用于交流充电桩的电能计量装置专利检索-电压电路专利检索查询-专利查询网

用于交流充电桩的 电能计量装置

阅读：166发布：2024-01-11

专利汇可以提供用于交流充电桩的电能计量装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了用于交流充电桩的电能计量装置，集成于交流充电桩控制系统，包括计量芯片以及分别与计量芯片连接的第一电流采样电路、第二电流采样电路、电压采样电路、辅助电源和隔离通信电路，计量芯片通过隔离通信电路与交流充电桩的中央控制器串行通信，计量芯片通过第一电流采样电路和第二电流采样电路分别采集火线电流和零线电流，计量芯片通过电压采样电路采集充电电压，辅助电源为该计量装置供电，计量芯片根据采集的火线电流与零线电流实现漏电检测从而及时消除故障，减少安全隐患。将计量装置集成于交流充电桩控制系统，省去复杂的连线，采用计量芯片作为计量处理单元，计量精确，还能够通过对计量芯片引脚的配置实现功能扩展。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是用于交流充电桩的电能计量装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：该装置集成于交流充电桩控制系统，包括计量芯片(U1)以及分别与所述计量芯片(U1)连接的第一电流采样电路(1)、第二电流采样电路(2)、电压采样电路(3)、辅助电源(4)和隔离通信电路(5)，所述计量芯片(U1)通过隔离通信电路(5)与交流充电桩的中央控制器(6)串行通信，所述计量芯片(U1)通过第一电流采样电路(1)和第二电流采样电路(2)分别采集火线电流和零线电流，所述计量芯片(U1)通过电压采样电路(3)采集充电电压，所述辅助电源(4)为该计量装置供电，所述计量芯片(U1)根据采集的火线电流与零线电流实现漏电检测。
2.根据权利要求1所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：该装置还包括告警模块(7)，所述计量芯片(U1)与告警模块(7)连接，所述计量芯片(U1)将漏电信号发送至告警模块(7)以实现漏电告警。
3.根据权利要求1所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述第一电流采样电路(1)、第二电流采样电路(2)和电压采样电路(3)分别经A/D转换器、采样滤波器、高通滤波器与计量芯片(U1)连接。
4.根据权利要求1所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述计量芯片(U1)采用BL6523计量芯片(U1)。
5.根据权利要求1所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述隔离通信电路(5)采用UART串口或USART串口进行通信，通信波特率为4800baud。
6.根据权利要求1所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述隔离通信电路(5)采用光耦合器进行光耦隔离。
7.根据权利要求6所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述光隔合器采用灌电流导通。
8.根据权利要求1所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述第一电流采样电路(1)包括采样电阻R2，所述采样电阻R2的一端分别与交流电源的火线输入端AC_L、电阻R1的一端连接，所述采样电阻R2的另一端分别与输出继电器主触点IA-和电阻R3的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与计量芯片(U1)的引脚VA_P和电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R3的另一端分别与计量芯片(U1)的引脚VA_N和电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述采样电阻R2采用康铜电阻。
9.根据权利要求8所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述采样电阻R2上设置有散热片。
10.根据权利要求1所述的用于交流充电桩的电能计量装置，其特征在于：所述第二电流采样电路(2)包括电流互感器J1，所述电流互感器J1的一端分别与电阻R4的一端、电阻R7的一端连接，所述电流互感器J1的另一端分别与电阻R5的一端、电阻R6的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与计量芯片(U1)的引脚VB_P、电容C3的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与计量芯片(U1)的引脚VB_N、电容C4的一端连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电容C4的另一端均接地。

说明书全文

用于交流充电桩的电能计量装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及充电桩领域，尤其涉及用于交流充电桩的电能计量装置。

背景技术

[0002] 近几年来中央和地方政府对电动汽车给予很大支持，现在很多城市都有自己的电动汽车推广计划，电动汽车市场的需求在政府的推动下有所增长。充电桩的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。交流充电桩是一种安装在电动车外，与交流电网连接，通过车载充电机给电动汽车电池提供交流电源的充电装置，一般其有电量计量、计费、通信、控制等功能。

[0003] 现有交流充电桩多采用成品电能表接入充电桩系统进行电能计量，功能单一难以扩展，电路连接麻烦，无法检测漏电故障。实用新型内容

[0004] 针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了用于交流充电桩的电能计量装置，其目的在于解决现有充电桩计量装置电路连接麻烦、功能难以扩展、无法检测漏电故障的问题。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

[0006] 根据本实用新型实施例，提供用于交流充电桩的电能计量装置，集成于交流充电桩控制系统，包括计量芯片，以及分别与所述计量芯片连接的第一电流采样电路、第二电流采样电路、电压采样电路、辅助电源和隔离通信电路，所述计量芯片通过隔离通信电路与交流充电桩的中央控制器串行通信，所述计量芯片通过第一电流采样电路和第二电流采样电路分别采集火线电流和零线电流，所述计量芯片通过电压采样电路采集充电电压，所述辅助电源为该计量装置供电，所述计量芯片根据采集的火线电流与零线电流实现漏电检测。

[0007] 进一步，该装置还包括告警模块，所述计量芯片与告警模块连接，所述计量芯片将漏电信号发送至告警模块以实现漏电告警。

[0008] 进一步，所述第一电流采样电路、第二电流采样电路和电压采样电路分别经A/D转换器、采样滤波器、高通滤波器与计量芯片连接。

[0009] 进一步，所述计量芯片采用BL6523计量芯片。

[0010] 进一步，所述隔离通信电路采用UART串口或USART串口进行通信，通信波特率为4800baud。

[0011] 进一步，所述隔离通信电路采用光耦合器进行光耦隔离。

[0012] 进一步，所述光隔合器采用灌电流导通。

[0013] 进一步，所述第一电流采样电路包括采样电阻R2，所述采样电阻R2的一端分别与交流电源的火线输入端AC_L、电阻R1的一端连接，所述采样电阻R2的另一端分别与输出继电器主触点IA-、电阻R3的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与计量芯片的引脚VA_P、电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R3的另一端分别与计量芯片的引脚VA_N、电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述采样电阻R2采用康铜电阻。

[0014] 进一步，所述采样电阻R2上设置有散热片。

[0015] 进一步，所述第二电流采样电路包括电流互感器J1，所述电流互感器J1的一端分别与电阻R4的一端、电阻R7的一端连接，所述电流互感器J1的另一端分别与电阻R5的一端、电阻R6的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与计量芯片的引脚VB_P和电容C3的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与计量芯片的引脚VB_N和电容C4的一端连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电容C4的另一端均接地。

[0016] 相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

[0017] 本实用新型将计量装置集成于交流充电桩控制系统，省去复杂的连线，采用高精度的计量芯片作为计量处理单元，计量精确，还能够通过对计量芯片引脚的配置实现功能扩展，通过两路电流采样电路，能够检测充电桩回路是否漏电从而及时消除故障，减少安全隐患。附图说明

[0018] 图1为根据一示例性实施例示出的计量装置结构示意图；

[0019] 图2为图1示出的计量装置的采样处理及告警电路结构示意图；

[0020] 图3为一种示例性实施例的计量芯片电路示意图；

[0021] 图4为一种示例性实施例的隔离通信电路示意图；

[0022] 图5为一种示例性实施例的第一电流采样电路示意图；

[0023] 图6为一种示例性实施例的第二电流采样电路示意图；

[0024] 图7为一种示例性实施例的电压采样电路示意图。

具体实施方式

[0025] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

[0026] 在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

[0027] 应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

[0028] 参照图1，本实用新型实施例提供的用于交流充电桩的电能计量装置，集成于交流充电桩控制系统，包括计量芯片U1，以及分别与所述计量芯片U1连接的第一电流采样电路1、第二电流采样电路2、电压采样电路3、辅助电源4和隔离通信电路5，所述计量芯片U1通过隔离通信电路5与交流充电桩的中央控制器6串行通信，所述计量芯片U1通过第一电流采样电路1和第二电流采样电路2分别采集火线电流和零线电流，所述计量芯片U1通过电压采样电路3采集充电电压，所述辅助电源4为该计量装置供电，所述计量芯片U1根据采集的火线电流与零线电流实现漏电检测。

[0029] 在图1示出的计量装置的基础上进一步改进的计量装置的部分结构示意图如图2所示，增加了告警模块7和对采样信号的处理电路。告警模块7与计量芯片U1连接，能够在计量芯片U1检测到火线电流与零线电流不平衡时，及时发出漏电告警以便维护人员尽快消除故障减少安全隐患；为了使计量芯片U1获取的采样信号更加准确，将第一电流采样电路1、第二电流采样电路2和电压采样电路3分别经A/D转换器、采样滤波器、高通滤波器与计量芯片U1连接，电流信号和电压信号先分别经高精度的A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，然后通过采样滤波器和高通滤波器滤去高频噪声与直流增益，得到需要的电流采样数据和电压采样数据。当没有漏电故障发生时，采集的火线电流和零线电流应该是相等的，这里统称为电流采样数据；得到电流采样数据和电压采样数据后，将其在计量芯片U1中经过处理计算获取所需数据，其中在计量芯片U1中的处理包括：将电流采样数据和电压采样数据相乘，便得到瞬时有功功率，接着经过低通滤波器，输出平均有功功率；电流采样数据和电压采样数据分别通过平方电路、低通滤波器、开平方电路，得到电流有效值和电压有效值；有功功率通过一定时间的积分，可获得有功能量。

[0030] 本实施例中，计量芯片U1采用BL6523计量芯片U1，具体型号为BL6523A，其是一款高精度、高稳定性的计量芯片U1，其精度在输入动态工作范围(具体为1500:1)内，非线性测量误差小于0.1％；稳定性高，输出频率波动小于0.1％；BL6523A可精确测量正负两个方向的有功功率，输出快速输出脉冲CF；其具有两个电流采样端，能够采样火线和零线电流；输出电压和双电流的有效值，以及可测量范围(具体为1500:1)，应用该芯片的电路如图3所示。

[0031] 如图4所示，图4为本实用新型一种示例性实施例的光耦隔离通信电路；为了减少强电大电流对该计量装置的干扰，隔离通信电路5采用光耦合器进行光耦隔离，采用UART串口或USART串口进行通信，通信波特率设置为4800baud；该光耦隔离通信电路采用灌电流导通的方式，灌电流导通方式适用于单片机有上拉电阻或无上拉电阻的情况，更加通用，方便调试。

[0032] 考虑到交流充电桩有时设置在室外高温差的工作环境，采样电路在集成布局时远离电路板发热源，以减少温度对计量精度的影响。

[0033] 参考图5所示，所述第一电流采样电路1包括采样电阻R2，所述采样电阻R2的一端分别与交流电源的火线输入端AC_L、电阻R1的一端连接，所述采样电阻R2的另一端分别与输出继电器主触点IA-、电阻R3的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与计量芯片U1的引脚VA_P、电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R3的另一端分别与计量芯片U1的引脚VA_N、电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述采样电阻R2采用1毫欧的大功率康铜电阻并在其上增加散热片以增加计量装置集成电路板的工作寿命。

[0034] 参考图6所示，为了防止零线和火线短路，所述第二电流采样电路2包括电流互感器J1，所述电流互感器J1的一端通过一个xh2.54连接器分别与电阻R4的一端、电阻R7的一端连接，所述电流互感器J1的另一端通过上述连接器分别与电阻R5的一端、电阻R6的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与计量芯片U1的引脚VB_P、电容C3的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与计量芯片U1的引脚VB_N、电容C4的一端连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电容C4的另一端均接地。

[0035] 参考图7所示，电压采集电路包括一次串联的电阻R131、电阻R132、电阻R133和电阻R134，电阻R131与交流电源的零线连接，电阻R134分别与电阻R135、电容C89和计量芯片U1的VIN引脚连接，电阻R135、电容C89接地；计量芯片U1的VI_GND引脚分别通过电阻R136和电容C90接地。

[0036] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或者惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。

[0037] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于确定电池的操作模式的系统和方法	2020-05-08	365
使用电容耦合电压互感器中的电阻分压器的高保真度电压测量	2020-05-08	716
传感器控制设备和图像形成设备	2020-05-08	937
一种兼容两种不同直流供电的驱动电路	2020-05-08	753
一种差分并联驱动传输RGBW恒流控制电路	2020-05-08	734
用于电子电路的输出滤波器	2020-05-11	707
低电压调节器	2020-05-08	644
用于确定断连的电池的充电状态的系统和方法	2020-05-08	840
数字芯片片内电源波动的检测方法、系统和存储介质	2020-05-11	307
PH传感器和用于pH传感器的校准方法	2020-05-08	609

用于交流充电桩的电能计量装置

用于交流充电桩的电能计量装置

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：