CN110920436A - 车载充电机、充电方法及新能源汽车 - Google Patents

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张雪冰
喻皓
曾梓华
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Abstract

本发明涉及汽车领域，具体公开了一种车载充电机、充电方法及新能源汽车，该充电方法包括：接收车辆发出的放电信号；获取火线与地线之间的绝缘阻抗以及零线与地线之间的绝缘阻抗，并分别记为第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗；分别将第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较：当第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗均大于或等于设定的阈值时，控制车载充电机对外放电；当第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，控制车载充电机停止对外放电。本发明能够实现交流侧绝缘保护功能，避免用户使用放电功能时有触电的可能，以提高对外放电的安全性。

Description

车载充电机、充电方法及新能源汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种车载充电机、充电方法及新能源汽车。
背景技术
随着节能环保型汽车的研发与普及，电动汽车逐渐成为人们的消费新趋势。目前市面上电动汽车一般搭载的车载充电机是单向的，只做充电使用，是将电网的交流电转换为直流电后为电动汽车的动力电池充电，其能量转换只为单向传递，不能实现逆变。
随着技术的发展，能搭载双向充电机的车型会越来越多，双向充电机可以实现能量转换的双向传递，实现电动汽车的充电使用，以及逆变输出对外放电，使得电动汽车可以成为一个实现对外放电的能量供应装置，实现波峰波谷调节的车对电网分布式并网放电(V2G，Vehicle to Grid)，车对车的应急救援放电(V2V，Vehicle to Vehicle)，以及车对电器负载放电(V2L，Vehcile to Load)。通过双向充电机对外放电使用给用户提供了方便，但是也存在一定的使用风险，现有的双向充电机的逆变输出仅达到对充电机电路自身的保护，而缺乏绝缘保护功能来实现对人员的放电保护功能，存在触电风险。
发明内容
为了解决上述背景技术中的问题，本发明的目的是提供一种车载充电机、充电方法及新能源汽车，其能够实现交流侧绝缘保护功能，避免用户使用放电功能时有触电的可能，以提高对外放电的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供一种车载充电机的充电方法，其包括以下步骤：
接收车辆发出的放电信号；
具体地：检测是否接收到车辆发出的放电信号，如果是，则执行下一步骤；如果否，则继续检测。
获取火线与地线之间的绝缘阻抗以及零线与地线之间的绝缘阻抗，并分别记为第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗；
分别将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较：
当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗均大于或等于设定的阈值时，控制车载充电机对外放电；
当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，控制车载充电机停止对外放电。
作为优选方案，在所述车载充电机对外放电过程中，持续获取所述第一绝缘阻抗以及所述第二绝缘阻抗，并分别将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较，当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，控制车载充电机停止对外放电。
作为优选方案，当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，发出报警信号。
为了实现相同的目的，本发明还提供一种车载充电机，其包括：
交流连接器；
电池；
双向功率变换器，其分别与所述交流连接器、所述电池电连接，用于将所述交流连接器输入的交流电转换成直流电并对所述电池充电或者将所述电池输出的直流电转换成交流电后通过所述交流连接器对外输出放电；
交流绝缘监测模块，其分别与所述交流连接器、所述双向功率变换器电连接，用于检测火线与地线之间的第一绝缘阻抗以及零线与地线之间的第二绝缘阻抗，并将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较；
车载充电机控制模块，其分别与所述双向功率变换器、所述交流绝缘监测模块电连接，用于根据所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值比较的结果来对所述双向功率变换器进行控制。
作为优选方案，所述车载充电机还包括与所述车载充电机控制模块电连接的控制器模块，用于接收车辆发出的放电信号并发送给所述车载充电机控制模块，通过所述车载充电机控制模块对所述交流绝缘监测模块进行控制。
作为优选方案，所述交流绝缘监测模块包括：
绝缘阻抗采样模块，用于采集所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗；
处理器模块，用于分别将第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较；
通信模块，所述通信模块与所述车载充电机控制模块电连接，用于将第一绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果和第二绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果发送至所述车载充电机控制模块。
作为优选方案，所述通信模块与所述双向功率变换器电连接，所述通信模块还用于将第一绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果和第二绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果直接发送至所述双向功率变换器。
作为优选方案，所述车载充电机还包括与所述车载充电机控制模块电连接的人机交互界面，用于当所述第一绝缘阻抗以及所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，通过所述人机交互界面发出报警信号并在其上显示报警提示。
作为优选方案，所述人机交互界面与所述控制器模块电连接，用于根据所述控制器模块的放电信号显示充电信息。
本发明还提供一种新能源汽车，包括上述的车载充电机。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明所提供的车载充电机、充电方法及新能源汽车，通过交流绝缘监测模块获取火线与地线之间的绝缘阻抗以及零线与地线之间的绝缘阻抗，分别记为第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗，并分别将第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较，一旦出现绝缘损坏的情形，即检测到二者中任意一个绝缘阻抗小于设定的阈值时，能控制车载充电机立即停止对外放电，以确保车载充电机只有在绝缘阻抗均正常时才对外放电，可以有效避免用户使用车载充电机的放电功能时触电的可能性，从而提高了对外放电安全性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种车载充电机充电方法的工作流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种车载充电机充电方法的工作流程图；
图3是本发明实施例提供的车载充电机的整体配合结构示意图；
图4是本发明实施例提供的交流绝缘监测模的结构示意图。
其中，10、控制器模块；20、车载充电机；21、车载充电机控制模块；22、交流绝缘监测模块；23、双向功率变换器；30、交流连接器；40、电池；50、人机交互界面；RLE、第一绝缘阻抗；RNE、第二绝缘阻抗。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，示意性地示出了本发明的一种车载充电机充电方法，其包括以下步骤S1～S5：
S1、接收车辆发出的放电信号；
S2、获取火线L与地线PE之间的绝缘阻抗以及零线N与地线PE之间的绝缘阻抗，并分别记为第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE；
以下所述的阈值指的是正常绝缘阻抗，一般不应低于2MΩ；
S3、分别将第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值进行比较；
其中，通过获取第一绝缘阻抗RLE以及第二绝缘阻抗RNE，并分别与安全阈值进行比较，从而可以判断出两个绝缘阻抗是否正常，正常情况下绝缘阻抗较大，当出现绝缘损坏的情形时，第一绝缘阻抗RLE以及第二绝缘阻抗RNE会急剧减小，此时，如用户使用车载充电机的放电功能，又接触到绝缘损坏部位或者设备金属壳体时，使得所接触的位置与地面存在电位差，通过人体形成电流通路，导致人员有触电的风险，由此，通过判断是否存在绝缘损坏的情形，以便于为车载充电机提供安全控制信号；
S4、当第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE均大于或等于设定的阈值时，控制车载充电机对外放电；
其中，只有第一绝缘阻抗RLE以及第二绝缘阻抗RNE均大于或等于设定的安全阈值时，才控制使车载充电机对外放电，可确保交流侧的绝缘安全性能，实现车载充电机对外放电前的主动安全监测，有效避免用户使用车载充电机的放电功能时触电的可能性，从而提高了对外放电的安全性；
S5、当第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的阈值时，控制车载充电机停止对外部负载放电。
其中，当获取到第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的安全阈值时，使车载充电机停止对外放电，换言之，如在使用车载充电机前获取到第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的安全阈值，即存在绝缘损坏的情形，则不启动车载充电机的放电性能；如当在使用车载充电机的放电过程中获取到第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的安全阈值，则使车载充电机立即停止放电，由此，确保了交流侧的绝缘安全性能，从而提高了车载充电机对外放电的安全性。可以理解，当接收到车辆发出用户请求的停止放电信号时，也可控制车载充电机停止对外放电。
如图2所示，当处于待机状态的车载充电机接收到车辆发出的放电信号后，开始进行步骤S2，即获取第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE的阻抗值，并按照上述的S3、S4、S5步骤的充电方法对外部负载进行充电。
如图2所示，在车载充电机对外放电过程中，持续获取第一绝缘阻抗RLE以及第二绝缘阻抗RNE的步骤，并分别将第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值进行比较，当第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的阈值时，控制车载充电机停止对外放电。由此，实现车载充电机在外放电过程中的主动安全监测，一旦出现绝缘损坏的情形，能立即停止放电，保障了用户的使用安全。
作为优选的实施方式，当第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的阈值时(即第一绝缘阻抗RLE或者第二绝缘阻抗RNE或者两者都小于设定的阈值时)，发出报警信号，提示用户出现绝缘损坏的情形，禁止使用车载充电机的放电功能。
为了实现相同的目的，参见图3所示，本发明还提供一种车载充电机，其包括：
交流连接器30；
电池40；
双向功率变换器23，其分别与交流连接器30、电池40电连接，用于将交流连接器30输入的交流电转换成直流电并对电池40充电或者将电池40输出的直流电转换成交流电后通过交流连接器30对外输出放电；
交流绝缘监测模块22，其分别与交流连接器30、双向功率变换器23电连接，用于检测火线与地线之间的第一绝缘阻抗RLE以及零线与地线之间的第二绝缘阻抗RNE，并将第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值进行比较；
车载充电机控制模块21，其分别与双向功率变换器23、交流绝缘监测模块22电连接，用于根据第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值比较的结果来对双向功率变换器23进行控制。
基于上述技术特征的车载充电机20，外部负载连接于交流连接器30，交流连接器30优选地采用交流插座或者放电枪。当用户准备使用或者正在使用车载充电机对外部负载实行放电功能时，交流绝缘监测模块22开始检测火线与地线之间的第一绝缘阻抗RLE以及零线与地线之间的第二绝缘阻抗RNE，并分别将它们与设定的阈值进行比较，如果当第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的阈值时，车载充电机控制模块21根据该比较的结果向双向功率变换器23发出停止放电信号，从而控制双向功率变换器23停止工作，车载充电机则停止放电功能，进而保证了用户的使用安全；如果当第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE均大于设定的阈值时，车载充电机控制模块21根据该比较的结果向双向功率变换器23发出放电信号，通过双向功率变换器23将动力电池40输出的直流电转换成交流电，从而实现动力电池40对外部负载供电。
优选地，参见图3所示，本发明的车载充电机还包括与车载充电机控制模块21电连接的控制器模块10，该控制器模块10用于接收车辆发出的放电信号并发送给车载充电机控制模块21，通过车载充电机控制模块21对交流绝缘监测模块22进行控制，控制交流绝缘监测模块22开始检测火线与地线之间的第一绝缘阻抗RLE以及零线与地线之间的第二绝缘阻抗RNE。
更具体的是，参见图4所示，上述实施例中的交流绝缘监测模块22包括绝缘阻抗采样模块221、处理器模块222和通信模块223。其中，绝缘阻抗采样模块221用于采集火线与地线之间的第一绝缘阻抗RLE和零线与地线之间的第二绝缘阻抗RNE；处理器模块222用于分别将第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值进行比较；通信模块223车载充电机控制模块21电连接，通信模块223用于将第一绝缘阻抗RLE与设定的阈值所比较的结果和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值所比较的结果发送至车载充电机控制模块21。
作为优选的实施方式，通信模块223与双向功率变换器23电连接，通信模块223还用于将第一绝缘阻抗RLE与设定的阈值所比较的结果和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值所比较的结果直接发送至双向功率变换器23。如此，处理器模块222将第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE与设定的阈值进行比较后，当比较结果为第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的阈值时，交流绝缘监测模块22也可直接向双向功率变换器23发送停止放电信号，这样，在出现绝缘损坏的情形较为严重时，能确保车载充电机能立即停止对外放电，从而提高双向功率变换器23动作的稳定性。
进一步优选地，本发明的车载充电机还包括人机交互界面50，车载充电机控制模块21还用于当上述的第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的阈值时发出报警信号。具体地，车载充电机控制模块21与人机交互界面50相连接，当第一绝缘阻抗RLE和第二绝缘阻抗RNE二者中任意一个小于设定的阈值时，车载充电机控制模块21发出的报警信号在人机交互界面50显示报警提示，以提醒用户此时禁止使用放电功能，车载充电机不启动放电功能。
本发明车载充电机的具体工作流程，参见图2所示，包括如下步骤：
S100，车载充电机待机，等待控制器模块10的放电指令；
S101，车载充电机控制模块21接收到控制器模块10的放电指令，如果是，则进入步骤S102；如果否，则返回步骤S100，继续检测；
S102，交流绝缘监测模块22检测火线与地线的第一绝缘阻抗RLE、零线与地线的第二绝缘阻抗RNE是否正常(是否均大于或等于设定的阈值)，如果是，则进入步骤S103；如果否，则进入步骤S107，在人机交互界面50进行报警提示；
S103，车载充电机对外放电；
S104，车载充电机控制模块21接收到控制器模块10的停止放电指令，如果是，则进入步骤S108；如果否则进入步骤S105；
S105，交流绝缘监测模块22检测火线与地线的第一绝缘阻抗RLE是否正常，零线与地线的第二绝缘阻抗RNE是否正常(是否均大于或等于设定的阈值)，如果是，则返回步骤S103；如果否，则进入步骤S106，在人机交互界面50进行报警提示；
S106、S107，人机交互界面50报警提示；
S108，车载充电机停止对外部负载放电；
S109，车载充电机回到待机状态。
本发明还提供一种新能源汽车，包括：如前所述的车载充电机20。通过交流绝缘监测模块22检测火线与地线之间的第一绝缘阻抗以及零线与地线之间的第二绝缘阻抗，一旦出现绝缘损坏的情形，能控制车载充电机立即停止对外放电，以确保车载充电机只有在绝缘阻抗均正常时才对外放电，可以有效避免用户使用车载充电机的放电功能时触电的可能性，从而提高了对外放电安全性。
综上所述，本发明的车载充电机、充电方法及新能源汽车，通过交流绝缘监测模块获取火线与地线之间的绝缘阻抗以及零线与地线之间的绝缘阻抗，并将两者分别与设定的阈值进行比较，一旦出现绝缘损坏的情形，即获取到二者中任意一个绝缘阻抗数值小于设定的阈值时，能控制车载充电机立即停止对外放电，实现了放电前和放电时的主动安全监测，以确保车载充电机只有在绝缘阻抗均正常时才对外放电，可以有效避免用户使用车载充电机的放电功能时触电的可能性，从而提高了对外放电安全性。
最后，还需要说明的是，在本发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载充电机的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收车辆发出的放电信号；
获取火线与地线之间的绝缘阻抗以及零线与地线之间的绝缘阻抗，并分别记为第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗；
分别将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较：
当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗均大于或等于设定的阈值时，控制车载充电机对外放电；
当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，控制车载充电机停止对外放电。
2.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，在所述车载充电机对外放电过程中，持续获取所述第一绝缘阻抗以及所述第二绝缘阻抗，并分别将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较，当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，控制车载充电机停止对外放电。
3.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，当所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，发出报警信号。
4.一种车载充电机，其特征在于，包括：
交流连接器；
电池；
双向功率变换器，其分别与所述交流连接器、所述电池电连接，用于将所述交流连接器输入的交流电转换成直流电并对所述电池充电或者将所述电池输出的直流电转换成交流电后通过所述交流连接器对外输出放电；
交流绝缘监测模块，其分别与所述交流连接器、所述双向功率变换器电连接，用于检测火线与地线之间的第一绝缘阻抗以及零线与地线之间的第二绝缘阻抗，并将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较；
车载充电机控制模块，其分别与所述双向功率变换器、所述交流绝缘监测模块电连接，用于根据所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗与设定的阈值比较的结果来对所述双向功率变换器进行控制。
5.根据权利要求4所述的车载充电机，其特征在于，所述车载充电机还包括与所述车载充电机控制模块电连接的控制器模块，用于接收车辆发出的放电信号并发送给所述车载充电机控制模块，通过所述车载充电机控制模块对所述交流绝缘监测模块进行控制。
6.根据权利要求4所述的车载充电机，其特征在于，所述交流绝缘监测模块包括：
绝缘阻抗采样模块，用于采集所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗；
处理器模块，用于分别将第一绝缘阻抗和第二绝缘阻抗与设定的阈值进行比较；
通信模块，所述通信模块与所述车载充电机控制模块电连接，用于将第一绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果和第二绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果发送至所述车载充电机控制模块。
7.根据权利要求6所述的车载充电机，其特征在于，所述通信模块与所述双向功率变换器电连接，所述通信模块还用于将第一绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果和第二绝缘阻抗与设定的阈值所比较的结果直接发送至所述双向功率变换器。
8.根据权利要求5所述的车载充电机，其特征在于，所述车载充电机还包括与所述车载充电机控制模块电连接的人机交互界面，用于当所述第一绝缘阻抗以及所述第二绝缘阻抗二者中任意一个小于设定的阈值时，通过所述人机交互界面发出报警信号并在其上显示报警提示。
9.根据权利要求8所述的车载充电机，其特征在于，所述人机交互界面与所述控制器模块电连接，用于根据所述控制器模块的放电信号显示充电信息。
10.一种新能源汽车，其特征在于，包括：如权利要求4-9任一项所述的车载充电机。
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