一种充电桩接地检测电路及方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010729567.8
(22)申请日 2020.07.27
(71)申请人 四川汇涌新能源科技有限公司
地址 610000 四川省成都市双流区西南航
空港经济开发区工业集中区内
(72)发明人 史雷生　
(74)专利代理机构 成都熠邦鼎立专利代理有限
公司 51263
代理人 田甜
(51)Int.Cl.
G01R 31/52(2020.01)
G01R 31/56(2020.01)
(54)发明名称
一种充电桩接地检测电路及方法
(57)摘要
本发明公开了一种充电桩接地检测电路及
方法，该检测电路包括:一脚悬空且将交流电转
化为正弦半波的整流器，对整流器输出进行分压
的分压电路，将分压电路分压输出的正弦半波转
换为方波输出的比较器，根据方波脉宽情况以判
断接地状况的控制单元；所述比较器的基准电压
小于分压电路输出峰值。

该检测电路，其可对接
地状况进行判断，适于多种情况测量，不仅仅限
于极端情况。

权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 111650534 A 2020.09.11
C N 111650534
A
1.一种充电桩接地检测电路，其特征在于,包括:
将交流电转化为正弦半波的整流器，
对整流器输出进行分压的分压电路，
将分压电路分压输出的正弦半波转换为方波输出的比较器，
根据方波脉宽情况以判断接地状况的控制单元；
所述比较器的基准电压小于分压电路的输出峰值。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩接地检测电路，其特征在于，所述控制单元的信号输入端上连接有光耦隔离电路。

3.根据权利要求1所述的一种充电桩接地检测电路，其特征在于，所述比较器的输出端连接有用于显示接地状态的光指示电路。

4.一种充电桩接地检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将正弦波交流电转化为正弦半波；
B、缩小正弦半波的电压值，缩小后的正弦半波的峰值大于阈值；
C、利用比较器将缩小后的正弦半波转换为方波输出，所述比较器的基准电压为阈值；
D、识别方波脉宽，根据脉宽情况判断接地情况。

权　利　要　求　书1/1页CN 111650534 A
一种充电桩接地检测电路及方法
技术领域
[0001]本发明涉及检测电路领域，更具体的说是涉及一种充电桩接地检测电路及方法。

背景技术
[0002]新国标《BT18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》 附录B中，B.3.5充电阶段章节写到“在充电过程中，车端应能检测PE针断线” ,充电桩新国标明确要求，电动车在充电桩过程中需要电动车能检测桩和车是否PE地线接触良好。

这样能一定程度上保证了充电过程中车的安全，一定程度上减少充电事故。

现在市面上充电桩由于基础施工不一样，比如：有的充电桩场站内所有桩的地线连起来，但是总地线并没有有效接地；有的是直接把充电桩地线虽然接到供电的地线上，但是供电的地线并没有预埋接电铅棒。

现有的接地桩接地程度不同，现有对接地桩接地检测的方法很多，其一，通常通过二级管、三极管、电阻调理一个电压值，此值和一个固定的值来比较判读是否接地良好；其二，采用专利号为CN 207992364 U的专利“一种充电桩地线检测电路”技术，其通过检测是否有电平信号输出来判断接地是否正常。

上述方法存在以下问题：
其只适于接地非常好，或者非常差的极端情况下，如果接地正好处于临界值，就会频繁报接地故障，导致桩体不能正常工作。

发明内容
[0003]本发明为了解决上述技术问题提供一种充电桩接地检测电路及方法。

[0004]本发明通过下述技术方案实现：
一种充电桩接地检测电路，包括:
将交流电转化为正弦半波的整流器，
对整流器输出进行分压的分压电路，
将分压电路分压输出的正弦半波转换为方波输出的比较器，
根据方波脉宽情况以判断接地状况的控制单元；
所述比较器的基准电压小于分压电路的输出峰值。

[0005]整流器根据接地情况其输出波形不同，在已接地或者接地不良好的情况下，整流器输出正弦半波，转换为方波后通过识别脉宽从而判断接地良好程度；在完全未接地时，缺少回路，整流器输出为0，比较器输出0V，此时控制单元判断其完全未接地。

采用该检测电路，其可对接地状况进行判断，适于多种情况测量，不仅仅限于极端情况。

[0006]一种充电桩接地检测方法，包括以下步骤：
A、将正弦波交流电转化为正弦半波；
B、缩小正弦半波的电压值，缩小后的正弦半波的峰值大于阈值；
C、利用比较器将缩小正弦半波转换为方波输出，所述比较器的基准电压为阈值；
D、识别方波脉宽，根据脉宽情况判断接地情况。

[0007]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明的检测电路，其可对接地状况进行判断，适于多种情况测量，不仅仅限于极端情况。

附图说明
[0008]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

[0009]图1为本方案的原理图。

[0010]图2为本方案的电源电路。

[0011]图3为实施例3一具体实施的检测电路原理图。

[0012]图4为图3中各器件输出波形图。

[0013]图5为方法的流程图。

具体实施方式
[0014]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0015]实施例1
如图5所示的一种充电桩接地检测方法，包括以下步骤：
A、将正弦波交流电转化为正弦半波；
B、缩小正弦半波的电压值，具体的，可采用分压电路分压输出正弦半波，缩小后的正弦半波的峰值大于阈值；
C、利用比较器将缩小的正弦半波转换为方波输出，比较器的基准电压为阈值；
D、识别方波脉宽，根据脉宽情况判断接地情况。

[0016]具体的，其可通过如图1所示的一种充电桩接地检测电路实现，该检测电路包括整流器、分压电路、比较器、控制单元。

整流器将市电转换正弦半波，该市电为根据使用区域、国家的不同可以是100V至380V不等的电压。

分压电路连接在整流器输出端，对整流器输出电压进行分压。

比较器将该电压与基准电压进行比对，该基准电压小于分压电路输出的波峰电压；分压电路输出峰值大于基准电压，比较器输出高电平，反之输出低电平。

控制单元根据对比较器输出的方波信号的脉宽进行判别以判断接地状况。

[0017]实施例2
基于实施例1的原理，本实施例公开一优化实施方式，即可在比较器与控制单元之间依次连接一光指示电路和一光耦隔离电路。

光指示电路对接地状态进行灯光显示，便于检测者直观判断。

市电为强电，对控制单元的破坏性强，设置一光耦隔离电路，增强强弱电之间的隔离性能，提高对电压性噪声的抑制作用。

[0018]实施例3
具体的，参照图2、3所示，本实施例以220V市电为例，公开一具体实施方式，当然，基于上述实施例原理，其可适于多种市电环境中，且可采用多种实施方式实现，本实施例给出具体实施方式并不是对其保护范围进行限定，仅做解释说明作用。

[0019]整个检测电路采用图2所示的电源电路供电，线性变压器U3把220V交流电变成低
压交流电，整流桥堆D2把低压交流电转换成低压直流电，电容C2起到稳压滤波作用，稳压电源U4输出5V电源电压。

磁珠FB2、电容C3、电容C4起到抑制干扰、稳压滤波作用。

[0020]参照图3，该检测电路采用整流桥堆D1构成整流器；电阻R1、电阻R2、电阻R6、电阻R7、磁珠FB1构成分压电路，在分压电路上串联一磁珠FB1，以抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲；比较器采用LM2903及其附属电路构成；光指示电路采用MOS管Q1、发光管LED1、电阻R4构成；光耦隔离电路采用光耦合器U1及其附属电路构成，其J2端口与控制单元信号输入端连接。

[0021]用于接地检测时，
完全未接地：
基于实施例1的结构，整流桥堆D1的4脚悬空，由于未接地，缺少回路，分压电路无输出即输入给比较器U2A的电压是0V，该0V电压和2脚的基准电压比较输出0V电平，比较器输出的0V电平给主控MCU，MCU通过识别该信号判定其为完全未接地状态。

[0022]基于实施例2的结构，整流桥堆D1的4脚悬空，由于未接地，缺少回路，分压电路无输出即输入给比较器U2A的电压是0V，该0V电压和2脚的基准电压比较输出0V电平，此时，光指示电路的指示灯LED1在电源电路5V电压作用下完全导通，指示灯最亮，光耦隔离器一直输出高电平，控制单元识别该信号判定其为完全未接地状态。

[0023]若已接地或者接地不良好：
基于实施例1的结构，整流桥堆D1的4脚悬空，整流桥堆D1把220V交流电转换成正弦半波，正弦半波通过分压电路分压后输入给比较器U2A，该分压后正弦半波和2脚的基准电压比较输出5V方波，控制单元识别方波的脉宽进行接地状态的判断。

[0024]基于实施例2的结构，各器件的输出波形参照图4，整流桥堆D1的4脚悬空，整流桥堆D1把220V交流电转换成正弦半波，正弦半波通过分压电路分压后输入给比较器U2A，分压电路输入参见图4中的A波形；该分压后正弦半波和2脚的基准电压比较输出5V方波，比较器U2A输出参见图4的B波形。

当比较器U2A输出0V电压时，指示灯LED1亮，当比较器U2A输出0V 电压时，指示灯LED1灭，接地状况越好，指示灯LED1越暗，反之越亮。

该方波信号经光耦隔离器输出给控制单元，控制单元接收的波形参见图4中的C波形，控制单元识别方波的脉宽进行接地状态的判断，其脉宽大于接地状态临界点T值则接地正常，反之接地异常。

[0025]控制单元对波形进行算法处理，滤除无效，干扰的波形。

T值越大接地程度越好，通过的方波的低电平T值的测量，和充电桩上预设的临界值进行比对，进而得出接地程度是否良好。

[0026]以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

图1
图2
图3
图4
图5。