CN107985089A - 一种充电系统接地保护检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电系统接地保护检测方法及装置，在车辆充电过程中，检测充电连接确认点电压；判断充电连接确认点电压是否在设定电压范围内：若在范围内，则充电机的PE线与车辆的PE线连接异常；否则正常。本发明兼容原有的无保护接地连续性功能的充电控制板，无需另外设计检测电路系统，以充电连接确认点的电压信号作为保护判断的依据，方便调试，并能够根据实际情况进行调节。整体来说，本发明为充电机与电动汽车的充电服务提供更加可靠的保护服务，提高了车辆充电时的安全可靠性，避免意外情况下出现人体触电的危险。

Description

一种充电系统接地保护检测方法及装置

技术领域

本发明属于电动汽车直流充电系统技术领域，具体涉及一种充电系统接地保护检测方法及装置。

背景技术

能源与环境成为当前全球的聚焦点，为了响应国家对国际社会节能减排的号召，节能、环保的新能源电动汽车得到了大力发展。

2015年9月，国务院下发《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，部署大力推进充电设施建设，解决电动汽车充电难题。坚持以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，按照“桩站先行”的要求，分类有序推进建设，确保建设规模适度超前。在建设目标方面，意见提出，到2020年，基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础设施体系，满足超过500万辆电动汽车的充电需求；建立完善的标准规范和市场监管体系，形成统一开放、竞争有序的充电服务市场。

如图1所示，左边为非车载充电机，右边为电动汽车，两者通过车辆接口相连。直流充电桩输出由九根线组成，分别是：直流电源线路DC+/DC-、设备地线PE、充电通信线路S+/S-、充电连接确认线路CC1/CC2、低压辅助电源线路A+/A-，直流充电桩通过这九根线给电动汽车进行充电。

为了确保充电时的人体安全问题，充电机必须采用接地保护，且电动汽车与充电机在充电时通过充电枪将充电机的PE线与车辆充电端口的PE保持良好连接不断开，充电机系统应对PE线的连接状态进行检测，即具备保护接地导体连续性检测告警功能，并能根据GB/T 18487-2015中5.2.1.2进行动作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电系统接地保护检测方法及装置，用以解决现有技术中没有对PE线的连接状态进行检测时导致充电车辆安全性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种充电系统接地保护检测方法，包括如下方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

在车辆充电过程中，检测充电连接确认点电压；

判断充电连接确认点电压是否在设定电压范围内：若在范围内，则判断充电机的PE线与车辆的PE线连接异常；否则正常。

方法方案二，在方法方案一的基础上，所述充电连接确认点包括CC1点和/或CC2点。

方法方案三，在方法方案二的基础上，当充电连接确认点为CC1点时，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤3.999V

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压。

方法方案四，在方法方案三的基础上，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤(3.999V-ΔU)

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压，ΔU为设定保护电压偏移量。

方法方案五，在方法方案四的基础上，所述设定保护电压偏移量为0.3V。

方法方案六，在方法方案一的基础上，当充电连接确认点电压在设定电压范围内时，控制充电机系统切断电源并告警。

本发明还提供了一种充电系统接地保护检测装置，包括如下装置方案：

装置方案一，包括检测模块和控制模块，包括处理器，所述处理器用于实现下述方法的指令：

在车辆充电过程中，检测充电连接确认点CC1点电压；

根据检测模块检测的充电连接确认点电压，判断充电连接确认点电压是否在设定电压范围内：若在范围内，则判断充电机的PE线与车辆的PE线连接异常；否则正常。

装置方案二，在装置方案一的基础上，所述充电连接确认点包括CC1点和/或CC2点。

装置方案三，在装置方案二的基础上，当充电连接确认点为CC1点时，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤3.999V

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压。

装置方案四，在装置方案三的基础上，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤(3.999V-ΔU)

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压，ΔU为设定保护电压偏移量。

装置方案五，在装置方案四的基础上，所述设定保护电压偏移量为0.3V。

装置方案六，在装置方案一的基础上，当充电连接确认点电压在设定电压范围内时，控制充电机系统切断电源并告警。

本发明的有益效果：

本发明利用充电机现有的充电机硬件，在此基础上检测充电过程中的充电连接确认点电压，根据该电压来判断充电机的PE线与车辆的PE线是否连接正常。本发明兼容原有的无保护接地连续性功能的充电控制板，无需另外设计检测电路系统，以充电连接确认点的电压信号作为保护判断的依据，方便调试，并能够根据实际情况进行调节。整体来说，本发明为充电机与电动汽车的充电服务提供更加可靠的保护服务，提高了车辆充电时的安全可靠性，避免意外情况下出现人体触电的危险。

进一步地，为避免保护误动作，在工程应用中设定了一个保护电压偏移量，使得该方法更加可靠。

附图说明

图1是直流充电机与车辆端口连接内部控制电路框图；

图2是当充电机与车辆端口连接处PE出现断线时CC1点电压检测电路等效电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示为直流充电机与车辆端口连接内部控制电路框图。

为了提高整车的安全性能，在车辆进行充电过程中，不停检测充电连接确认点电压，并判断该点的电压是否在设定电压范围内：若在范围内，则判断充电机的PE线与车辆的PE线连接异常。

当将检测装置设置在非车载充电机上时，这时检测充电连接确认点CC1点的电压，并判断是否在设定电压范围内。该设定电压范围通过下述方法获得：

根据GB/T 18487-2015附录B中B.1控制引导电路，如图1所示，进行下述分析。

根据图1中的电路，当车与桩之间的PE断开后，其等效电路如图2所示。

由KCL定理可知：

i₁-i₃＝i₂ (1)

由KVL定理可知：

R₁i₁+R₂i₂＝U₁ (2)

(R₃+R₄+R₅)i₃-R₂i₂＝U₂ (3)

假定R₃+R₄+R₅＝R，代入式(3)，得：

Ri₃-R₂i₂＝U₂ (4)

综合式(1)、式(2)和式(4)，可计算得到：

根据上述等效电路可知，当R₁最小，R₂最大，R最大，U₁最大，U₂最小时，可得到充电连接确认点CC1相对于桩PE点的采样电压最大值为：

根据上述等效电路图可知，当R₁最大，R₂最小，R最小，U₁最小，U₂最大时，可得到充电连接确认点CC1相对于桩PE点的采样电压最大值为：

其中，各个参数是根据GB/T 18487-2015附录B中表B.1，如下表1所示：

表1

综上可知，在充电机的PE线与车辆的PE线连接异常时，充电连接确认点CC1采样点相对于充电桩PE点的理论电压值的取值范围为2.872831V～3.999426V。

本发明的方法具体实现如下：

1)当电动汽车与车辆连接完成时，在充电过程中，充电机系统对充电连接确认点CC1点电压U_cc1进行实时检测，通过AD转换得到U_cc1的值；

2)判断充电连接确认点CC1点的电压值是否在如下范围内：

2.873V≤U_cc1≤(3.999V-ΔU) (6)

其中，U_cc1为CC1点电压，ΔU为设定保护电压偏移量。

为了避免保护误动作，工程应用中设定了一个保护电压偏移量ΔU，一般可设置为0.3VDC左右。当然也可根据充电机实际情况来设定ΔU的值。

3)若充电连接确认点CC1点电压U_cc1在上述范围外，则说明充电机的PE线与车辆的PE线连接正常，继续检测；否则的话，说明充电机的PE线与车辆的PE线连接异常，充电机的PE线与车辆的PE线状态为断开，系统发出保护接地导体连续性告警，充电机系统在100ms内切断电源，以提供充电时的安全可靠性，避免意外情况下人体触电的危险出现。

当将检测装置设置在电动汽车上时，这时检测充电连接确认点CC2点的电压，并判断是否在设定电压范围内。针对充电连接确认点CC2点的检测方法与针对充电连接确认点CC1点的检测方法一致，只是设定电压范围不一样，需根据实际情况进行计算得出。

当然，为了更加准确，可同时在非车载充电机和电动汽车上同时设置检测装置，同时对充电连接确认点CC1点和充电连接确认点CC2点进行电压检测，并判断。

本发明仅在软件中添加该方法对应的算法即可实现充电机保护接地导体连续性保护功能，可以通过软件对保护值范围进行整定，保护动作准确率高，为充电机与电动汽车的充电服务提供更加可靠的保护服务功能，确保人体安全。

本发明还提供了一种充电系统接地保护检测装置，包括处理器，所述处理器用于实现下述方法的指令：在车辆充电过程中，检测充电连接确认点电压；根据检测模块检测的充电连接确认点电压，判断充电连接确认点电压是否在设定电压范围内：若在范围内，则判断充电机的PE线与车辆的PE线连接异常，否则正常。

由于该装置其实质在于实现上述方法，对该方法的介绍已足够清楚，故对该装置不再赘述。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种充电系统接地保护检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

在车辆充电过程中，检测充电连接确认点电压；

判断充电连接确认点电压是否在设定电压范围内：若在范围内，则判断充电机的PE线与车辆的PE线连接异常；否则正常。

2.根据权利要求1所述的充电系统接地保护检测方法，其特征在于，所述充电连接确认点包括CC1点和/或CC2点。

3.根据权利要求2所述的充电系统接地保护检测方法，其特征在于，当充电连接确认点为CC1点时，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤3.999V

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压。

4.根据权利要求3所述的充电系统接地保护检测方法，其特征在于，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤(3.999V-ΔU)

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压，ΔU为设定保护电压偏移量。

5.根据权利要求4所述的充电系统接地保护检测方法，其特征在于，所述设定保护电压偏移量为0.3V。

6.根据权利要求1所述的充电系统接地保护检测方法，其特征在于，当充电连接确认点电压在设定电压范围内时，控制充电机系统切断电源并告警。

7.一种充电系统接地保护检测装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于实现下述方法的指令：

在车辆充电过程中，检测充电连接确认点电压；

根据检测模块检测的充电连接确认点电压，判断充电连接确认点电压是否在设定电压范围内：若在范围内，则判断充电机的PE线与车辆的PE线连接异常；否则正常。

8.根据权利要求7所述的充电系统接地保护检测装置，其特征在于，所述充电连接确认点包括CC1点和或CC2点。

9.根据权利要求8所述的充电系统接地保护检测装置，其特征在于，当充电连接确认点为CC1点时，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤3.999V

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压。

10.根据权利要求9所述的充电系统接地保护检测装置，其特征在于，所述设定电压范围为：

2.873V≤U_cc1≤(3.999V-ΔU)

其中，U_cc1为充电连接确认点CC1点电压，ΔU为设定保护电压偏移量。