CN107364356A - 一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法 - Google Patents

一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法 Download PDF

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Abstract

一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法，所述的系统包括控制单元、车辆快充插座、车辆慢充插座、车载充电器以及电动汽车高压配电单元，车辆快充插座的快充正极电缆上通过第一高压互锁连接器连接快充正极电缆高压盒端的连接状态监测点；车辆快充插座的快充负极电缆上通过第二高压互锁连接器连接快充负极电缆高压盒端的连接状态监测点，车载充电机的输出电缆上通过第三高压互锁连接器连接输出电缆高压盒端的连接状态监测点，车载充电机的输出电缆上还通过第四高压互锁连接器连接输出电缆OBC端的连接状态监测点，车载充电机与车辆慢充插座之间的输入电缆上通过第五高压互锁连接器连接输入电缆OBC端的连接状态监测点。

Description

一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统及 监测和互锁处理方法
技术领域
本发明涉及的是一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法，属于电动汽车充电系统安全技术领域。
背景技术
电动汽车通过充电技术给动力蓄电池提供电能，根据充电电流的大小和充电时间的长短可分为地面快充和车载充电机慢充。电动汽车快充电压在DC 400伏特至DC 1000伏特，其充电电流在80A至400A；电动汽车车载慢充电压在AC 250伏特至AC 690伏特，其充电电流在10A至250A；高电压、大电流的充电过程必须确保设备间高压电缆连接正常可靠，合理规避充电起火、漏电、带载冲击等安全风险；
目前，多部相关电动汽车充电的相应标准已出台，国标《GB/T 20234-2015电动汽车传导充电用连接装置》、《GB/T 27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》、《GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电系统》、汽车行业企业标准《QC/T895-2011 电动汽车用传导式车载充电机》从多个方面对电动汽车充电过程作了相应规定，包含充电插头插座、充电连接电缆、充电控制策略、通讯协议等内容。行业内各企业也开发出相应的技术以实现充电安全要求。
但是，尚缺乏完善的对充电电缆连接状态实时监测及故障处理机制的技术方法；无法做到充电电缆脱离提前预警。在车辆充电过程中，充电电缆突然脱落给整车充电设备已形成很大冲击，器件损坏率明显增大，甚至可能危及到人员安全，不符合高压用电安全规定。另外，现有技术方案并不能准确判断发生高压连接故障的位置，给车辆维修和故障判断带来不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构组成合理，使用方便可靠，通过选用高压互锁连接器，配合设计合理的监测回路，实时监测电动汽车充电系统的高压直流母线电缆连接状态，提高汽车安全性能的电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统，包括控制单元、车辆快充插座、车辆慢充插座、车载充电器以及电动汽车高压配电单元，所述车辆快充插座的快充正极电缆上通过第一高压互锁连接器连接快充正极电缆高压盒端的连接状态监测点；所述车辆快充插座的快充负极电缆上通过第二高压互锁连接器连接快充负极电缆高压盒端的连接状态监测点，所述车载充电机的输出电缆上通过第三高压互锁连接器连接输出电缆高压盒端的连接状态监测点，所述车载充电机的输出电缆上还通过第四高压互锁连接器连接输出电缆OBC端的连接状态监测点，所述车载充电机与车辆慢充插座之间的输入电缆上通过第五高压互锁连接器连接输入电缆OBC端的连接状态监测点；所述的控制单元分别连接所述快充正极电缆高压盒端、快充负极电缆高压盒端、输出电缆高压盒端、输出电缆OBC端、输入电缆OBC端的五个连接状态监测点进行实时检测。
作为优选：所述的高压互锁连接器均采用一根连接电缆分别连接各自的连接状态监测点，且所述五个连接状态监测点与所述控制单元相连，所述的第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器还有一根接地线通过内部电路与连接电缆连通。
一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车充电系统电缆连接状态的监测方法，所述的监测方法是：控制单元实时检测第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器连接的各监测点低压信号状态，若监测点检测到低端信号，则相应的电缆连接正常；若监测点未检测到低端信号，则进一步判断充电设备是否检测到充电电压，如果检测到充电电压说明电缆仍处于接触状态，但连接插件已有松脱，电缆即将脱离；如果未检测到充电电压，则表明电缆已完全脱离；
所述的电缆各端独立检测，监测流程独行执行。
一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车充电系统电缆连接状态的高压互锁处理方法，所述的高压互锁处理方法是：控制单元实时检测充电系统电缆连接状态，当第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器连接的各监测点均检测到低端信号时，充电系统高压互锁检测通过；当各监测点有一个或多个未检测到低端信号时，则执行终止充电指令，整车进入结束充电流程并上报充电系统高压互锁故障。
本发明通过选用高压互锁连接器，配合设计合理的监测回路，实时监测电动汽车充电系统的高压直流母线电缆连接状态，较现有技术方案主要有以下优点：
（1）充电系统高压直流母线电缆脱离提前预警，连接状态分为完全接触、即将脱离和完全脱离三级监测，动力电池直流母线电缆脱离前提前报警，以备控制单元作相应处理，避免高压系统和设备带载断电，规避安全风险；
（2）准确判断充电系统高压直流母线电缆连接故障点，各连接端口独立检测，当某个或多个端口出来连接故障时，能够准备判断故障位置，方便故障查找与处理；
（3）通过故障处理机制确保电动汽车充电电缆连接安全可靠。
本发明具有结构组成合理，使用方便可靠，能实时监测电动汽车充电系统的高压直流母线电缆连接状态，确保电动汽车充电系统高压直流母线电缆连接安全，提高电动汽车充电安全性能等特点。
附图说明
图1是本发明所述电动汽车充电系统电缆连接状态监测回路示意图。
图2是本发明所述高压互锁连接器的状态监测原理图。
图3是本发明所述电动汽车快充正极电缆高压盒端连接状态监测流程框图。
图4是本发明所述电动汽车快充负极电缆高压盒端连接状态监测流程框图。
图5是本发明所述OBC输出电缆高压盒端连接状态监测流程框图。
图6是本发明所述OBC输出电缆OBC端连接状态监测流程框图。
图7是本发明所述OBC输入电缆OBC端连接状态监测流程框图。
图8是本发明所述电动汽车充电系统高压互锁处理机制流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统，包括控制单元1、车辆快充插座2、车辆慢充插座3、车载充电器4以及电动汽车高压配电单元5，所述车辆快充插座2的快充正极电缆6上通过第一高压互锁连接器7连接快充正极电缆高压盒端的连接状态监测点8；所述车辆快充插座2的快充负极电缆9上通过第二高压互锁连接器10连接快充负极电缆高压盒端的连接状态监测点11，所述车载充电机4的输出电缆12上通过第三高压互锁连接器13连接输出电缆高压盒端的连接状态监测点14，所述车载充电机4的输出电缆12上还通过第四高压互锁连接器15连接输出电缆OBC端的连接状态监测点16，所述车载充电机4与车辆慢充插座3之间的输入电缆17上通过第五高压互锁连接器18连接输入电缆OBC端的连接状态监测点19；所述的控制单元1分别连接所述快充正极电缆高压盒端、快充负极电缆高压盒端、输出电缆高压盒端、输出电缆OBC端、输入电缆OBC端的五个连接状态监测点8、11、14、16、19进行实时检测。
图2所示，本发明所述的高压互锁连接器均采用一根连接电缆20分别连接各自的连接状态监测点X，另高压互锁连接器还有一根接地线21通过内部电路与连接电缆20连通；监测点X检测到低端信号，高压连接正常，可以确认：完全接触状态；监测点X未检测到低端信号，高压连接异常，控制单元进入故障处理机制，可以确认：即将脱离状态；监测点X未检测到低端信号，高压连接异常，已完全脱离，待人工修复，可以确认：完全脱离状态。
图1所示，所述的高压互锁连接器7、10、13、15、18均采用一根连接电缆20分别连接各自的连接状态监测点8、11、14、16、19，且所述五个连接状态监测点8、11、14、16、19与所述控制单元1相连，所述的第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器7、10、13、15、18还有一根接地线21通过内部电路与连接电缆20连通。
图中，车辆快充插座2是电动汽车与地面快速充电设备的对接口，车辆慢充插座3是电动汽车车载慢充设备与地面交流充电电源的对接口，OBC（车载充电机）4是电动汽车慢充的车载充电设备， PDU（高压盒）是电动汽车的高压配电单元5。
图3-7所示，一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车充电系统电缆连接状态的监测方法，所述的监测方法是：控制单元1实时检测第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器7、10、13、15、18连接的各监测点8、11、14、16、19低压信号状态，若监测点8、11、14、16、19检测到低端信号，则相应的电缆连接正常；若监测点8、11、14、16、19未检测到低端信号，则进一步判断充电设备是否检测到充电电压，如果检测到充电电压说明电缆仍处于接触状态，但连接插件已有松脱，电缆即将脱离；如果未检测到充电电压，则表明电缆已完全脱离；
所述的电缆各端独立检测，监测流程独行执行。
图8所示，一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车充电系统电缆连接状态的高压互锁处理方法，所述的高压互锁处理方法是：控制单元1实时检测充电系统电缆连接状态，当第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器7、10、13、15、18连接的各监测点8、11、14、16、19均检测到低端信号时，充电系统高压互锁检测通过；当各监测点8、11、14、16、19有一个或多个未检测到低端信号时，则执行终止充电指令，整车进入结束充电流程并上报充电系统高压互锁故障。
本发明所述的高压互锁，也指危险电压互锁回路，通过使用电气小信号，来检查整个高压产品、导线、连接器的电气完整性（连续性），识别回路异常断开时，及时断开高压电。

Claims (4)

1.一种电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统，包括控制单元、车辆快充插座、车辆慢充插座、车载充电器以及作为电动汽车高压配电单元的PDU高压盒，其特征在于所述车辆快充插座的快充正极电缆上通过第一高压互锁连接器连接快充正极电缆高压盒端的连接状态监测点；所述车辆快充插座的快充负极电缆上通过第二高压互锁连接器连接快充负极电缆高压盒端的连接状态监测点，所述车载充电机的输出电缆上通过第三高压互锁连接器连接输出电缆高压盒端的连接状态监测点，所述车载充电机的输出电缆上还通过第四高压互锁连接器连接输出电缆OBC端的连接状态监测点，所述车载充电机与车辆慢充插座之间的输入电缆上通过第五高压互锁连接器连接输入电缆OBC端的连接状态监测点；所述的控制单元分别连接所述快充正极电缆高压盒端、快充负极电缆高压盒端、输出电缆高压盒端、输出电缆OBC端、输入电缆OBC端的五个连接状态监测点进行实时检测。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电系统电缆连接状态的监测互锁处理系统，其特征在于所述的高压互锁连接器均采用一根连接电缆分别连接各自的连接状态监测点，且所述五个连接状态监测点与所述控制单元相连，所述的第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器还有一根接地线通过内部电路与连接电缆连通。
3.一种利用权利要求1或2所述监测互锁系统进行电动汽车充电系统电缆连接状态的监测方法，其特征在于所述的监测方法是：控制单元实时检测第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器连接的各监测点低压信号状态，若监测点检测到低端信号，则相应的电缆连接正常；若监测点未检测到低端信号，则进一步判断充电设备是否检测到充电电压，如果检测到充电电压说明电缆仍处于接触状态，但连接插件已有松脱，电缆即将脱离；如果未检测到充电电压，则表明电缆已完全脱离；
所述的电缆各端独立检测，监测流程独行执行。
4.一种利用权利要求1或2所述监测互锁系统进行电动汽车充电系统电缆连接状态的互锁处理方法，其特征在于所述的互锁处理方法是：控制单元实时检测充电系统电缆连接状态，当第一、第二、第三、第四和第五高压互锁连接器连接的各监测点均检测到低端信号时，充电系统高压互锁检测通过；当各监测点有一个或多个未检测到低端信号时，则执行终止充电指令，整车进入结束充电流程并上报充电系统高压互锁故障。
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