CN108539831A - 一种充电设备及其输出端的短路检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电设备及其输出端的短路检测电路，本实施例通过在充电设备输出端输出电能之前，控制模块控制第一开关模块断开、控制第二开关模块闭合并检测串接线路中的电压或电流；若电压或电流为零，则充电设备输出端未短路，控制模块控制第一开关模块闭合、控制第二开关模块断开，以接通市电和充电设备输出端之间的连接；若电压或电流不为零，则充电设备输出端短路，保持第一开关模块断开并保持第二开关模块闭合，可以有效避免充电设备内部的继电器因短路而损坏，保证充电安全。

Description

一种充电设备及其输出端的短路检测电路

技术领域

本发明实施例属于充电设备技术领域，尤其涉及一种充电设备及其输出端的短路检测电路。

背景技术

随着国内外电动交通工具产业的快速发展，电动交通工具(例如，两轮电动车、电动小汽车、电动公交车等)的市场占有率不断提升，作为电动交通工具普及必不可少的基础设施，充电设备越来越受关注，保证充电设备的充电安全至关重要。

然而，现有的充电设备(例如，充电桩)的输出端在短路或者其接入的充电接口或者车载充电机短路的情况下，使用该充电设备为电动交通工具充电会导致充电设备内部的继电器(或同等功能器件)损坏，严重的影响充电过程的安全性，存在较大的安全隐患且可能造成重大财产损失。

发明内容

本发明实施例提供一种充电设备及其输出端的短路检测电路，通过在充电设备输出端输出电能之前，检测充电设备输出端是否短路，并在检测到短路时，不接通其与市电电源之间的连接，从而可以有效避免充电设备内部的继电器因短路而损坏，保证充电安全。

本发明实施例一方面提供一种充电设备输出端的短路检测电路，其包括第一开关模块、第二开关模块、第一分压模块、供电模块和控制模块；

所述第一开关模块的输入端接所述充电设备输出端接入市电的火线输入端和零线输入端，所述第一开关模块的输出端接所述充电设备输出端输出市电的火线输出端和零线输出端，所述第一开关模块的受控端接所述控制模块的第一控制端，所述第二开关模块、所述第一分压模块和所述供电模块串接在所述火线输出端和所述零线输出端之间，所述第二开关模块的受控端接所述控制模块的第二控制端，所述控制模块的检测端连接在所述第二开关模块、所述第一分压模块和所述供电模块的串接线路中的任意位置；

在所述充电设备输出端输出电能之前，所述控制模块控制所述第一开关模块断开、控制所述第二开关模块闭合并检测所述串接线路中的电压或电流；若所述电压或所述电流为零，则所述充电设备输出端未短路，所述控制模块控制所述第一开关模块闭合、控制所述第二开关模块断开，以接通所述市电和所述充电设备输出端之间的连接；若所述电压或所述电流不为零，则所述充电设备输出端短路，保持所述第一开关模块断开并保持所述第二开关模块闭合。

优选的，所述第一开关模块和所述第二开关模块分别为继电器、交流接触器或交流隔离器中的任一种。

优选的，所述第一分压模块包括至少一个分压电阻。

优选的，所述充电设备输出端包括一个零线输入端、三个火线输入端、一个零线输出端和三个火线输出端，所述第二开关模块、所述第一分压模块和所述供电模块串接后一端接所述零线输出端、另一端分别接所述三个火线输出端。

优选的，所述短路检测电路还包括第三开关模块、第四开关模块、第二分压模块和第三分压模块；

所述第二开关模块的第一端接所述充电设备输出端的第一端，所述第二开关模块的第二端接所述第一分压模块的第一端，所述第一分压模块的第二端接所述供电模块的第一端，所述供电模块的第二端与所述第二分压模块的第一端和所述第三分压模块的第一端共接，所述第二分压模块的第二端接所述第三开关模块的第一端，所述第三开关模块的第二端接所述充电设备输出端的第一端，所述第三开关模块的受控端接所述控制模块的第三控制端，所述第三分压模块的第二端接所述第四开关模块的第一端，所述第四开关模块的第二端接所述充电设备输出端的第二端，所述第四开关模块的受控端接所述控制模块的第四控制端，所述控制模块的检测端接所述第二开关模块的第一端或第二端，所述充电设备输出端的第一端、第二端分别为其零线输出端、火线输出端，或者，所述充电设备输出端的第一端、第二端分别为其火线输出端、零线输出端；

在所述充电设备输出端输出电能之前，所述控制模块控制所述第一开关模块断开，控制所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块闭合并检测所述第二开关模块的第一端或第二端的电压；若所述电压小于等于第一预设值，则所述充电设备输出端未短路，所述控制模块控制所述第一开关模块闭合并控制所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块断开，以接通所述市电和所述充电设备输出端之间的连接；若所述电压大于第一预设值且小于等于第二预设值，则所述充电设备输出端短路，保持所述第一开关模块断开并保持所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块闭合。

优选的，所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块分别为继电器、交流接触器或交流隔离器中的一种。

优选的，所述第一分压模块、所述第二分压模块和所述第三分压模块均包括至少一个分压电阻。

优选的，所述第一分压模块包括第一分压电阻，所述第二分压模块包括第二分压电阻，所述第三分压模块包括第三分压电阻，所述 所述

优选的，所述充电设备输出端包括一个零线输入端、三个火线输入端、一个零线输出端和三个火线输出端。

本发明实施例另一方面还提供一种充电设备，其包括上述的短路检测电路。

本发明实施例通过在充电设备输出端输出电能之前，检测充电设备输出端是否短路，并在检测到短路时，不接通其与市电电源之间的连接，从而可以有效避免充电设备内部的继电器因短路而损坏，保证充电安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明的一个实施例提供的短路检测电路的结构框图；

图2是本发明的一个实施例提供的短路检测电路的结构框图；

图3是本发明的一个实施例提供的短路检测电路的电路示意图；

图4是本发明的一个实施例提供的短路检测电路的结构框图；

图5是本发明的一个实施例提供的短路检测电路的结构框图；

图6是本发明的一个实施例提供的短路检测电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

如图1所示，本发明的一个实施例提供一种充电设备输出端的短路检测电路100，其包括第一开关模块10、第二开关模块20、第一分压模块30、供电模块40和控制模块50。

本实施例所提供的短路检测电路100中各模块之间的连接关系为：

第一开关模块10的输入端接充电设备输出端的火线输入端L-in和零线输入端N-in，第一开关模块10的输出端接充电设备输出端的火线输出端L-out和零线输出端N-out，第一开关模块10的受控端接控制模块50的第一控制端，第二开关模块20、第一分压模块30和供电模块40串接在火线输出端L-out和零线输出端N-out之间，第二开关模块20的受控端接控制模块50的第二控制端，控制模块50的检测端连接在第二开关模块20、第一分压模块30和供电模块40的串接线路中的任意位置。

在具体应用中，第一开关模块10和第二开关模块20分别为继电器、交流接触器或交流隔离器中的任一种；控制模块50具体可以为单片机。

在具体应用中，第二开关模块20、第一分压模块30和供电模块40的串接顺序可以为任意顺序，控制模块50可以与串接线路中的任一接线点连接。图1中仅示例性的示出了将第二开关模块20、第一分压模块30和供电模块40依次串接且控制模块50的检测端连接在第二开关模块20和第一分压模块30之间的接线点的情况。

在具体应用中，第一分压模块20包括至少一个分压电阻，也可以包括其他阻值确定的可以起到电压检测作用的器件。

本实施例所提供的短路检测电路100的工作原理为：

在充电设备输出端向需要被充电的负载(例如，电动交通工具)输出电能之前，控制模块控制第一开关模块断开、控制第二开关模块闭合并检测串接线路中的电压或电流；若电压或电流为零，则充电设备输出端未短路，控制模块控制第一开关模块闭合、控制第二开关模块断开，以接通市电和充电设备输出端之间的连接，使充电设备输出端可以向负载输出电能；若电压或电流不为零，则充电设备输出端短路，保持第一开关模块断开并保持第二开关模块闭合，使使充电设备输出端无法向负载输出电能。

本实施例通过在充电设备输出端输出电能之前，检测充电设备输出端是否短路，并在检测到短路时，不接通其与市电电源之间的连接，从而可以有效避免充电设备内部的继电器因短路而损坏，保证充电安全。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，图1所对应的实施例中的充电设备可以接入并输出三相交流电，对应的充电设备输出端包括一个零线输入端N-in、三个火线输入端(分别表示为L-in1、L-in2和L-in3)、一个零线输出端N-out和三个火线输出端(分别表示为L-out1、L-out2、L-out3)，第二开关模块20、第一分压模块30和供电模块40串接后一端接零线输出端N-out、另一端分别接三个火线输出端L-out1、L-out2和L-out3，即供电模块40原本与火线输出端L-out连接的一端现在分别接L-out1、L-out2和L-out3。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，基于图1所对应的实施例，为了更加清楚的示意第一开关模块10和第二开关模块20的工作原理，将第一开关模块10示意为双刀双掷开关S1，将第二开关模块20示意为单刀单掷开关S2；第一分压模块30选用电阻R1，供电模块40选用直流电源，控制模块50选用MCU。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，在图1所示的短路检测电路100的基础之上，其还包括第三开关模块60、第四开关模块70、第二分压模块80和第三分压模块90。

本实施例，短路检测电路100中各模块之间的连接关系为：

第二开关模块20的第一端接充电设备输出端的第一端，第二开关模块20的第二端接第一分压模块30的第一端，第一分压模块30的第二端接供电模块40的第一端，供电模块40的第二端与第二分压模块80的第一端和第三分压模块90的第一端共接，第二分压模块80的第二端接第三开关模块60的第一端，第三开关模块60的第二端接充电设备输出端的第一端，第三开关模块60的受控端接控制模块50的第三控制端，第三分压模块80的第二端接第四开关模块70的第一端，第四开关模块70的第二端接充电设备输出端的第二端，第四开关模块70的受控端接控制模块50的第四控制端，控制模块50的检测端接第二开关模块60的第一端或第二端，充电设备输出端的第一端、第二端分别为其零线输出端、火线输出端，或者，充电设备输出端的第一端、第二端分别为其火线输出端、零线输出端。

本实施例中，充电设备输出端的第一端、第二端分别为其火线输出端L-out和零线输出端N-out。

在具体应用中，第一开关模块10、第二开关模块20、第三开关模块60和第四开关模块70分别为继电器、交流接触器或交流隔离器中的一种。

在具体应用中，第一分压模块30、第二分压模块80和第三分压模块90均包括至少一个分压电阻。

本实施例所提供的短路检测电路100的工作原理为：

在充电设备输出端向需要被充电的负载(例如，电动交通工具)输出电能之前，控制模块控制第一开关模块断开，控制第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块闭合并检测第二开关模块的第一端或第二端的电压；若电压小于等于第一预设值，则充电设备输出端未短路，控制模块控制第一开关模块闭合并控制第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块断开，以接通市电和充电设备输出端之间的连接，使充电设备输出端可以向负载输出电能；若电压大于第一预设值且小于等于第二预设值，则充电设备输出端短路，保持第一开关模块断开并保持第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块闭合，使使充电设备输出端无法向负载输出电能。

在具体应用中，当第一分压模块30包括第一分压电阻，第二分压模块80包括第二分压电阻，第三分压模块90包括第三分压电阻，则

如图5所示，在本发明的一个实施例中，图4所对应的实施例中的充电设备可以接入并输出三相交流电，对应的充电设备输出端包括一个零线输入端N-in、三个火线输入端(分别表示为L-in1、L-in2和L-in3)、一个零线输出端N-out和三个火线输出端(分别表示为L-out1、L-out2、L-out3)，第四开关模块70的第二端分别接充电设备输出端的三个火线输出端。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，基于图4所对应的实施例，为了更加清楚的示意第一开关模块10、第二开关模块20、第三开关模块60和第四开关模块70的工作原理，将第一开关模块10示意为双刀双掷开关S1，将第二开关模块20、第三开关模块60和第四开关模块70分别示意为单刀单掷开关S2、S3和S4；第一分压模块30、第二分压模块80和第三分压模块90分别选用电阻R1、R2和R3，供电模块40选用直流电源，控制模块50选用MCU。

在具体应用中，当三个电阻的阻值相等，即R1＝R2＝R3，且供电模块的电压大小为5V时，根据公式 可以计算得到第一预设值＝2.5V；根据 可以计算得到第二预设值＝3.33V。

本发明的一个实施例还提供一种充电设备，其包括上述的短路检测电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述短路检测电路包括第一开关模块、第二开关模块、第一分压模块、供电模块和控制模块；

所述第一开关模块的输入端接所述充电设备输出端接入市电的火线输入端和零线输入端，所述第一开关模块的输出端接所述充电设备输出端输出市电的火线输出端和零线输出端，所述第一开关模块的受控端接所述控制模块的第一控制端，所述第二开关模块、所述第一分压模块和所述供电模块串接在所述火线输出端和所述零线输出端之间，所述第二开关模块的受控端接所述控制模块的第二控制端，所述控制模块的检测端连接在所述第二开关模块、所述第一分压模块和所述供电模块的串接线路中的任意位置；

在所述充电设备输出端输出电能之前，所述控制模块控制所述第一开关模块断开、控制所述第二开关模块闭合并检测所述串接线路中的电压或电流；若所述电压或所述电流为零，则所述充电设备输出端未短路，所述控制模块控制所述第一开关模块闭合、控制所述第二开关模块断开，以接通所述市电和所述充电设备输出端之间的连接；若所述电压或所述电流不为零，则所述充电设备输出端短路，保持所述第一开关模块断开并保持所述第二开关模块闭合。

2.如权利要求1所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述第一开关模块和所述第二开关模块分别为继电器、交流接触器或交流隔离器中的任一种。

3.如权利要求1所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述第一分压模块包括至少一个分压电阻。

4.如权利要求1所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述充电设备输出端包括一个零线输入端、三个火线输入端、一个零线输出端和三个火线输出端，所述第二开关模块、所述第一分压模块和所述供电模块串接后一端接所述零线输出端、另一端分别接所述三个火线输出端。

5.如权利要求1所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述短路检测电路还包括第三开关模块、第四开关模块、第二分压模块和第三分压模块；

所述第二开关模块的第一端接所述充电设备输出端的第一端，所述第二开关模块的第二端接所述第一分压模块的第一端，所述第一分压模块的第二端接所述供电模块的第一端，所述供电模块的第二端与所述第二分压模块的第一端和所述第三分压模块的第一端共接，所述第二分压模块的第二端接所述第三开关模块的第一端，所述第三开关模块的第二端接所述充电设备输出端的第一端，所述第三开关模块的受控端接所述控制模块的第三控制端，所述第三分压模块的第二端接所述第四开关模块的第一端，所述第四开关模块的第二端接所述充电设备输出端的第二端，所述第四开关模块的受控端接所述控制模块的第四控制端，所述控制模块的检测端接所述第二开关模块的第一端或第二端，所述充电设备输出端的第一端、第二端分别为其零线输出端、火线输出端，或者，所述充电设备输出端的第一端、第二端分别为其火线输出端、零线输出端；

在所述充电设备输出端输出电能之前，所述控制模块控制所述第一开关模块断开，控制所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块闭合并检测所述第二开关模块的第一端或第二端的电压；若所述电压小于等于第一预设值，则所述充电设备输出端未短路，所述控制模块控制所述第一开关模块闭合并控制所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块断开，以接通所述市电和所述充电设备输出端之间的连接；若所述电压大于第一预设值且小于等于第二预设值，则所述充电设备输出端短路，保持所述第一开关模块断开并保持所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块闭合。

6.如权利要求5所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块分别为继电器、交流接触器或交流隔离器中的一种。

7.如权利要求5所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述第一分压模块、所述第二分压模块和所述第三分压模块均包括至少一个分压电阻。

8.如权利要求7所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述第一分压模块包括第一分压电阻，所述第二分压模块包括第二分压电阻，所述第三分压模块包括第三分压电阻，所述 所述

9.如权利要求5所述的充电设备输出端的短路检测电路，其特征在于，所述充电设备输出端包括一个零线输入端、三个火线输入端、一个零线输出端和三个火线输出端。

10.一种充电设备，其特征在于，所述充电设备包括如权利要求1～9任一项所述的短路检测电路。