一种检测充电枪火线与零线短路的电路的制作方法

本发明涉及充电故障探测，尤其是一种检测充电桩的充电枪火线与零线短路的电路及方法。

背景技术：

1、充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。

2、随着国家对电动汽车越来越重视，充电桩也越来越普及了。但一部分充电桩也存在故障、不好用等问题，有些容易漏电或者起火等。而电枪火线与零线短路会造成漏电甚至烧毁汽车等现象，因此需要充电桩具备输出侧的漏电保护功能和输出侧过流和短路保护功能。而短路保护一般通过对充电枪的零线和火线是否短路进行检测，从而采取保护措施。

3、传统检测充电枪的零线和火线是否短路的方法为：控制闭合辅助检测继电器k3、继电器k4，检测r3电压值来判断是否存在电阻r0，来确认充电枪的火线端子和零线端子是否短路，其检测电路如图1所示。

4、该方法存在以下缺点：1)辅助继电器k3,继电器k4闭合后，充电枪头火线端子带电，威胁到用户安全；2)器件多，成本高，除了继电器电路外，检测信号模块还需要做耐压隔离以满足安规要求；3)每次充电前都需要主动控制继电器做检测，不能保持实时在线检测；4)可靠性欠缺，继电器属于机械器件，寿命不如电子器件，继电器一旦失效会造成误判，失去检测功能。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术问题，本发明提供一种充电枪火线与零线短路的电路及检测方法，能解决上述不足，提高短路检测电路的安全性、可靠性，且使用寿命长。

2、本发明的一种检测充电桩的充电枪火线与零线短路的电路，一种检测充电桩的充电枪火线与零线短路的电路，包括第一接线端子l0、第二接线端子n0、第三接线端子l1和第四接线端子n1；其中第一接线端子l0用于连接至充电枪的火线；第二接线端子n0用于连接至充电枪的零线；第三接线端子l1用于连接至电网的火线；第四接线端子n1用于连接至电网的零线；

3、第一接线端子l0和第三接线端子l1之间连接有第一继电器k1；

4、第二接线端子n0和第四接线端子n1之间连接有第二继电器k2；

5、还包括依次串联连接的分压电路，第一整流滤波电路和放大比较电路；

6、分压电路包括并联在继电器k1两端的安规电容c1、依次连接在第二接线端n0和地之间的电容安规c2和电阻r1；

7、第一整流滤波电路包括整流二极管d1和电容c3，整流二极管d1的输入端连接至电阻r1和安规电容c2的连接线,电容c3连接在整流二极管d1的输出和地之间；

8、放大比较电路的输入端连接在第一整流滤波电路的输出端，放大比较电路的输出端输出检测信号。

9、进一步的，所述安规电容c1与第三接线端子l1之间设置电阻rx，所述安规电容c2与电阻r1之间设置电阻ry。

10、进一步的，还包括钳位电路，钳位电路包括稳压二极管d2，稳压二极管d2输出端连接至二极管d1的输出，稳压二极管d2和电容c3为并联关系。

11、进一步的，还包括放电电阻r2,所述放电电阻r2并联在电容c3两端。

12、进一步的，所述放大比较电路采用电压比较器电路，所述电压比较器电路包括电压比较器u1，电压比较器u1反相端通过电阻r3连接至电阻r2，电压比较器u1同相端设定基准电压，通过电压比较器u1的输出端直接输出检测结果。

13、进一步的，所述基准电压通过分压电路r4、r5来提供，其中r4的一端接地，另一端连接电阻r5和电压比较器u1的输入端，电阻r5的另一端连接至直流电源vdd。

14、进一步的，还包括滤波电容c4,滤波电容c4连接在直流电源vdd和地之间。

15、进一步的，所述放大比较电路为同向运算放大电路，包括运算放大器；所述运算放大器的正向输入端通过电阻r3连接至整流二极管d1的输出端，所述运算放大器的反向输入端通过电阻r4连接至地，电阻r5连接在所述运算放大器的反向输入端和输出端之间，所述运算放大器的输出端输出检测信号。

16、进一步的，还包括第二整流滤波电路，第二整流滤波电路包括二极管d3、电容c3；其中二极管d3的输出端连接至运算放大器的输出端，电容c3并联在二极管d3与地之间。

17、进一步的，还包括放电电阻r6,其中放电电阻r6并联在电容c3两端。

18、本发明通过安规电容分压后，电流为交流电，再经半波整流电路后将交流信号转换为直流信号，同时通过钳位电路避免输入电压比较器电路的电压过高，从而损毁电压比较器输入端，再通过放电电阻放电对多余的功率吸收，保证输入电压比较器电路的电压稳定，及时泄放c3电容残压，避免电压比较器输入悬空，使其电路工作异常,采用较少的元器件实现电气隔离的基础上提高了检测电路的安全性。

19、通过在充电枪外设置电压比较器电路，且最终通过对充电枪之外的电压比较器输出的电平值进行判断以实现在线实时检测零线与火线是否短路，相比现有的通过控制充电枪来检测零线与火线是否短路，安全性、可靠性更高，且操作简便。

20、本发明的有益效果体现在，

21、1)安规电容可避免用户误操作导致的危险，提高检测电路的安全性；

22、2)采用安规电容分压的同时实现电气隔离，可靠性高，不用额外做隔离保护，器件少，且采用电容、电阻等电子器件，使用寿命长；

23、3)可实时在线检测是否短路，无需每次控制充电枪检测；

24、4)检测短路电阻r0的范围大，通过合理配置电路参数，实测被测电阻最大可支持kω级。

技术特征：

1.一种检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于，包括第一接线端子l0、第二接线端子n0、第三接线端子l1和第四接线端子n1；

2.根据权利要求1所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：所述安规电容c1与第三接线端子l1之间设置电阻rx，所述安规电容c2与电阻r1之间设置电阻ry。

3.根据权利要求1所述的检测充电桩的充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：还包括钳位电路，钳位电路包括稳压二极管d2，稳压二极管d2输出端连接至二极管d1的输出，稳压二极管d2和电容c3为并联关系。

4.根据权利要求1所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：还包括放电电阻r2,所述放电电阻r2并联在电容c3两端。

5.根据权利要求1所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：所述放大比较电路采用电压比较器电路，所述电压比较器电路包括电压比较器u1，电压比较器u1反相端通过电阻r3连接至电阻r2，电压比较器u1同相端设定基准电压，通过电压比较器u1的输出端直接输出检测结果。

6.根据权利要求5所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：所述基准电压通过分压电路r4、r5来提供，其中r4的一端接地，另一端连接电阻r5和电压比较器u1的输入端，电阻r5的另一端连接至直流电源vdd。

7.根据权利要求6所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：还包括滤波电容c4,滤波电容c4连接在直流电源vdd和地之间。

8.根据权利要求1所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：所述放大比较电路为同向运算放大电路，包括运算放大器；所述运算放大器的正向输入端通过电阻r3连接至整流二极管d1的输出端，所述运算放大器的反向输入端通过电阻r4连接至地，电阻r5连接在所述运算放大器的反向输入端和输出端之间，所述运算放大器的输出端输出检测信号。

9.根据权利要求6所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：还包括第二整流滤波电路，第二整流滤波电路包括二极管d3、电容c3；

10.根据权利要求9所述的检测充电枪火线与零线短路的电路，其特征在于：还包括放电电阻r6,其中放电电阻r6并联在电容c3两端。

技术总结
本申请涉及充电枪火线与零线短路技术领域，公开了一种检测充电枪火线与零线短路的电路，其中充电枪的火线L0通过继电器K1与电网的火线L1连接，充电枪的零线N0通过继电器K2与电网的零线N1连接，还包括依次串联连接的分压电路，第一整流滤波电路和放大比较电路，其中安规电容C1、被测电阻R0、安规电容C2和电阻R1构成分压电路，放大比较电路的输出端输出检测信号，本申请采用安规电容分压的同时实现电气隔离，可靠性高，不用额外做隔离保护，器件少。

技术研发人员：梁文聪,白海涛,陈刚,吴志磊
受保护的技术使用者：广州万城万充新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12