直流充电桩的制作方法

1.本实用新型涉及充电桩技术领域，尤其涉及直流充电桩。


背景技术：

2.随着电动汽车产业的发展，电动汽车对充电桩的需求越来越大。目前市面上出现了双枪充电桩，可以同时为两辆车进行充电，但每个充电枪的功率固定，无法适应车辆的不同充电需求。


技术实现要素：

3.本实用新型通过提供直流充电桩，解决了现有技术中充电桩的充电枪功率无法改变的技术问题。
4.本实用新型提供如下技术方案：
5.一种直流充电桩，包括第二继电器、控制器、多个直流充电模块、多个充电枪和多个第一继电器；
6.多个所述直流充电模块、多个所述充电枪及多个所述第一继电器一一对应；
7.每个所述直流充电模块的输入端连接交流电网，每个所述直流充电模块的输出端通过对应的所述第一继电器连接对应的所述充电枪；
8.任意一个所述直流充电模块的输出端与其他任意一个所述直流充电模块的输出端还通过单独的所述第二继电器连接；
9.每个所述直流充电模块、所述第一继电器及所述第二继电器连接所述控制器。
10.优选的，所述直流充电桩还包括can通讯电路，所述can通讯电路连接所述控制器。
11.优选的，所述直流充电桩还包括485通讯电路，所述485通讯电路连接所述控制器。
12.优选的，所述直流充电桩还包括232通讯电路，所述232通讯电路连接所述控制器。
13.优选的，所述直流充电桩还包括充电枪检测电路，所述充电枪检测电路连接所述控制器。
14.优选的，所述直流充电桩还包括开关量检测电路，所述开关量检测电路连接所述控制器。
15.优选的，所述直流充电桩还包括开关量输出电路和第三继电器；
16.所述开关量输出电路的输入端连接所述控制器，所述开关量输出电路的输出端连接所述第三继电器的线圈；
17.所述第一继电器的线圈与所述第三继电器的触点串联，所述直流充电模块的输出端通过对应的所述第一继电器的触点连接对应的所述充电枪；
18.或
19.所述第二继电器的线圈与所述第三继电器的触点串联，任意两个所述直流充电模块的输出端通过所述第二继电器的触点连接。
20.优选的，所述直流充电桩还包括温度检测电路，所述温度检测电路连接所述控制
器。
21.优选的，所述直流充电桩还包括直流电压检测电路，所述直流电压检测电路连接所述控制器。
22.优选的，所述直流充电桩还包括交流电压检测电路，所述交流电压检测电路连接所述控制器。
23.本实用新型提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
24.本实用新型的控制器可以通过控制第一继电器和第二继电器的开闭来改变每个充电枪的充电功率，可以满足车辆的不同充电需求。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
26.图1为本实用新型实施例中直流充电桩的部分结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例中直流充电桩的另一部分结构示意图；
28.图3为本实用新型实施例中can通讯电路的电路图；
29.图4为本实用新型实施例中485通讯电路的电路图；
30.图5为本实用新型实施例中232通讯电路的电路图；
31.图6为本实用新型实施例中充电枪检测电路的电路图；
32.图7为本实用新型实施例中开关量检测电路的电路图；
33.图8为本实用新型实施例中开关量输出电路和第三继电器的电路图；
34.图9为本实用新型实施例中温度检测电路的电路图；
35.图10为本实用新型实施例中直流电压检测电路的电路图；
36.图11为本实用新型实施例中交流电压检测电路的电路图；
37.图12为本实用新型实施例直流充电桩的工作流程图。
具体实施方式
38.本实用新型实施例通过提供直流充电桩，解决了现有技术中充电桩的充电枪功率无法改变的技术问题。
39.为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明。
40.如图1所示，本实施例的直流充电桩包括第二继电器、控制器、多个直流充电模块、多个充电枪和多个第一继电器；多个直流充电模块、多个充电枪及多个第一继电器一一对应；每个直流充电模块的输入端连接交流电网，每个直流充电模块的输出端通过对应的第一继电器连接对应的充电枪；任意一个直流充电模块的输出端与其他任意一个直流充电模块的输出端还通过单独的第二继电器连接；每个直流充电模块、第一继电器及第二继电器连接控制器。
41.本实施例以双枪直流充电桩为例进行说明。直流充电模块采用现有技术，用于将
交流电转化为直流电并为充电枪提供充电功率，每个直流充电模块的功率可以相同，也可以不同。如图1所示，控制器控制左边的第一继电器闭合、第二继电器和右边的第一继电器断开时，则仅左边的直流充电模块为左边的充电枪提供充电功率；控制器控制右边的第一继电器闭合、第二继电器和左边的第一继电器断开时，则仅右边的直流充电模块为右边的充电枪提供充电功率；控制器控制两个第一继电器闭合、第二继电器断开时，则左边的直流充电模块为左边的充电枪提供充电功率、右边的直流充电模块为右边的充电枪提供充电功率；控制器控制左边的第一继电器和第二继电器闭合、右边的第一继电器断开时，则两个直流充电模块同时为左边的充电枪提供充电功率；控制器控制右边的第一继电器和第二继电器闭合、左边的第一继电器断开时，则两个直流充电模块同时为右边的充电枪提供充电功率。由上文可知，本实施例的控制器可以通过控制第一继电器和第二继电器的开闭来改变每个充电枪的充电功率，可以满足车辆的不同充电需求。
42.如图2所示，本实施例的直流充电桩还可以包括可擦除只读存储器(eeprom)、多路can通讯电路、多路485通讯电路、多路232通讯电路、直流电表、绝缘检测盒、读卡器、触摸屏、4g路由器、多路充电枪检测电路、多路开关量检测电路、多路开关量输出电路、第三继电器、温度检测电路、多路直流电压检测电路、多路交流电压检测电路，can通讯电路、485通讯电路、232通讯电路分别连接控制器，可以为控制器与其它器件之间提供不同的通信方式。对于双枪直流充电桩，则可以包括4路can通讯电路、2路485通讯电路、3路232通讯电路。
43.eeprom连接控制器，eeprom用于存储数据，可以通过软件设定当控制器的供电电压低于一定值时，控制器可以将内存数据通过串行口传输给eeprom；控制器的供电电压恢复正常后，控制器又通过串行口将eeprom保存的数据重新读进来，并且上电时只读一次eeprom存储的内容。
44.控制器通过4路can通讯电路分别连接直流充电模块、两辆车的电池管理系统以及电网计费单元，从而通过can总线进行通信。电网计费单元用于对车辆充电的费用进行计费。控制器一般自带两路can接口，则本实施例的2路can通讯电路为控制器的内部电路，另外2路can接口需要通过spi外扩的方式得到，如图3所示的can通讯电路。本实施例选用mcp2515芯片实现外扩，mcp2515依靠内部的两个屏蔽寄存器和六个滤波寄存器，能够有针对性的过滤掉不需要的can报文，因而可以减少控制器的资源消耗。mcp2515与控制器之间通过spi连接，通过片选cs及int信号的不同，可以使spi接口外扩成can控制器，can控制器再与can收发器连接，can收发器选用ctm1051kt芯片实现，ctm1051kt是一款隔离型收发器，具有很低的电磁辐射和高度的抗电磁干扰性，高低温特性好，满足汽车电子、工业级产品的要求，且设计使用简单。
45.控制器通过2路485通讯电路分别连接直流电表和绝缘检测盒，控制器通过rs485接口从直流电表读取2个充电枪的电量信息，通过rs485接口从绝缘检测盒读取绝缘检测的信息。485通讯电路如图4所示，rsm485cht隔离收发器集成了电源隔离、电气隔离、rs485接口芯片和总线保护于一身，使产品能够方便的连接rs485网络，且隔离电压高达2500vdc。rsm485cht隔离收发器将ttl电平转换成485电平后，由485a、485b引脚到输出端子与直流电表或绝缘检测盒连接。
46.控制器通过3路232通讯电路分别连接读卡器、触摸屏和4g路由器，这样充电时可以通过读卡器进行费用结算，通过4g路由器与桩联网云平台链接。232通讯电路如图5所示，
rsm232隔离收发器无隔离输出电源脚，能够实现点对点通信，隔离电压高达2500vdc。rsm232隔离收发器将ttl电平转换成232电平后，由tout、rin、rgnd引脚到输出端子与读卡器、触摸屏或4g路由器连接。
47.充电枪检测电路用于检测充电枪与车辆之间的连接状态，电路图如图6所示，3个lm293电压比较器一端的参考电压由电阻r50～r53分压得到固定值，固定电平从+12v_cc1到pe之间依次为9.25v、4.87v、2.75v。3个lm293电压比较器的另一端电压值来自cc1_g1采集到的外部检测点电压值，当同相输入端电压值大于反向输入端电压值时，比较器输出低电平，光耦tlp185导通，将与控制器相连接的gpio引脚拉低，控制器通过3个gpio口的电平高低值的不同组合来判断此时充电枪与车辆之间的连接状态。
48.开关量检测电路用于采集充电桩的多个触点开关量反馈信息，包括熔断器、防雷器、急停开关、水浸、门磁、交流接触器等触点反馈，以保证控制器下发的开关闭合指令确实得到执行。充电桩接触器开关触点闭合为“高电平”有效，开关量检测电路如图7所示，当km1端子采集到高电平时，光耦tlp185左侧发光二极管导通，从而使光耦右侧三极管导通，将km1’处电平拉低，低电平会输入到控制器的引脚，帮助控制器判断此时的触点处于闭合状态。mlb1608-300磁珠及后面的电容能够有效的滤除输入侧的干扰，光耦能够有效保证外部输入与内部电路的隔离，保护内部电路的安全。
49.开关量输出电路的输入端连接控制器，开关量输出电路的输出端连接第三继电器的线圈；第一继电器的线圈与第三继电器的触点串联，直流充电模块的输出端通过对应的第一继电器的触点连接对应的充电枪；或者，第二继电器的线圈与第三继电器的触点串联，任意两个直流充电模块的输出端通过第二继电器的触点连接。图2中以第一继电器为例。控制器通过开关量输出电路控制第三继电器的断开与闭合，进而控制第一继电器的断开与闭合，从而实现利用开关量信号控制充电桩直流接触器、交流接触器、泄放电阻导通、枪锁开关、故障灯显示等外接的器件。开关量输出电路如图8所示，控制器通过控制引脚k1’为低电平，使光耦tlp185左侧发光二极管导通，进而使光耦右侧的三极管导通，将光耦4号脚的电平拉低，实现pnp型三极管s8550的开通，此时第三继电器的线圈得电，拉动板第三继电器的触点开关闭合，第三继电器的触点开关与第一继电器的线圈相连接，使第一继电器的线圈得电，控制第一继电器的触点开关闭合，从而实现由板载小型继电器控制外部大继电器的设计。
50.温度检测电路用于检测充电桩的温度，电路图如图9所示，温度检测电路留一个端子用于连接pt1000铂电阻，pt1000铂电阻与其他三个电阻组成一个桥式电路，当外界的温度变化时会引起铂电阻的阻值变化，两桥臂上的电压差分信号也会跟随变化。温度检测电路的温度采集范围设计为-40℃～+70℃，根据pt1000铂电阻分度表可知，对应的电阻值变化区间为842.7ω～1270ω。差分电压信号作为运放max44248asa+的输入端，再经过差分转单端的10倍的放大，然后经过电容滤波和跟随，将放大后的电压给到控制器引脚，采集的电压范围为0.21v～2.3v。tl431芯片的作用是获得一个2.5v的基准电压作为电阻桥的参考电压，1n4148二极管能够防止出现高电压损坏控制器。
51.直流电压检测电路用于检测充电桩的直流电压，直流电压采集端输入电压范围为-750v～+750v，以采集+750v电压为例，如图10所示，+750v电压经过8个390k欧姆及两个390欧姆的电阻组成的回路，可以将回路电流控制在0.24ma，因此两个390欧姆电阻两端的
电压差为0.187v左右，再经过ina129的放大，通过调节运放rg的值，将放大倍数调整为k＝5.94，得到放大后的电压1.11v，根据tl431芯片手册推荐的外围电路，+5v输入电压经过tl431电路获得一个2.5v的基准电压，该基准电压经过电阻r112和r114的分压，再经过跟随得到ina129的基准参考电压1.67v。
±
750v输入电压范围所对应的采集电压范围在此基准电压1.67v上下浮动1.11v，所以采集的直流电压范围在0.55v～2.78v之间，该范围的电压经过iso124实现隔离后输入到控制器引脚。其中用到的采样电阻规格选择精度为0.1％，温漂为25ppm。
52.交流电压检测电路用于检测充电桩的交流电压，电路图如图11所示，交流电压的采集是选择采取两组
±
380v的线电压，两个端子接入380v电压，16个100k欧姆的电阻两两并联等效为8个50k欧姆的电阻串联，再与电流型的电压互感器原边形成回路。采样电阻选择精度为0.1％，温漂为25ppm，经过计算电流型电压互感器的线圈电流值控制在0.95ma，选择16个电阻并联的方式也是利于减少电阻功耗，减少电路发热。电压互感器副边电流也为0.95ma，经过一个1.8k欧姆的电阻，将电流信号转变成电压信号约1.71v，1.71v为有效值数值，考虑到峰值情况为1.71*1.414＝2.422v；根据tl431芯片手册推荐的外围电路，+5v输入电压经过tl431电路获得一个2.5v的基准电压。该基准电压经过跟随与同样经过跟随的有效值电压形成加法电路，再经过跟随并考虑峰值情况，最终得到的输入给控制器引脚的电平范围在0.859v～2.474v。
53.本实施例的直流充电桩的使用过程如图12所示，触摸屏的主要界面可分为：主界面、充电模式选择界面、启动界面、充电等待界面、充电实时信息界面、结算界面。触摸屏的人机交互界面设计严格参考此工作流程。用户开始充电时，手动连接好充电枪与电动汽车接口，通过app扫码或者读卡器刷卡的方式进入充电模式选择界面。在定时充电、自动充电、定价充电三种模式中选择所需要的充电模式，选择好指定的充电模式后通过手机app、微信小程序或者点击触摸屏界面启动充电进入充电等待界面。在此界面充电桩与电动汽车完成充电握手、自检、配置模块输出后吸合输出继电器，开始正式充电。充电信息界面中可以实时显示充电过程中的各类参数。充电过程中用户可以随时手动停止充电或等待自动停止充电，无论选择哪一种停止充电的方式，都将跳转到结算界面结算此次充电费用。
54.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
55.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。