CN106494250A - 电动车充电温度安全保障控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动车充电温度安全保障控制方法，为：检测电动车的充电接口处的温度，依据检测到的温度调节充电枪或充电座所接收的PWM信号的占空比，从而调节充电电流的大小，使充电接口处的温度始终处于设定允许的温度范围之内。一种电动车充电温度安全保障控制系统，包括用于检测电动车的充电接口处的温度并输出对应的温度检测信号的温度检测单元、根据温度检测信号产生控制信号的MCU主控模块、根据控制信号输出具有所需占空比的PWM信号给充电枪或充电座的控制导引电路。本发明实现了电动车在复杂环境中的连续充电过程，使充电温度保持在设定范围内，较好地实现了充电电流和充电接口温度的匹配，使充电过程相对安全、快速。

Description

电动车充电温度安全保障控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电动车自动充电设备领域，具体涉及电动车的充电控制方法及系统，尤其是针对充电的温度安全进行保障的控制方法和系统。
背景技术
电动车在充电时，如果充电接口过热，会影响充电枪或充电座的寿命（包括枪线）。尤其当环境温度很高时，如果没有散热装置，在满载时间过长的情况下，甚至会带来安全隐患。目前市场上的充电枪分为两种类型，一种是带温感开关的充电枪，当温度超出警戒值，它会自动断开充电回路，这种类型的充电枪操作比较繁琐，需要多次重新开启充电；而在环境温度很高的情况下，甚至无法开启充电。另外一种是带有感温元件的充电枪，但是它在整个控制系统中电源和信号没有做隔离保护，当出现ESD、电压或电流过冲，可能造成整个充电系统工作失灵，甚至出现安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服了现有的充电缺陷，通过闭环控制而实现电动车连续充电过程且能够保障充电温度保持在设定范围内，从而消除安全隐患的电动车充电温度安全保障控制方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电动车充电温度安全保障控制方法，用于对电动车的充电过程进行控制，以保障充电过程中的温度安全，所述电动车充电温度安全保障控制方法为：检测所述电动车的充电接口处的温度，依据所检测到的温度调节所述电动车充电所使用的充电枪或充电座所接收的PWM信号的占空比，从而调节充电电流的大小，使所述充电接口处的温度始终处于设定允许的温度范围之内。
上述方案中，所述充电电流随温度的升高而减小。
当所述充电接口处的温度T的取值范围为0℃≤T＜50℃时，所述充电电流为满载电流；当所述充电接口处的温度的取值范围为50℃≤T＜70℃时，所述充电电流为满载电流的1/2；当所述充电接口处的温度的取值范围为70℃≤T＜90℃时，所述充电电流为满载电流的1/4；当所述充电接口处的温度的取值范围为90℃≤T＜100℃时，所述充电电流为满载电流的1/8；当所述充电接口处的温度的取值范围为T≥100℃时，所述充电电流为0。
本发明还提供了一种应用了上述电动车充电温度安全保障控制方法的电动车充电温度安全保障控制系统，该系统包括用于检测所述电动车的充电接口处的温度并输出与所检测到的温度对应的温度检测信号的温度检测单元、根据所述温度检测信号产生控制信号的MCU主控模块、根据所述控制信号输出具有所需占空比的PWM信号给所述充电枪或充电座的控制导引电路。
优选的，所述温度检测单元包括设置于所述充电枪或充电座上的感温元件。
优选的，所述温度检测单元还包括与所述感温元件相连接的信号隔离电路、与所述信号隔离电路相连接的滤波电路，所述MCU主控模块与所述滤波电路相连接。
优选的，所述信号隔离电路与电源单元相连接。
优选的，所述电源单元包括与外接电源相连接的辅助电源、与所述辅助电源相连接的电源隔离模块，所述信号隔离电路与所述电源隔离模块相连接。
优选的，所述感温元件为设置于所述充电枪或充电座的相线上的负温度系数的热敏电阻。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过闭环控制，借由调节PWM信号的占空比调节了充电电流的大小，进而调节了充电接口的温度这一反馈，实现了电动车在复杂环境中的连续充电过程，使充电温度保持在设定范围内，较好地实现了充电电流和充电接口温度的匹配，从而使充电过程相对安全、快速。
附图说明
附图1为本发明的电动车充电温度安全保障控制系统的原理框图。
附图2为本发明的电动车充电温度安全保障控制系统的电路图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
如附图1所示，一种电动车充电温度安全保障控制系统，与电动车的充电接口（包括充电座和可以插入充电座的充电枪）相连接从而对充电过程进行控制，它包括温度检测单元、MCU主控模块、控制导引电路以及电源单元。
温度检测单元用于检测充电接口处的温度，并根据所检测到的温度输出对应的温度检测信号。该温度检测单元包括感温元件，该感温元件贴设于充电枪或充电座的相线上，并采用负温度系数的热敏电阻，它的一段与电源相连接。当温度变化时，热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化，使得其另一端的分压也发生变化。温度检测单元还包括信号隔离电路和滤波电路。感温元件的输出端与信号隔离电路的输入端相连接，信号隔离电路的输出端与滤波电路相连接，MCU主控模块又与滤波电路相连接。感温元件输出的电压信号经过信号隔离电路的隔离和滤波电路的滤波后形成温度检测单元输出的所检测到的温度对应的温度检测信号，并传输给MCU主控模块。
电源单元与信号隔离电路相连接并用于为信号隔离电路供电，它包括辅助电源和电源隔离模块，辅助电源与外接电源相连接，电源隔离模块与辅助电源相连接，而信号隔离电路又与电源隔离模块相连接。外接的220V交流电源依次经过辅助电源和电源隔离模块后输送给信号隔离电路。
温度检测单元输出的温度检测信号输送到MCU主控模块后，在MCU主控模块中即可得到该温度检测信号对应的温度值，从而MCU主控模块根据温度检测信号产生对控制导引电路进行控制的控制信号。而控制导引电路则根据控制信号来输出对应的具有所需占空比的PWM信号，PWM信号传输给充电枪或充电座，从而充电枪或充电座在控制导引电路的控制作用下，以与PWM信号的占空比对应的充电电流实现充电。
如附图2所示，温度检测单元中，电阻R4串接作为感温元件的热敏电阻RT1，二者的公共端连接电阻R1。在充电过程中，热敏电阻RT1的输出电压即信号隔离电路的输入电压，则该输入电压VIN=URT1=RT1*VCC/(RT1+R4)会发生变化，温度越高则分压越小，温度越低分压越大。信号隔离电路主要包括线性光耦U1、运放A1和运放A2。电阻R1连接至运放A1的反相端和线性光耦U1的3脚，运放A2连接在线性光耦U1的输出侧，而电阻R2并接在运放A2两端。由运放及线性光耦的特性可知，信号隔离电路的输出电压与输入电压之比Vout/ Vin =K* R2/R1，其中K的值为线性光耦流经PD1和PD2电流的比值。这样就可以知道所要采样的电压Vout的值。所要采样的电压经过滤波后输入到MCU主控模块中进行A/D转换。根据采样到的电压，若知道热敏电阻RT1的常温下的阻值和对应的B值，可以通过查表法得到此时充电接口处对应的温度。MCU主控模块用于根据所检测到的温度输出控制信号给控制导引电路，而控制导引电路则根据MCU主控模块的控制信号来输出PWM信号控制充电枪或充电座的充电电流。
上述电动车充电温度安全保障控制系统采用的控制方法为：检测到电动车的充电接口处的温度后，依据所检测到的温度调节电动车充电所使用的充电枪或充电座所接收的PWM信号的占空比，从而调节充电电流的大小，使充电接口处的温度始终处于设定允许的温度范围之内。即根据所检测到的不同温度，MCU主控模块通过控制信号而使控制导引电路输出与该温度对应占空比的PWM信号，而充电枪或充电座则根据PWM信号调整充电电流的大小，并据此达到调节充电接口温度的目的。通常需要使充电电流随温度的升高而减小，如：当充电接口处的温度T的取值范围为0℃≤T＜50℃时，充电电流为满载电流，即以充电枪或充电座所能承受的最大电流进行充电；当充电接口处的温度的取值范围为50℃≤T＜70℃时，充电电流为满载电流的1/2；当充电接口处的温度的取值范围为70℃≤T＜90℃时，充电电流为满载电流的1/4；当充电接口处的温度的取值范围为90℃≤T＜100℃时，充电电流为满载电流的1/8；当充电接口处的温度的取值范围为T≥100℃时，充电电流为0，不再进行充电。充电接口处的温度通常不会低于0℃，因此这里不做考虑。
上述电动车充电温度安全保障控制系统为了提高对温度检测的实时性，可以增加对电压Vout的采样频率，例如1000次/秒。
上述方案通过闭环控制，借由调节PWM波的占空比调节输出电流大小，进而调节充电接口温度这一反馈，在可控的安全温度范围内，较好的实现了充电电流和充电接口温度的匹配，使充电过程相对安全、快速。考虑到工业应用场合，对信号隔离电路供电的电源单元同样进行了隔离，这样即可较好的保证接口处的温度充电电流的匹配，基本达到充电既安全又高效的目的。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动车充电温度安全保障控制方法，用于对电动车的充电过程进行控制，以保障充电过程中的温度安全，其特征在于：所述电动车充电温度安全保障控制方法为：检测所述电动车的充电接口处的温度，依据所检测到的温度调节所述电动车充电所使用的充电枪或充电座所接收的PWM信号的占空比，从而调节充电电流的大小，使所述充电接口处的温度始终处于设定允许的温度范围之内。
2.根据权利要求1所述的电动车充电温度安全保障控制方法，其特征在于：所述充电电流随温度的升高而减小。
3.根据权利要求2所述的电动车充电温度安全保障控制方法，其特征在于：当所述充电接口处的温度T的取值范围为0℃≤T＜50℃时，所述充电电流为满载电流；当所述充电接口处的温度的取值范围为50℃≤T＜70℃时，所述充电电流为满载电流的1/2；当所述充电接口处的温度的取值范围为70℃≤T＜90℃时，所述充电电流为满载电流的1/4；当所述充电接口处的温度的取值范围为90℃≤T＜100℃时，所述充电电流为满载电流的1/8；当所述充电接口处的温度的取值范围为T≥100℃时，所述充电电流为0。
4.一种应用权利要求1-3中任一项所述的电动车充电温度安全保障控制方法的电动车充电温度安全保障控制系统，其特征在于：其包括用于检测所述电动车的充电接口处的温度并输出与所检测到的温度对应的温度检测信号的温度检测单元、根据所述温度检测信号产生控制信号的MCU主控模块、根据所述控制信号输出具有所需占空比的PWM信号给所述充电枪或充电座的控制导引电路。
5.根据权利要求4所述的电动车充电温度安全保障控制系统，其特征在于：所述温度检测单元包括设置于所述充电枪或充电座上的感温元件。
6.根据权利要求5所述的电动车充电温度安全保障控制系统，其特征在于：所述温度检测单元还包括与所述感温元件相连接的信号隔离电路、与所述信号隔离电路相连接的滤波电路，所述MCU主控模块与所述滤波电路相连接。
7.根据权利要求6所述的电动车充电温度安全保障控制系统，其特征在于：所述信号隔离电路、所述控制导引电路均与电源单元相连接。
8.根据权利要求7所述的电动车充电温度安全保障控制系统，其特征在于：所述电源单元包括与外接电源相连接的辅助电源、与所述辅助电源相连接的电源隔离模块，所述信号隔离电路、所述控制导引电路分别与所述电源隔离模块相连接。
9.根据权利要求5所述的电动车充电温度安全保障控制系统，其特征在于：所述感温元件为设置于所述充电枪或充电座的相线上的负温度系数的热敏电阻。
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