CN113682164A - 一种船舶大电流充电控制系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶大电流充电控制系统及充电方法，充电控制系统包括充放电控制系统、充电连接系统和电池管理系统，所述充电连接系统包括动力系统、控制系统和通信系统，通过通信系统读取充电需求，实现通信，通过控制系统及动力系统实现逻辑控制及充电，充电方法包括刷卡检测、充电枪连接检测、绝缘检测、握手、充电配置、充电及充电结束流程，保证充电过程中的安全性和稳定性，实现充电的快速连接，同时，满足充电的逻辑需求，提升充电效率。

Description

一种船舶大电流充电控制系统及充电方法

技术领域

本发明涉及船舶充电技术领域，具体涉及一种船舶大电流充电控制系统及充电方法。

背景技术

船舶用充电桩是一种对电动力船舶进行充电的辅助装置，充电桩上设有充电插座，在需对船舶进行充电时，操作人员将充电枪插入电动船舶动力箱的充电插座，即可完成充电作业，与汽车充电桩相比，电动船舶的充电系统容量要求更大，电动船舶的充电电流更大，控制要复杂得多，由于电动船舶的电池容量大，还可以作为储能系统参与船舶用电的削峰填谷，这就对充电连接结构提出了较高的要求。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种船舶大电流充电控制系统及充电方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种船舶大电流充电控制系统，包括充放电控制系统、充电连接系统和电池管理系统，所述充放电控制系统设置在充电装置内，所述充电装置与充电插头连接，所述充放电控制系统包括充放电控制器，所述电池管理系统设置在船舶的电池柜内，所述电池柜上设有与所述充电插头配合的充电插座，所述电池管理系统包括电池控制器，所述充电连接系统包括动力系统、控制系统和通信系统，所述动力系统包括动力芯(DC、CC)，所述控制系统包括控制芯(P2、P2)，所述通信系统包括通信芯(S+、S－)。

一种船舶大电流充电方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)刷卡检测：检测用户是否进行充电刷卡；

2)充电枪连接检测：检测充电枪是否连接正常；

3)绝缘检测：确保充电枪连接之后的绝缘性；

4)握手：调整电池控制器为充电模式；

5)充电配置：充电预置；

6)充电：对船舶进行充电；

7)充电结束：确保关机、散热、关门等。

本发明的有益效果是，充电控制系统包括充放电控制系统、充电连接系统和电池管理系统，充电连接系统包括动力系统、控制系统和通信系统，通过通信系统实现充放电控制系统及电池管理系统之间的快速通信，控制系统及动力系统实现逻辑响应及充电，连接迅速，充电效率高；通过刷卡检测、充电枪连接检测以及绝缘检测，能够实现充电时的逻辑控制需求，确保充电过程中的安全性，及时排查故障点，减少事故发生；通过握手、充电配置及充电流程，实现对船舶的充电，充电结束后，确保关机关门，并进入刷卡检测流程，等待下一次充电。

优选地，所述充放电控制系统包括检测装置，所述检测装置与所述连接系统的控制芯连接，所述充放电控制系统及所述电池管理系统包括开关装置，所述充放电控制系统及所述电池管理系统通过所述开关装置与所述充电连接系统连接。

优选地，所述刷卡检测包括如下步骤：

1)检测用户是否刷卡，若未检测到刷卡，返回上一级，若检测到刷卡，进行开出检测；

2)开出检测若发现异常，则系统开出，返回上一级，若未检测到异常，充放电控制器实现预设；

3)进入充电枪连接检测。

优选地，所述充电枪连接检测包括如下步骤：

1)判断采样是否大于阈值，若未大于阈值，返回上一级，若采样大于阈值，计数器开始计数；

2)判断计数器是否计满，若未计满，返回上一级，若计数器计满，进入绝缘检测。

优选地，所述绝缘检测包括如下步骤：

1)接触器闭合，设置充放电控制器的输出电压，充放电控制器开机；

2)进行绝缘反馈检测，检测后充放电控制器关机，接触器断开，进入握手。

优选地，所述握手包括如下步骤：

1)电池控制器的辅助电源上电；

2)设置电池控制器为充电模式；

3)进入充电配置。

优选地，所述充电配置包括如下步骤：

1)读取电池控制器的功率指令及故障信息；

2)设置电池控制器为恒功率模式；

3)设置电池控制器的功率输出；

4)主回路接触器闭合；

5)电池控制器开机。

优选地，所述充电包括如下步骤：

1)读取充放电控制器的功率指令；

2)写充放电控制器的功率指令；

3)读取电池控制器的状态信息，若发现故障，返回上一级，若状态正常，读取充放电控制器的状态信息；

4)若充放电控制器的状态异常，即发现故障，返回上一级，若状态正常，开始充电；

5)判断电池控制器是否充满电，若未充满，返回至步骤1)，重新读取充放电控制器的功率指令，若电量充满，充电结束。

优选地，所述充电结束包括如下步骤：

1)充放电控制器停机；

2)主回路接触器断开；

3)风机停止；

4)设置电池控制器为放电模式；

5)断开辅助电源；

6)进入拔枪等待，判断是否拔出充电枪，若未拔出，返回上一级，若检测到充电枪已拔出，进入关门等待；

7)判断是否关门，若未关门，返回上一级，若检测到已关门，关闭电磁阀，充电结束，重新进入刷卡检测。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的控制系统的电路原理图；

图2为本发明一较佳实施例的充电连接系统的电路原理图；

图3为本发明一较佳实施例的刷卡检测的工作原理图；

图4为本发明一较佳实施例的充电枪连接检测的工作原理图；

图5为本发明一较佳实施例的绝缘检测的工作原理图；

图6为本发明一较佳实施例的握手的工作原理图；

图7为本发明一较佳实施例的充电配置的工作原理图；

图8为本发明一较佳实施例的充电的工作原理图；

图9为本发明一较佳实施例的充电结束的工作原理图。

图中：

10－充放电控制系统；11－充放电控制器；20－充电连接系统；30－电池管理系统；31－电池控制器；40－电池柜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如附图1所示，本实施例中的船舶大电流充电控制系统包括充放电控制系统10、充电连接系统20和电池管理系统30，充放电控制系统10设置在外部充电装置内，外部充电装置与充电插头连接，充放电控制系统10包括充放电控制器11(PCS)，电池管理系统30设置在船舶的电池柜40内，电池柜上设有与充电插头配合的充电插座，电池管理系统30包括电池控制器31(BMS)，通过充电插头与充电插座的配合实现船舶的充电。

如附图2所示，充电连接系统20包括动力系统、控制系统和通信系统，动力系统包括动力芯(DC、CC)，控制系统包括控制芯(P1、P2)，通信系统包括通信芯(S+、S－)，在面对不同的充电情境时，可通过并入动力系统，来满足不同的功率需求，可通过充电连接系统20通过开关装置与PCS连接，充电连接系统20还包括保护电路，在本实施例中，采用热敏电阻器(NTC)，起到保护电路的作用。

充放电控制系统10包括检测装置，检测装置与充电连接系统20的控制芯连接，用于检测充电连接系统20的连接状态、是否满足充电条件等，并通过控制芯实现与充放电控制系统10的逻辑配合，提升充电效率。

充放电控制系统10及电池管理系统30包括开关装置，充放电控制系统10及电池管理系统30通过开关装置与充电连接系统20连接，在实际工作时，首先通信系统进入工作状态，通过通信系统实现与电池控制器31的连接，通过通信系统读取电池管理系统30的充电需求，与充电控制器11进行通信，通信芯与BMS之间通过CAN接线连接，保证快速通信，提升效率，实现逻辑配合，随后控制系统工作，与充放电控制系统10配合，确认充电连接系统20是否能够连接以及是否处于正常连接状态，最后动力系统工作，实现充电。

本发明的船舶大电流充电方法包括刷卡检测、充电枪连接检测、绝缘检测、握手、充电配置、充电及充电结束，刷卡检测用于判断用户是否进行充电刷卡，若检测到刷卡，则进入充电枪连接检测，充电枪连接之后，进入绝缘检测，以确保充电枪连接之后无漏电现象，随后进入握手，调整充放电控制器11为充电状态，随后进行充电配置，充电完成后，进行充电结束后的关机、散热、关门等，确保充电安全，提升安全系数。

如附图3所示，刷卡检测包括如下步骤：

1)检测用户是否刷卡，若未检测到刷卡，返回上一级，若检测到刷卡，进行开出检测；

2)开出检测若发现异常，系统开出，返回上一级，若未检测到异常，充放电控制器11实现预设；

3)进入充电枪连接检测。

开出检测包括对接触器、风机、辅助电源等进行检测，确保电路中无故障点，辅助电源采用24V电源。

如附图4所示，充电枪连接检测包括如下步骤：

1)判断采样是否大于阈值，若未大于阈值，返回上一级，若采样大于阈值，计数器开始计数；

2)判断计数器是否计满，若未计满，返回上一级，若计数器计满，进入绝缘检测。

如附图5所示，绝缘检测包括如下步骤：

1)接触器闭合；

2)设置充放电控制器的输出电压，充放电控制器开机；

3)延时；

4)绝缘反馈检测；

5)充放电控制器关机；

6)接触器断开；

7)进入握手。

如附图6所示，握手包括如下步骤：

1)电池控制器辅助电源上电；

2)设置电池控制器为充电模式；

3)进入充电配置；

如附图7所示，充电配置包括如下步骤：

1)读取电池控制器的功率指令及故障信息；

2)设置电池控制器为恒功率模式；

3)设置电池控制器的功率输出；

4)主回路接触器闭合；

5)电池控制器开机；

6)实现充电。

如附图8所示，充电包括如下步骤：

1)读取充放电控制器的功率指令；

2)写充放电控制器的功率指令；

3)读取电池控制器的状态信息，若发现故障，返回上一级，若状态正常，读取充放电控制器的状态信息；

4)若充放电控制器的状态异常，即发现故障，返回上一级，若状态正常，开始充电；

5)判断电池控制器是否充满电，若未充满，返回至步骤1)，重新读取充放电控制器的功率指令，若电量充满，充电结束。

如附图9所示，充电结束包括如下步骤：

1)充放电控制器停机；

2)主回路接触器断开；

3)风机停止；

4)设置电池控制器为放电模式；

5)断开辅助电源；

6)进入拔枪等待，判断是否拔出充电枪，若未拔出，返回上一级，若检测到充电枪已拔出，进入关门等待；

7)判断是否关门，若未关门，返回上一级，若检测到已关门，关闭电磁阀，充电结束，重新进入刷卡检测。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种船舶大电流充电控制系统，其特征在于：包括充放电控制系统(10)、充电连接系统(20)和电池管理系统(30)，所述充放电控制系统(10)设置在充电装置内，所述充电装置与充电插头连接，所述充放电控制系统(10)包括充放电控制器(11)，所述电池管理系统(30)设置在船舶的电池柜(40)内，所述电池柜(40)上设有与所述充电插头配合的充电插座，所述电池管理系统(30)包括电池控制器(31)，所述充电连接系统(20)包括动力系统、控制系统和通信系统，所述动力系统包括动力芯(DC、CC)，所述控制系统包括控制芯(P2、P2)，所述通信系统包括通信芯(S+、S－)。

2.根据权利要求1所述的船舶大电流充电控制系统，其特征在于：所述充放电控制系统(10)包括检测装置，所述检测装置与所述连接系统(20)的控制芯连接，所述充放电控制系统(10)及所述电池管理系统(30)包括开关装置，所述充放电控制系统(10)及所述电池管理系统(30)通过所述开关装置与所述充电连接系统(20)连接。

3.一种船舶大电流充电方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)刷卡检测：检测用户是否进行充电刷卡；

2)充电枪连接检测：检测充电枪是否连接正常；

3)绝缘检测：确保充电枪连接之后的绝缘性；

4)握手：调整电池控制器为充电模式；

5)充电配置：充电预置；

6)充电：对船舶进行充电；

7)充电结束：确保关机、散热、关门等。

4.根据权利要求3所述的船舶大电流充电方法，其特征在于：所述刷卡检测包括如下步骤：

1)检测用户是否刷卡，若未检测到刷卡，返回上一级，若检测到刷卡，进行开出检测；

2)开出检测若发现异常，则系统开出，返回上一级，若未检测到异常，充放电控制器实现预设；

3)进入充电枪连接检测。

5.根据权利要求3所述的船舶大电流充电方法，其特征在于：所述充电枪连接检测包括如下步骤：

1)判断采样是否大于阈值，若未大于阈值，返回上一级，若采样大于阈值，计数器开始计数；

2)判断计数器是否计满，若未计满，返回上一级，若计数器计满，进入绝缘检测。

6.根据权利要求3所述的船舶大电流充电方法，其特征在于：所述绝缘检测包括如下步骤：

1)接触器闭合，设置充放电控制器的输出电压，充放电控制器开机；

2)进行绝缘反馈检测，检测后充放电控制器关机，接触器断开，进入握手。

7.根据权利要求1所述的船舶大电流充电方法，其特征在于：所述握手包括如下步骤：

1)电池控制器的辅助电源上电；

2)设置电池控制器为充电模式；

3)进入充电配置。

8.根据权利要求1所述的船舶大电流充电方法，其特征在于：所述充电配置包括如下步骤：

1)读取电池控制器的功率指令及故障信息；

2)设置电池控制器为恒功率模式；

3)设置电池控制器的功率输出；

4)主回路接触器闭合；

5)电池控制器开机。

9.根据权利要求1所述的船舶大电流充电方法，其特征在于：所述充电包括如下步骤：

1)读取充放电控制器的功率指令；

2)写充放电控制器的功率指令；

3)读取电池控制器的状态信息，若发现故障，返回上一级，若状态正常，读取充放电控制器的状态信息；

4)若充放电控制器的状态异常，即发现故障，返回上一级，若状态正常，开始充电；

5)判断电池控制器是否充满电，若未充满，返回至步骤1)，重新读取充放电控制器的功率指令，若电量充满，充电结束。

10.根据权利要求1所述的船舶大电流充电方法，其特征在于：所述充电结束包括如下步骤：

1)充放电控制器停机；

2)主回路接触器断开；

3)风机停止；

4)设置电池控制器为放电模式；

5)断开辅助电源；

6)进入拔枪等待，判断是否拔出充电枪，若未拔出，返回上一级，若检测到充电枪已拔出，进入关门等待；

7)判断是否关门，若未关门，返回上一级，若检测到已关门，关闭电磁阀，充电结束，重新进入刷卡检测。

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