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：

充电主回路接入端子 485数据通讯 弱电控制系统 弱电总成直流稳压电源电能表 漏电保护 总开关带电流S1/50A或者 漏电保护 弱电电源S3/4A 液晶触摸屏、打印机、信号灯 照明灯、喇叭、导引电路组成 由主板、I/O接口板、读卡器、网络接口

接触器 主控SM/38A连接导引

充电插座 电磁锁 本型暂不安装交流充电桩原理框图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

过流︑主过控热接状急触态停器按状柜钮态门状开态闭状电态磁锁桩控倾制斜与或状进态水状态 开关 漏电总开关状态S2/40A() 检测与控制电路 去上位机 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 充电桩没有进水或倾斜 接点闭合或为低电平 DI-6 有源或干接点

没有过电流或过温度 接点闭合 DI-5 干接点

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 接点闭合 DI-1 干接点

充电桩与汽车间的电缆已连接好 低电平 DI-0 有源接点 充电桩的门已设备状态 关好 信号状态 端口点名 信号属性 接点闭合 DI-7 干接点 接点闭合 DI-4 干接点

接点闭合 DI-3 干接点

接点闭合 DI-2 干接点 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 充电桩出现故充电桩状态正充电桩状态正设备状态 障报警在任何常，在进入充常，在待机和阶段均被点亮 电阶段时点亮 操作时点亮 信号状态 端口点名 信号属性

低电平 DO-7 DC≤12V

低电平 DO-6 DC≤12V

低电平 DO-5 DC≤12V

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 充电开始或充电进行中 继电器接点 DO-0 AC220V 提供夜晚操作充电过程中锁检测充电桩与检测漏电开关时的照明，夜紧插头座，防汽车间连接状或用作特别紧晚刷卡时点亮 止带负载插拔 态及充电信息 急停电手段 低电平 DO-4 DC≤12V

继电器接点 DO-3 DC≤12V

继电器通断 继电器单脉冲40％定宽脉冲 点动操作 DO-2 1KHZ/±12V DO-1 AC220V

1 N12 3 4 打印机SP1SP-RME35 读卡器RF1WM-1715Vcom6 AT070TN92 触摸板K1CT17 去上位管理机8 D6.0*3D L GND 1 1 接入铜端子 2 2 2 RV-6.0SP1-0V GND RVVJP2*0.5SP1-12C 1 11 485-D+ DDZY866-Z 12 4 2 485-D- N L S3 弱电系统电源开关 S3O-N S3O-L C65N/2P+VigiC65ELE C4 RV-6.0 2 2 2 2 1 1 1 1 CN1 1 S1 CN1-1充电回路总开关 S1-AO 2 C65N/2P C50+VigiC65ELE CN1-2 RV-6.0 S1O-N S1O-L S2 电流开关 S2-AO C65N/1P C40 RV-0.53单相费控智能电能表S1I-LS1I-NS3I-LS3I-NS3I-NV1CN1-2V1CN1-1V2CN1-2V2CN1-1V2CN2-2V2CN2-1S1A-14S1A-14GND+12VGND+12VGND+12VGND+12VS1A-11LNV1CN1V1CN2V2CN1V2CN2直流电源箱AHQX-EVP-110519GNDS2A-14S2A-14S2A-11SM-A1 COM3 COM4 2 1 485-D+ 485-D- power CPI12 GND+12PI-3PI-2+5VVDDGND123 COM1 CA3 AT070TN92 液晶屏M1LVDS1 弱电总成CU3 网络接口 LAN/CAN PI DO 0.17K32W LINE OUT RVVP-2*0.2 RVV2*0.5 AO-1AO-2主板CTN-BA0135ESP/+SP/-CI01470VDO 0.0 2 3 AO FCP I/O接口板 AHQX-EVPA-2IO/3IO AI1121Khz/40%DO 0.2DI 0.0DO 0.3DO 0.7DO 0.6DO 0.5DO 0.4VDDVDDVDDVDD SP 8R/3WGND1 CI02 20P排缆 JDGND1GND1GND1GND1DI 0.1DI 0.2DI 0.3DI 0.4DI 0.5DI 0.6DI 0.7C DO-1DO-2DO-3DO-4DO-5DO-6123456DOJE-2 JL-1JL-2 JL-3 JL-4 JL-5JL-6 JE JE-11 2 1 2 3 4 5 6 JLD2J1-1D2J1-2 D2J1-3 D2J1-4 PO 12 1 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 DI PO-1PO-2DI-1DI-2DI-3DI-4DI-5DI-6DI-7DI-10DI-11DI-12DI-9 SMA-13 D1J1-2 3 4 1 1 1 2 2 2 D1 D1 D2 D1J1-1+12VGND+12VGND+12VR-G-Y-ZMLED2011.8.6红黄绿指示灯板LED20110422照明LED板LED20110422照明LED板BB LC1-D38M7/220VSM 220V 主控接触器 SM-A2 SM-AO SMA-14ES1-1ES2-1 ES1-1 ES1-2ES2-2RV-6.0 N L CP CC NC2NC1GND急停按钮ES XB2ES2C SYV75-3 K1-1K1-3 XB1-1XB1-2XB1-3XB1-4 STS-2 热敏开关SOD-3 A RV-1.5 电磁锁K1-2K1-4 1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。2、屏蔽线在源端、双向通讯屏蔽线在主板端采用单点接地。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。 倾倒、进水报警探头本型号暂时不安装本型号暂时不安装DSI-CPA V2-DSI-EV32S 4、测试L-N－GND 绝缘或耐压时需将急停按钮ES按下、S3断开，否则由 2 3 4 STS-1SOD-1本型号暂时不安装 门开关SODBV-10 GND 用于避雷的压敏电阻和TVS管亦将构成导电通路。 5、测试L-N-GND绝缘或耐压时须将电能表离线，否则会损坏电能表。 接触器线圈与DO0.0接点上的压敏电阻构成导电通路；同时电源箱内3 56、本型暂不安装的接点DI-1/DI-2、DI-9/DI-10、STS-1/STS-2分别短接。设计阶段图号：1 2 4 6 电气系统配线图 电动汽车交流充电桩研发数量1套比例无设计制图审核版次：V:1.0页数：7 部门批准日期 研发中心 8