充电桩的控制导引电路及充电桩的制作方法

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种充电桩的控制导引电路及充电桩。

背景技术：

随着人们对绿色出行的重视，电动车辆越来越普及，为方便电动车辆及时充电确保电动车辆正常运行，充电设备的应用也越来越多，例如越来越多的充电桩安装在路边以供电动车辆充电，从而，充电设备在对电动车辆进行充电时，安全性和可靠性至关重要。利用充电桩为电动车辆充电时，如果在充电桩与电动车辆未完全连接的情况下进行充电，容易发生危险和能源的浪费，为确保充电安全和可靠，国家出台了充电桩标准，即需要在充电桩中设置控制引导电路，充电桩通过控制引导电路与电动车辆连接，实现对电动车辆的充电。通过控制引导电路产生控制确认信号(脉冲信号)至电动车辆，电动车辆可根据控制确认信号以及车辆内检测点的电压判断车辆接口是否完全连接，充电桩内充电控制装置根据控制确认信号以及充电桩内检测点的电压可判断供电接口是否完全连接，且电动车辆可根据控制确认信号的占空比判断充电电流大小，当完全连接成功时进行充电，且如果充电电流超过电动车辆的额定电流，电动车辆不接收充电，以保障充电的安全。

然而，现有的控制引导电路一般包括PWM信号发生电路、隔离电路以及电平转换电路，即需要设计上述三种单独的电路以形成控制引导电路，控制引导电路包含的器件繁多，电路设计复杂，容易发生故障的点多，导致安全性以及可靠性低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有控制引导电路可靠性低的问题，提供一种提高可靠性的控制导引电路及充电桩。

一种充电桩的控制导引电路，包括反向器、第一控制开关以及第二控制开关，所述反向器的输入端与外部控制器的输出端连接，所述第一控制开关分别与所述反相器的输出端、第一外部电源、第二外部电源以及外部待充电设备连接，所述第二控制开关分别与所述外部控制器的输出端、所述第一外部电源、第三外部电源以及所述外部待充电设备连接；

所述外部控制器为所述反向器以及所述第二控制开关提供脉冲信号，所述第一外部电源为所述第一控制开关以及所述第二控制开关提供第一电压，所述第一电压小于或等于所述脉冲信号的最大值，且大于所述脉冲信号的最小值，所述反向器将所述脉冲信号反向后获得反向脉冲信号并传输至所述第一控制开关，当所述脉冲信号的值大于或等于所述第一电压时，所述第一控制开关连通所述第二外部电源与所述外部待充电设备之间的连接，所述第二控制开关断开所述第三外部电源与所述外部待充电设备之间的连接，当所述脉冲信号的值小于所述第一电压时，所述第二控制开关连通所述第三外部电源与所述待充电设备之间的连接，所述第一控制开关断开所述第二外部电源与所述待充电设备之间的连接。

在其中一个实施例中，所述第一控制开关为第一光电耦合器，所述第二控制开关为第二光电耦合器，所述第一光电耦合器包括第一端、第二端、第三端、第四端、第一发光二极管以及第一光敏三极管，所述第二光电耦合器包括第五端、第六端、第七端、第八端、第二发光二极管以及第二光敏三极管，所述反向器的输出端与所述第二端连接，所述第一端与所述第一外部电源连接，所述第三端与所述外部待充电设备连接，所述第四端与所述第二外部电源连接，所述第一发光二极管的正极与所述第一端连接，第一发光二极管的负极与所述第二端连接，所述第一光敏三极管的集电极与所述第四端连接，所述第一光敏三极管的发射极与所述第三端连接，所述第五端与所述第一外部电源连接，所述第六端与所述外部控制器的输出端连接，所述第七端与所述第三外部电源连接，所述第八端与所述外部待充电设备连接，所述第二发光二极管的正极与所述第五端连接，第二发光二极管的负极与所述第六端连接，所述第二光敏三极管的集电极与所述第八端连接，所述第二光敏三极管的发射极与所述第七端连接。

在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接在所述外部控制器的输出端与所述反向器的输入端之间的第一电阻，所述第一电阻与所述反向器的输入端连接的一端还与所述第二控制开关连接。

在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述反向器的输出端与所述第一控制开关之间。

在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接在所述外部控制器的输出端与所述第二控制开关之间的第三电阻。

在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接在所述第一外部电源与所述第一控制开关之间的第四电阻，所述第四电阻与所述第一外部电源连接的一端还与所述第二控制开关连接。

在其中一个实施例中，所述第一外部电源提供的所述第一电压为3.3伏特，所述外部控制器提供的所述脉冲信号为0～3.3V的脉宽调制信号。

在其中一个实施例中，所述第二外部电源提供正12伏特的电压，所述第三外部电源提供负12伏特的电压。

本发明还提供一种充电桩，包括充电电源输入接口、充电开关以及权利要求1-8任意一项所述的控制导引电路以及所述外部控制器，所述充电电源输入接口连接外部充电电源，所述充电电源输入接口通过所述充电开关与所述待充电设备连接，所述充电开关与所述外部控制器连接。

在其中一个实施例中，上述充电桩还包括充电接口，所述充电接口通过所述充电开关与所述充电电源输入接口连接。

上述充电桩的控制导引电路，外部控制器提供脉冲信号时，一方面将脉冲信号传输至第二控制开关，另一方面将脉冲信号反向获得反向脉冲信号传输至第一控制开关，通过上述相位相反的脉冲信号以及反向脉冲信号，分别驱动第二控制开关以及第一控制开关在不同时间导通，实现第二外部电源与第三外部电源的电压隔离输出以及实现脉冲信号转换为幅值分别为第二外部电源提供的电压和第三外部电源提供的电压的脉冲信号，也就是说通过设置一个反向器、第一控制开关、第二控制开关以及器件之间的连接关系，即可实现上述两个外部电源电压输出的隔离又可实现脉冲信号的电压转换，电路器件少，电路简单，从而可减少故障点，提供控制导引电路的可靠性。

上述充电桩，通过外部控制器提供脉冲信号，一方面将脉冲信号传输至第二控制开关，另一方面将脉冲信号通过反向器反向获得反向脉冲信号传输至第一控制开关，通过上述相位相反的脉冲信号以及反向脉冲信号，分别驱动第二控制开关以及第一控制开关在不同时间导通，实现第二外部电源与第三外部电源的电压隔离输出以及实现脉冲信号转换为幅值分别为第二外部电源提供的电压和第三外部电源提供的电压的脉冲信号，也就是说通过设置一个反向器、第一控制开关、第二控制开关以及器件之间的连接关系，即可实现上述两个外部电源电压输出的隔离又可实现脉冲信号的电压转换，电路器件少，电路简单，从而可减少故障点，提供控制导引电路的可靠性，从而提高充电桩充电安全性和可靠性。

附图说明

图1为一种实施例的充电桩的控制导引电路的结构示意图；

图2为另一种实施例的充电桩的控制导引电路的结构示意图；

图3为另一种实施例的充电桩的控制导引电路的结构示意图；

图4为一种实施例的充电桩的结构示意图。

具体实施例

请参阅图1，提供一种实施例的充电桩的控制导引电路，包括反向器110、第一控制开关120以及第二控制开关130，反向器110的输入端与外部控制器140的输出端连接，所述第一控制开关120分别与所述反相器110的输出端、第一外部电源150、第二外部电源160以及外部待充电设备170连接，所述第二控制开关130分别与所述外部控制器140的输出端、所述第一外部电源150、第三外部电源180以及所述外部待充电设备170连接。

外部控制器140为反向器110以及第二控制开关130提供脉冲信号，第一外部电源150为第一控制开关120以及第二控制开关130提供第一电压，第一电压小于或等于脉冲信号的最大值，且大于脉冲信号的最小值，反向器110将脉冲信号反向后获得反向脉冲信号并传输至第一控制开关120，也就是说反向器110将脉冲信号反向获得与脉冲信号相位相反的反向脉冲信号。当脉冲信号的值大于或等于第一电压时，脉冲信号经过反向器110反向后传输给第一控制开关120，第一控制开关120连通第二外部电源160与外部待充电设备170之间的连接，也就是说第二外部电源160通过第一控制开关120与外部待充电设备170连通，上述脉冲信号传输至第二控制开关130，第二控制开关130断开第三外部电源180与外部待充电设备170之间的连接，也就是说，第三外部电源180通过第二控制开关130与外部待充电设备170断开。当脉冲信号的值小于第一电压时，所述第二控制开关连通所述第三外部电源与所述待充电设备之间的连接，所述第一控制开关断开所述第二外部电源与所述待充电设备之间的连接，也就是说，第三外部电源180通过第二控制开关130与外部待充电设备170连通，第二外部电源160通过第一控制开关120与外部待充电设备170断开。

当脉冲信号的值大于或等于第一电压时，第一控制开关120控制第二外部电源160与外部待充电设备170连通，由于第一电压大于脉冲信号的最小值，此时反向脉冲信号小于第一电压，第三外部电源180通过第二控制开关130与外部待充电设备170断开，也就是说此时通过第二外部电源160输出电压信号至外部待充电设备170，当脉冲信号的值小于第一电压时，第二控制开关130控制第三外部电源180与外部待充电设备170连通，由于第一电压小于或等于脉冲信号的最大值，且此时反向脉冲信号大于或等于第一电压信号，第二外部电源160通过第一控制开关120与外部待充电设备170断开，此时通过第三外部电源180输出电压信号给外部待充电设备170，实现输出给外部待充电设备170的电压隔离。

上述充电桩的控制导引电路，外部控制器140提供脉冲信号时，一方面将脉冲信号传输至第二控制开关130，另一方面将脉冲信号反向获得与脉冲信号相位反向的方向脉冲信号传输至第一控制开关120，通过上述相位相反的脉冲信号以及反向脉冲信号，分别驱动第二控制开关130以及第一控制开关120在不同时间导通，实现第二外部电源160与第三外部电源180的电压隔离输出以及实现脉冲信号转换为幅值分别为第二外部电源160提供的电压和第三外部电源180提供的电压的脉冲信号，也就是说通过设置一个反向器、第一控制开关120、第二控制开关130以及器件之间的连接关系，既可实现上述两个外部电源电压输出的隔离又可实现脉冲信号的电压转换，电路器件少，电路简单，从而可减少故障点，提供控制导引电路的可靠性。

具体地，还包括控制确认信号输出端，第一控制开关120以及第二控制开关130分别与控制确认信号输出端连接，第一控制开关120以及第二控制开关130均通过控制确认信号输出端与外部待充电设备170连接。也就是说，当第二外部电源160输出电压给外部待充电设备170时，第二外部电源160通过第一控制开关120与控制确认信号输出端连接，第二外部电源160通过控制确认信号输出端与外部待充电设备170连接。当第三外部电源180输出电压给外部待充电设备170时，第三外部电源180通过第二控制开关130与控制确认信号输出端连接，第三外部电源180通过控制确认信号输出端与外部待充电设备170连接。在本实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接与外部控制器140的输出端与第二控制开关130之间的第二反向器以及第三反向器，具体地，所述第二反向器的输入端与外部控制器140的输出端连接，且还与第一反向器110的输入端连接，第二反向器的输出端与第三反向器的输入端连接，第三反向器的输出端与第二控制开关130连接。脉冲信号通过两个反向器的反向相当于没有反向，从而确保脉冲信号输出至第二控制开关130。具体地，控制确认信号输出端与第一控制开关120与第二控制开关130之间的连接点连接，也就说第一控制开关120和第二控制开关130通过相同点即控制确认信号输出端与外部待充电设备170连接。

请参阅图2，在其中一个实施例中，第一控制开关120为第一光电耦合器，第二控制开关130为第二光电耦合器，第一光电耦合器包括第一端1、第二端2、第三端3、第四端4、第一发光二极管T1以及第一光敏三极管Q1，第二光电耦合器包括第五端5、第六端6、第七端7、第八端8、第二发光二极管T2以及第二光敏三极管Q2。反向器110的输出端与第二端2连接，第一端1与第一外部电源150连接，第三端3与外部待充电设备170连接，第四端4与第二外部电源160连接，第一发光二级管T1连接于第一端1和第二端2之间，具体地，第一发光二极管T1的正极与第一端1连接，第一发光二极管T1的负极与第二端2连接，第一光敏三极管Q1的集电极与第四端4连接，第一光敏三极管Q1的发射极与第三端3连接。第五端5与第一外部电源150连接，第六端6与外部控制器140的输出端连接。第七端7与第三外部电源180连接，第八端8与外部待充电设备170连接，第二发光二级管T2连接于第五端5和第六端6之间，具体地，第二发光二极管T2的正极与第五端5连接，第二发光二极管T2的负极与第六端6连接，第二光敏三极管Q2的集电极与第八端8连接，第二光敏三极管Q2的发射极与第七端7连接。

通过第一光电耦合器的第一端1接收第一外部电源150提供的第一电压，反向器110接收外部控制器140提供的脉冲信号，并对脉冲信号进行反向获得反向脉冲信号，反向器110的输出端是与第二端2连接的，第一发光二极管T1是处于第一端1与第二端2之间，从而当脉冲信号的值大于或等于第一电压时，脉冲信号经过反向器110反向后反向脉冲信号的值会小于第一电压，从而，第一电压从第一端1经过第一发光二极管T1流向第二端2，在第一发光二极管T1的正极的电压即第一端1的电压大于第一发光二极管T1的负极的电压即第二端2的电压加第一发光二极管T1导通的电压时，第一发光二级管导通并发光，第一光敏三极管Q1感应第一发光二极管T1发出的光导通，即集电极和发射极导通，即第三端3和第四端4连通，从而第二外部电源160与外部待充电设备170连通。此时，第二光电耦合器中第二发光二极管T2的正极接收第一外部电源150提供的第一电压，第二发光二极管T2的负极连接外部控制器140，与外部控制器140提供的脉冲信号的值相同，脉冲信号的值大于或等于第一电压，从而，第二发光二极管T2的正极的第一电压小于或等于第二发光二极管T2的负极的电压即脉冲信号的值，第二发光二极管T2截止无电流，不发光，此时第二光敏三极管Q2截止，即第二光敏三极管Q2的集电极与发射极之间截止，也就是说，第三外部电源180通过第二光电耦合器与外部待充电设备170断开。从而，在脉冲信号的值大于或等于第一电压时，通过第二外部电源160输出电压。相反地，在脉冲信号的值小于第一电压时，通过第三外部电源180输出电压。第一光电耦合器和第二光电耦合器在不同时间导通，使第二外部电源160和第三外部电源180在不同时间输出对应的电压，实现电压信号的隔离输出。

在本实施例中，第三端3和第七端7均与控制确认信号输出端连接，第一光电耦合器和第二光电耦合器均通过控制确认信号输出端与外部待充电设备170连接。在第二外部电源160端输出电压至外部待充电设备170时，第二外部电源160的第三端3和第四端4是导通的，并通过控制确认信号输出端输出电压至外部待充电设备170。在第三外部电源180端输出电压至外部待充电设备170时，第三外部电源180的第七端7和第八端8是导通的，并通过控制确认信号输出端输出电压至外部待充电设备170。

在其中一个实施例中，第一外部电源150提供的第一电压为3.3伏特，外部控制器140提供的脉冲信号为0～3.3V的脉宽调制信号(PWM脉冲信号)，第二外部电源160提供正12伏特的电压，第三外部电源180提供负12伏特的电压。

第二外部电源160提供的电压为第三外部电源180提供的电压的相反数，通过第一控制开关120和第二控制开关130控制上述两个外部电源分别在不同时段为待充电设备提供正负值相反的电压，从而实现输出至待充电设备的正负信号的隔离，并且实现将脉冲信号转换为正电压幅值为第二外部电源160提供的电压以及负电压幅值为第三外部电源180提供的电压的脉冲信号，输出至待充电设备。具体地，外部控制器140提供的PWM脉冲信号的最大值为3.3伏特，最小值为0伏特，第一外部电源150提供的第一电压为3.3伏特，在脉冲信号的值为0V的时间段内，第二光电耦合器中第二发光二极管T2的负极的电压为0V，第二发光二极管T2的正极的电压为3.3V，第二发光二极管T2导通发光，第一光敏三极管Q1感光后导通，通过第二外部电源160输出正12V的电压，此时，反向脉冲信号的值为3.3V，则第一发光二极管T1的负极的电压为3.3，第一发光二极管T1的正极的电压也为3.3V，两端之间没有电压降，第一发光二极管T1截止不发光，第二光敏三极管Q2截止不导通。从而，在脉冲信号的值为0V的时间段内，通过第二外部电源160输出正12V电压。相反地，在脉冲信号的值为3.3V的时间段内，通过第三外部电源180输出负12V电压。第二外部电源160和第三外部电源180在不同时间端分别提供+12V的电压和-12V的电压输出，从而实现输出-12V～+12V的脉冲信号给待充电设备。

请参阅图3，在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接在所述外部控制器140的输出端与所述反向器110的输入端之间的第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述反向器110的输入端连接的一端还与所述第二控制开关130连接。

在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接于所述反向器110的输出端与所述第一控制开关120之间的第二电阻R2。具体地，第二电阻R2连接于所述反向器110的输出端与所述第一控制开关120的第二端2之间。

在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接在所述外部控制器140的输出端与所述第二控制开关130之间的第三电阻R3，所述第三电阻R3与所述外部控制器140的输出端连接的一端还与所述反向器110的输入端连接。具体地，第三电阻R3连接与外部控制器140的输出端与第六端之间，第一电阻R1与反向器110的输入端连接的一端通过第三电阻R3与第二控制开关130连接，即第一电阻R1与反向器110的输入端连接的一端通过第三电阻R3与第二控制开关130的第六端6连接。

在其中一个实施例中，上述充电桩的控制导引电路还包括连接在所述第一外部电源150与所述第一控制开关120之间的第四电阻R4，所述第四电阻R4与所述第一外部电源150连接的一端还与所述第二控制开关130连接。具体地，第四电阻R4连接于第一外部电源150与所述第一控制开关120的第一端1之间，且第四电阻R4与所述第一外部电源150连接的一端还与所述第二控制开关130的第五端5连接。

外部控制器140提供的脉冲信号通过第一电阻R1和第二电阻R2传输至第一控制开关120，第二电阻R2与第一控制开关120连接的一端的电压的最大值大于或等于第一电压，第二电阻R2与第一控制开关120连接的一端的电压的最小值小于第一电压，也就是说，第一电压小于或等于第二电阻R2与第一控制开关120连接的一端的电压的最大值，且大于第二电阻R2与第一控制开关120连接的一端的最小值。

具体地，第三反向器的输出端与第六端连接，进一步地，第三反向器的输出端通过第三电阻与第六端连接。

请参阅图4，本发明还提供一种实施例的充电桩，包括充电电源输入接口190、充电开关200以及上述控制导引电路以及上述外部控制器140，充电电源输入接口190连接外部充电电源，充电电源输入接口190通过充电开关200与待充电设备连接，即充电开关200连接于充电电源输入接口190与待充电设备之间，充电开关200与外部控制器140连接。

通过控制导引电路将外部控制器140提供的脉冲信号进行转换后输出给外部待充电设备170，外部待充电设备170接收该转换后的脉冲信号，根据外部待充电设备170中的检测点的电压，可检测外部待充电设备170自身连接接口是否连接完全，另外，外部控制器140也对充电桩中的检测点的电压进行检测，以检测充电桩自身供电接口是否连接完全。当均已连接完全时，外部控制器140控制充电开关200闭合，充电电源输入接口190与待充电设备连通，充电电源输入接口190接收外部充电电源提供的充电电压，通过充电开关200传输至待充电设备，实现对外部待充电设备170的充电。

上述充电桩，通过外部控制器140提供脉冲信号，一方面将脉冲信号传输至第二控制开关130，另一方面将脉冲信号通过反向器110反向获得反向脉冲信号传输至第一控制开关120，通过上述相位相反的脉冲信号以及反向脉冲信号，分别驱动第二控制开关130以及第一控制开关120在不同时间导通，实现第二外部电源160与第三外部电源180的电压隔离输出以及实现脉冲信号转换为幅值分别为第二外部电源160提供的电压和第三外部电源180提供的电压的脉冲信号，也就是说通过设置一个反向器、第一控制开关120、第二控制开关130以及器件之间的连接关系，既可实现上述两个外部电源电压输出的隔离又可实现脉冲信号的电压转换，电路器件少，电路简单，从而可减少故障点，提供控制导引电路的可靠性，从而提高充电桩充电安全性和可靠性。

在其中一个实施例中，上述充电桩还包括供电接口，供电接口通过充电开关200与充电电源输入接口190连接。也就是说，供电接口与外部待充电设备170连接，当连接检查完毕后实行充电时，通过充电电源输入接口190接收电压传输至供电接口，外部待充电设备170从供电接口接收电压实现充电。

具体地，充电桩还包括壳体，上述控制导引电路、外部控制器140、充电电源输入接口190、充电开关200以及供电接口均置于壳体内。以避免外界环境对器件的干扰。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。