CN106505677B - 一种电动汽车充电插座保护装置及其控制方法 - Google Patents

一种电动汽车充电插座保护装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动汽车充电插座保护装置及其控制方法，其中保护装置包括：温度传感器，用于在整车进行充电时对充电插座上多个布点进行温度采集；温度控制模块，用于对采集的多个布点的温度信号进行预处理并将发送给整车控制模块；整车控制模块，用于对温度控制模块发送的温度信号进行进一步处理，获取各布点的最高温度值和各布点的最高温升值，根据最高温度值或最高温升值与各自阈值的比较结果发出限功率充电指令，或者停止充电指令，或者紧急下电指令；高压电池控制模块和紧急下电模块，分别根据整车控制模块发送的指令减小充电电流，或者断开高压继电器。实施本发明可以及时有效地停止充电，保护车辆和设备，进而降低风险，保护人员安全。

Description

一种电动汽车充电插座保护装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电插座保护装置。
背景技术
随着环境恶化、温室效应和能源枯竭等问题日益严峻，人们越来越关注新能源的发展。而人们日常交通出行，又少不了汽车，此背景下，电动汽车越来越被人们所关注与接受。
电动汽车的一个显著特点是：需要充电。目前，电动汽车的充电方式有很多种，常用方式包括：汽车通过充电电缆与充电桩连接进行充电和汽车通过充电电缆接于家用插座进行充电。由于使用连接器与汽车充电插座连接，普遍存在以下几个问题：
不同产品充电枪插头与汽车充电插座之间互插的匹配不当，会造成充电时接口处温度上升；
插头、插座积尘造成接触电阻增加，导致充电时发热量增加；
长时间大电流充电引起插头和插座间接口处温度上升。
上述问题均会造成电动汽车在充电时，充电插头与插座间温度上升，甚至过温，从而引发以下安全风险：
瞬间或局部温度过高使绝缘皮融化，造成充电线的正负极短接，导致短路风险，从而引起起火烧毁事故；
温度过高，使接口处插头粘连，无法拔出，从而损坏设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电动汽车充电插座保护装置及其控制方法，当电动车充电时，如果充电口温度过高，可以及时有效地停止充电，保护车辆和设备，进而降低风险，保护人员安全。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车充电插座保护装置，包括：
温度传感器，用于在整车进行充电时对充电插座上多个布点进行温度采集；
温度控制模块，用于对温度传感器采集的多个布点的温度信号进行预处理，并将预处理后的温度信号通过CAN总线发送给整车控制模块；
整车控制模块，用于对温度控制模块发送的温度信号进行进一步处理，获取各布点的最高温度值和各布点的最高温升值，根据所述最高温度值或最高温升值与各自阈值的比较结果发出限功率充电指令，或者停止充电指令，或者紧急下电指令；
高压电池控制模块，用于根据整车控制模块发送的限功率充电指令控制减小充电电流，或者根据整车控制模块发送的停止充电指令断开高压继电器；
紧急下电模块，用于根据整车控制模块发送的紧急下电指令断开高压继电器。
其中，所述温度传感器布置于两极充电插座的正极和负极，或者布置于三相充电插座和插头的三个金属片交互点上或金属片末端。
其中，所述温度控制模块对温度传感器采集并发送的温度信号进行预处理具体包括：删除无效信号和干扰信号，保留有效信号。
其中，所述温度控制模块周期性地将预处理后的有效温度信号传输给整车控制模块，所述周期设为10毫秒。
其中，所述整车控制模块获取各布点的最高温度值的方式是：
分别计算各布点的温度值在多个周期内的平均值，得到各布点的温度平均值；
选取各布点的温度平均值中最大的温度平均值作为各布点的最高温度值。
其中，当所述最高温度值大于设定的第一阀值时，所述整车控制模块发出限功率充电指令，所述高压电池控制模块配合充电机执行所述限功率充电指令，减小充电电流；
当所述最高温度值大于设定的第二阀值时，所述整车控制模块发出停止充电指令，所述高压电池控制模块执行所述停止充电指令，逐步减小充电电流，直至最后断开高压继电器；
当所述最高温度值大于设定的第三阀值时，所述整车控制模块发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
其中，所述整车控制模块获取各布点的最高温升值的方式是：
分别计算各布点在一个处理周期内的温升值；
选取各布点的温升值中最大的温升值作为各布点的最高温升值；
所述处理周期设为50毫秒。
其中，所述整车控制模块在持续的至少两个处理周期中，判断所述最高温升值是否大于温升阈值，如是则发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
其中，所述充电插座保护装置还包括高压电源输入输出模块，与高压继电器相连，作为整车各高压部件高压电的输入输出接口，用于在高压继电器断开时切断高压电源。
本发明还提供一种电动汽车充电插座保护装置的控制方法，包括：
步骤S1，通过温度传感器在整车进行充电时对充电插座上多个布点进行温度采集；
步骤S2，通过温度控制模块对采集的多个布点的温度信号进行预处理，并将预处理后的温度信号通过CAN总线发送给整车控制模块；
步骤S3，通过整车控制模块对发送的温度信号进行进一步处理，获取各布点的最高温度值和各布点的最高温升值，根据所述最高温度值或最高温升值与各自阈值的比较结果发出限功率充电指令，或者停止充电指令，或者紧急下电指令；
步骤S4，通过高压电池控制模块根据所述限功率充电指令控制减小充电电流，或者根据所述停止充电指令断开高压继电器，通过紧急下电模块根据所述紧急下电指令断开高压继电器。
其中，所述温度传感器布置于两极充电插座的正极和负极，或者布置于三相充电插座和插头的三个金属片交互点上或金属片末端。
其中，所述步骤S2中对采集的多个布点的温度信号进行预处理具体包括：删除无效信号和干扰信号，保留有效信号。
其中，所述步骤S2中温度控制模块周期性地将预处理后的有效温度信号传输给整车控制模块，所述周期设为10毫秒。
其中，所述步骤S3中整车控制模块获取各布点的最高温度值的方式是：
分别计算各布点的温度值在多个周期内的平均值，得到各布点的温度平均值；
选取各布点的温度平均值中最大的温度平均值作为各布点的最高温度值。
其中，当所述最高温度值大于设定的第一阀值时，所述整车控制模块发出限功率充电指令，所述高压电池控制模块配合充电机执行所述限功率充电指令，减小充电电流；
当所述最高温度值大于设定的第二阀值时，所述整车控制模块发出停止充电指令，所述高压电池控制模块执行所述停止充电指令，逐步减小充电电流，直至最后断开高压继电器；
当所述最高温度值大于设定的第三阀值时，所述整车控制模块发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
其中，所述步骤S3中整车控制模块获取各布点的最高温升值的方式是：
分别计算各布点在一个处理周期内的温升值；
选取各布点的温升值中最大的温升值作为各布点的最高温升值；
所述处理周期设为50毫秒。
其中，所述整车控制模块在持续的至少两个处理周期中，判断所述最高温升值是否大于温升阈值，如是则发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
其中，所述控制方法还包括步骤：通过与高压继电器相连的高压电源输入输出模块，在高压继电器断开时切断高压电源。
本发明实施例的有益效果在于：通过对充电插座接口处进行多布点的温度采集，然后处理、计算得到各布点最高温度值和最高温升值，使得不论是在温度过高或者温升过快的情况下，均能及时识别出来，并有效地停止充电或紧急下电，防止充电设备短路或起火，进而降低风险，保护车辆和人员安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1是本发明实施例一一种电动汽车充电插座保护装置的结构示意图。
图2是本发明实施例一中整车控制模块判断温度是否过大的具体流程示意图。
图3是本发明实施例二一种电动汽车充电插座保护装置的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种电动汽车充电插座保护装置，包括：
温度传感器，用于在整车进行充电时对充电插座上多个布点进行温度采集；
温度控制模块，用于对温度传感器采集的多个布点的温度信号进行预处理，并将预处理后的温度信号通过CAN总线发送给整车控制模块；
整车控制模块，用于对温度控制模块发送的温度信号进行进一步处理，获取各布点的最高温度值和各布点的最高温升值，根据所述最高温度值或最高温升值与各自阈值的比较结果发出限功率充电指令，或者停止充电指令，或者紧急下电指令；
高压电池控制模块，用于根据整车控制模块发送的限功率充电指令控制减小充电电流，或者根据整车控制模块发送的停止充电指令断开高压继电器；
紧急下电模块，用于根据整车控制模块发送的紧急下电指令断开高压继电器。
根据充电插座的不同类型，温度传感器的布置有所不同：若充电插座为两极，则温度传感器布置于充电插座的正极和负极，若充电插座为三相充电插座，则温度传感器分别布置于充电插座的三相接头上，具体地，温度传感器分布在三相充电插座和插头的三个金属片交互点上，或是布置在金属片末端。温度传感器在充电插座进行多处布点，对多个布点进行温度采集，车辆在进行充电时，温度传感器将多个布点的温度信号传输给温度控制模块。
温度控制模块对温度传感器采集并发送的温度信号进行预处理，删除无效信号和干扰信号，保留有效信号，然后通过CAN总线周期性地将预处理后的有效温度信号传输给整车控制模块。该预处理过程一般在10毫秒内可以确保完成，因此温度控制模块对该有效温度信号的发送周期一般也设为10毫秒。
整车控制模块对温度控制模块发送的温度信号进行处理，其中，获取各布点的最高温度值的方式是：
分别计算各布点的温度值在多个周期内的平均值，得到各布点的温度平均值；
选取各布点的温度平均值中最大的温度平均值作为各布点的最高温度值。
该最高温度值记为T0，将用于判断是否温度值过大。
相应地，获取各布点的最高温升值的方式是：
分别计算各布点在一个处理周期内的温升值；
选取各布点的温升值中最大的温升值作为各布点的最高温升值。
该最高温度值记为Ta，将用于判断是否温升过快。
各布点的温升值为当前时刻温度值与上一时刻温度值的差值，以编号为n1的布点为例，其温升值Tn1=Tt1–Tt2， 其中，Tt1为该布点当前时刻的温度值，Tt2为该布点在上一时刻的温度值。前述温度控制模块周期性地将预处理后的有效温度信号传输给整车控制模块，为确保该有效温度信号不会在传输过程中被干扰或损坏而给后续处理带来影响，整车控制模块不会在一接收到该有效温度信号就进行处理，而是会多等待一定时间来进行识别和确认，因此本实施例中，处理周期设置为50毫秒，即前述温度控制模块发送周期的5倍。
整车控制模块获得各布点的最高温度值T0和最高温升值Ta之后，即可用于判断温度是否过大或者温升是否过快。
具体地，请参照图2所示，判断温度是否过大的具体过程如下：
当T0大于设定的第一阀值T1时，整车控制模块发出限功率充电指令，高压电池控制模块配合充电机执行该限功率充电指令，减小充电电流；
当T0大于设定的第二阀值T2时，整车控制模块发出停止充电指令，高压电池控制模块执行该停止充电指令进入退出充电流程，逐步减小充电电流，直至最后高压电池控制模块断开高压继电器，从而使高压电源输入输出模块的高压电源切断，达到停止充电目的；
当T0大于设定的第三阀值T3时，整车控制模块发出紧急下电指令，紧急下电模块执行该紧急下电指令，切断高压继电器，从而使高压电源输入输出模块的高压电源切断，达到停止充电目的。
判断温升是否过快的具体过程如下：
整车控制模块在持续的至少两个处理周期中，判断最高温升值Ta是否大于温升阈值Tb，如是则确认温升过快，进入紧急下电模式，向紧急下电模块发出紧急下电指令，紧急下电模块切断高压继电器，从而切断高压电源输入输出模块电源，达到停止充电目的。
若不满足在持续的至少两个处理周期中Ta> Tb，则不进入紧急下电模式，继续正常工作。
紧急下电与停止充电正常退出充电流程的区别在于，紧急下电动作更快，在充电电流未缓慢下降时，直接切断高压继电器，使充电过程中断；而正常退处充电流程，有一个各部件响应时间，电流逐步降低的过程，对部件的保护更好。
本实施例中紧急下电模块可以保证整车及时下高压电，却又不会因紧急下高压而损坏高压部件，其可控制高压继电器的控制端，使高压继电器断开。高压继电器的被控制端串入高压电回路，与动力蓄电池、各高压部件形成高压电回路。
进一步地，本实施例一种电动汽车充电插座保护装置还包括高压电源输入输出模块，与高压继电器相连，作为整车各高压部件高压电的输入输出接口，用于在高压继电器断开时切断高压电源。
相应于本发明实施例一，本发明实施例二还提供一种电动汽车充电插座保护装置的控制方法，如图3所示，该控制方法包括：
步骤S1，通过温度传感器在整车进行充电时对充电插座上多个布点进行温度采集；
步骤S2，通过温度控制模块对采集的多个布点的温度信号进行预处理，并将预处理后的温度信号通过CAN总线发送给整车控制模块；
步骤S3，通过整车控制模块对发送的温度信号进行进一步处理，获取各布点的最高温度值和各布点的最高温升值，根据所述最高温度值或最高温升值与各自阈值的比较结果发出限功率充电指令，或者停止充电指令，或者紧急下电指令；
步骤S4，通过高压电池控制模块根据所述限功率充电指令控制减小充电电流，或者根据所述停止充电指令断开高压继电器，通过紧急下电模块根据所述紧急下电指令断开高压继电器。
其中，所述温度传感器布置于两极充电插座的正极和负极，或者布置于三相充电插座和插头的三个金属片交互点上或金属片末端。
其中，所述步骤S2中对采集的多个布点的温度信号进行预处理具体包括：删除无效信号和干扰信号，保留有效信号。
其中，所述步骤S2中温度控制模块周期性地将预处理后的有效温度信号传输给整车控制模块，所述周期设为10毫秒。
其中，所述步骤S3中整车控制模块获取各布点的最高温度值的方式是：
分别计算各布点的温度值在多个周期内的平均值，得到各布点的温度平均值；
选取各布点的温度平均值中最大的温度平均值作为各布点的最高温度值。
其中，当所述最高温度值大于设定的第一阀值时，所述整车控制模块发出限功率充电指令，所述高压电池控制模块配合充电机执行所述限功率充电指令，减小充电电流；
当所述最高温度值大于设定的第二阀值时，所述整车控制模块发出停止充电指令，所述高压电池控制模块执行所述停止充电指令，逐步减小充电电流，直至最后断开高压继电器；
当所述最高温度值大于设定的第三阀值时，所述整车控制模块发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
其中，所述步骤S3中整车控制模块获取各布点的最高温升值的方式是：
分别计算各布点在一个处理周期内的温升值；
选取各布点的温升值中最大的温升值作为各布点的最高温升值；
所述处理周期设为50毫秒。
其中，所述整车控制模块在持续的至少两个处理周期中，判断所述最高温升值是否大于温升阈值，如是则发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
其中，所述控制方法还包括步骤：通过与高压继电器相连的高压电源输入输出模块，在高压继电器断开时切断高压电源。
通过上述说明可知，实施本发明带来的有益效果在于：通过对充电插座接口处进行多布点的温度采集，然后处理、计算得到各布点最高温度值和最高温升值，使得不论是在温度过高或者温升过快的情况下，均能及时识别出来，并有效地停止充电或紧急下电，防止充电设备短路或起火，进而降低风险，保护车辆和人员安全。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，包括：
温度传感器，用于在整车进行充电时对充电插座上多个布点进行温度采集；
温度控制模块，用于对温度传感器采集的多个布点的温度信号进行预处理，并周期性地将预处理后的有效温度信号通过CAN总线发送给整车控制模块；
整车控制模块，用于对温度控制模块发送的温度信号进行进一步处理，获取各布点的最高温度值和各布点的最高温升值，根据所述最高温度值或最高温升值与各自阈值的比较结果发出限功率充电指令，或者停止充电指令，或者紧急下电指令；其中，所述整车控制模块获取各布点的最高温度值的方式是：分别计算各布点的温度值在多个周期内的平均值，得到各布点的温度平均值；选取各布点的温度平均值中最大的温度平均值作为各布点的最高温度值；
高压电池控制模块，用于根据整车控制模块发送的限功率充电指令控制减小充电电流，或者根据整车控制模块发送的停止充电指令断开高压继电器；
紧急下电模块，用于根据整车控制模块发送的紧急下电指令断开高压继电器。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，所述温度传感器布置于两极充电插座的正极和负极，或者布置于三相充电插座和插头的三个金属片交互点上或金属片末端。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，所述温度控制模块对温度传感器采集并发送的温度信号进行预处理具体包括：删除无效信号和干扰信号，保留有效信号。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，所述温度控制模块将预处理后的有效温度信号传输给整车控制模块的周期设为10毫秒。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，当所述最高温度值大于设定的第一阀值时，所述整车控制模块发出限功率充电指令，所述高压电池控制模块配合充电机执行所述限功率充电指令，减小充电电流；
当所述最高温度值大于设定的第二阀值时，所述整车控制模块发出停止充电指令，所述高压电池控制模块执行所述停止充电指令，逐步减小充电电流，直至最后断开高压继电器；
当所述最高温度值大于设定的第三阀值时，所述整车控制模块发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
6.根据权利要求1所述的电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，所述整车控制模块获取各布点的最高温升值的方式是：
分别计算各布点在一个处理周期内的温升值；
选取各布点的温升值中最大的温升值作为各布点的最高温升值；
所述处理周期设为50毫秒。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，所述整车控制模块在持续的至少两个处理周期中，判断所述最高温升值是否大于温升阈值，如是则发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电动汽车充电插座保护装置，其特征在于，还包括高压电源输入输出模块，与高压继电器相连，作为整车各高压部件高压电的输入输出接口，用于在高压继电器断开时切断高压电源。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的电动汽车充电插座保护装置的控制方法，包括：
步骤S1，通过温度传感器在整车进行充电时对充电插座上多个布点进行温度采集；
步骤S2，通过温度控制模块对采集的多个布点的温度信号进行预处理，并周期性地将预处理后的有效温度信号通过CAN总线发送给整车控制模块；
步骤S3，通过整车控制模块对发送的温度信号进行进一步处理，获取各布点的最高温度值和各布点的最高温升值，根据所述最高温度值或最高温升值与各自阈值的比较结果发出限功率充电指令，或者停止充电指令，或者紧急下电指令；其中，所述控制模块获取各布点的最高温度值的方式是：分别计算各布点的温度值在多个周期内的平均值，得到各布点的温度平均值；选取各布点的温度平均值中最大的温度平均值作为各布点的最高温度值；
步骤S4，通过高压电池控制模块根据所述限功率充电指令控制减小充电电流，或者根据所述停止充电指令断开高压继电器，通过紧急下电模块根据所述紧急下电指令断开高压继电器。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述温度传感器布置于两极充电插座的正极和负极，或者布置于三相充电插座和插头的三个金属片交互点上或金属片末端。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中对采集的多个布点的温度信号进行预处理具体包括：删除无效信号和干扰信号，保留有效信号。
12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中温度控制模块将预处理后的有效温度信号传输给整车控制模块的周期设为10毫秒。
13.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，当所述最高温度值大于设定的第一阀值时，所述整车控制模块发出限功率充电指令，所述高压电池控制模块配合充电机执行所述限功率充电指令，减小充电电流；
当所述最高温度值大于设定的第二阀值时，所述整车控制模块发出停止充电指令，所述高压电池控制模块执行所述停止充电指令，逐步减小充电电流，直至最后断开高压继电器；
当所述最高温度值大于设定的第三阀值时，所述整车控制模块发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
14.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中整车控制模块获取各布点的最高温升值的方式是：
分别计算各布点在一个处理周期内的温升值；
选取各布点的温升值中最大的温升值作为各布点的最高温升值；
所述处理周期设为50毫秒。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述整车控制模块在持续的至少两个处理周期中，判断所述最高温升值是否大于温升阈值，如是则发出紧急下电指令，所述紧急下电模块执行所述紧急下电指令，切断高压继电器。
16.根据权利要求9-15任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：通过与高压继电器相连的高压电源输入输出模块，在高压继电器断开时切断高压电源。
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