1.本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种接地保护电路及充电桩。
背景技术：2.现有的低压配电系统主要包括tn系统、tt系统和it系统，其中，tn系统主要包括tn-s系统、tn-c系统和tn-c-s系统，目前，tn-c-s系统的应用较为广泛。
3.随着新能源汽车的普及使用，与其配套的充电桩也大面积安装使用，但是，若充电桩接入的是tn-c-s系统，则在零线出现断路故障时，充电桩的rcd(residual current device，剩余电流装置)可能会出现不会断开的现象(也即rcd形成不了保护)，这可能会导致充电桩外壳带电，甚至出现用电安全事故。
技术实现要素：4.为此，本实用新型提供了一种接地保护电路及充电桩，以解决tn-c-s系统中的零线出现断路故障时带来的充电桩外壳带电的问题。
5.第一方面，本实用新型提供了一种接地保护电路，用于接入tn-c-s系统的充电桩，所述充电桩的接地线通过所述充电桩的外壳接地端子与所述tn-c-s系统中的pen线连接，所述电路包括：
6.开关电路，串联在所述接地线的目标部分中，其中，所述接地线的目标部分指的是所述外壳接地端子与所述pen线之间的部分；
7.电流检测电路，用于根据流经所述接地线的目标部分的电流大小输出相应的电信号；及
8.主控电路，与所述开关电路、所述电流检测电路连接，用于：接收所述电流检测电路输出的电信号，并确定流经所述接地线的目标部分的电流值，以及当所述电流值大于或等于预设阈值时控制所述开关电路断开。
9.在本实用新型提供的接地保护电路中，所述接地保护电路还包括延时电路，所述延时电路连接在所述主控电路与所述开关电路之间，所述延时电路用于延时所述主控电路对所述开关电路的控制；
10.和/或，
11.所述主控电路还用于：当所述电流值大于或等于预设阈值时，若在预设时长之后所述电流值仍大于或等于所述预设阈值，则控制所述开关电路断开。
12.在本实用新型提供的接地保护电路中，所述延时电路包括充电电阻和第一电容；
13.所述充电电阻的第一端与所述主控电路连接，第二端通过所述第一电容接地；
14.其中，所述充电电阻与所述第一电容的连接处，与所述开关电路连接。
15.在本实用新型提供的接地保护电路中，所述开关电路包括继电器和开关管；
16.所述继电器的开关触点串联在所述接地线的目标部分中；
17.所述开关管的第一端通过所述继电器的线圈与预设电压连接，第二端接地；
18.其中，所述开关管的控制端与所述主控电路连接，用于在所述主控电路的控制下进行通断。
19.在本实用新型提供的接地保护电路中，所述继电器包括非磁保持继电器，所述非磁保持继电器设置在所述充电桩的外壳内；
20.所述开关电路还包括分压电阻；所述分压电阻的第一端与所述继电器的线圈连接，第二端与所述预设电压连接。
21.在本实用新型提供的接地保护电路中，所述分压电阻的两端还并联有第二电容。
22.在本实用新型提供的接地保护电路中，所述电流检测电路包括电流互感器和信号放大电路；
23.所述电流互感器设置在所述接地线的目标部分上；所述电流互感器的输出端通过所述信号放大电路与所述主控电路连接。
24.第二方面，本实用新型提供了一种充电桩，包括如第一方面所述的接地保护电路。
25.本实用新型提供了一种接地保护电路及充电桩，该电路用于接入tn-c-s系统的充电桩，且充电桩的接地线通过充电桩的外壳接地端子与tn-c-s系统中的pen线连接。该电路包括开关电路、电流检测电路以及主控电路。其中，开关电路串联在接地线的目标部分中，接地线的目标部分指的是外壳接地端子与pen线之间的部分，电流检测电路用于根据流经接地线的目标部分的电流大小输出相应的电信号。基于此，主控电路与开关电路、电流检测电路连接，用于：接收电流检测电路输出的电信号，并确定流经接地线的目标部分的电流值，以及当该电流值大于或等于预设阈值时控制开关电路断开。由此可知，当tn-c-s系统中的零线发生断路故障且充电桩的rcd没有动作时，主控电路确定电流值大于或等于预设阈值并控制开关电路断开，从而断开了充电桩外壳与零线之间的连接，解决了充电桩外壳带电的问题，保障了设备安全和人身安全。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是现有技术中充电桩接入tn-c-s系统的一种电路结构示意图；
29.图2是现有技术中当tn-c-s系统中的零线发生断路故障时导致充电桩外壳带电的一种示意图；
30.图3是本实用新型实施例提供的接地保护电路的一种电路结构示意图；
31.图4是本实用新型实施例中接地保护电路的另一种电路结构示意图；
32.图5是本实用新型实施例中延时电路的一种电路结构示意图；
33.图6是本实用新型实施例中开关电路的一种电路结构示意图；
34.图7是本实用新型实施例中开关电路的另一种电路结构示意图；
35.图8是本实用新型实施例中电流检测电流的一种电路结构示意图；
36.图9是本实用新型实施例中接地保护电路的一种示例性的电路结构示意图；
37.图10本实用新型实施例提供的充电桩的一种结构示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
40.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
41.在tn-c-s系统中，中线和系统接地保护线连接在一起作为pen线(或可称为零线)，如图1所示，目前部分充电桩是接入tn-c-s系统的，在通常情况下，充电桩设置有rcd，因此充电桩可通过rcd接入tn-c-s系统；同时，充电桩设置有外壳接地端子，充电桩的接电线通过外壳接地端子接入pen线，因此，在正常情况下电流如图中虚线所示。基于此，发明人发现：若tn-c-s系统的零线出现断路故障，则充电桩的rcd可能会出现不会断开的现象，从而导致充电桩外壳带电，严重的还可能会导致用电安全事故。示例性地，在图1所示的系统中，若pen线出现了如图所示的断线故障且rcd没有断开，则电流(如图中虚线所示)会流经充电桩的外壳(外壳与外壳接地端子存在连接关系)，导致外壳带电。
42.为此，本实用新型实施例提供了一种接地保护电路和充电桩，以在上述情况发生时，解决充电桩外壳带电的问题。
43.本实用新型实施例提供的一种接地保护电路100，可以用于充电桩1000。如图3所示，充电桩1000是接入tn-c-s系统的，同时，充电桩1000设置有接地线200和外壳接地端子300，其中，接地线200通过外壳接地端子300与tn-c-s系统中的pen线连接，可理解，接地线200分为两部分，一部分是外壳接地端子300与pen线之间的部分(即本实用新型实施例中所述的目标部分)，另一部分是充电桩内部电路与外壳接地端子300之间的部分。需说明，外壳接地端子300与充电桩的外壳存在连接关系，但两者之间的结构关系等本实用新型实施例不做具体限定。在一些实施方式中，充电桩1000可以通过rcd接入tn-c-s系统。
44.如图3所示，接地保护电路100包括开关电路10、电流检测电路20以及主控电路30。其中，开关电路10串联在接地线200的目标部分中。电流检测电路20用于根据流经接地线200的目标部分的电流大小输出相应的电信号，也即，电流检测电路20输出的电信号可以用于表征流经目标部分的电流大小。
45.基于此，主控电路30与开关电路10、电流检测电路20连接，用于：接收电流检测电路20输出的电信号，并确定流经接地线200的目标部分的电流值，以及当该电流值大于或等于预设阈值时控制开关电路10断开，其中，预设阈值可以根据实际情况合理设置。
46.具体地，在充电桩1000通电(也即开机)时，可以控制开关电路10导通，使得充电桩1000的接地线200与pen线形成连接，或者，开关电路10本身为常闭状态，因此充电桩1000通电时接地线200同样能够与pen线连接。如此，在充电桩1000通电后的使用过程中，若pen线没有发生断线故障，则电流流经路线为：l线—》rcd正极—》充电桩内部电路—》rcd负极—》pen线，此时流经接地线200的目标部分的电流值几乎为零，因此，主控电路30可以根据电流检测电路20输出的电信号，确定流经接地线200的目标部分的电流值小于预设阈值，不对开关电路10进行控制。但是，若pen线发生断线故障且rcd也没有断开，则在传统技术中，电流流经路线为：l线—》rcd正极—》充电桩内部电路—》rcd负极—》pen线—》接地线200的目标部分—》外壳接地端子300—》充电桩1000外壳，由此可理解，流经接地线200的目标部分的电流值会大于一定值，因此，本实用新型实施例中的主控电路30在确定流经接地线200的目标部分的电流值大于或等于预设阈值时控制开关电路10断开，以此断开外壳接地端子300与pen线之间的连接，也即，断开了充电桩1000外壳与pen线之间的连接，这使得在此情况下充电桩1000外壳不存在带电问题，从而保障了设备安全和人身安全。
47.在一些实施例中，由于充电桩1000对地可能有y电容等电路存在，又或者充电桩1000在开关机瞬间以及其它干扰现象存在，可能会造成误动作问题。为此，为了提高接地保护电路100的可靠性，如图4所示，接地保护电路100还包括延时电路40。其中，延时电路40连接在主控电路30与开关电路10之间，用于延时主控电路30对开关电路10的控制。具体而言，在前文所述的异常情况发生时，流经接地线200的目标部分的电流值仅会短暂的大于或等于预设阈值，因此经过延时电路40的延时之后，流经接地线200的目标部分的电流值不会再大于或等于预设阈值，则主控电路30不控制开关电路10断开，因此可以避免误动作的问题，提高了可靠性。另外需说明，若是pen线发生断线故障，则经过延时电路40的延时之后，流经接地线200的目标部分的电流值仍会大于或等于预设阈值，因此主控电路30可以控制开关电路10断开。
48.在一实施方式中，如图5所示，延时电路40包括充电电阻rc和第一电容c1。充电电阻rc的第一端与主控电路30连接，第二端通过第一电容c1接地。其中，充电电阻rc与第一电容c1的连接处，与开关电路10连接。具体而言，当流经接地线200的目标部分的电流值大于或等于预设阈值时，主控电路30开始输出关断信号(例如高电平信号)，如此，若是pen线发生断线故障，则主控电路30会持续输出，因此主控电路30会通过充电电阻rc先给第一电容c1充能，并在电容充能结束后再通过充电电阻rc输出至开关电路10，以控制开关电路10断开；而若是前文所述的异常情况发生，主控电路30不会持续输出，因此不会存在主控电路30通过充电电阻rc输出关断信号至开关电路10的现象，因此可以避免误动作的问题。
49.在一些实施例中，主控电路30还用于：当流经接地线200的目标部分的电流值大于或等于预设阈值时，若在预设时长之后该电流值仍大于或等于预设阈值，则控制开关电路10断开。结合前文论述可理解，当流经接地线200的目标部分的电流值大于或等于预设阈值时，若是pen线发生断线故障，则在预设时长之后该电流值仍大于或等于预设阈值，因此在此情况下主控电路30可以控制开关电路10断开；但若是前文所述的异常情况，则在预设时长之后该电流值不会再大于或等于预设阈值，因此主控电路30不控制开关电路10断开，因此，本实施例同样也可以避免误动作的问题。
50.在一些实施例中，如图6所示，开关电路10包括继电器j和开关管q。其中，继电器j
的开关触点串联在接地线200的目标部分中；开关管q的第一端通过继电器j的线圈与预设电压vcc(可以是线圈的额定电压值)连接，第二端接地，也即，开关管q串联在继电器j的供电回路中。如此，开关管q的控制端与主控电路30连接，用于在主控电路30的控制下进行通断。示例性地，在充电桩1000通电时，主控电路30可以控制开关管q闭合，使得继电器j的线圈得电，进而使得继电器j的开关触点闭合，接地线200与pen线形成连接。如此，在充电桩1000通电后的使用过程中，若pen线发生断路故障，则主控电路30根据由电流检测电路20输出的电信号确定的电流值，要大于或等于预设阈值，因此主控电路30可以控制开关管q断开，使得继电器j的线圈失电，进而使得继电器j的开关触点断开，可理解，这断开了充电桩1000外壳与pen线之间的连接，使得在此情况下时充电桩1000外壳不存在带电问题。
51.在一实施方式中，继电器j包括非磁保持继电器，示例性地，本实用新型中的继电器j可以采用非磁保持继电器，以节省成本。基于此，当继电器j采用非磁保持继电器且该非磁保持继电器设置在充电桩1000的外壳内时，如图7所示，开关电路10还包括分压电阻rd，其中，分压电阻rd的第一端与继电器j的线圈连接，第二端与预设电压vcc连接。具体而言，部分充电桩1000的外壳内部是一个相对比较封闭的空间，散热能力较差，因此，若非磁保持继电器长时间通电，则会由于散热能力较差导致线圈温度会过高，从而降低了元器件的使用寿命。为此，为了延长元器件的使用寿命，本实施例通过分压电阻rd的分压作用，降低线圈两端的电压值，从而降低了单位时间内线圈的发热量，也即，本实施例可有效降低线圈长时间通电产生的热量，因此能够延长非磁保持继电器的使用寿命。在一实施方式中，如图7所示，分压电阻rd的两端还可以并联有第二电容c2，第二电容c2可以蓄能稳定电压。
52.在一些实施例中，如图8所示，电流检测电路20包括电流互感器ct和信号放大电路21。其中，电流互感器ct设置在接地线200的目标部分上，可简单理解为电流互感器ct“套”在接地线的目标部分上，电流互感器ct的输出端通过信号放大电路21与主控电路30连接。由此可知，电流互感器ct可以根据流经接电线200的目标部分的电流大小输出相应的电信号，并由信号放大电路21进行放大之后传输给主控电路30，使得主控电路30可以根据放大后的电信号确定流经接电线200的电流值。
53.综上，本实用新型实施例中的接地保护电路100，可以示例性的如图9所示，具体实施方式参见前文论述，此处不再赘述。在本示例性中，在充电桩1000开机时，主控电路30可以控制开关管q闭合，从而使得继电器j的线圈得电，进而使得继电器j的开关触点闭合，因此充电桩1000的接地线200能够与tn-c-s系统中的pen线形成连接。在充电桩1000通电后的使用过程中，若tn-c-s系统中的pen线发生断线故障且充电桩1000中的rcd没有动作，则主控电路30根据由电流互感器ct、信号放大电路21输出的电信号可以确定，流经接地线200的目标部分的电流值大于或等于预设阈值，因此，主控电路30可以直接输出(或者在预设时长之后输出)关断信号，通过充电电阻rc给第一电容c1充电，待第一电容c1充能结束后关断信号通过充电电阻rc输出至开关管q，开关管q断开，继电器j的线圈失电，使得继电器j的开关触点断开，因此断开了外壳接线端子300与pen线之间的连接，也即断开了充电桩1000外壳与pen线之间的连接，这使得充电桩1000的外壳不会带电。
54.此外，本实用新型实施例还提供了一种充电桩1000，如图10所示，包括如上所述的接地保护电路100，该充电桩1000的具体实施方式请参见前文论述，此处不再赘述。
55.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限
于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种接地保护电路，其特征在于，用于接入tn-c-s系统的充电桩，所述充电桩的接地线通过所述充电桩的外壳接地端子与所述tn-c-s系统中的pen线连接，所述电路包括：开关电路，串联在所述接地线的目标部分中，其中，所述接地线的目标部分指的是所述外壳接地端子与所述pen线之间的部分；电流检测电路，用于根据流经所述接地线的目标部分的电流大小输出相应的电信号；及主控电路，与所述开关电路、所述电流检测电路连接，用于：接收所述电流检测电路输出的电信号，并确定流经所述接地线的目标部分的电流值，以及当所述电流值大于或等于预设阈值时控制所述开关电路断开。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述接地保护电路还包括延时电路，所述延时电路连接在所述主控电路与所述开关电路之间，所述延时电路用于延时所述主控电路对所述开关电路的控制。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述延时电路包括充电电阻和第一电容；所述充电电阻的第一端与所述主控电路连接，第二端通过所述第一电容接地；其中，所述充电电阻与所述第一电容的连接处，与所述开关电路连接。4.根据权利要求1-3任一项所述的电路，其特征在于，所述开关电路包括继电器和开关管；所述继电器的开关触点串联在所述接地线的目标部分中；所述开关管的第一端通过所述继电器的线圈与预设电压连接，第二端接地；其中，所述开关管的控制端与所述主控电路连接，用于在所述主控电路的控制下进行通断。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述继电器包括非磁保持继电器，所述非磁保持继电器设置在所述充电桩的外壳内；所述开关电路还包括分压电阻；所述分压电阻的第一端与所述继电器的线圈连接，第二端与所述预设电压连接。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述分压电阻的两端还并联有第二电容。7.根据权利要求1-3任一项所述的电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电流互感器和信号放大电路；所述电流互感器设置在所述接地线的目标部分上；所述电流互感器的输出端通过所述信号放大电路与所述主控电路连接。8.一种充电桩，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的接地保护电路。
技术总结本实用新型提供了一种接地保护电路及接入TN-C-S系统的充电桩，充电桩的接地线通过其外壳接地端子与PEN线连接。该电路包括开关电路、电流检测电路及主控电路。开关电路串联在接地线的目标部分中，目标部分指的是外壳接地端子与PEN线之间的部分，电流检测电路用于根据流经目标部分的电流大小输出相应的电信号。基于此，主控电路与开关电路、电流检测电路连接，用于：接收电流检测电路输出的电信号，并确定流经目标部分的电流值，以及当该电流值大于或等于预设阈值时控制开关电路断开。由此可知，当系统中的零线发生断路故障且充电桩的RCD没有动作时，本实用新型能够断开充电桩外壳与零线之间的连接，解决了充电桩外壳带电的问题。问题。问题。
技术研发人员：王晓波 朱方剑
受保护的技术使用者：深圳市光导科技有限公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/7/5
