交流充电桩电路简介

交流充电桩电路简介1、系统组成本型交流充电桩基本由①交流充电主回路、②报警检测与控制电路、③弱电控制系统三部分组成，如下图：2、交流充电主回路充电主回路电源由铜排煨制的端子接入，经带漏电保护功能的S1总开关到用作电流限制功能的S2开关再到用作控制充/停的SM交流接触器最后至充电插座。2．1、S1作用简介：S1作为交流充电主回路的总开关，选用具有漏电自动断开保护功能（剩余电流保护）的空气断路器。作为主回路上级开关在一般的过流故障时不希望该开关断开，故选择额定电流156％的电流（50A）。30mA的剩余电流保护功能提供整个回路的用电安全。由于漏电保护功能的重要性，在弱电控制功能中增加了模拟测试该功能的电路，同时该模拟测试操作亦作为非常紧急（如：接触器出现粘连使检测状态逻辑矛盾需要强迫断电，或其他恶性故障时需要强迫断电的）断电使用。辅助接点提弱电控制系统检测与控制电路直流稳压电源弱电总成由主板、I/O接口板、读卡器、液晶触摸屏、打印机、信号灯照明灯、喇叭、导引电路组成漏电(总)开关状态过流、过热状态主控接触器状态急停按钮状态柜门开闭状态电磁锁控制与状态桩倾斜或进水状态S1/50A总开关带漏电保护S2/40A电流限制开关SM/38A主控接触器S3/4A弱电电源漏电保护充电插座电能表或者电磁锁连接导引充电主回路接入端子485数据通讯网络接口去上位机本型暂不安装交流充电桩原理框图供该开关动作的报警信息。2．2、S2作用简介：S2是作为纯硬件过流实时保护元件使用的，为保证充电系统的稳定与可靠该开关的电流值不宜选择的过小、该开关主要应对故障性浪涌或短路以保证电路分断的实时性。在回路出现小于125％过流时由弱电系统读取电能表的电流值发出过流报警或断开接触器（由于通讯、判断、执行会有一定的延时，故只限制在回路允许的范围内使用），当回路出现大于125％过流或短路的大电流过载时该开关可以实时分断故障，并由辅助接点提供该故障的报警信息。2．3、SM与急停按钮的作用简介：SM是作为控制充电/停止的可控开关使用的，它由弱电系统控制并对其动作状态（辅助接点）进行检测。急停按钮一组接点串联在接触器线圈控制回路中，可越过弱电控制直接分断电源，另一组接点为系统提供该按钮的状态信息。2．4、充电插座：使用符合国标的插座是安全的保障，该插座和插头的配合时有一个机械锁扣可防止意外拔出。符合国标的连接导引可控制在桩与车没有完全连接好、接触不良、意外脱离时能及时断开电源。为防止充电进行时人为带载拔出插头的危险动作，该插座选配一套电磁锁可保证在充电时将插座与插头锁止而不能拔出以增加安全性。（本型试样暂没有安装该电磁锁）3、报警检测与控制电路本型产品共有漏电、过流、急停、柜门状态、接触器状态、导引连接状态、柜体倾斜或进水状态、电磁锁状态（其中柜体倾斜或进水状态、电磁锁状态暂没有安装使用）8个开关量检测点，用于状态检测和报警功能。本型产品有4个开关量输出控制点，用于接触器控制、导引信号输出、电磁锁控制、漏电模拟测试/非常紧急停止控制（其中电磁锁暂时没有安装使用）。有4个开关量灯控制输出点，用于控制照明LED、红、黄、绿信号LED。参见I/O接口定义表。3．1、开关量输入电路虽然都来源于干接点或独立的电路单元，但为进一步提高安全可靠性，采用了光隔离电路使其与主板之间实现电隔离，防止在恶性故障时扩大损害范围，以保障恶性故障时输出控制电路的有效性。3．2、模拟量的信号来源于电能表，电能表不仅提供计量功能同时提供电压、电流、时间等模拟量信息，该信息被弱电系统实时读取后用于一般（±10％）过压/欠压、过流报警，用于较重（±10％）过压/欠压、过流时断开接触器中止充电服务，以保障使用安全。3．3、由于1KHZ/40%/±12V的导引脉冲信号直接与充电插座连接并续接到车辆上，它的安全风险相对较高，所以本型电路在该导引信号的输出端口上增加了管状保险丝和±18V的TVS（瞬态电压抑制二极管）管的组合安全保险措施，当该导引回路上接触到高于±18V电压时由TVS嵌压放电，若放电能量较大时由0.1A的保险丝切断回路隔离故障。当保险丝熔断后导引检测电路立刻会检测到连接断开信号，并会立即分断接触器停止供电从而防止事故扩大保障使用安全。导引脉冲信号由一个继电器控制输出。3．4、接触器由一个继电器隔离控制，继电器接点上并有470V的压敏电阻用于线圈回路的自感电势泄放，消除继电器接点间的火花保障继电器的使用寿命。3．5、漏电开关的漏电模拟测试电路，是由一个继电器隔离控制的，回路连接于漏电开关的上下两端制造一个剩余电流，回路中按照30mA基准串联一个7.3K的电阻模拟漏电。由于模拟漏电时正常情况下（开关功能正常）该断路器会动作分断，故该控制回路在此又被用于非常紧急停止功能使用（前文已有说明，不再累述）。3．6、电磁锁按其控制要求，由两个继电器交叉极性脉冲瞬动后自锁，由于脉冲电流较大会对直流稳压电源产生冲击，故采用了电容预充电电路。（由于新标准实行较晚，本型I/O板没有赶上增加该电路，故本型暂时没有安装电磁锁）。3．7、照明LED为两个独立的电路单元，它采用白色LED由弱电系统的开关量输出电路直接驱动控制。采用时间与刷卡操作进行控制。3．8、信号LED为一个独立的电路单元，它采用红色、黄色、绿色三种颜色的LED由弱电系统的开关量输出电路直接驱动控制。作为系统工作状态面对消费用户的直接信号显示。4、弱电控制系统弱电系统由直流稳压电源和弱电总成组成，弱电总成集中安装在一个以塑胶面板为骨架的塑胶箱体内。主要由电脑主板、I/O接口板、液晶触摸屏、读卡器、打印机、音响喇叭、照明灯、信号灯组成，全部采用工业级板、件。接口除满足本充电桩自身信号采集、控制需要外，另有可供与上位管理系统联网的LAN或CAN接口，并有备用的USB、232等接口。这是一个成熟的常用的主机与外设与I/O端口的组合形式，不再累述了。为简化弱电系统各部件的电源要求，对系统内主板与各外设的供电需求整合后，由一个直流稳压电源统一供电。本型桩的弱电系统的交流电源由一个独立于充电回路的带漏电保护的断路器供电，主要考虑在特别意外故障情况下充电回路所有开关全部动作时能保障弱电系统的正常供电，只有这样才能保证类似的意外发生后该充电桩能够及时向上位管理系统发出报警信息。如果不考虑该问题可以省去S3改用框图中的“或者”。5、保护电路本充电桩的电路设计始终把安全防护放在首位，一些常见的防护电路不再累述。5．1、本型充电桩设计有桩体倾斜与进水报警电路，由于充电桩可能被安装于路边并整天和车辆交往在无人值守时可能被撞道或遇暴雨时可能被水淹，该报警电路可以及时向上位管理系统报警请求处置（试样没有安装该电路）。5．2、用电的过流和过压是最大的潜在安全风险，本充电桩采用了多极过流控制，正常情况由软件对一般过流、较大过流进行报警或分断接触器进行控制，很大的浪涌电流则有专设的S2作实时分断，最坏情况时可以越级分断S1，这样可以保证在任何情况下（包括部分元件失效）都有及时分断事故的能力。5．3、接触器经常在大电流时动作可能发生触头粘连（很少发生，但对于普通的驾驶员来说带电拔出插头的安全风险就增加了很多），本充电桩可以通过软件对接触器的状态进行逻辑判别再利用漏电测试电路直接分断S1，在确认S1分断后才打开电磁锁这样就增加了风险的防范能力。附件：1、I/O接口定义表2、电气系统配线图交流充电桩I/O接口定义表1、DI(开关量输入）开关量输入端口共8个：DI-7～DI－0；其中低4位为控制状态信号，高4位为故障状态信号。信号点名柜门关闭好进水倾斜正常过流过热正常漏电开关正常急停开关正常主接触器闭合充电插头锁紧充电缆连接好设备状态充电桩的门已关好充电桩没有进水或倾斜没有过电流或过温度没有漏电故障没有急停请求充电进行中充电桩上的充电插头已被锁紧充电桩与汽车间的电缆已连接好信号状态接点闭合接点闭合或为低电平接点闭合接点闭合接点闭合接点闭合接点闭合低电平端口点名DI-7DI-6DI-5DI-4DI-3DI-2DI-1DI-0信号属性干接点有源或干接点干接点干接点干接点干接点干接点有源接点2、DO（开关量输出）开关量输出端口共8个：DO-7～DO-0；其中低4位为动作控制，高4位为照明及状态指示。信号点名故障红指示灯充电黄指示灯待机绿指示灯操作照明灯插头座电磁锁连接检测漏电开关检测主接触器闭合设备状态充电桩出现故障报警在任何阶段均被点亮充电桩状态正常，在进入充电阶段时点亮充电桩状态正常，在待机和操作时点亮提供夜晚操作时的照明，夜晚刷卡时点亮充电过程中锁紧插头座，防止带负载插拔检测充电桩与汽车间连接状态及充电信息检测漏电开关或用作特别紧急停电手段充电开始或充电进行中信号状态低电平低电平低电平低电平继电器接点继电器通断40％定宽脉冲继电器单脉冲点动操作继电器接点端口点名DO-7DO-6DO-5DO-4DO-3DO-2DO-1DO-0信号属性DC≤12VDC≤12VDC≤12VDC≤12VDC≤12V1KHZ/±12VAC220VAC220V12345678ABCD87654321DCBA主板CTN-BA0135E485-D+COM3弱电系统电源开关C65N/2P+VigiC65ELEC4powerGND液晶屏M1AT070TN92LVDS1CT1CI01LINEOUTV2-DSI-EV32SI/O接口板AHQX-EVPA-2IO/3IOJDDOPI1读卡器RF1WM-171打印机SP1SP-RME3COM1COM4SP8R/3WCU3DI0.0DO0.01Khz/40%DIDO0.1DO0.2DO0.3DO0.4DO0.5DO0.6DO0.7DI0.1DI0.2DI0.3DI0.4DI0.5DI0.6DI0.7急停按钮ESFCP门开关SODCA3AIAO电动汽车交流充电桩V:1.0页数：版次：设计阶段图号：设计审核制图部门日期批准比例数量研发1套无电气系统配线图研发中心485-D-485-D+485-D-SP1-12SP1-0Vcom+12GNDS3I-LS3I-NS1-AODI-9S2-AOSM-AO23456110234567891112SOD-3SOD-1DI-11DI-7DI-10DI-3DI-2DI-1DI-4DI-5ES1-2ES2-2ES1-1ES1-1ES2-1DO-2DO-1S1O-LDSI-CPNC2CPCCSYV75-3充电回路总开关RV-0.5RVV2*0.5S3RVVJP2*0.5PI-3PI-2AO-1AO-232121说明：1、没有注明型号的导线一律采用RV0.75。接地分支线不小于2.5平方mm。3、孤立的导电体如安装螺丝、底板、支架、门板、壳体等必须接地。SP/-SP/+BV-10JL123N4NC1L5GND6VDDVDD12VDDJEGND12LED20110422D1+12VR-21ZMLED2011.8.6D2+12V43G-Y-LCN1AHQX-EVP-110519直流电源箱N+12V21V1CN1GNDCI0212+12V21V1CN2GND+12V21V2CN1GND+12V21GND触摸板K1AT070TN92123CPI12S3O-LS3O-NDI-12DO-3DO-4VDDGND+5V1220P排缆XB2ES542CS3I-NV2CN2V2CN2-1V2CN2-2S2-AOSM-AOV2CN1-1V2CN1-2V1CN1-1V1CN1-2CN1-1CN1-2RVVP-2*0.2RV-1.5JL-1JL-2JL-3JL-4JL-5JL-6D2J1-1D2J1-2D2J1-3D2J1-4D1J1-2D1J1-1GND12LED20110422D1+12VS1-AOS1A-11S1A-14S2A-14S2-AOS2A-11S2A-14SMA-14S1A-14SMA-13DO-5DO-612VDDPO电磁锁JE-1JE-2K1-1K1-2K1-3K1-4倾倒、进水报警探头123XB1-1XB1-2XB1-3PO-1PO-2DI-64XB1-4GND1G