本實(shí)用新型涉及充電樁絕緣監(jiān)測(cè)，尤其是涉及一種直流充電樁接地故障安全性監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

隨著電動(dòng)汽車充電站及充電樁的大量建設(shè)和應(yīng)用，其安全性越來越受到重視。尤其是直流充電樁功率大、體積大、電壓高，并且往往配有蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。當(dāng)充電樁輸出直流側(cè)絕緣不好的時(shí)候，會(huì)造成設(shè)備損壞，火災(zāi)，以及人身觸電。由于直流輸出側(cè)漏電故障無法使交流側(cè)的漏電保護(hù)器動(dòng)作，所以，增加直流側(cè)絕緣監(jiān)測(cè)以及接地故障保護(hù)裝置顯得尤為重要。

現(xiàn)在的充電樁絕緣監(jiān)測(cè)方法主要有電橋平衡原理和低頻探測(cè)原理。根據(jù)電橋平衡原理實(shí)現(xiàn)的絕緣監(jiān)測(cè)裝置被廣泛使用，但它不能監(jiān)測(cè)充電樁正、負(fù)極絕緣同等下降時(shí)的情況；絕緣監(jiān)測(cè)裝置即使報(bào)警，也不能直接得到系統(tǒng)對(duì)地的絕緣電阻大小。用低頻探測(cè)原理監(jiān)測(cè)接地故障是近幾年采用的一種新方法，但它所能監(jiān)測(cè)的接地電阻受充電樁對(duì)地分布電容的制約，而且低頻交流信號(hào)容易受外界的干擾，另外注入的低頻交流信號(hào)增大充電樁的電壓紋波系數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供一種電橋法設(shè)計(jì)的充電樁絕緣監(jiān)測(cè)裝置，在保證精度的前提下，盡可能的提高監(jiān)測(cè)速度并能計(jì)算出各種絕緣故障情況下接地電阻的大小，方便查找問題所在。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種電橋法設(shè)計(jì)的充電樁絕緣監(jiān)測(cè)裝置，包 括檢測(cè)電路和后處理電路，檢測(cè)電路的輸出端與后處理電路的輸入端連接，其特征在于，所述的檢測(cè)電路由平衡電橋模塊和不平衡電橋模塊組成，該平衡電橋模塊由第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻組成，第一電阻和第二電阻串聯(lián)在充電樁電源的正極與接地端之間，兩者的接點(diǎn)為一個(gè)輸出端；該第三電阻和第四電阻串聯(lián)在接地端與充電樁電源的負(fù)極之間，兩者的接點(diǎn)為另一個(gè)輸出端；兩個(gè)輸出端與所述的后處理電路的輸入端連接；該不平衡電橋模塊由第五電阻、第六電阻、第一開關(guān)和第二開關(guān)組成，第五電阻和第一開關(guān)串聯(lián)在充電樁電源的正極與接地端之間；第六電阻和第二開關(guān)串聯(lián)在接地端與充電樁電源的負(fù)極之間；在所述的檢測(cè)電路與充電樁電源的正極和負(fù)極之間分別連接有第三開關(guān)和第四開關(guān)。

所述的后處理電路由依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊、電壓隔離模塊、信號(hào)處理模塊和通信模塊組成；所述的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)均為電控開關(guān)，并由控制器控制，該通信模塊與該控制器建立通信連接。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：利用平衡電橋模塊和不平衡電橋模塊，能夠穩(wěn)定可靠的監(jiān)測(cè)直流充電樁的接地故障及接地電阻的大小，進(jìn)而將充電樁的絕緣故障信息經(jīng)通信模塊與充電樁控制器通信完成充電安全判斷，大大提高了充電樁的安全性。結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)施。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的后處理電路的構(gòu)成框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種電橋法設(shè)計(jì)的充電樁絕緣監(jiān)測(cè)裝置，包括檢測(cè)電路A和后處理電路B，檢測(cè)電路A的輸出端與后處理電路B的輸入 端連接，其特征在于，所述的檢測(cè)電路A由平衡電橋模塊1和不平衡電橋模塊2組成，該平衡電橋模塊1由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4組成，第一電阻R1和第二電阻R2串聯(lián)在充電樁電源的正極P+與接地端之間，兩者的接點(diǎn)為一個(gè)輸出端V+；該第三電阻R3和第四電阻R4串聯(lián)在接地端與充電樁電源的負(fù)極P-之間，兩者的接點(diǎn)為另一個(gè)輸出端V-；兩個(gè)輸出端V+、V-與所述的后處理電路的輸入端連接；該不平衡電橋模塊2由第五電阻R5、第六電阻R6、第一開關(guān)K1和第二開關(guān)K2組成，第五電阻R5和第一開關(guān)K1串聯(lián)在充電樁電源的正極P+與接地端之間；第六電阻R6和第二開關(guān)K2串聯(lián)在接地端與充電樁電源的負(fù)極P-之間；在所述的檢測(cè)電路A與充電樁電源的正極P+和負(fù)極P-之間分別連接有第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4。

所述的后處理電路B由依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊3、電壓隔離模塊4、信號(hào)處理模塊5和通信模塊6組成(為常規(guī)技術(shù))；所述的第一至第四開關(guān)K1-K4均為電控開關(guān)，并由控制器7控制，該通信模塊6與該控制器7建立通信連接。

本實(shí)用新型的工作原理說明如下：

平衡電橋模塊1用于監(jiān)測(cè)充電樁單端接地的情況，不平衡電橋模塊2用于監(jiān)測(cè)充電樁正負(fù)極同時(shí)接地的情況。平衡電橋模塊1四個(gè)電阻R1-R4構(gòu)成的分壓得到的兩個(gè)電壓輸出端V+和V-的電壓值作為接地電阻的計(jì)算判據(jù)。電壓轉(zhuǎn)換模塊3、電壓隔離模塊4和信號(hào)處理模塊5將分壓電壓值進(jìn)行隔離后再作為輸入進(jìn)行計(jì)算處理。通信模塊6負(fù)責(zé)將接地類型及接地位置接地電阻等信息傳送給控制器7(充電樁的主控板)。

所述的不平衡電橋模塊2中的兩個(gè)開關(guān)K1、K2分別控制電阻R5、R6的接入。

圖1中分別連接在充電樁電源的正極P+和負(fù)極P-與接地端之間的Rx和Ry為本實(shí)用新型的計(jì)算對(duì)象，即充電樁的接地電阻。

第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4接通后，電阻R1-R4組成的平衡電橋模塊1始終連接到充電樁輸出電源正負(fù)極之間。然后通過開關(guān)K1和K2選擇性的將電阻R5和R6接入。

所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊3將采集的電壓取自這兩對(duì)電阻各自的分壓。電壓隔離模塊負(fù)責(zé)將分壓后的電壓轉(zhuǎn)換為信號(hào)處理模塊可以采集的電壓信號(hào)。信號(hào)處理模塊采集電壓隔離模塊隔離后的電壓進(jìn)行數(shù)字變換計(jì)算接地絕緣情況，并可計(jì)算接地電阻的大小。通信模塊則負(fù)責(zé)將電源的接地情況和接地電阻的大小計(jì)算后發(fā)送到系統(tǒng)主機(jī)。其特征在于：其構(gòu)成包括平衡電阻模塊和不平衡電阻模塊并且由嵌入式硬件系統(tǒng)控制這兩種模塊的分時(shí)變換。測(cè)量母線電阻時(shí)，利用平衡電阻模塊監(jiān)測(cè)單端接地。測(cè)量母線電阻時(shí)，利用不平衡電阻模塊監(jiān)測(cè)正電源與負(fù)電源同時(shí)接地。

本實(shí)用新型在工作時(shí)，各開關(guān)的控制可以人工控制也可通過控制器自動(dòng)控制。工作過程說明如下：

第一步：K1斷開，K2斷開，K3閉合，K4閉合，當(dāng)Rx＝Ry＝無窮時(shí)(無接地)有V1＝-V2；

當(dāng)Ry＝無窮時(shí)(單端接地)，由V1、V2通過解方程V1/(R5//Rx)＝V2/R6，可以計(jì)算出接地電阻Rx的大?。?/p>

當(dāng)Rx＝無窮時(shí)(單端接地)，由V1、V2通過解方程V1/R5＝V2/(R6//Ry)，可以計(jì)算出接地電阻Ry的大??；

當(dāng)Rx＝Ry≠無窮時(shí)，即系統(tǒng)處于平衡接地時(shí)，V1＝-V2，不能進(jìn)行檢測(cè)；

當(dāng)Rx≠Ry時(shí)，即雙端接地時(shí)，有V1/(R5//Rx)＝V2/(R6//Ry)不能直接求 解，處理方法是將Rx或Ry中較大的一個(gè)看作無窮，按單端接地的方法求解，所求的的接地電阻值大于實(shí)際值，Rx、Ry的電阻值越接近，則測(cè)量誤差越大，達(dá)到Rx＝Ry時(shí)，測(cè)量誤差達(dá)到無窮。

第二步：K1斷開，K2閉合，K3閉合，K4閉合，根據(jù)測(cè)到的V+可得到的是正母對(duì)地電壓V1，根據(jù)測(cè)到的V-可得到的是負(fù)母對(duì)地電壓V1’。

第三步：K2斷開，K1閉合，K3閉合，K4閉合，根據(jù)測(cè)到的V+可得到的是正母對(duì)地電壓V2，根據(jù)測(cè)到的V-可得到的是負(fù)母對(duì)地電壓V2’。根據(jù)近似計(jì)算可得正母線接地電阻Rx＝(V1’V2-V1V2’)/(V1’V2’R-V1’V2R1+V2’V1R+V2’V1R1)*R*R1。

同理可得負(fù)母線接地電阻：Ry＝(V1’V2-V1V2’)/(V1V2’R+V1V2’R1+V2V1R-V2V1’R1)*R*R1

通過以上各種情況計(jì)算出的Rx,Ry即為接地電阻值大小，可以根據(jù)此電阻值大小判斷接地情況。