本实用新型涉及集成充电技术领域，特别涉及一种集成式充电智能保护装置。
背景技术：
近年来，随着电动车使用量的增加，房地产行业高层建筑的建设，越来越多的业主面临着充电难的问题，继而引发私拉乱扯高空掉线充电等陋习引发可怕的后果，造成重大财产损失，人员伤亡事故。由电动车充电引发事故的媒体报道层出不穷，比比皆是。据统计，95％以上的电动车起火都是在充电环节发生的。现在市场上几乎所有的电动车都没有充电保险装置，充电器发生故障的情况下，会造成电瓶反向充电，导致短路，短时间内就会导致线路起火；再者就是长时间的“过充”陋习，晚上下班插上充电，第二天早上上班再拔掉，严重超出了蓄电池充电的时长，普通插座又没有自动断电装置，就造成电池发热，鼓包，短路，乃至引发火灾事故。随着公安消防部门，逐渐重视安全隐患问题，在老旧小区中已经逐步发布规定不许电动车在楼道内充电，因此，许多车主将电动车放置在小区车棚中，通过拉伸充电电线实现对电动车的充电，类似于此种形式，容易导致由于电线纵横或者电力负载过大，出现新的安全隐患。
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。
为此，本实用新型的一个目的在于提出一种集成式充电智能保护装置，通过采用有源电力滤波器与充电保护电路相结合实现对集成充电柜中的充电电池进行统一管理，能够根据电池的充电状态自动充电或断电，有效的防止了电流过充，造成的电池鼓包或出现火灾等现象。
为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种集成式充电智能保护装置，包括集成式充电柜体和设置在充电柜体中的充电保护电路；所述集成式充电柜体中，呈矩阵式设置多个充电仓，每个所述充电仓中设置红外传感器和充电插座，所述红外传感器和充电插座分别与充电保护电路连接；所述充电保护电路包括有源电力滤波器、电压转换模块、MCU控制器和过压保护模块；所述电压转换模块接入市电电网，所述电压转换模块与市电电网之间连接有源电力滤波器，所述电压转换模块、MCU控制器、过压保护模块依次连接，所述有源电力滤波器与MCU控制器相连接，所述过压保护模块连接每个充电插座，每个所述红外传感器分别与MCU控制器连接。
优选的，所述有源电力滤波器包括指令电流运算电路和补偿电流发生电路，所述指令电流运算电路与MCU控制器相连接；所述补偿电流发生电路与电压转换模块相连接。
优选的，所述集成式充电柜体的顶部设有锥形遮挡棚。
优选的，所述过压保护模块包括过压检测芯片、第一场效应管、第二场效应管、第一二极管和第二二极管；所述过压检测芯片的电压检测端口分别连接第一场效应管和第二场效应管的栅极，所述第一场效应管的源极和漏极之间并联第一二极管，所述第二场效应管的源极和漏极之间并联第二二极管；所述第一场效应管的漏极与第二场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极连接充电插座。
优选的，所述集成式充电柜体中部固定设有LED显示屏幕，所述LED显示屏幕与MCU控制器相连接。
优选的，每个所述充电仓的仓门上固定安装有指示灯，所述指示灯与过压保护模块相连接。
优选的，所述集成式充电柜体的外壳采用Q236B双层钢板制作而成，所述外壳的侧壁为双层钢板，两钢板之间填充岩棉作为防火材料。
根据本实用新型实施例提供的一种集成式充电智能保护装置，采用有源电力滤波器和充电保护电路相结合的形式实现了对集成式充点电池保护，首先，在输入端设置有源电力滤波器，利用有源电力滤波器将输入的电力信号进行将谐波与基波分离，进行脉宽调制后输出驱动脉冲，极性相反的注入电网对谐波电流进行补偿或抵消，消除了充电仓中使用的电力谐波；避免在对电池充放电时，出现电力谐波，影响电池使用寿命。设置充电保护电路，实现了采用充电保护电路根据电池的充电状态自动进行充电或断电，有效的防止了电流过充，造成的电池鼓包或出现火灾等现象。
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为本实用新型实施例提供的一种集成式充电智能保护装置中充电保护电路的电路连接示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种集成式充电智能保护装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种集成式充电智能保护装置的过压保护模块的电路原理图；
图中：1、集成式充电柜体；101、充电仓；2、红外传感器；3、充电插座；4、有源电力滤波器；5、电压转换模块；6、MCU控制器；7、过压保护模块；8、LED显示屏幕；
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所示，本实用新型实施例的一种集成式充电智能保护装置，包括集成式充电柜体1和设置在充电柜体中的充电保护电路；集成式充电柜体1中，呈矩阵式设置多个充电仓101，每个充电仓101中设置红外传感器2和充电插座3，红外传感器2和充电插座3分别与充电保护电路连接；充电保护电路包括有源电力滤波器4、电压转换模块5、MCU控制器6和过压保护模块7；电压转换模块5接入市电电网，电压转换模块5与市电电网之间连接有源电力滤波器4，电压转换模块5、MCU控制器6、过压保护模块7依次连接，有源电力滤波器4与MCU控制器6相连接，过压保护模块7连接每个充电插座3，每个红外传感器2分别与MCU控制器6连接。
需要说明的是，有源电力滤波器4包括指令电流运算电路和补偿电流发生电路，参考型号为MAX275的有源电力滤波器；其中，指令电流运算电路与MCU控制器6相连接；补偿电流发生电路与电压转换模块5相连接。指令电流运算电路实时监测线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入MCU控制器6的主控芯片对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，生成与电网谐波电流幅值相等，极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
本装置的额定工作电压为380V，可承受-40％至+20％的电压波动，适应各种不同工况的电能质量环境，同时，如果电压波动超过上下线，过压保护电路自动闭锁，小型化，体积仅为同类主流品牌1/6,占用更少空间。
采用源电力滤波器实现了并联独立控制，三相电流互相之间不受影响，各项电流独立控制，单相注入电流，中性线性滤波能力为相线的三倍，提高了IP防护等级，防雷保护能力为20KA，具备故障自检能力，包括市电欠压或过压、母线过压或过流、保险丝熔断等多种故障自检，所有故障均通过LED显示屏幕或仓门的指示灯发出警报信号，整个装置能自动采取自我保护，及时排除故障。
如图2所示，集成式充电柜体1的顶部设有锥形遮挡棚。其中，集成式充电柜体1的外壳冷加工成形，二氧化碳气体保护焊焊接装配。外壳表面经除锈、除油、打磨、磷化处理后静电喷塑，塑面的颜色可选定。背面增加纵向加强筋，提高箱门的防撞击能力。外壳的侧壁为双层钢板，两钢板之间填充岩棉作为防火材料。
如图3所示，过压保护模块7包括过压检测芯片UI、第一场效应管V1、第二场效应管V2、第一二极管VD1和第二二极管VD2；过压检测芯片UI的电压检测端口分别连接第一场效应管VI和第二场效应管V2的栅极，第一场效应管V1的源极和漏极之间并联第一二极管VD1，第二场效应管VD2的源极和漏极之间并联第二二极管VD2；第一场效应管V1的漏极与第二场效应管V2的漏极连接，第二场效应管V2的源极连接充电插座3。在正常状态下电路中U1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个场效应管都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。
基于此本实用新型提供的充电保护电路中，当过压检测芯片UI检测到电池电压达到4.28V时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电仓101无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。过压检测芯片UI检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
集成式充电柜体1中部固定设有LED显示屏幕8，LED显示屏幕8与MCU控制器6相连接。每个充电仓101的仓门上固定安装有指示灯，指示灯与过压保护模块7相连接。
本实用新型在使用时，首先有源电力滤波器将电网中的电力信号进行分解一部分电力信号谐波消除后，经过电压转换模块进行电压转换，经过电压转换模块转换成各种器件的工作电压，具体包括电压转换模块为MCU控制器供电，为MCU控制器接收红外传感器的检测信号，红外传感器用于检测充电仓中是否有正在充电的电池，如果红外传感器被遮挡，说明该充电仓中有正在充电的电池，MCU控制器接收到红外传感器的检测信号后，控制该编号的充电仓的指示灯显示红灯，表示正在被占用，并将被占用的充电仓的编号利用LED显示屏幕显示。
关于电池在充电仓的充电过程，本实用新型中，当用户将电池的充电接口插入插座时，该接口的负载增大，该充电插座的电压被拉低，MCU识别该充电接口，接通该充电插座对应的过压保护模块7，为该电池充电，直至充电完成，过压保护模块自动断开。
根据本实用新型实施例提供的一种集成式充电智能保护装置，采用有源电力滤波器和充电保护电路相结合的形式实现了对集成式充点电池保护，首先，在输入端设置有源电力滤波器，利用有源电力滤波器将输入的电力信号进行将谐波与基波分离，进行脉宽调制后输出驱动脉冲，极性相反的注入电网对谐波电流进行补偿或抵消，消除了充电仓中使用的电力谐波；避免在对电池充放电时，出现电力谐波，影响电池使用寿命。设置充电保护电路，实现了采用充电保护电路根据电池的充电状态自动进行充电或断电，有效的防止了电流过充，造成的电池鼓包或出现火灾等现象。
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。