CN110954798A - 一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法及电路，在非车载充电机的接触器正负母线间增加绝缘检测启动判断电路，非车载充电机和电动汽车的电池接口物理连接且双方握手成功之后，非车载充电机开始检测自身直流输出的接触器外侧电压是否小于10V；若小于10V，严格按照新国标要求的控制导引逻辑进行充电，如果检测到接触器外侧电压≥10V，则判断接触器外侧电压是否为虚电压，如为虚电压则直接或等待设定时间后启绝缘检测启动判断电路，如为非虚电压则充电时序结束并上报故障。通过判断电压属性，并快速降低虚电压，使系统能够按照国标的要求进行充电，避免简单适用国标方法带来的误报问题以及能更准确的判断车辆继电器是否粘连。

Description

一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法及电路
技术领域
本发明涉及一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法及电路，属于车辆辅助装置的供电领域。
技术背景
当前电动汽车的普及带动了其充电装置研发与建设的需求，相关国家标准相继出台。新国家标准GB/T 27930-2015的制定规范了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。该标准明确规定了双方握手成功之后，非车载充电机开始检测自身直流输出的主接触器K1、K2并判断接触器外侧电压是否小于10V。如果检测到接触器外侧电压≥10V，充电时序结束并上报故障，如图1所示。设计该过程的目的是避免车辆内继电器粘连导致接口带有电池电压。因为非车载充电机的绝缘检测电压为车辆电池的最大允许充电总电压，此电压通常会比电池电压高很多，此时如果继续绝缘检测会导致非车载充电机内DC继电器两侧会有较大的压差，闭合继电器会产生较大冲击电流，可能导致非车载充电机及车辆内的熔断器动作以及继电器粘连问题。
此外，在实际的充电站充电过程中，技术人员发现有些车辆充电会报外侧电压≥10V的故障，技术人员前往现场处理之后发现，并不是所有故障都是由于接触器粘连导致的，某些车辆刚熄火几分钟时间内充电接口会残余几十伏电压，接大电阻或静置一段时间后此电压消失。这种情况导致的异常故障会造成非车载充电机根据错误信息停止工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对目前非车载充电机充电误报问题，提供一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法及电路，降低系统误报故障的概率，提高非车载充电机的可靠性，保障安全的同时扩大非车载充电机的使用车辆范围。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种非车载充电机绝缘检测启动判断电路，其特征在于在非车载充电机的第一主接触器K1、第二主接触器K2的正负母线间增加绝缘检测启动判断电路，所述绝缘检测启动判断电路中包含阻抗网络及与阻抗网络并联的采样电路；
非车载充电机接收到BHM后先开通绝缘检测启动判断电路，并通过采样电路检测接触器外侧电压是否大于10V，若小于10V，严格按照新国标要求的控制导引逻辑进行充电；
若大于10V则记录当前接触器外侧电压并等待0.01s～1s，若其可在0.01s～1s中内下降至记录值的50%以下或降至10V以下，则认定该电压为虚电压，否则认定该电压为实电压。
进一步地，所述绝缘检测启动判断电路还包含切换开关，切换开关、阻抗网络形成的串联电路与采样电路并联；切换开关中包含具有关断和开通所属支路的器件。
进一步地，切换开关为MOS、IGBT半导体开关器件或继电器的一种或多种。
一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法，该方法使用上述非车载充电机绝缘检测启动判断电路，非车载充电机和电动汽车的电池接口物理连接且双方握手成功之后，非车载充电机开始检测自身直流输出的第一主接触器K1、第二主接触器K2并判断该接触器外侧电压是否小于10V；其特征在于：若小于10V，严格按照新国标要求的控制导引逻辑进行充电，如果检测到接触器外侧电压≥10V，则判断接触器外侧电压是否为虚电压，如判断为虚电压则直接或等待设定时间后启绝缘检测启动判断电路，如判断为非虚电压则充电时序结束并上报故障，其中设定等待时间为0.01s～1s。
进一步地，若接触器外侧电压为虚电压则等待该电压下降到10V以内，之后开启绝缘检测条件，反之则充电时序结束并上报故障。
进一步地，当前接触器外侧电压若在设定等待时间内下降至记录值的50%以下且大于10V，则将10V电压限制自动放开到可以满足充电条件的电压。
本发明提出在非车载充电机的接触器（第一主接触器K1、第二主接触器K2）正负母线间增加绝缘检测启动判断电路，绝缘检测启动判断电路中包含相互串联的切换开关、阻抗网络以及与切换开关和阻抗网络串联电路并联的采样电路。其中切换开关中包含具有关断和开通所属支路的器件，包括MOS、IGBT等半导体开关器件或继电器等。绝缘检测启动判断电路在无切换电路时也能正常工作，绝缘检测启动判断电路中的阻抗网络能够快速降低虚电压。非车载充电机接收到BHM后先开通绝缘检测启动判断电路，并通过采样电路检测接触器外侧电压是否大于10V，若小于10V，严格按照新国标要求的控制导引逻辑进行充电。
若大于10V则记录当前接触器外侧电压并等待0.01s～1s，若其可在0.01s～1s中内下降至记录值的50%以下或降至10V以下，则认定该电压为虚电压，否则认定该电压为实电压。若下降至记录值的50%以下且大于10V，则将10V电压限制自动放开到可以满足充电条件的电压（10V～50V）。该过程的等待时间由非车载充电机功率等级等因素决定。
该电路通过判别充电接口电压的属性，进一步降低系统误报故障的概率，提高了非车载充电机的可靠性，保障安全的同时扩大了非车载充电机的使用车辆范围。
相对于现有技术及新国标的启动检测方法，本发明具有如下有益效果：
在非车载充电机的接触器（第一主接触器K1、第二主接触器K2）正负母线间增加绝缘检测启动判断电路，通过该电路判断电压属性，并快速降低虚电压，使系统能够按照国标的要求进行充电，避免简单适用国标方法带来的误报问题以及能更准确的判断车辆继电器是否粘连。
绝缘检测启动判断电路结构简单，即使省略切换电路时也能正常工作，对于充电桩或非车载充电机的建设维护来说简单易行且成本可控。
充电安全性和可靠性提高，在检测为虚电压的时候，设定降到充电电压的等待时间由非车载充电机功率等级等因素决定，保障安全的同时扩大了非车载充电机的使用车辆范围。
附图说明
图1为现有技术中国标GB/T 27930-2015规定的绝缘检测启动判断流程图。
图2为本发明非车载充电机绝缘检测启动判断方法的流程图。
图3为本发明接触器外侧电压产生原理图。
图4为本发明包含绝缘检测启动判断电路的系统结构图。
图5为本发明绝缘检测启动判断电路具体结构图。
图6为本发明无切换电路的绝缘检测启动判断电路具体结构图。
具体实施方式
本发明根据接触器外侧电压的产生机理提出一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法及电路。
如图2所示为本发明的非车载充电机绝缘检测启动判断方法，非车载充电机和电动汽车的电池管理系统连接且双方握手成功之后，非车载充电机开始检测自身直流输出的第一主接触器K1、第二主接触器K2并判断接触器外侧电压是否小于10V；其特征在于：如果检测到接触器外侧电压≥10V，则判断接触器外侧电压是否为虚电压，如判断为否则充电时序结束并上报故障，如判断为是则继续绝缘检测，之后闭合非车载充电机内DC继电器。
该电路通过判别充电接口电压的属性，进一步降低系统误报故障的概率，提高了非车载充电机的可靠性，保障安全的同时扩大了非车载充电机的使用车辆范围。配合该电路进行电压属性检测的绝缘检测启动判断流程图如图2所示。
图3为接触器（第一主接触器K1、第二主接触器K2）外侧电压产生原理图。
按照本发明的方法，非车载充电机在收到BHM信号（车辆握手）前，电动汽车电池包的两个接触器K5、K6已经关断，考虑到两个接触器开关K5、K6上有寄生电容CK5、CK6，与直流母线寄生电容CDC共同承担电池包压降。但由于CDC相比于CK5和CK6较大，CDC上的电压较小。正负直流母线DC+、DC–与外壳地（设备地、车身地）之间有寄生电容CDC+、CDC–，两个电容之间的电压差值会形成正负直流母线间的电压。两种情况叠加可能会造成非车载充电机的第一主接触器K1、第二主接触器K2外侧电压大于10V。这种现象在电动汽车刚熄火时尤为明显。该电压在接阻性负载后会迅速下降或静置电动汽车后一段时间内下降到零，因而定义此电压为虚电压，且将虚电压迅速降到10V以内就能满足国家标准对开启绝缘电路的要求。
上述启动判断方法包含以下步骤：
(1)非车载充电机收到BHM后，检测第一主接触器K1、第二主接触器K2并判断该两个接触器外侧电压是否小于10V，若小于10V则开启绝缘检测电路。若大于10V则记录该电压值，并进入下一步判断。
(2)通过采用所提出的非车载充电机绝缘检测启动判断电路，判断接触器外侧电压属性。若为虚电压则电压会很快下降到10V以内，从而满足开启绝缘检测条件，反之则充电时序结束并上报故障。
本发明提出在非车载充电机的接触器（第一主接触器K1、第二主接触器K2）正负母线间增加绝缘检测启动判断电路，绝缘检测启动判断电路在系统中的位置如图4所示。
绝缘检测启动判断电路的具体结构如图5所示，绝缘检测启动判断电路中包含相互串联的切换开关、阻抗网络以及与切换开关和阻抗网络串联电路并联的采样电路。其中切换开关中包含具有关断和开通所属支路的器件，包括MOS、IGBT等半导体开关器件或继电器等。绝缘检测启动判断电路在无切换电路时也能正常工作，如图6所示。绝缘检测启动判断电路中的阻抗网络能够快速降低虚电压。非车载充电机接收到BHM后先开通绝缘检测启动判断电路，并通过采样电路检测接触器外侧电压是否大于10V，若小于10V，严格按照新国标要求的控制导引逻辑进行充电。
若大于10V则记录当前接触器外侧电压并等待0.01s～1s，若其可在0.01s～1s中内下降至记录值的50%以下或降至10V以下，则认定该电压为虚电压，否则认定该电压为实电压。若下降至记录值的50%以下且大于10V，则将10V电压限制自动放开到可以满足充电条件的电压（10V～50V）。该过程的等待时间由非车载充电机功率等级等因素决定。
由此，本发明通过在非车载充电机系统中增加切换开关和阻抗网络识别端口电压的属性，在保障安全符合标准的条件下，最大限度地满足充电需求。

Claims (6)

1.一种非车载充电机绝缘检测启动判断电路，其特征在于在非车载充电机的第一主接触器K1、第二主接触器K2的正负母线间增加绝缘检测启动判断电路，所述绝缘检测启动判断电路中包含阻抗网络及与阻抗网络并联的采样电路；
非车载充电机接收到BHM后先开通绝缘检测启动判断电路，并通过采样电路检测接触器外侧电压是否大于10V，若小于10V，严格按照新国标要求的控制导引逻辑进行充电；
若大于10V则记录当前接触器外侧电压并等待0.01s～1s，若其可在0.01s～1s中内下降至记录值的50%以下或降至10V以下，则认定该电压为虚电压，否则认定该电压为实电压。
2.根据权利要求1所述的非车载充电机绝缘检测启动判断电路，其特征在于：所述绝缘检测启动判断电路还包含切换开关，切换开关、阻抗网络形成的串联电路与采样电路并联；切换开关中包含具有关断和开通所属支路的器件。
3.根据权利要求1所述的非车载充电机绝缘检测启动判断电路，其特征在于：切换开关为MOS、IGBT半导体开关器件或继电器的一种或多种。
4.一种非车载充电机绝缘检测启动判断方法，该方法使用权利要求1所述的非车载充电机绝缘检测启动判断电路，非车载充电机和电动汽车的电池接口物理连接且双方握手成功之后，非车载充电机开始检测自身直流输出的第一主接触器K1、第二主接触器K2并判断该接触器外侧电压是否小于10V；其特征在于：若小于10V，严格按照新国标要求的控制导引逻辑进行充电，如果检测到接触器外侧电压≥10V，则判断接触器外侧电压是否为虚电压，如判断为虚电压则直接或等待设定时间后启绝缘检测启动判断电路，如判断为非虚电压则充电时序结束并上报故障，其中设定等待时间为0.01s～1s。
5.根据权利要求4所述的非车载充电机绝缘检测启动判断方法，其特征在于：若接触器外侧电压为虚电压则等待该电压下降到10V以内，之后开启绝缘检测条件，反之则充电时序结束并上报故障。
6.根据权利要求4或5所述的非车载充电机绝缘检测启动判断方法，其特征在于：当前接触器外侧电压若在设定等待时间内下降至记录值的50%以下且大于10V，则将10V电压限制自动放开到可以满足充电条件的电压。
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