模块用于连接外部供电电源；可调充电模块600与电源模块连接。本发明实施例的直流充电桩包括了如上述的直流充电桩充电控制电路，因此具备如第一方面实施例的直流充电桩充电控制电路的所有有益效果。
73.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。