一种电动汽车充电控制盒的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车充电设备领域，具体涉及一种电动汽车充电控制盒。


背景技术：

2.随着电动汽车的迅速发展，相对应的电动汽车充电需求也迅速增加。为了方便电动汽车充电，很多电动汽车随车搭配有便携式电动汽车充电控制盒(又称缆上充电控制与保护装置，英文简写：ic-cpd)可以实现充电，由于ic-cpd 的充电电流分为8a、10a、16a、32a数个电流等级为电动汽车提供交流电充电，属于慢速充电类型，每次充电时间在数小时之久甚至更长时间，与其配套的供电线路也要求能长时间承受充电电流冲击，在一些老旧建筑项目中，由于原来没有预留电动汽车充电的供电线路，通过后期改造增设，或临时拉设的电动汽车充充电线路虽然可以解决一些电动汽车充电需求，但这种后期增设或临时拉设的电动汽车充电线路因为线路质量不良、电线材料质量不佳或者电线截面积与ic-cpd电流等级搭配不合适，使得线路损耗过大，在较大的充电电流冲击下供电线路发热严重，存在安全隐患。
3.同时线路损耗与电缆的长度是相关的，电缆长度越长损耗越大，这是正常的损耗，即线路损耗并非必然是线路质量问题。
4.同时当电动汽车充电控制盒位于高海拔地区导致的高压环境，同样会增加损耗，此外，还有高温、高湿环境和高海拔环境会对电动汽车充电控制盒内的元器件产生影响，会影响允许的持续工作电流，持续也需降低输出功率，以避免安全隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电动汽车充电控制盒。
6.为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
7.一种电动汽车充电控制盒，包括电源输入模块、控制处理器、电压测量模块、电流测量模块、输出控制模块以及pwm控制模块，所述电压测量模块、电流测量模块分别连接在电源输入模块的供电线路上，电压测量模块、电流测量模块的输出端分别与控制处理器连接，输出控制模块连接在供电线路上，控制处理器与输出控制模块，用于控制供电线路的通断，所述控制处理器与pwm控制模块连接，控制pwm控制模块调整输出的pwm信号的占空比以调整输出功率，还包括与控制处理器连接的电缆长度设定模块，电缆长度设定模块与控制处理器连接，控制处理器基于电压测量模块和电缆长度设定模块的输入信号控制pwm 控制模块调整pwm信号的占空比。
8.优选的，所述电缆长度设定模块包括至少两个拨码开关，所述拨码开关通过拨码组合设定供电线路的电缆长度。
9.优选的，所述电缆长度设定模块包括旋钮，或按键，或触摸屏。
10.优选的，还包括连接在供电线路上的剩余电流测量模块，所述剩余电流测量模块与控制处理器连接,控制处理器基于剩余电流测量模块的输入信号控制输出控制模块断开
通电线路。
11.优选的，还包括控制电源模块，控制电源模块将电源输入模块输入的电源转换为第一直流电压，用于给pwm控制模块以及控制处理器供电，控制电源模块将电源输入模块输入的电源转换为第二直流电压，用于给输出控制模块和pwm 控制模块供电，第一直流电压不等于第二直流电压。
12.优选的，还包括气压检测模块，气压检测模块与控制处理器连接，控制处理器基于气压检测模块的的输入信号控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比。
13.优选的，还包括内部温度检测模块，内部温度检测模块与控制处理器连接，控制处理器基于内部温度检测模块的输入信号控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比；或者，控制处理器基于内部温度检测模块的输入信号输出控制模块断开通电线路。
14.优选的，还包括环境温度检测模块和环境湿度检测模块，环境温度检测模块和环境湿度检测模块分别与控制处理器连接，控制处理器基于环境温度检测模块和/或环境湿度检测模的输入信号控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比；或者，控制处理器基于环境温度检测模块和/或环境湿度检测模的输入信号输出控制模块断开通电线路。
15.优选的，还包括电压振幅检测模块，所述电压振幅检测模块与供电线路连接且与控制处理器连接，用于检测电压波动幅度是否大于电压波动阈值的波动范围。
16.优选的，还包括充电插头，所述pwm控制模块的输出端与供电线路的输出端通过连接线缆与充电插头连接；充电插头包括l、n、pe、cc、cp五个连接端，其中l、n、pe连接端分别与供电线路的l相线、n相线以及地线pe连接，用于供电和接地保护；cp连接端与pwm控制模块的输出端连接，cc连接端与pe连接端之间连接有充电插头连接状态检测电路，所述充电插头连接状态检测电路包括开关s3、电阻r4和电阻rc,电阻r4和电阻rc串联在pe连接端和cc连接端之间，开关s3并联在电阻r4两端，充电插头与车辆插座连接到位后会使开关s3切换状态。
17.本实用新型的一种电动汽车充电控制盒，通过电压测量模块监测电压降幅，且通过设置电缆长度设定模块考虑电缆长度对电压降幅的影响，对输出的pwm 信号的占空比进行调节，从而实现对充电电流的调整，避免充电过程中因过电流致使供电线路热量增加而导致的危险。
18.此外，电动汽车充电控制盒还设有气压检测模块，考虑高海拔等气压变化对输出功率的影响，对输出的pwm信号的占空比进行调节。
19.此外，电动汽车充电控制盒还设有气压检测模块，还设有环境温度检测模块和环境湿度检测模块，对输出的pwm信号的占空比进行调节。
附图说明
20.图1是本实用新型一种电动汽车充电控制盒与电动汽车的连接示意图；
21.图2是本实用新型一种电动汽车充电控制盒的连接示意图；
22.图3是是本实用新型一种电动汽车充电控制盒另一实施例的连接示意图。
具体实施方式
23.以下结合附图1至3给出的实施例，进一步说明本实用新型的一种电动汽车充电控
制盒的具体实施方式。本实用新型的一种电动汽车充电控制盒不限于以下实施例的描述。
24.一种电动汽车充电控制盒，包括电源输入模块、控制处理器、电压测量模块、电流测量模块、输出控制模块以及pwm控制模块，所述电压测量模块、电流测量模块分别连接在电源输入模块的供电线路上，电压测量模块、电流测量模块的输出端分别与控制处理器连接，控制处理器分别通过电压测量模块、电流测量模块获取供电线路的电压信号和电流信号，输出控制模块连接在供电线路上，控制处理器与输出控制模块，用于控制供电线路的通断，控制处理器与 pwm控制模块连接，控制pwm控制模块调整输出的pwm信号的占空比以调整输出功率，还包括与控制处理器连接的电缆长度设定模块，电缆长度设定模块与控制处理器连接，控制处理器基于电压测量模块和电缆长度设定模块的输入信号控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比，以调整输出功率，使电动汽车的车载充电机根据pwm信号的占空比确定输入的额定电流。
25.本实用新型的一种电动汽车充电控制盒，通过电压测量模块监测电压降幅，且通过设置电缆长度设定模块考虑电缆长度对电压降幅的影响，对输出的pwm 信号的占空比进行调节，从而实现对充电电流的调整，避免充电过程中因过电流致使供电线路热量增加而导致的危险。
26.结合图1-2提供一种电动汽车充电控制盒的实施例，所述电动汽车充电控制盒包括电源输入模块、控制处理器、电压测量模块、电流测量模块、剩余电流测量模块、电缆长度设定模块、控制电源模块、pwm控制模块、输出控制模块以及用于与电动汽车的插座连接的充电插头。
27.所述电源输入模块为取电装置，通常根据功率等级搭配10a、16a、32a的单相三线电源插头，控制电源模块与电源输入模块连接，控制电源模块将电源输入模块输入的电源转换为第一直流电压，用于给pwm控制模块以及控制处理器供电，控制电源模块将电源输入模块输入的电源转换为第二直流电压，用于给输出控制模块和pwm控制模块供电，第一直流电压不等于第二直流电压。例如控制电源模块从电源输入模块获得220v的交流电，经过控制电源模块转换为 3.3v的直流电用于为pwm控制模块以及控制处理器供电，且控制电源模块还转换为12v直流电供给输出控制模块和pwm控制模块供电。
28.电压测量模块、电流测量模块以及剩余电流测量模块分别连接在输入电源模块的供电线路上，电压测量模块与控制处理器连接并反馈供电线路的电压信号，控制处理器通过电压测量模块得到不同时刻的电压信号以监测电压降幅，电压测量模块包括电压互感器，通过电压互感器获取供电线路的电压信号，电流测量模块与控制处理器连接用于反馈供电线路的电流信号，剩余电流测量模块连接到供电线路，剩余电流测量模块与控制处理器连接，由剩余电流测量模块对供电线路中的l相线进行剩余电流检测，并传给控制处理器，控制处理器基于剩余电流测量模块的输入信号控制输出控制模块断开通电线路，当检测到剩余电流时断开供电线路，停止充电。所述控制处理器可以为微处理器mcu或单片机等。
29.所述pwm控制模块与控制处理器连接，pwm控制模块执行控制处理器的控制信号产生工作所需要的频率，使pwm控制模块输出pwm信号并可以调整pwm信号的占空比，以调整输出的电流的比例，即调整输出的功率。输出控制模块串联连接在供电线路上，其控制端与控制处理器连接，所述输出控制模块执行控制处理器下发的控制信号，由输出控制模块控制
供电线路中l相线与n相线的通断，以进行充电或停止充电。
30.所述pwm控制模块的输出端以及供电线路的输出端通过连接线缆与充电插头连接，在充电插头与电动汽车的充电插座连接后，使pwm控制模块的cp信号线、供电线路的l相线、n相线以及地线pe分别通过充电插头与充电插座对应连接，由电动汽车的车辆检测装置检测与其匹配的pwm信号，启动车载充电机并根据pwm信号的占空比确定充电电流。
31.所述电缆长度设定模块与控制处理器连接，用于设定电缆长度，本实施例优选电缆长度设定模块包括至少两个拨码开关，所述两个拨码开关与控制处理器连接，用于输送高低电平，所述拨码开关通过拨码组合设定供电线路的电缆长度，在本实施例中，电缆长度设定模块包括两个拨码开关，拨码开关通过拨码组合(00、01、10、11四种状态)可分别作出4种电缆长度设定，比如00代表电缆线长度约25米，比如01代表电缆线长度约50米，比如10代表电缆线长度约75米，比如11代表电缆线长度约100米。另外，不设置电缆调节模块，以电缆长度为固定值时也可以应用于本实施例中。另外，电缆调节模块也可以通过旋钮、按键、触摸屏等其它方式进行设置。
32.本实施例的控制处理器通过电压测量模块检测电压降幅，将电压降幅与降幅阈值比较以降低输出功率或提高输出功率或报警或停止充电，降幅阈值与电缆长度设定模块的输入相关。例如，电压降幅大于等于降幅阈值时，则认为存在异常，则通过pwm控制模块调整pwm信号的占空比以降低输出功率、和/或报警、和/或停止充电；电压降幅小于降幅阈值时，则认为不存在异常，通过pwm 控制模块调整pwm信号的占空比以提高输出功率。
33.例如，一种实施例为通过电缆长度设定模块的拨码开关编码供电线路的电缆长度范围值为k，本实施例中电缆长度范围值k由两个拨码开关组合设定，两个拨码开关组合分别向控制处理器输出高低电平信号，其中，拨码开关组合在 00时，代表电缆长度在25米，拨码开关组合在01时，代表电缆长度在50米，拨码开关组合在10时，代表电缆长度在75米，拨码开关组合在11时，代表电缆长度在100米，即k为与电缆长度相关的系数，在设定好供电线路的电缆长度范围k后，在充电阶段中，不再对供电线路的电缆长度范围k进行调节，即，在充电过程的各个阶段中，电缆长度范围k是一样的，以电缆长度预设25米、 50米、75米以及100米四个范围为例，当电缆长度为25米时，电压最大降幅阈值为5v，电缆长度范围值k＝5v*1，对应拨码开关组合00，当电缆长度为50 米时，电压最大降幅阈值为10v，电缆长度范围值k＝5*2，对应拨码开关组合01；当电缆长度为75米时，电压最大降幅阈值为15v，电缆长度范围值k＝5*3，对应拨码开关组合10；当电缆长度为100米时，电缆长度范围值k＝5*4，电压最大降幅阈值为20v，对应拨码开关组合11。
34.一种实施例为，所述控制处理器基于电缆长度设定模块设定的长度基于对照表直接得到降幅阈值，通过电压测量模块检测电压降幅，将电压降幅与降幅阈值比较，电压降幅大于等于降幅阈值时，则通过pwm控制模块调整pwm信号的占空比以降低输出功率，以提高安全性；电压降幅小于降幅阈值时，通过pwm 控制模块调整pwm信号的占空比以提高输出功率，以加快充电速度；当电压降幅超过电压降幅较多时，可以报警或停止充电。电缆长度设定模块设定的长度与降幅阈值的对应可以通过试验获得，或者认为经过经验获得。
35.另外，所述降幅阈值也可以为一个固定值，通过电压测量模块检测电压降幅基于电缆长度设定模块设定的长度确定的系数调整后，再与固定的降幅阈值比较，也是可以的。即与电缆长度设定模块设定的长度对应的，可以是电压降幅的电压值，也可以为额定电压
的比例值，也可以为系数，或其它本领域技术人员可以实现的方式。本实用新型的一个改进在于设置电缆长度设定模块，获取电缆长度信息以用于调节pwm信号的占空比，而不在于如何调节pwm信号的占空比。
36.一种优选实施例为，所述控制处理器可以采用逐步增量的方式进行充电，所述控制处理器通过pwm控制模块调整pwm信号的占空比按基础电流进行充电，且通过电压测量模块获得在基础电流下进行充电的基础电压；如电压降幅正常，然后控制处理器通过pwm控制模块调整pwm信号的占空比以按增量电流进行充电，且通过电压测量模块获得在增量电流下进行充电的增量电压，逐步进行增量；如果电压降幅异常则，通过pwm控制模块调整pwm信号的占空比减量。
37.当(增量电压-基础电压)*k》压降阈值则认为存在异常，通过pwm控制模块调整输出pwm信号以降低输出功率，反之则认为充电正常，通过pwm控制模块调整输出pwm信号以提高输出功率，其中增量电压大于基础电压，k为与电缆长度相关的系数，压降阈值为已知的常数阈值。
38.如图1所示，电动汽车充电控制盒的充电插头与车辆的车辆插座插接配合充电，充电插头包括l、n、pe、cc、cp五个连接端，其中l、n、pe连接端分别与供电线路的l相线、n相线以及地线pe连接，用于供电和接地保护；cp连接端与pwm控制模块的输出端连接，cc连接端与pe连接端之间连接有充电插头连接状态检测电路，电动车辆端通过cc连接端即图中检测点3，获取充电插头连接状态。
39.所述充电插头连接状态检测电路包括开关s3、电阻r4和电阻rc,电阻r4 和电阻rc串联在pe连接端和cc连接端之间，开关s3并联在电阻r4两端，充电插头与车辆插座连接到位后会使开关s3切换状态，本实施例中开关s3为常闭开关，充电插头与车辆插座连接到位后会使开关s3断开，开关s3可以为微动开关，电动车辆端通过检测点3对cc与pe间进行电阻值测量获取充电插头连接状态，电阻值为∞ω为未连接状态，电阻值为rc为半连接状态，连接到位后s3开关断开，电阻r4与rc串接，电阻值为r4+rc为连接成功状态确认。当然，开关s3也可以为常开开关，在充电插头与车辆插座连接到位后开关s3闭合。
40.电动汽车充电控制盒和电动车辆端通过cp连接端监测充电枪连接状态，在 pwm控制模块的输出端处设有检测点1，用于检测充电枪连接状态，在cp与pe 间进行直流电压值测量，比如：电压为12v为未连接状态，电压为9v为连接状态，6v为连接后并且车辆确认可启动充电状态。在电动车辆端设有监测点2，为电动车辆端对充电枪连接状态的检测，对cp与pe间进行直流电压值测量，比如：电压为0v为未连接状态，电压为9v为连接状态，6v为连接后并且车辆确认可启动充电状态。
41.如图3所示的另一实施例，所述电动汽车充电控制盒在图1-2的实施例一的基础上，进一步还包括电压振幅检测模块、气压检测模块、内部温度检测模块、环境温度检测模块和环境湿度检测模块。
42.所述电压振幅检测模块与供电线路连接且与控制处理器连接，用于检测电压波动幅度是否大于电压波动阈值的波动范围，所述电压振幅检测模块可以包括滤波器和比较器，将采集的电压信号滤波后与比较器的电压波动阈值基准电压进行比较，确定其是否超过拨动范围，向控制处理器输出高电平表示电压降幅异常，在控制处理器收到电压振幅检测模块的高电平后，可以发出警报或停止充电。优选的，在预设时间段内，控制处理器收到
预设次数的电压振幅检测模块的高电平信号后，认为电压降幅异常，停止充电并发出警报。例如在45s 内电压波动次数大于等于3次，则判断充电异常，停止充电并发出报警信号，若充电过程出现小幅度的电压波动，视为电压降幅正常，继续充电。
43.当然作为另一种电压振幅检测的实施例，也可以由控制处理器通过电压测量模块监测，控制处理器基于电压测量模块的电压信号与电压波动阈值比较，当一段时间内，电压波动幅度大于电压波动阈值的波动范围，且电压波动次数大于电压波动阈值的波动次数，控制处理器判断电压降幅异常，停止充电并发出警报，当电压波动幅度小于电压波动阈值的拨动范围，控制处理器判断电压降幅正常。例如，电压波动幅度大于11％则认为存在电压拨动。
44.所述气压检测模块与控制处理器连接，控制处理器基于气压检测模块的的输入信号控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比。所述气压检测模块包括气压传感器，例如ba5803、bp5607、bmp180等，气压传感器与控制处理器连接，控制处理器基于气压传感器监测到的气压，对应相应海拔，调整pwm信号的占空比，降低输出功率，例如海拔2000米及以下，气压调整系数为1即不调整，海拔2500米则气压调整系数为0.95，即按额定功率的0.95输出，海拔3000米气压调整系数为0.90等。当然也可以通过别调整方式，例如简单的海拔大于等于3000，输出功率为0.90，低于3000则输出功率为1。
45.所述内部温度检测模块与控制处理器连接，控制处理器基于内部温度检测模块的输入信号控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比；或者，控制处理器基于内部温度检测模块的输入信号输出控制模块断开通电线路。所述内部温度检测模块包括与电源输入模块和/或充电插头接触连接的热敏电阻，热敏电阻通过温度采用电路与控制处理器连接，向控制处理器传输温度信号，控制处理器基于内部温度检测模块获取电源输入模块和/或充电插头的温度，当温度高于第一温度阈值时，控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比降低功率，当温度高于第二温度阈值时，控制处理器基于内部温度检测模块的输入信号输出控制模块断开通电线路。
46.所述环境温度检测模块和环境湿度检测模块分别与控制处理器连接，控制处理器基于环境温度检测模块和/或环境湿度检测模的输入信号控制pwm控制模块调整pwm信号的占空比；或者，控制处理器基于环境温度检测模块和/或环境湿度检测模的输入信号输出控制模块断开通电线路。所述环境湿度检测电路包括电容式传感器，当环境湿度改变时，湿敏电容的介电常数也发生变化，即电容变化量与相对湿度成正比，也就是随着环境湿度上升，湿敏电容的介电常数变大，电容量也增大，控制处理器基于环境湿度检测模块获取环境湿度，基于环境湿度获取相应的调整系数，与调整pwm信号的占空比，以降低输出功率或提高输出功率。所述环境温度传感器包括温度传感器，例如hdc2010，温度传感器的输出电压与测量的温度成正比，温度越高，传感器输出电压越高，控制处理器基于环境温度检测模块获取环境温度，基于环境温度获取相应的调整系数，与调整pwm信号的占空比，以降低输出功率或提高输出功率。
47.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。