CN103972856B - 电动车供电装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露电动车供电装置及其控制方法，该方法包含于开始对一电动车充电之前，侦测一电动车供电装置中一开关的一输出端的电压。若该输出端的电压大于一第一预定值，则使一漏电断路器跳脱，以截止电源输入该开关，禁止由该输出端输出电源。若该输出端的电压小于该第一预定值，则使该开关导通，以由该输出端输出电源，开始对该电动车充电。侦测该输出端的电流，当该输出端的电流大于一第二预定值时，截止电源输入该开关。

Description

电动车供电装置及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及一种电动车供电装置的控制方法，尤其涉及一种可预防电动车供电装置危险失效的控制方法。

【背景技术】

第1图为先前技术电动车供电装置100的示意图。电动车供电装置100包含一开关102、一继电器104、一继电器控制器106、一控制器108、一电流侦测器110及一通讯装置112。继电器104用以控制开关102的导通与截止。开关102的一输入端耦接于一交流电源122，开关102的一输出端耦接于一连接头120，用以与一电动车连接。交流电源122可为110VAC、220VAC或是其它常见的市电电源。电动车供电装置100可透过通讯装置112与电动车通讯，例如通讯装置112可利用电动车供电装置通讯协议中的第一控制确认讯号CP及第二控制确认讯号PP，确认电动车处于可充电状态，且连接头120已连接至电动车。接着，通讯装置112可通知控制器108输出控制讯号至继电器控制器106，透过继电器控制器106导通继电器104，进而导通开关102。开关102导通后，交流电源122通过开关102输出至与连接头120相连接的电动车，以对电动车充电。

电动车供电装置100使用电流侦测器110做为保护机制，也就是在充电时若输出至电动车的电流超过一预定值，控制器108会控制继电器控制器106，截止开关102，以避免危险。但是若电动车供电装置100的开关102、继电器104或继电器控制器106等功率组件中任一个组件发生异常，例如异常的短路情形，上述的保护机制就无法提供保护。举例而言，若开关102发生异常的短路情形，则交流电源122的电压可能在通讯装置112尚未确认电动车处于可充电状态且连接头120尚未连接至电动车之前，就被输出至连接头120，形成危险失效(fail-to-danger)的情形。

也因此先前技术的电动车供电装置100的开关102及继电器104等功率组件必须采用具有一定等级以上的SIL(safety integrity level)认证组件，例如SIL2或SIL3等级以上的组件，然而符合此等级认证的组件价格较高且市面上供货较少，取得亦较困难，所以如何改进以往的保护机制便是电动车供电装置发展的重点。

【发明内容】

本发明一实施例揭露电动车供电装置的控制方法。该方法包含于开始对一电动车充电之前，侦测该电动车供电装置中一开关的一输出端的电压。若该输出端的电压大于一第一预定值，则使一漏电断路器跳脱，以截止电源输入该开关。若该输出端的电压小于该第一预定值，则使该开关导通，以由该输出端输出电源，开始对该电动车充电。侦测该输出端的电流，当该输出端的电流大于一第二预定值时，截止电源输入该开关。

本发明另一实施例揭露电动车供电装置包含一开关、一电压侦测器、一第一继电器、一第一继电器控制器、一第二继电器、一第二继电器控制器、一控制器、一电流侦测器及一通讯装置。该电压侦测器用以侦测该开关的一输出端的电压。该第一继电器耦接于该开关，用以控制该开关。该第一继电器控制器耦接于该第一继电器，用以控制该第一继电器。该第二继电器，用以于该输出端的电压大于一预定值时触发一漏电断路器。该第二继电器控制器耦接于该第二继电器，用以控制该第二继电器。该控制器耦接于该电压侦测器、该第一继电器控制器及该第二继电器控制器，用以根据该输出端的电压，控制该第一继电器控制器及该第二继电器控制器。该电流侦测器耦接于该控制器，用以侦测该输出端的电流。该通讯装置耦接于该控制器，用以与一电动车通讯。

本发明提供的实施例中任一组件单一的失效不会产生危险，所以本发明的开关及继电器等功率组件不需要使用SIL2或SIL3等级以上的组件，就可使整体电动车供电装置设计上的安全性达到SIL4的等级。如此不但可节省购买组件的成本及供货等待时间，更进一步提高了电动车供电装置的安全性，大幅避免电动车供电装置对使用者可能造成的危险。

【附图说明】

图1为先前技术电动车供电装置的示意图；

图2为本发明一实施例说明电动车供电装置的示意图；

图3为本发明另一实施例说明电动车供电装置的示意图；

图4为本发明另一实施例说明电动车供电装置的示意图；

图5为本发明一实施例说明图2至图5电动车供电装置的控制方法。

【具体实施方式】

图2为本发明一实施例说明电动车供电装置200的示意图。电动车供电装置200可包含一开关202、一第一继电器204、一第一继电器控制器206、一控制器208、一电流侦测器210、一通讯装置212、一电压侦测器218、一第二继电器214、一第二继电器控制器216、一温度侦测器220、一第三继电器224、一第三继电器控制器226及一负载230。开关202以外的组件可设置在一印刷电路板250上。

图2的开关202可为具有一线圈2022的电磁开关，当有电流流过线圈2022时，开关202导通。开关202另具有一输入端，可以透过一漏电断路器244耦接于一交流电源242，及一输出端耦接于一连接头240。连接头240系用以与一电动车连接。本实施例中，交流电源242可为单相的市电电源，其可包含火线L(Line)及中性线N(Neutral)。第一继电器204、第二继电器214及第三继电器224可以为单刀单掷(SPST)或是其它类型的继电器。第一继电器204及第二继电器214可为具有常开(Normally Open)接点的继电器，分别以符号R1_NO及符号R2_NO表示，第三继电器224可为具有常闭(Normally Closed)接点的继电器，以符号R3_NC表示。第一继电器控制器206、第二继电器控制器216及第三继电器控制器226，可为以多个功率晶体管组成的电路。

电压侦测器218耦接于控制器208。第三继电器224可耦接于电压侦测器218及开关202的输出端之间，用以控制电压侦测器218与开关202的输出端的连接。即电压侦测器218可于第三继电器224导通时，侦测开关202的输出端的电压，也就是侦测连接头240的电压。第三继电器控制器226耦接于第三继电器224，用以控制第三继电器224。第一继电器204耦接于开关202，用以控制开关202的导通及关闭，也就是当第一继电器204导通时，电流可由交流电源242的火线L经过开关202的线圈2022再经过的第一继电器204流至中性线N，形成回路以导通开关202。第一继电器控制器206耦接于第一继电器204，用以控制第一继电器204。第二继电器214耦接于负载230，当第二继电器214导通时可配合负载230，触发漏电断路器244。第二继电器控制器216耦接于第二继电器214，用以控制第二继电器214。控制器208可耦接于第一继电器控制器206、第二继电器控制器216及第三继电器控制器226，用以控制第一继电器控制器206、第二继电器控制器216及第三继电器控制器226。电流侦测器210耦接于控制器208，用以侦测开关202的输出端的电流，如同图1的电流侦测器110做为一道保护机制。通讯装置212耦接于控制器208，用以与电动车通讯，通讯方式如同第1图的通讯装置112。温度侦测器220耦接于控制器208，用以侦测电动车供电装置200的温度，若温度过高则停止电动车供电装置200的动作。温度侦测器220可设置于装配印刷电路板的壳体内。

图3为本发明另一实施例说明电动车供电装置200的示意图。图3的实施例中，交流电源242可为三相电源，可包含三相火线L1，L2，L3及中性线N。图3的开关202可为三相的电磁开关，漏电断路器244可为三相的漏电断路器。其余电路与图2相同。

图4为本发明另一实施例说明电动车供电装置200的示意图。图4的开关202可为三相的固态继电器(SSR)。固态继电器可为使用光耦合控制或其它类型的固态继电器。图4的第一继电器204不需要透过线圈2022控制开关202，而是由固态继电器的控制端控制固态继电器的导通及关闭。在另一实施例中，图4的开关202可为单相的固态继电器，使用在如同图2所示的单相交流电源242。

请参考图2、图4及图5，图5为本发明一实施例说明第上述所有实施例的电动车供电装置200的控制方法300。控制方法300可包含如下步骤：

步骤302：开始；

步骤304：于开始对电动车充电前，侦测电动车供电装置200的开关202的输出端的电压；

步骤306：判断开关202的输出端的电压是否大于一第一预定值；若是，执行步骤322；若否，执行步骤308；

步骤308：决定是否要继续侦测开关202的输出端的电压；若是，执行步骤312；若否，执行步骤310；

步骤310：停止侦测开关202的输出端的电压；

步骤312：对电动车充电；

步骤314：判断是否已对电动车完成充电；若是，执行步骤316；若否，执行步骤312；

步骤316：停止对电动车充电；

步骤318：侦测开关202的输出端的电压并且判断开关202的输出端的电压是否大于第一预定值；若是，执行步骤322；若否，执行步骤320；

步骤320：电动车供电装置200进入一等待模式(Standby Mode)，等待下一次对电动车充电，执行步骤324；

步骤322：使漏电断路器244跳脱以截止交流电源242输入开关202，以停止对电动车充电；

步骤324：结束。

步骤304及318中，控制器208可以透过控制第三继电器控制器226，导通第三继电器224，建立电压侦测器218与开关202的输出端的连接，以利用电压侦测器218侦测开关202的输出端的电压。侦测的结果会传回控制器208，以进行后续的判断步骤。步骤306及318中，控制器208可根据侦测的结果判断开关202的输出端的电压是否大于第一预定值，且步骤306及318中的第一预定值可为零电位，代表开关202的输出端无电压输出，是为安全情形后，才执行后续的充电步骤。步骤308中，控制器208可决定是否要继续侦测开关202的输出端的电压。步骤310中，控制器208可透过控制第三继电器控制器226，截止第三继电器224以停止侦测开关202的输出端的电压。步骤312中，控制器208可透过控制第一继电器控制器206，导通第一继电器204，进而导通开关202，以使交流电源242可经过开关202及连接头240，对电动车充电。步骤314中，控制器208可判断是否已对电动车完成充电。步骤316中，控制器208可透过控制第一继电器控制器206，截止第一继电器204，进而截止开关202，以使交流电源242无法经过开关202及连接头240，停止对电动车充电。步骤322中，控制器208可以透过控制第二继电器控制器216，导通第二继电器214，第二继电器214导通后，会形成与负载230串联的电流路径，在交流电源242的火线L或是L1、L2、L3其中任一条及一大地端G之间形成回路，如此便可刻意在交流电源242及大地端G之间造成漏电流，触发漏电断路器244，使漏电断路器244跳脱，进而使交流电源242无法进入开关202，所以开关202的输出端便无电压输出，可增加除了电流侦测器210以外保护机制。

在方法300的各步骤，电流侦测器210可侦测开关202的输出端的电流，若输出端的电流大于一第二预定值，则电流侦测器210可通知控制器108，以控制第一继电器204，截止开关202，避免危险。另一实施例中，若输出端的电流大于第二预定值，则电流侦测器210可通知控制器208，以控制第二继电器214，使漏电断路器244跳脱，截止交流电源242输入开关202，禁止开关202输出电源，避免危险。

在另一实施例中，电动车供电装置200可不包含第三继电器224及第三继电器控制器226，而电压侦测器218直接耦接于控制器208及开关202的输出端之间，用以持续的侦测开关202的输出端的电压。所以在本实施例中，步骤308及步骤310可以省略。在另一实施例中，电动车供电装置200可不包含温度侦测器220，而其它的动作方式如图2、图3、图4及图5所述。

综上所述，本发明实施例揭露了具有开关202的输出端，即连接头240的电压侦测机制的电动车供电装置200及其控制方法。在开始对电动车充电前，先行侦测电动车供电装置200的开关202的输出端的电压，只有当输出端的电压不大于第一预定值，即连接头240不带电时，代表开关202、第一继电器204或第一继电器控制器206等功率组件没有异常短路情形，才会开始对电动车充电，亦即在电动车供电装置增加了另一道保护机制。此道保护机制可以侦测危险失效的情形，亦即在电动车供电装置发生危险失效的情形时，刻意触发漏电断路器244，使漏电断路器244跳脱，避开原先可能发生的危险。如此本发明的电动车供电装置中任一组件单一的失效不会产生危险，所以本发明的开关及继电器等功率组件不需要使用SIL2或SIL3等级以上的组件，就可使整体电动车供电装置设计上的安全性达到SIL4的等级。如此不但可节省购买组件的成本及供货等待时间，更进一步提高了电动车供电装置的安全性，大幅避免电动车供电装置对使用者可能造成的危险。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电动车供电装置的控制方法，包含：

于开始对一电动车充电前，侦测该电动车供电装置中一开关的一输出端的电压；

当该输出端的电压大于一第一预定值时，使一漏电断路器跳脱，以截止电源输入该开关，禁止由该输出端输出电源，该第一预定值为零电位；

侦测该输出端的电流；及

当该输出端的电流大于一第二预定值时，截止电源输入该开关，禁止由该输出端输出电源。

2.根据权利要求1所述的电动车供电装置的控制方法，其特征在于，其更包含：

当该输出端的电压不大于该第一预定值时，使该开关导通，以由该输出端输出电源，开始对该电动车充电。

3.根据权利要求1所述的电动车供电装置的控制方法，其特征在于，其更包含：

当该输出端的电压不大于该第一预定值时，停止侦测该输出端的电压；及

使该开关导通，以由该输出端输出电源，开始对该电动车充电。

4.根据权利要求2或3所述的电动车供电装置的控制方法，其特征在于，其更包含：

于充电完成后，使该开关截止；

侦测该输出端的电压；及

当该输出端的电压大于该第一预定值时，使该漏电断路器跳脱，以截止电源输入该开关。

5.根据权利要求4所述的电动车供电装置的控制方法，其特征在于，其更包含：

当该输出端的电压不大于该第一预定值时，进入等待模式。

6.根据权利要求1所述的电动车供电装置的控制方法，其特征在于，该开关系为一电磁开关或一固态继电器(SSR)。

7.一种电动车供电装置，包括：

一开关；

一电压侦测器，用以侦测该开关的一输出端的电压；

一第一继电器，耦接于该开关，用以控制该开关；

一第一继电器控制器，耦接于该第一继电器，用以控制该第一继电器；

一第二继电器，用以于该输出端的电压大于一预定值时，触发一漏电断路器跳脱，以截止电源输入该开关，禁止由该输出端输出电源，其中该预定值为零电位；

一第二继电器控制器，耦接于该第二继电器，用以控制该第二继电器；

一控制器，耦接于该电压侦测器、该第一继电器控制器及该第二继电器控制器，用以根据该输出端的电压，控制该第一继电器控制器及该第二继电器控制器；

一电流侦测器，耦接于该控制器，用以侦测该输出端的电流；及

一通讯装置，耦接于该控制器，用以与一电动车通讯。

8.根据权利要求7所述的电动车供电装置，其特征在于，其更包含一温度侦测器，耦接于该控制器，用以侦测该电动车供电装置的温度。

9.根据权利要求7所述的电动车供电装置，其特征在于，其更包括：

一第三继电器，耦接于该电压侦测器及该输出端，用以控制该电压侦测器与该输出端的连接；及

一第三继电器控制器，耦接于该第三继电器及该控制器之间，用以控制该第三继电器；

其中，于开始对该电动车充电前，该控制器控制该第三继电器控制器，使该第三继电器导通，以侦测该输出端的电压。

10.根据权利要求9所述的电动车供电装置，其特征在于，其更包括：

一负载，耦接于该第二继电器，用以配合该第二继电器，以触发该漏电断路器。

11.根据权利要求10所述的电动车供电装置，其特征在于，其中该开关系为一电磁开关或一固态继电器(SSR)。