一种高安全可靠的非车载充电机制造技术

本实用新型专利技术所公开一种高安全可靠的非车载充电机，其包括充电主回路和充电控制回路；充电主回路包括充电模块、以及充电模块输入侧电连接的交流电能表、交流断路器、交流接触器，充电模块输出侧电连接的熔断器、直流电能表和直流接触器；充电控制回路包括控制器、与控制器连接的输出继电器以及为充电控制回路供电的辅助电源。通过本实用新型专利技术实现多级冗余保护，从单一孤立的保护变为多联动综合保护，提高了非车载充电机的充电安全。

A High Safety and Reliable Non-Vehicle Charger

The utility model discloses a highly safe and reliable non-vehicle charger, which includes charging main circuit and charging control circuit; charging main circuit includes charging module, AC power meter, AC circuit breaker, AC contactor connected electrically at the input side of charging module, fuse, DC power meter and DC contactor connected electrically at the output side of charging module; It includes controller, output relay connected with controller and auxiliary power supply for charging control circuit. The utility model realizes multi-level redundancy protection, changes from single isolated protection to multi-linkage comprehensive protection, and improves the charging safety of non-vehicle chargers.

【技术实现步骤摘要】
一种高安全可靠的非车载充电机
本技术属于电动汽车充电
，特别涉及一种直流非车载充电机。
技术介绍
目前市场上，非车载充电机普遍使用传统的单一电气保护，通过漏电断路器或者人工急停来保障设备的安全运行，这样满足不了高安全可靠的市场运行需求。如图1所示，现有技术中，非车载充电机的充电电路主要包括充电主回路和充电控制回路，其中，充电主回路的输入端通过供电接口与380V交流电源连接，输出端通过充电接口与电动汽车连接。充电主回路主要包括交流断路器、充电模块、熔断器和输出接触器K1K2，充电控制回路主要包括控制器、辅助电源和输出继电器K3K4。在工作时，非车载充电机控制器(简称控制器)通过控制K1K2和K3K4以及和BMS(电池管理系统)之间的通讯，实现充电功能。若充电过程中出现异常，控制器下发停机指令给充电模块，命令其关机，同时也会控制K1K2和K3K4断开。出现极端情况，输出侧熔断器会熔断、交流断路器会脱扣，以对整体系统进行保护，但如果熔断器或断路器失效则将带来重大的安全隐患。此外，在一般故障下，例如电池过充，电压异常、绝缘异常等，通过熔断器或断路器也无法进行保护。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种高安全可靠的非车载充电机(即直流充电桩)，以提高非车载充电机使用的安全性。本技术所公开的高安全可靠的非车载充电机，其包括充电主回路和充电控制回路；充电主回路包括充电模块、以及充电模块输入侧电连接的交流电能表、交流断路器、交流接触器，充电模块输出侧电连接的熔断器、直流电能表和直流接触器；所述交流电能表和直流电能表分别用于检测充电模块输入侧和充电模块输出侧的电压电流值并发送至控制器；所述交流接触器和直流接触器分别用于控制充电模块输入侧电路和输出侧电路的通断；充电控制回路包括控制器、与控制器连接的输出继电器以及为充电控制回路供电的辅助电源，控制器与交流电能表、交流接触器、直流电能表和直流接触器电连接，用于控制充电主回路工作状态。所述控制器根据与BMS通信获取到的电动汽车的充电需求值、接收到的交流电能表和直流电能表的电压电流检测值、以及充电模块反馈的电压电流输出值，来控制充电主回路的工作状态，从而保证充电主回路的充电安全。优选的，所述交流断路器、熔断器、交流接触器和直流接触器均具有触点反馈功能，能通过控制器所具有的遥信检测功能，检测其健康状态。优选的，充电模块输出侧还包括绝缘检测电路和泄放电路，所述绝缘检测电路用于预充电前的桩体绝缘性能判断，所述泄放电路用于绝缘检测后的电压泄放和充电结束后的电压泄放。优选的，交流电能表的输入端通过供电接口与外部交流电源连接，交流电能表的输出端依次连接交流断路器、交流接触器和充电模块的输入端；充电模块的输出端依次连接熔断器、泄放电路、绝缘检测电路、直流电能表和直流接触器，直流接触器的输出端通过充电接口与电动汽车连接。优选的，充电控制回路还包括用于控制充电控制回路通断的微型断路器。优选的，所述微型断路器具有漏电保护功能，以检测充电控制回路发生漏电故障时，进行跳闸保护。优选的，所述充电控制回路还包括与输出继电器输出端电连接的快速熔断器，用于在异常状况发生时阻隔充电控制回路和充电主回路，以保证充电控制回路的安全。优选的，还包括与控制器连接的控制导引保护电路。优选的，所述充电模块自带多重保护功能，包括漏电保护、电压异常保护、过流保护和启动前短路保护功能。有益效果：通过多级冗余保护机制，提高了非车载充电机的安全保护冗余度，从单一孤立的保护变为多联动综合保护；解决了现有技术中单一电气安全保护的弊端，大大降低了安全隐患出现的可能；加强了电气安全保护的完备性、实时性、准确性和环境适应性；以满足国家针对电动汽车基础设施运行安全的政策要求。附图说明图1是现有技术中非车载充电机的电路框图；图2是实施例中非车载充电机的电路框图；图3是实施例中多级冗余保护示意图。具体实施方式本技术公开的高安全可靠的非车载充电机(简称充电机)，构建了一种多级冗余保护机制，不仅在电气元件层面能实现电气安全保护，而且结合充电模块的软硬件通讯以及电能表对电气参数的精确监测，三者并行处理来确保设备的安全可靠运行。如图2所示，实施例公开一种具有多级冗余特性的高安全可靠的非车载充电机，其充电回路主要包括充电主回路和充电控制回路，其中，充电主回路的输入端通过供电接口与380V交流电源连接，输出端通过充电接口与电动汽车连接。在图1所示的现有非车载充电机的基础上，在充电主回路中增加三相交流电能表、交流接触器、泄放电路、绝缘检测电路、直流电能表；在充电控制回路中增加微型断路器、快速熔断器，以及控制导引保护电路。图中，虚线表示通讯(双向通信)，细箭头表示控制，虚线+细箭头则表示通讯和控制，仅具有触点反馈的连线未示意出来。此外，还包括与控制器连接的上行通信单元和人机交互界面等常用模块。上述交流断路器、交流接触器、熔断器、泄放电路、直流接触器等均带有触点反馈功能，相应的控制器具有遥信检测功能。基于各电气元件自带的触点反馈功能，控制器能通过遥信检测实时监测各电气元件的状态，判断其状态(闭合或断开)是否匹配预设状态或充电状态以做出合适反应，并能同时判断电气元件的健康度(主要是指是否有黏黏)。输入侧的交流电能表和输出侧的直流电能表作为充电回路的计量单元，三相交流电能表主要用于检测充电模块输入侧的三相电压、总电流和功率值等，并将其反馈至控制器；直流电能表用于检测充电模块输出侧的最高电压、总电流和功率值等，并将其反馈至控制器。交流接触器和直流接触器分别用于控制充电模块输入侧和输出侧电路的通断。在待机运行时，通过交流接触器断开充电模块输入侧的电路使充电模块失电，可以达到省电节能的效果。交流接触器还可以作为一种“急停”按钮，在需要断开或恢复输入侧电路时，通过交流接触器即可实现，且该操作普通用户就能完成操作，而无需操作交流断路器，提高使用便利性，也减小了运维人员的工作量。此外，在出现异常状况需要停止充电时，这时既可以通过交流断路器断电，也可以通过交流接触器急停，防止在交流断路器出现故障时，无法停止充电的安全隐患，进一步提高了输入侧电路的安全性。绝缘检测电路主要用于对整个充电机的绝缘值进行检测。泄放电路主要用于保护电池负载和人员安全。在做完绝缘检测后，需要对充电模块输出侧电压进行泄放，使车辆电池负载不受高电压冲击；在停机时，也需要对充电模块输出侧电压进行泄放，以保证人员安全。在充电主回路中，充电模块接收控制器通过与BMS通信实时获取的电动汽车充电需求，并根据充电需求功率计算电压电流需求值，然后发送至充电模块；充电模块根据电压电流需求值进行充电，并同时将其工作参数上送至控制器，包括电压电流工作值等。为防止充电模块上送的工作参数不准确而带来的安全隐患，控制器将接收到的电能表输出的电压电流检测值和充电模块上送的电压电流工作值进行比较，一方面判断充电电路的工作状态，是输出正常还是存在过流、电压异常、漏电或短路现象，并在出现漏电、短路和过压，或者欠压、过流超过阀值时发出停机指令，控制充电模块停止工作，控制交流接触器或直流接触器通断，以保证充电主回路的电路及相关电气元件的安全；另一方面也能了解充电模块的工作状态及相关性能参数，包括充电效率、寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高安全可靠的非车载充电机，其特征在于，包括充电主回路和充电控制回路；充电主回路包括充电模块、以及充电模块输入侧电连接的交流电能表、交流断路器、交流接触器，充电模块输出侧电连接的熔断器、直流电能表和直流接触器；所述交流电能表和直流电能表分别用于检测充电模块输入侧和充电模块输出侧的电压电流值并发送至控制器；所述交流接触器和直流接触器分别用于控制充电模块输入侧电路和输出侧电路的通断；充电控制回路包括控制器、与控制器连接的输出继电器以及为充电控制回路供电的辅助电源，控制器与交流电能表、交流接触器、直流电能表和直流接触器电连接，用于控制充电主回路工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种高安全可靠的非车载充电机，其特征在于，包括充电主回路和充电控制回路；充电主回路包括充电模块、以及充电模块输入侧电连接的交流电能表、交流断路器、交流接触器，充电模块输出侧电连接的熔断器、直流电能表和直流接触器；所述交流电能表和直流电能表分别用于检测充电模块输入侧和充电模块输出侧的电压电流值并发送至控制器；所述交流接触器和直流接触器分别用于控制充电模块输入侧电路和输出侧电路的通断；充电控制回路包括控制器、与控制器连接的输出继电器以及为充电控制回路供电的辅助电源，控制器与交流电能表、交流接触器、直流电能表和直流接触器电连接，用于控制充电主回路工作状态。2.如权利要求1所述的非车载充电机，其特征在于，所述交流断路器、熔断器、交流接触器和直流接触器均具有触点反馈功能；所述控制器具有遥信检测功能，以检测具有触点反馈功能的电气元件的健康状态。3.如权利要求1所述的非车载充电机，其特征在于，充电模块输出侧还包括绝缘检测电路和泄放电路，所述绝缘检测电路用于预充电前的非车载充电机绝缘性能判断，所述泄放电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦胜，余静，顾进飞，宋福超，高录科，杨琦，陈又丰，
申请(专利权)人：南京能瑞电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32