CN114460491A - 交流充电桩充电插座短路侦测电路及其侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及短路侦测技术领域，提供了一种交流充电桩充电插座短路侦测电路及其侦测方法。其中，交流充电桩充电插座短路侦测电路，包括：充电回路，所述充电回路接于工频交流电源，所述充电回路包括相连接的交流能量计量电路、继电器以及电源插座；侦测回路，所述侦测回路并接于所述继电器的两端；控制电路，所述控制电路分别连接所述交流能量计量电路和所述继电器。本发明给出的交流充电桩充电插座短路侦测电路，从根本上避免了因电源插座的负荷短路，导致的充电桩故障的情况，降低了产品的运维成本。

Description

交流充电桩充电插座短路侦测电路及其侦测方法

技术领域

本发明涉及短路侦测技术领域，尤其涉及一种交流充电桩充电插座短路侦测电路及其侦测方法。

背景技术

电动自行车交流充电桩，其充电插座可提供220V工频交流电给用户的电动自行车进行充电，在使用时，当用户支付成功后，可对用户选择的充电插座接通220V的工频交流电。

由于交流充电桩是位于无人值守的场合，如果用户的电动自行车充电器出现短路故障，会造成交流充电桩的充电插座出现过载的大电流，即使设备有过载保护的空气开关、保险丝等保护电路，仍会对交流充电桩内部的充电插座、继电器等器件带来损伤，并且，还存在220V交流主电源的空气开关因过电流而断开的状况，增加了维护人员到现场服务的工作量，不利于降低产品维护成本。

现有技术中短路侦测方法及装置有多种方式，公布号CN 107482916 A、CN105978340 A、CN 103260323 A的专利申请中，给出的技术方案为，在负载电流回路中存在大电流后进行短路保护，这种短路保护简单、可靠，并且能够满足大多数场合的使用要求。

但是，电动自行车交流充电桩属于无人值守的工作方式，现场没有人员及时维护，如果出现交流主电源的空气开关因过电流而断开的状况，就会大幅增加产品的运维成本。

发明内容

本发明提供一种交流充电桩充电插座短路侦测电路及其侦测方法，用以解决现有技术中短路保护电路会大幅增加产品的运维成本的缺陷，实现有效判断供电插座的负荷是否存在短路异常状况，并降低运维成本。

本发明提供一种交流充电桩充电插座短路侦测电路，包括：

充电回路，所述充电回路接于工频交流电源，所述充电回路包括相连接的交流能量计量电路、继电器以及电源插座，所述交流能量计量电路用于测量所述充电回路的功率因素，所述继电器用于开断所述充电回路，所述电源插座用于接入充电器；

侦测回路，所述侦测回路并接于所述继电器的两端；

控制电路，所述控制电路分别连接所述交流能量计量电路和所述继电器，所述控制电路用于根据所述交流能量计量电路的测量结果控制所述继电器的开断。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路，所述侦测回路包括串联连接的电容和第一电阻。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路，侦测回路还包括控制开关，所述控制开关串联于所述电容以及所述第一电阻，所述控制开关用于开断所述侦测回路。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路，还包括电荷释放电路，所述电荷释放电路并接于所述电容的两端。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路，所述电荷释放电路包括多个串联连接的第二电阻。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路，所述第二电阻的数量为三个。

本发明还提供一种基于上述任一种所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路的侦测方法，包括：

获取所述交流能量计量电路测得的功率因素；

根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障；

在充电器发生短路故障的情况下，控制所述继电器保持断开；在充电器未发生短路故障的情况下，控制所述继电器导通，以对充电器进行充电。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路的侦测方法，所述根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障的步骤，包括：

在所述功率因素的值小于或等于0.08的情况下，判断充电器发生短路故障；

在所述功率因素的值大于0.08的情况下，判断充电器未发生短路故障。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路的侦测方法，所述获取所述交流能量计量电路测得的功率因素的步骤之前，包括：

获取支付信息；

在所述支付信息为支付成功后，开通所述侦测回路，以获取所述交流能量计量电路测得的功率因素。

根据本发明提供的一种交流充电桩充电插座短路侦测电路的侦测方法，所述根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障的步骤之后，还包括：

在充电器发生短路故障的情况下，提示用户充电器发生短路故障；

在充电器未发生短路故障的情况下，提示用户充电器正在充电。

本发明提供的交流充电桩充电插座短路侦测电路及其侦测方法，在继电器导通充电回路之前，可通过交流能量计量电路测得侦测回路的功率因素，以此来判断接入电源插座的充电器是否发生短路故障，再通过控制电路控制继电器，以实现对充电回路开断的控制，这样，在还未产生工作电流之前，即可准确有效的侦测电源插座的负荷是否发生短路，相较于现有的短路侦测方法及装置而言，本发明给出的交流充电桩充电插座短路侦测电路，从根本上避免了因电源插座的负荷短路，导致的充电桩故障的情况，因此无需经常对充电桩进行维护，降低了产品的运维成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见的，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是本发明提供的交流充电桩充电插座短路侦测电路的示意图之一；

图2是本发明提供的交流充电桩充电插座短路侦测电路的示意图之二；

图3是本发明提供的交流充电桩充电插座短路侦测电路的示意图之三；

图4是本发明一实施例提供的交流充电桩充电插座短路侦测电路的交流能量计量电路的示意图；

附图标记：

10：交流能量计量电路；

20：继电器；

30：电源插座；

40：控制电路；

51：电容；

52：第一电阻；

53：控制开关；

54：第二电阻。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明所给出的交流充电桩充电插座短路侦测电路是用作电动自行车的交流充电桩的，当然，根据需要，其也可运用在电动车等充电桩内，实现短路侦测，不作赘述。

下面结合图1-图4描述本发明的交流充电桩充电插座短路侦测电路及其侦测方法。

请结合参阅图1，本发明实施例中，交流充电桩充电插座短路侦测电路，包括：

充电回路，所述充电回路接于工频交流电源，所述充电回路包括相连接的交流能量计量电路10、继电器20以及电源插座30，所述交流能量计量电路10用于测量所述充电回路的功率因素，所述继电器20用于开断所述充电回路，所述电源插座30用于接入充电器；

侦测回路，侦测回路并接于所述继电器20的两端；

控制电路40，所述控制电路40分别连接所述交流能量计量电路10和所述继电器20，所述控制电路40用于根据所述交流能量计量电路10的测量结果控制所述继电器20的开断。

上述电路结构中，交流能量计量电路10已运用于充电桩中，图4为一种现有的交流计量电路的结构示意图，其除了能测量有功电能之外，还可以精确测量有功功率、无功功率、功率因素等参数，在充电器接入电源插座30后，继电器20将充电回路导通，可通过工频交流电源对充电器进行充电，工频交流电源为220V工频交流电源。

侦测回路并接于继电器20的两端，可在继电器20导通之前，对接入电源插座30的充电器进行短路侦测，这样，即可实现在没有产生工作电流前，测得充电器是否发生短路故障。

控制电路40用作接收交流能量计量电路10的测量信息，以根据测量信息实现对电源插座30投、切电源的控制。

本实施例中，在继电器20导通充电回路之前，可通过交流能量计量电路10测得侦测回路的功率因素，以此来判断接入电源插座30的充电器是否发生短路故障，再通过控制电路40控制继电器20，以实现对充电回路开断的控制，这样，在还未产生工作电流之前，即可准确有效的侦测电源插座30的负荷是否发生短路，相较于现有的短路侦测方法及装置而言，本发明给出的交流充电桩充电插座短路侦测电路，从根本上避免了因电源插座30的负荷短路，导致的充电桩故障的情况，因此无需经常对充电桩进行维护，降低了产品的运维成本。

请结合参阅图1，本发明实施例中，所述侦测回路包括串联连接的电容51和第一电阻52。

电容51用作短路侦测，第一电阻52则用于抑制电容51的充、放电的电流。当继电器20断开时，电容51、第一电阻52以及电源插座30形成串联，在接入工频交流电源中时，电容51的容抗、电阻以及电源插座30成为负荷，在电源插座30的负荷趋于短路时，侦测回路的负荷呈容性，侦测回路的负荷是无功功率的特征，其功率因素会非常低，经交流电能计量电路实测功率因素在0.08以下，当充电电源插座30的负荷没有短路故障时，侦测回路的负荷是电容51与电动车充电器的串联，其功率因素在0.5左右，功率因素不受外部供电电压的影响，并且适用于90V～260V交流供电的场合。这样，通过交流电能计量电路测得的功率因素即可在继电器20未导通的情况下判断接入电源插座30的充电器是否短路。

请结合参阅图2，进一步的，所述侦测回路还包括控制开关53，所述控制开关53串联于所述电容51以及所述第一电阻52，所述控制开关53用于开断所述侦测回路。

在充电电路中，将电容51、第一电阻52以及控制开关53串联后，再并接在继电器20的两端，在控制开关53导通后即可将侦测回路导通，实现短路侦测。

当继电器20断开时，电容51、第一电阻52、控制开关53以及电源插座30串联，接入到工频交流电源中。控制开关53导通则开始对充电插座实施短路侦测，当控制开关53断开后，可以切断短路侦测回路的电流，降低产品运行时的视在功率，达到降低能源的要求。

并且，所述控制开关53连接于控制电路40。

这样，可通过控制电路40主动控制控制开关53的开断，降低能源的要求，本实施例中，在用户支付成功后，控制电路40会控制控制开关53导通，首先进行短路侦测。当然，在其他实施例中，也可通过手动拨动控制开关53实现侦测回路的开断，不作赘述。

请结合参阅图3，本发明一实施例中，还包括电荷释放电路，所述电荷释放电路并接于所述电容51的两端。

在控制开关53断开后，切断了侦测回路的电流，通过该电荷释放电路可缓慢泄放掉电容51的电荷，这样，可提高电容51的使用寿命，降低产品的运维成本。

具体的，所述电荷释放电路包括多个串联连接的第二电阻54。本实施例中，所述第二电阻54的数量为三个。

这样，可有效缓慢释放电容51的电荷，降低产品的运维成本。

在一实施例中，第二电阻54参数为1MΩ/0.1W，第一电阻52的参数为15Ω/1W，电容51的参数为0.22uF/X2，控制开关53为固态继电器20，参数为MOC3063XSM。由于电荷释放电路的阻值高达3MΩ，在控制开关53导通时，侦测电流可以忽略这三个电阻，以实现有效的测量。

另外，本发明还提供一种基于所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路的侦测方法，包括：

获取所述交流能量计量电路10测得的功率因素；

根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障；

在充电器发生短路故障的情况下，控制所述继电器20保持断开；在充电器未发生短路故障的情况下，控制所述继电器20导通，以对充电器进行充电。

这样，在还未产生工作电流之前，即可准确有效的侦测电源插座30的负荷是否发生短路，并且，对已经短路的电源插座30不会输送交流电源，那么负荷回路中就不会有过载的大电流，从而避免对充电桩带来损毁，降低了产品的运维成本。

具体的，所述根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障的步骤，包括：

在所述功率因素的值小于或等于0.08的情况下，判断充电器发生短路故障；

在所述功率因素的值大于0.08的情况下，判断充电器未发生短路故障。

此处，根据具体的侦测回路的电路结构，其所测的的功率因素的值有所差别，可根据具体情况进行改变，但仍可通过短路和未短路情况下的较大差别进行短路故障的判断。

此外，所述获取所述交流能量计量电路10测得的功率因素的步骤之前，包括：

获取支付信息；

在所述支付信息为支付成功后，开通所述侦测回路，以获取所述交流能量计量电路10测得的功率因素。

在实际使用中，用户将充电器接入电源插座30后，需要通过移动设备连接控制电路40，并对充电桩的充电功能进行付费，控制电路40以此获取支付信息，然后即控制前述的控制开关53，首先打开侦测回路，进行充电器的短路侦测。这样，可在未使用时切断短路侦测回路的电流，降低产品运行时的视在功率，达到降低能源的要求。

并且，所述根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障的步骤之后，还包括：

在充电器发生短路故障的情况下，提示用户充电器发生短路故障；

在充电器未发生短路故障的情况下，提示用户充电器正在充电。

本实施例中，可通过与控制电路40连接的移动终端通知客户充电器发生故障或正在充电，在其他实施例中，也可通过显示设备进行显示反馈提醒，或语音播放设备进行语音反馈提醒。这样，在充电器发生短路故障后，可提醒用户充电器存在故障，不会对其提供服务，以避免充电桩故障。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，包括：

充电回路，所述充电回路接于工频交流电源，所述充电回路包括相连接的交流能量计量电路、继电器以及电源插座，所述交流能量计量电路用于测量所述充电回路的功率因素，所述继电器用于开断所述充电回路，所述电源插座用于接入充电器；

侦测回路，所述侦测回路并接于所述继电器的两端；

控制电路，所述控制电路分别连接所述交流能量计量电路和所述继电器，所述控制电路用于根据所述交流能量计量电路的测量结果控制所述继电器的开断。

2.根据权利要求1所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，所述侦测回路包括串联连接的电容和第一电阻。

3.根据权利要求2所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，所述侦测回路还包括控制开关，所述控制开关串联于所述电容以及所述第一电阻，所述控制开关用于开断所述侦测回路。

4.根据权利要求3所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，还包括电荷释放电路，所述电荷释放电路并接于所述电容的两端。

5.根据权利要求4所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，所述电荷释放电路包括多个串联连接的第二电阻。

6.根据权利要求5所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，所述第二电阻的数量为三个。

7.一种基于权利要求1至6任意一项所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路的侦测方法，其特征在于，包括：

获取所述交流能量计量电路测得的功率因素；

根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障；

在充电器发生短路故障的情况下，控制所述继电器保持断开；在充电器未发生短路故障的情况下，控制所述继电器导通，以对充电器进行充电。

8.根据权利要求7所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，所述根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障的步骤，包括：

在所述功率因素的值小于或等于0.08的情况下，判断充电器发生短路故障；

在所述功率因素的值大于0.08的情况下，判断充电器未发生短路故障。

9.根据权利要求7所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，所述获取所述交流能量计量电路测得的功率因素的步骤之前，包括：

获取支付信息；

在所述支付信息为支付成功后，开通所述侦测回路，以获取所述交流能量计量电路测得的功率因素。

10.根据权利要求7所述的交流充电桩充电插座短路侦测电路，其特征在于，所述根据所述功率因素判断充电器是否发生短路故障的步骤之后，还包括：

在充电器发生短路故障的情况下，提示用户充电器发生短路故障；

在充电器未发生短路故障的情况下，提示用户充电器正在充电。

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