一种安全防护的充电桩的制作方法

本实用新型涉及充电桩领域，尤其涉及一种安全防护的充电桩。

背景技术：

我国的大部分电动车充电桩均在户外，由于使用环境的不确定性，需要对充电桩内部环境和外部环境实时监测，并在发生故障时，可以进行保护和消除故障，通过对现有的充电桩进行研究发现，充电桩安全保护措施存在以下几个问题：

(1)充电桩桩内由于长时间工作处于较高的温度或者湿度环境，易造成充电桩温度过高而损坏其功能，另充电桩启动和运行过程中tcu计费装置与车联网平台的连接存在一定的失败率，当出现连接失败时，需要人工对tcu计费装置重启以恢复，需要进行人工到现场重启充电桩，浪费人力，增加人工成本；

(2)为了防止充电桩漏电，一般采用安装漏电保护器，通过检测充电桩机体的微小漏电，通过控制器切断充电桩电源，防止安全事故的发生。这种保护装置存在的缺点是：对充电线缆的漏电不具有保护功能，安全系数不高；

因此，为解决上述问题，本实用新型提出一种安全防护的充电桩，可以检测主供电母线上是否发生漏电现象，若发生漏电现象，可以执行保护动作，进而保护充电桩。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种安全防护的充电桩，可以检测主供电母线上是否发生漏电现象，若发生漏电现象，可以执行保护动作，进而保护充电桩。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种安全防护的充电桩，其包括tcu和远程控制终端，tcu上集成有主控芯片，以及分别与主控芯片电性连接的无线通信模块、电源电路和多个接口，还包括串接在主供电母线与电源电路之间的漏电保护装置和控制漏电保护装置通断的漏电检测电路；

远程控制终端与无线通信模块无线通信，漏电检测电路的输入端与主供电母线电性连接，漏电检测电路的输出端与漏电保护装置电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，漏电保护装置为漏电断路器。

进一步优选的，漏电检测电路包括fm2147芯片和零序互感器；

零序互感器的一次侧两端靠近主供电母线，零序互感器的二次侧两端分别与fm2147芯片的in1和in2引脚一一对应电性连接，fm2147芯片的os引脚与漏电断路器的线圈电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括开关电路；

开关电路包括串接在主供电母线与电源电路之间用于通断电源电路的开关部件和控制开关部件通断状态的开关控制电路；

开关控制电路的输入端与tcu上的接口电性连接，开关控制电路的输出端与开关部件电性连接。

进一步优选的，开关部件为电磁继电器，开关控制电路为电磁继电器驱动电路；

电磁继电器的常闭触点串接在主供电母线与电源电路之间，电磁继电器的线圈与tcu的接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括多路温度检测电路；

多路温度检测电路与tcu上的接口一一对应电性连接。

进一步优选的，温度检测电路包括ntc热敏电阻。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括与tcu上的接口电性连接的急停开关。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括并联在主供电母线与电源电路之间的防雷电路。

进一步优选的，防雷电路包括压敏电阻rv1-rv3和陶瓷气体放电管d20；

压敏电阻rv2的两端分别与火线和零线一一对应电性连接，压敏电阻rv3的一端与零线电性连接，压敏电阻rv3的另一端分别与陶瓷气体放电管d20的一端和压敏电阻rv1的一端电性连接，压敏电阻rv1的另一端与火线电性连接，陶瓷气体放电管d20的另一端与地线电性连接。

本实用新型的一种安全防护的充电桩相对于现有技术具有以下有益效果：(1)通过设置漏电保护装置串接在主供电母线与电源电路之间，当漏电检测电路检测到电缆上产生漏电信号时，漏电检测电路控制漏电保护装置断开，保护充电桩，并且漏电检测电路可以工作在交流电，简化了电压转换过程，使结构更加简单；

(2)通过设置开关电路包括串接在主供电母线与电源电路之间用于通断电源电路的开关部件和控制开关部件通断状态的开关控制电路，tcu接收远程控制终端的关断指令，给开关控制电路供电，使得开关控制电路工作，进而控制开关部件断开，实现远程重启功能；

(3)防雷电路采用单相并联式防雷电路，其电路简单，采用复合对称电路，共模、差模全保护，l、n可以随便接；

(4)通过设置急停开关，可以在母线失压或充电桩在充电时无法关断时，远程控制终端发送急停指令，tcu控制急停开关连接的接口变为高电平，进而实现远程急停功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种安全防护的充电桩的结构图；

图2为本实用新型一种安全防护的充电桩中开关电路的电路图；

图3为本实用新型一种安全防护的充电桩中漏电检测电路的电路图；

图4为本实用新型一种安全防护的充电桩中防雷电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种安全防护的充电桩，其包括tcu、远程控制终端、急停开关、防雷电路、漏电保护装置、漏电检测电路、开关电路和多路温度检测电路。

在本实施例中，tcu上集成有主控芯片，以及分别与主控芯片电性连接的无线通信模块、电源电路和多个接口。在本实施例中，具体的，远程控制终端与无线通信模块无线通信，多路温度检测电路、急停开关和开关控制电路分别与tcu上的接口一一对应电性连接，漏电检测电路控制漏电保护装置通断，漏电保护装置串接在主供电母线与电源电路之间，防雷电路并联在主供电母线与电源电路之间。tcu即计费控制单元，是符合国家电网标准的充电桩计费控制单元。tcu使用tiam3354处理器，运行主频800mhz，运行温度为-40℃～+85℃，确保产品在恶劣环境下运行稳定、可靠。tcu集成串口、can总线、485总线、sd总线、以太网、sim卡槽、音频、lvds、数字量输入输出等接口，并支持北斗&gps双模定位、蓝牙通信、4g全网通通信等功能，可实现充电桩人机显示、计费计量、支付、数据加密、控制充电设备、与车联网平台通信等业务相关的管理功能。tcu为现有技术，且在本实施中，tcu的主要功能是通过无线通信模块与远程控制终端通信，接收远程控制终端重启的命令，并驱动开光电路工作，使得电源电路断开，实现远程重启。

漏电保护装置，用来防止人身触电和漏电引起事故的一种接地保护装置，当电路或用电设备漏电电流大于装置的整定值，或人、动物发生触电危险时，它能迅速动作，切断事故电源，避免事故的扩大，保障了人身、设备的安全。在本实施例中，漏电保护装置为漏电断路器。

本实施例中漏电保护装置为漏电断路器，为匹配漏电断路器，本实施例中，漏电检测电路包括fm2147芯片和零序互感器；具体的，如图3所示，零序互感器的一次侧两端靠近主供电母线，零序互感器的二次侧两端分别与fm2147芯片的in1和in2引脚一一对应电性连接，fm2147芯片的os引脚与漏电断路器的线圈电性连接。在本实施例中，fm2147芯片是高性能漏电保护器专用电路，内部包括稳压电源、放大电路、比较电路、跳闸控制器以及跳闸驱动电路，其跳闸精度一致性好，具有良好的电磁干扰防护能力，其外围电路如图3所示。当有漏电信号产生时，零序互感器的一次侧检测到电信号，其次级线圈输出作为fm2147芯片的输入，当fm2147芯片的os引脚输出电压值大于5v时，判断发生漏电现象，此时fm2147芯片的os引脚产生动作电平，该电平脉宽持续30ms左右，控制漏电断路器断开，避免漏电事故的扩大，保障了人身、设备的安全。

为了解决远程重启问题，市面上出现了一种可以远程重启的充电桩，这种充电桩通过远程启动充电桩主机内重启程序，实现一键重启的功能，这种远程启动重启程序，存在以下几个问题：存在应用漏洞：当充电桩内的主机掉线或者出现漏洞导致主机死机时，远程启动重启程序根本无法实现；应用场景受到限制：设计远程重启程序时，不仅需要跟当前的主机型号进行匹配，还要将重启程序嵌入到充电桩的控制程序中，这个过程容易出现bug，调试和修改复杂，并且不同型号的主机内的重启程序不同，需要根据特定场景进行定制；结构复杂、成本高。因此，本实施例提出一种新的重启方式，可以避免上述问题。在本实施例中，设置了开关电路，其中，开关电路包括串接在主供电母线与电源电路之间用于通断电源电路的开关部件和控制开关部件通断状态的开关控制电路；本实施例中，开关部件的初始状态为闭合状态，tcu接收远程控制终端重启的命令，并发送控制脉冲驱动开关控制电路工作，使得开关部件断开，并断开主供电母线与电源电路之间线路，使得充电桩断电，在断电的瞬间，开关控制电路失电，开关部件闭合，使得主供电母线与电源电路之间线路重新连接，进而实现重启功能。在本实施例中，优选的，开关部件为电磁继电器，开关控制电路为电磁继电器驱动电路；具体的，电磁继电器的常闭触点串接在主供电母线与电源电路之间，电磁继电器的线圈与tcu的接口电性连接。当tcu发送控制脉冲驱动电磁继电器驱动电路给电磁继电器的线圈通电时，电磁继电器的线圈动作吸合，电磁继电器的开关由常闭触点跳变到常开触点，此时整个电源输入回路断开，实现断电。断电后电磁继电器的线圈也同时断电，电磁继电器的开关恢复到常闭触点，接通电源回路，实现重新启动。本实施例中，不限定电磁继电器的型号，使用一般的继电器即可实现重启功能，电磁继电器驱动电路与电磁继电器的型号相匹配，一般的电磁继电器驱动电路都是由一个三极管驱动电路实现，其电路图如图2所示，而三极管驱动电路是本领域的常用手段，因此，在此不再累述三极管驱动电路的工作原理和电路中具体的元器件的参数。

在实际的应用中大部分充电桩都在户外或汽车充电站呢，户外供电线路是很容易遭受感应雷浪涌的冲击。一旦感应雷侵入造成充电桩被雷电击坏，导致车辆无法充电影响正常使用。如果汽车正在充电，那可能后果会更加严重。因此，为了提高充电桩的安全性，在本实施例中设置了防雷电路，本实施例的防雷电路采用单相并联式防雷电路，其电路简单，采用复合对称电路，共模、差模全保护，l、n可以随便接，并且防雷电路尺寸小、响应快速、稳定性高、雷击寿命长。本实施例中，如图4所示，防雷电路包括压敏电阻rv1-rv3和陶瓷气体放电管d20；具体的，压敏电阻rv2的两端分别与火线和零线一一对应电性连接，压敏电阻rv3的一端与零线电性连接，压敏电阻rv3的另一端分别与陶瓷气体放电管d20的一端和压敏电阻rv1的一端电性连接，压敏电阻rv1的另一端与火线电性连接，陶瓷气体放电管d20的另一端与地线电性连接。防雷电路在低压时呈现高阻开路状态，高压时呈现低阻短路状态，能承受数百安培大电流通过，其并联在供电线路、信号传输线路上使用。当遇到雷击和高电压大电流时其立即呈现低阻短路，同时断开总电源开关，使充电桩受到保护。

在本实施例中，使用了两路温度检测电路，分别检测交流充电桩内部环境温度和大功率继电器底部的问题，其中大功率继电器是控制充电桩充电的开关，在本实施例中，温度检测电路包括ntc热敏电阻，通过采样ntc热敏电阻的电压值，可检测出ntc热敏电阻对应的电阻值，即可检测出该电阻值状态下，对应的检测温度值，本实施例中，不对ntc热敏电阻的型号和参数做限定。

正常时，急停开关对应接口电平为高电平；按下急停开关时，急停开关对应接口电平变为低电平，tcu检测到该低电平信号后进行相应的保护停机动作。本实施例中，还可以通过远程控制终端发送急停指令，tcu控制急停开关连接的接口的高电平变为低电平，进而实现远程急停功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。