CN105391111A - 车辆充电设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆充电设备。所述车辆充电设备包括：电力输入单元，其接受从外部电源供应的电力；继电器单元，其将通过电力输入单元接受的电力传送给车辆；引导电路，其控制继电器单元的操作并且产生用于控制车辆充电的引导信号，其中引导电路顺序地执行第一操作和第二操作，所述第一操作用于通过改变对应于引导信号的脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比来引导停止车辆充电；所述第二操作用于在第一操作不执行停止车辆充电时通过断开继电器单元来允许不传送电力给车辆。本发明还公开了一种车辆充电方法。

Description

车辆充电设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请按照35U.S.C.119和35U.S.C.365要求对编号10-2014-0115268的韩国专利申请(于2014年9月1日提交)的优先权，由此通过引用将其全部内容并入。

技术领域

本公开涉及一种车辆充电设备和方法，其能够在要求停止车辆充电时通过引导电动车辆内的电力转换单元停止充电来保护电动车辆和充电设备的内部电路。

背景技术

为了有备于持续的油价上涨和化石燃料耗尽，代替依赖于石油燃料的典型的内燃机车辆或摩托车，积极进行了关于通过使用电池和电动机来驱动的诸如电动车辆或两轮车辆的电动装置的研究及商业化。

当使用电动车辆时，在与石油燃料相比相对低的维护成本和根据减少二氧化碳的效果来改进环境问题上是非常有利的。因此，电动车辆市场正逐渐在各个国家活跃是一种趋势，并且预期这样的趋势将逐渐扩大。

对电动车辆充电要求单独的充电设备。因为这样的充电设备安装在如加油站的充电站中或在家中，需要充电的电动设备通过连接器连接到充电设备，然后接受必要的电力。

在这点上，充电设备使用引导控制信号(引导信号)用来控制提供给电动车辆的电流量。充电设备产生引导信号以执行与电动车辆的引导通信，并且在这点上，充电状态通过引导信号的最大幅度来定义。这样的引导信号使得车辆的充电状态能够被监控。

当在车辆充电期间发生过压、低压、过流，或各种意外情形时，通过断开经由连接器连接到车辆的充电设备内的继电器电路来切断传送给车辆的AC电力。

然而，当通过强制断开继电器电路来即刻停止给车辆供应AC电力时，车辆内的电路以及充电设备内的电路引起误动作或故障。换言之，诸如继电器电路的熔断的问题可能由于通过继电器电路的强制关断导致的继电器电路的负载或者车辆内的电路的过载而发生。

发明内容

实施例提供了一种设备和方法，其能够通过引导车辆停止充电来保护继电器电路并且能够在由于充电期间发生突发情形而要求停止车辆充电时使车辆内的电路为供应电力的突发停止做好准备。

在一个实施例中，车辆充电设备包括：电力输入单元，其接受从外部电源供应的电力；继电器单元(relayunit)，其将通过电力输入单元接受的电力传送给车辆；引导电路(pilotcircuit)，其控制继电器单元的操作并且产生用于控制车辆充电的引导信号，其中引导电路顺序地执行第一操作和第二操作，所述第一操作用于通过改变对应于引导信号的脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比来引导车辆充电的停止；所述第二操作用于当第一操作不执行车辆充电的停止时，通过断开继电器单元来允许不传送电力给车辆。

在另一实施例中，通过使用连接到包括电池的车辆的充电控制设备的且控制车辆充电的车辆充电方法，所述车辆充电方法包括：检查车辆的充电电流值，其中所述车辆包括转换从充电控制设备接受的电力的电力转换单元、控制电力转换单元的操作的充电控制单元，以及执行与充电控制设备的引导通信的第二引导电路，并且充电控制设备包括与第二引导电路通信的第一引导电路和传送电力给电力转换单元的继电器单元；判定所检查的充电电流值是否与预设的充电电流值一致；在所测量的充电电流值与预设的充电电流值不一致时，由充电控制单元通过控制电力转换单元来减小充电电流值；检查车辆充电是否对应于减小的充电电流值而缩减；以及在车辆充电不缩减时，由第一引导电路改变传送到第二引导信号的PWM信号的占空比。

在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。其它特征将从描述和附图中，以及从权利要求中显而易见。

附图说明

图1和图2为示出了根据实施例的用于对车辆充电的示例性系统的图。

图3为根据实施例的用于解释车辆充电设备和车辆的详细配置的框图。

图4为根据实施例的用于解释车辆充电方法的流程图。

图5示出了根据第一实施例的用于请求车辆充电停止的示例性引导信号。

图6示出了根据第二实施的用于请求车辆充电停止的示例性引导信号。

具体实施方式

现在将详细提出本公开的实施例，其的示例示出在附图中。

将参照附图详细地描述根据实施例的车辆充电设备和方法。然而，本发明可以采用许多不同的形式来具体体现，因此不应该被解释为局限于这里阐述的实施例；而是，通过增加、更改，以及改变能够很容易得到包括在其他落后的发明或落入本公开的精神和范围内的可选的实施例，并且该实施例将充分传达本发明的构思给本领域的技术人员。

图1和图2为示出了根据实施例的用于对车辆充电的示例性系统的图。

首先，参见图1，第一实施例的充电系统包括AC充电设备10和通过AC充电设备10进行充电的电动车辆30。

AC充电设备10允许通过连接到车辆200的入口210的连接器140用从外部AC电源供应的AC电力对车辆电池充电。AC充电设备10可以安装在充电站或家中，并且为充电而传送的电流量可以通过AC充电设备10和车辆200之间的引导通信来控制。

此外，车辆充电设备可以为便携式塞绳设备以及如图1中所示的充电站类型。

换言之，如图2中所示，车辆充电设备将充电电缆连接在车辆200和家20中的电源插座之间，以使得安装在车辆200中的电池能够通过车辆外部的使用电源(例如，系统电源)充电。

在下文中，车辆外部的电源可以称为“电源”或“外部电源”，并且通过电源或外部电源的车辆充电可以称为“外部充电”。

实施例的车辆充电设备100可以为包括继电器电路和引导电路的充电电路中断设备(CCID)，以及车辆充电设备100可以包括连接到外部电源的插头、连接插头和车辆充电设备100的电缆，以及连接到车辆200的连接器140。

另外地，用于与车辆充电设备100(例如，CCID)通信的通信设备可以设定在车辆200中并且通信设备可以将车辆200的状态传送给车辆充电设备100，或遵循与通过车辆充电设备100的充电相关的控制命令。

另外地，车辆充电设备100可以执行对使用外部电源的车辆充电的控制，并且包括能够切断或允许外部电力的供应的CCID继电器和用于检查车辆或外部电源的状态的引导电路。

这里，CCID继电器可以通过引导电路接通/关断，并且引导电路可以输出引导信号至车辆200的充电电子控制单元(ECU)。另外地，引导信号为基于由充电ECU操纵的引导信号的电势用于检测车辆200的状态和将充电电缆(电网电缆、连接器电缆)的允许电流值(调节电流)通知给车辆200的充电ECU的信号。

图3为用于解释车辆充电设备和车辆的详细配置的框图。

参见图3，车辆充电设备100包括：电力输入单元110，其接受来自外部电源的AC电力；继电器单元120，其转送所接受的电力给连接的车辆200；第一引导电路101，其用于控制供应给车辆200的电流量；以及连接器140，其连接到车辆200。

此外，车辆200包括：入口210，其连接到车辆充电设备的连接器140；电力转换单元220，其将所接受的AC电力转换成DC电力以对储存在车辆中的电池230充电；以及充电控制单元240，其控制电力转换单元220的操作。

详细地，车辆充电设备100的电力输入单元110连接到外部AC电源并且接受AC电力。在这点上，AC电力输入单元110可以进一步包括电力指示单元，其指示电力是否从外部输入。

继电器单元120布置在电力输入单元110和连接器140之间，以根据第一引导电路101的控制命令来操作。另外地，根据第一引导电路101的控制，继电器单元120可以将通过电力输入单元110接受的电力传送到连接器侧以及停止传送。

第一引导电路101电连接至车辆的第二引导电路201并且执行其间的引导通信。另外地，第一引导电路101和第二引导电路201可以统称为引导电路单元。当连接器140和入口210耦合以在其间电连接时，形成完整的控制引导电路，其中第一引导电路101和第二引导电路201相连接。

由第一引导电路101和第二引导电路201形成的引导电路单元通过使用引导信号来执行引导通信并且控制车辆充电。第一引导电路101产生引导信号，并且所产生的引导信号被传送给车辆的第二引导电路201，然后连接到第二引导电路201的充电控制单元240对此进行确认。另外地，电力是否通过电力转换单元220的AC-DC转换来转换、或者为充电而转换的电流量可以由充电控制单元240来控制。

在这点上，当引导信号为脉冲宽度调制(PWM)信号并且符合IEC6185101标准时，通过在从约6A到约51A的AC充电电流范围内调整引导信号的脉冲宽度，可以将车辆200的电力转换单元220可接受的电流量通知给车辆200的充电控制单元240。例如，可充电的电流可以变为(％占空比)*0.6，其中％占空比代表引导信号的脉冲宽度的占空比，并且通过电力转换单元220接受的电流量可以通过调整％占空比来控制。

此外，连接器140可以联接至入口210以形成接近检测电路。通过由联接的连接器140和入口210形成的接近检测电路中的电压降来提前检测出连接器140的拆除以及通过断开(例如，停止)继电器单元120，引导电路单元101和201可以在从入口210拆除连接器140之前提前停止电流供应。

特别地，连同用于第一和第二引导电路之间的车辆充电控制项，从第一引导电路101传送控制信号，其允许检查关于车辆充电状态的信息并且减少电力转换单元220的电力转换以当根据实施例要求停止车辆充电时，最终允许电力转换停止。另外地，可以通过用于请求充电停止的信号将引导信号的PWM占空比设定成100％来执行约定的充电停止过程。

将参照流程图来提供关于此的描述。

图4为用于解释根据实施例的车辆充电方法的流程图。

首先，当开始车辆充电时，由引导电路单元来检查和传送充电电流值。换言之，车辆充电设备的连接器140连接到车辆入口210并且车辆充电设备的继电器单元传送外部电力给车辆。另外地，车辆的电力转换单元220将AC电力转换成DC电力并且用DC电力对电池230充电。

可以由电力转换单元220和控制电力转换单元220的操作的充电控制单元240来检测当前充电过程中的充电电流值。另外地，所测量到的充电电流值可以通过第二引导电路传送给第一引导电路101。

另外地，第一引导电路101判定所测量的充电电流值是否与预设的充电电流值一致(操作S102)，并且当所测量的充电电流值与预设的充电电流值相同时，判定充电状态为正常并且保持充电在最大允许电流范围内(操作S103)。

相反，当所测量的充电电流值不同于预设的充电电流值时，第一引导电路101将用于减小充电电流的控制信号传送到第二引导信号(操作S201)。换言之，第一引导电路101传送作为充电控制信号的减小的PWM占空比给第二引导电路201，以及充电控制单元240基于接收到的PWM控制信号来减少通过电力转换单元220的DC转换比(或DC转换量)。例如，将从当前的PWM占空比减小了10％的PWM占空比传送给第二引导电路201。

然后，第一引导电路101检查是否实际用减小的充电电流来执行车辆充电(操作S202)。换言之，第一引导电路101要求第二引导电路201测量当前的充电电流值并且传送所测量的充电电流值，以及第二引导电路201通过充电控制单元240和电力转换单元220传送所测量到的充电电流值给第一引导电路101。另外地，第一引导电路101检查另外接收和测量的充电电流值是否按在先前的操作中减小的PWM占空比而减小。

根据检查结果，当充电电流值按减小的PWM占空比减小时，引导电路101将用于使用减小的充电电流值继续车辆充电的控制信号传送给第二引导电路201。

然而，作为检查结果，当即使在传送了用于请求第一引导电路101减小充电电流值的控制信号(即，PWM信号)之后充电电流值实际上并未减小或者并未按要求值减小时，第一引导电路101判定车辆充电为异常状态。

换言之，第一引导电路101判定其作为车辆充电将停止的状态并且产生控制信号，也就是，PWM信号的100％占空比，并且传送控制信号给第二引导电路201(操作S203)。在这点上，当传送给第二引导电路201的PWM信号的占空比为100％时，充电控制单元240逐渐减少通过电力转换单元220进行的电力转换以最终允许电力转换为0。

即使通过减小PWM信号的占空比来使充电电流值减小，但因为充电电流不是通过电力转换单元220正常减小，所以判定在车辆内的电路中发生异常或故障。在这种情况下，第一引导电路101判定用于通过进一步减小PWM信号的占空比来停止车辆充电的命令没有被正常传送，设定PWM信号的占空比为100％并且传送控制信号给车辆。

如此，当从第一引导电路101传送具有100％占空比的控制信号时，车辆的充电控制单元240发出用于通过电力转换单元220逐渐降低电力转换预定时间的命令，并且因此，充电电流值可以通过电力转换单元220逐渐减小。通过该方法，在车辆充电发生异常的时，与当通过立即断开充电设备的继电器单元120来不允许传送电力的情况相比，可以稳定地引导车辆充电的停止。

此外，当传送具有100％占空比的PWM信号且然后经过预定时间(例如，三秒)时，第一引导电路101检查是否执行电池230的充电(操作S204)。这是因为，当即使将具有100％占空比的PWM信号用作用于停止车辆充电的命令而车辆充电仍然继续时，这样的控制命令可能由于车辆电路的内部故障而未被正常执行。

充电控制单元240针对从第一引导电路101传送的有关充电继续的检查请求而检查是否由电力转换单元220执行DC转换。另外地，检查项可以通过第二引导电路201传送给第一引导电路101。另外地，当判定车辆充电继续时，第一引导电路101通过断开继电器单元120并允许不供应AC电力给车辆来停止车辆充电(操作S205)。

然而，作为通过第一引导电路101的检查结果，在停止车辆充电的情况下，车辆充电设备100进入安全模式(操作S206)，这是因为具有100％的PWM占空比的控制信号被正常传送并且通过充电控制单元240和电力转换单元220停止了充电。这里，在车辆充电设备的安全模式下，LED灯可以用于通知用户当前车辆充电停止。

此外，在第一引导电路101将PWM信号的占空比改变为100％作为用于停止车辆充电的命令之后，充电控制单元240监控车辆充电是否继续。换言之，在即使当没有来自第一引导电路101的是否继续充电的检查请求时充电控制单元240仍然通过第二引导电路201接收100％的PWM占空比的信号的情况下，用于在操作S204中检查充电是否继续的配置可以连续监控是否实际停止了车辆充电，同时通过电力转换单元220来引导电池充电停止。

此外，充电控制单元240可以允许通过经由第二引导电路210传送车辆充电是否停止的监控结果给第一引导电路101来判定是否通过第一引导电路101断开继电器单元120。

此外，在实施例中，当有必要停止车辆充电时，引导车辆在停止车辆充电设备的继电器单元的操作之前(即，在断开继电器电路之前)自发地减少电力转换。另外地，请求车辆充电停止的引导信号的PWM占空比可以被设定为100％。然而，可以根据实施例的变型例可以不同地设定这样的占空比设定值。

图5为示出了根据第一实施例的用于请求车辆充电停止的示例性引导信号的图，以及图6为示出了根据第二实施例的请求车辆充电停止的示例性引导信号的图。

首先，在图5中，当有必要车辆充电停止时，第一引导电路101产生具有100％占空比的PWM信号，同时产生具有预先确定的占空比的PWM信号。关于此的描述与以上描述相同。

然而，根据实施例，即使当通过第二引导电路201传送的PWM信号的占空比突然增大到预定比例或更大时，车辆的充电控制单元240仍然可以发出用于停止通过电力转换单元进行的DC转换的命令。例如，如图6中所示，当通过第二引导电路传送偏离具有A％占空比的PWM信号预定比例的具有B％占空比的PWM信号时，充电控制单元240可以执行控制，使得电力转换通过电力转换单元逐渐缩减，并且因此，电池充电逐渐缩减。

根据实施例，当要求车辆充电停止时，有可能通过物理地断开继电器电路来减少将加载于例如车辆的电力转换单元的电路上的负载，并且通过此举，能够引导车辆充电的稳定停止。

尽管已经参照若干其说明性的实施例描述了一些实施例，但应该理解的是，本领域的技术人员能够设想出将落在本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图以及所附权利要求的范围内可以对主题组合布置的组成部件和/或布置做出各种变化和修改。除了组成部件和/或布置做出的各种变化和修改之外，对本领域技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (10)

1.一种车辆充电设备，包括：

电力输入单元，其接受从外部电源供应的电力；

继电器单元，其将通过所述电力输入单元接受的电力传送给车辆；

引导电路，其控制所述继电器单元的操作并且产生用于控制车辆充电的引导信号，

其中，所述引导电路顺序地执行第一操作和第二操作，所述第一操作用于通过改变对应于所述引导信号的脉冲宽度调制信号的占空比来引导车辆充电的停止，所述第二操作用于当所述第一操作不执行所述车辆充电的停止时通过断开所述继电器单元来允许不传送电力给所述车辆。

2.根据权利要求1所述的车辆充电设备，其中当执行所述第一操作时，所述引导电路将传送至车辆侧的所述脉冲宽度调制信号的占空比设定成100％。

3.根据权利要求1所述的车辆充电设备，其中当执行所述第一操作时，所述引导电路产生具有与预先传送至车辆侧的所述脉冲宽度调制信号的占空比相比增大了预定比例或更大的占空比的信号。

4.根据权利要求1所述的车辆充电设备，其中，在执行所述第一操作之前，所述引导电路检查用于所述车辆充电的充电电流值是否与预设的充电电流值一致，并且当检查的充电电流值与所述预设的充电电流值不一致时，减小用于所述车辆充电的充电电流值至预设范围。

5.根据权利要求4所述的车辆充电设备，其中所述引导电路进一步检查用于所述车辆充电的所述充电电流值是否减小至所述预设范围，并且当作为检查的结果而所述充电电流值未减小时，执行所述第一操作。

6.根据权利要求5所述的车辆充电设备，其中，在执行所述第一操作之后，所述引导电路检查所述车辆充电是否停止，并且当作为检查的结果而判定所述车辆充电继续时，执行所述第二操作。

7.使用连接到包括电池的车辆的充电控制设备的以及控制车辆充电的车辆充电方法，所述车辆充电方法包括：

检查所述车辆的充电电流值，其中所述车辆包括：电力转换单元，其转换从所述充电控制设备接受的电力；充电控制单元，其控制所述电力转换单元的操作；以及第二引导电路，其执行与所述充电控制设备的引导通信，并且所述充电控制设备包括：与第二引导电路通信的第一引导电路和传送所述电力给所述电力转换单元的继电器单元；

判定所检查的充电电流值是否与预设的充电电流值一致；

当所测量的充电电流值与所述预设的充电电流值不一致时，由所述充电控制单元通过控制所述电力转换单元来减小所述充电电流值；

检查车辆充电是否对应于所减小的充电电流值而缩减；以及

当所述车辆充电不缩减时，由所述第一引导电路来改变传送给所述第二引导信号的脉冲宽度调制信号的占空比。

8.根据权利要求7所述的车辆充电方法，其中改变所述脉冲宽度调制信号的占空比包括：

由所述第一引导电路产生具有100％占空比的脉冲宽度调制信号；以及

传送所述脉冲宽度调制信号。

9.根据权利要求7所述的车辆充电方法，进一步包括：

在所述脉冲宽度调制信号的占空比改变之后，检查所述车辆充电是否继续，

其中所述车辆充电是否继续由所述第一引导电路或所述充电控制单元来检查。

10.根据权利要求9所述的车辆充电方法，其中，当作为关于是否继续所述车辆充电的检查结果，在所述第一引导电路的控制下通过断开所述继电器单元来去除传送给所述电力转换单元的电力。