便携式电动汽车直流充电桩的制作方法

本实用新型涉及汽车充电桩技术领域，特别涉及一种便携式电动汽车直流充电桩。

背景技术：

对于购买电动汽车的消费者来说，充电问题无疑是最大的用车问题。目前，电动汽车充电主要有三种方式，一是使用公共充电桩，二是在私家车位安装家用充电桩，三是直接使用家用便携式充电器。

但是，现阶段使用公共充电桩充电时，车主不得不面对充电等待时间长、寻找充电桩麻烦等问题。另外有些小区物业对安装家用充电桩要求很苛刻，首先需要有个人产权的固定停车位，仅这一条就把很多人挡在门外。对于在特定停车场设立的充电桩，由于暴露在外部，对于不同的电动汽车的充电口位置不同，因此在使用充电枪的过程中会出现拖拽现象，严重影响充电枪线缆的使用寿命，进而影响整个充电桩的使用。

因此，对于新能源汽车的车主，急需一种便携的充电桩，以满足能够随时自助充电的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩包括可移动机箱、设置在机箱内部的充电电路和设置机箱外部的充电枪；所述充电枪包括充电线缆和充电插头；所述充电线缆包括线芯、包裹的线芯的麻绳编织网和最外层的聚氨酯绝缘套管；

所述充电电路包括主控芯片、电能计量芯片、CAN通信电路和电源转换电路；所述电源转换电路的输入端连接三相插头，所述电源转换电路的输出端与电能计量芯片的输入管脚相连接，所述电源转换电路的输出端同时连接充电枪的充电线缆；所述电能计量芯片的输出管脚与主控芯片的IO管脚连接；所述主控芯片的通信管脚与CAN通信电路相连接，所述CAN通信电路的输出端与电源转换电路的输出端连接充电枪的充电线缆。

优选的，所述麻绳编织网和聚氨酯绝缘套管之间设有云母带夹层。

在上述任一方案中优选的是，所述可移动机箱上设有液晶显示屏，所述液晶显示屏与主控芯片的显示管脚连接。

在上述任一方案中优选的是，在所述可移动机箱中，所述电源转换电路上方设有散热风扇，所述散热风扇连接主控芯片。

在上述任一方案中优选的是，所述电源转换电路还连接过流保护电路；所述过流保护电路包括电流互感器、电压互感器、AD转换器和继电器，所述电流互感器和电压互感器的输入端连接电源转换电路的输入端，所述电流互感器和电压互感器的输出端，连接AD转换器的输入端，所述AD转换器的输出端连接主控芯片。

在上述任一方案中优选的是，所述主控芯片的输出IO管脚连接继电器，所述继电器连接所述电源转换电路的输出端。

在上述任一方案中优选的是，所述主控芯片采用型号为STM32F107VCT6，所述电能计量芯片采用型号为MCP3906的单相电能计量芯片。

在上述任一方案中优选的是，所述主控芯片还连接控制引导电路，所述控制引导电路包括光耦隔离器、第一比较器、第二比较器；所述第一比较器的正向输入端通过连接上拉电阻连接充电线缆，所述第一比较器的反向输入端接地，所述第一比较器的输出端连接光耦隔离器的输入端，所述光耦隔离器的输出端连接第二比较器的正向输入端，所述第二比较器的输出端连接主控芯片的输入管脚。

在上述任一方案中优选的是，所述光耦隔离器的型号为HCNR200，所述第一比较器器和第二比较器的型号均为LM358比较器。

在上述任一方案中优选的是，所述充电插头为九芯插头，所述九芯插头对应连接充电线缆的九根线缆。

根据本实用新型实施例的提出一种便携式电动汽车直流充电桩，相比于现有充电桩，至少具有以下优点：

1、采用可移动机箱，充电桩可移动可车载，方便用户在任何有三相插座的场所都可以进行充电；

2、在充电枪的充电线缆中包裹了麻绳编制网和聚氨酯绝缘套管，提高了充电线缆的延展性，防磨损，在绝缘套管的内部增设了云母带夹层，提高了线缆的防火性；

3、在充电电路中设至了CAN通信电路，实现了充电桩在充电过程中与电动汽车进行双向通信，利用液晶显示屏显示充电信息，方便用户实时掌握充电进程；

4、通过设置过流保护电路，当充电桩发生过流充电时，能及时切断电源，进行自我保护，避免发生火灾；

5、通过设置控制引导电路，实现充电桩与电动汽车进行充电前的连接确认，避免直接充电产生的尖峰脉冲对电动汽车造成冲击。

本实用新型附加的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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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：

图1(a)为本实用新型实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩的结构图；

图1(b)为本实用新型实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩的充电电路的连接结构框图；

图2(a)为本实用新型实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩的充电线缆的横向截面图；

图2(b)为本实用新型实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩的充电插头的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩的控制引导电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩过流保护电路的电路原理图；

图中：1、机箱；2、充电枪；201、充电插头；202、线芯；203、麻绳编织网；204、聚氨酯绝缘套管；205、云母带夹层；301、主控芯片；302、电能计量芯片；303、CAN通信电路；304、电源转换电路；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1(a)所示，本实用新型实施例提供的一种便携式电动汽车直流充电桩，包括可移动机箱、设置在机箱内部的充电电路和设置机箱外部的充电枪；充电枪包括充电线缆和充电插头；如图2(a)所示，充电线缆包括线芯、包裹的线芯的麻绳编织网和最外层的聚氨酯绝缘套管；优选的，麻绳编织网和聚氨酯绝缘套管之间设有云母带夹层。在充电枪的充电线缆中包裹了麻绳编制网和聚氨酯绝缘套管，提高了充电线缆的延展性，防磨损，在绝缘套管的内部增设了云母带夹层，提高了线缆的防火性；

如图1(b)充电电路包括主控芯片、电能计量芯片、CAN通信电路和电源转换电路；主控芯片采用型号为STM32F107VCT6，电能计量芯片采用型号为MCP3906的单相电能计量芯片。CAN通信电路可以选用型号为TJA1050T的CAN收发器。

电源转换电路的输入端连接三相插头，电源转换电路的输出端与电能计量芯片的输入管脚相连接，电源转换电路的输出端同时连接充电枪的充电线缆；电能计量芯片的输出管脚与主控芯片的IO管脚连接；主控芯片的通信管脚与CAN通信电路相连接，CAN通信电路的输出端与电源转换电路的输出端连接充电枪的充电线缆。

如图2(b)所示，需要说明的是本实用新型中充电插头为九芯插头，所述九芯插头对应连接充电线缆的九根线缆。这9根线缆分别包括三根电源线，分别为电源正极DC+、电源负极DC-和地线PE；两根CAN通信线CAN-H、CAN-L；2根充电连接确认线CC1和CC2，2根低压辅助电源线A+和A-。其中三根电源线连接电源转换电路的输出端，两根CAN通信线连接CAN通信电路输出端，2根充电连接确认线CC1和CC2连接控制引导电路的输入端。2根低压辅助电源线A+和A-用于连接备用车载电池(一般不常用)。

需要说明的是，本实用新型中还包括电源电路为主控芯片、液晶显示屏单独供电，首先获电工作，将三相插头插入220V插座中，电源电路获电后主控芯片、液晶显示屏首先开始工作，电源电路可选用型号为PA15-S12W的AC/DC电源模块。CAN通信电路与汽车的BMS系统进行通信，并将汽车的BMS信号发送至主控芯片，有主控芯片发送至液晶显示屏显示，用户确认后即可开始充电。

本实用新型提供的一种便携式电动汽车直流充电桩，在使用时，将充电枪插入电动汽车的充电口，将三相插头插入220V插座中，按下机箱上的开关按钮，(开关电源一端连接电源转换电路输入端正极，一端连接电源转换电路的输入端负极，一旦开关按钮断开电源转换电路不在工作)电源转换电路获电工作，电源转换电路将从三相插头处接收到的220V交流电进行AC/DC转换，转换为220V的直流电进行充电，输出的直流电压为380V，电流可以达到50A，输出功率可达19kW，电源转换电路包括降压变压器，整流电桥和升压变压器，其中降压变压器将220V交流电降压为100V，通过整流电桥对降压后的交流电，整流为100V直流电，升压变压器对整流后的100V直流电进行升压，升压为200V直流电。

整流电桥的输出端连接采样电阻，采样电阻连接电能计量芯片，采样电阻实时采集整流电桥的电流，并将采集的电路发送至电能计量芯片进行电能计量，电能计量芯片将计量的电能信号，发送至主控芯片，主控芯片接收电能信号，并将接收到的电能信号发送至CAN通信电路，由CAN通信电路与汽车进行BMS通信，CAN通信电路接收的汽车电池信号发送至主控芯片。

进一步，为了对充电过程更好地展示给用户，本实施例中可移动机箱上设有液晶显示屏，液晶显示屏与主控芯片的显示管脚连接。主控芯片将接收到的电能信号和汽车的电池信号发送至液晶显示屏显示，用于显示防止过充，越限告警等。进一步，在可移动机箱中，电源转换电路上方设有散热风扇，散热风扇连接主控芯片，当电源转换电路开始工作时，主控芯片接收到电能信号时，主控芯片即可控制散热风扇启动，为电源转换电路散热。

如图4所示，电源转换电路还连接过流保护电路；过流保护电路包括电流互感器、电压互感器、AD转换器和继电器，电流互感器和电压互感器的输入端连接电源转换电路的输入端，电流互感器和电压互感器的输出端，连接AD转换器的输入端，AD转换器的输出端连接主控芯片。主控芯片的输出IO管脚连接继电器，继电器连接电源转换电路的输出端。

电流互感器SENS1采用型号为LTS25-NP多极电流互感器，电压互感器采用型号为IN28-P电压互感器。AD转换器的输出端连接主控芯片的IO接口，以将由AD转换器转换输出的电流数字信号和电压数字信号，输出至主控芯片。AD转换器包括AD转换芯片和运算放大器，运算放大器的正相输入端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接地；运算放大器的反相输入端连接电流互感器或电压互感器，运算放大器的输出端连接AD转换芯片的输入管脚。根据设定的最大电流确定第一电阻的阻值，一般情况运算放大器输出电流互感器或电压互感器采集的电流值或者电压值，一旦产生过流或者过压充电的情况，此时运算放大器输出反相，输出端输出第一电阻的电压值，此时主控芯片通过判断接收到的AD转换器输出的信号大小即可判断是否过流或过压，当出现过流或过压时，主控芯片控制继电器断开，停止充电，保护充电桩和汽车电池。

如图3所示，本实施例在上述实施例基础上，主控芯片还连接控制引导电路，控制引导电路包括光耦隔离器、第一比较器、第二比较器；第一比较器的正向输入端通过连接上拉电阻连接充电线缆，第一比较器的反向输入端接地，第一比较器的输出端连接光耦隔离器的输入端，光耦隔离器的输出端连接第二比较器的正向输入端，第二比较器的输出端连接主控芯片的输入管脚。光耦隔离器的型号为HCNR200，第一比较器器和第二比较器的型号均为LM358比较器。未连接好时，第一比较器正向输入端不导通为高阻态，经过光耦隔离后，第二比较器的输出端，输出高电平，当充电桩与汽车充电口连接好后，第一比较器正向输入端接入电池电压值被拉低，输出低电平，此时与主控芯片通过检测点不同的电压值，判断是否接好，进而在液晶显示屏上显示是否开始充电。随后开启开关按钮即可进行充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。