CN114454763B - 一种充电机功率回路异常预警保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电机功率回路异常预警保护方法，包括以下步骤，步骤1，获取当前充电机系统中各个开关器件的状态；步骤2，假定步骤1中的开关器件Kx状态为吸合状态，生成新的开关器件状态；步骤3，依据步骤2中生成的开关器件状态，调用功率互通判定算法判断是否存在多枪功率互通；当不存在多枪功率互通功率时，则Kx吸合对系统无影响，允许Kx吸合；当存在多枪功率互通功率时，则Kx吸合会造成系统功率互通，Kx不允许吸合；步骤4，输出开关器件Kx的预警状态。能够给出所有接触器的预警状态，为充电机的控制单元提供预警，用于预判即将发生的多枪功率互通情况，为充电系统控制单元提供安全防护预警，可以避免发生车辆间的功率互通。

Description

一种充电机功率回路异常预警保护方法

技术领域

本发明属于充电机安全防护领域，具体属于一种充电机功率回路异常预警保护方法。

背景技术

在充电系统，特别是群充系统中，为了实现功率的最大化利用，在功率拓扑中都会出现一个功率输出模块可以被多把枪调用的结构。在这种结构中，可能会出现：同一个时刻一个功率输出模块被多个枪调用；或者，由于功率回路中开关器件的控制延时，某一时刻要断开的功率开关器件还没断开，要闭合的功率开关器件已经吸合。这两种情况，都会引起多把充电枪之间的功率互通。这在充电安全领域是非常严重的安全隐患，轻者触发车辆过压保护，重则引起电池起火事故。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种充电机功率回路异常预警保护方法，用于预判即将发生的多枪功率互通情况，为充电系统控制单元提供安全防护预警，可以避免发生车辆间的功率互通。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种充电机功率回路异常预警保护方法，包括以下步骤，

步骤1，获取当前充电机系统中各个开关器件的状态；

步骤2，假定步骤1中的开关器件Kx状态为吸合状态，生成新的开关器件状态；

步骤3，依据步骤2中生成的开关器件状态，调用功率互通判定算法判断是否存在多枪功率互通；当不存在多枪功率互通功率时，则Kx吸合对系统无影响，允许Kx吸合；当存在多枪功率互通功率时，则Kx吸合会造成系统功率互通，Kx不允许吸合；

步骤4，输出开关器件Kx的预警状态。

优选的，步骤1中，所述开关器件为接触器、继电器、IGBT或MOS管；接触器包括输出接触器和并联接触器。

优选的，步骤1中，充电机系统的功率拓扑结构包括充电枪M1、充电枪M2、充电枪M3、充电枪M4、充电枪M5、充电枪M6；功率输出模块P1、功率输出模块P2、功率输出模块P3、功率输出模块P4、功率输出模块P5、功率输出模块P6；并联接触器K1、并联接触器K2、并联接触器K3、并联接触器K4、并联接触器K5、并联接触器K6、并联接触器K7、并联接触器K8、并联接触器K9；输出接触器K11、输出接触器K12、输出接触器K13、输出接触器K14、输出接触器K15、输出接触器K16；

并联接触器K1连接功率输出模块P1和功率输出模块P2；

并联接触器K2连接功率输出模块P2和功率输出模块P3；

并联接触器K3连接功率输出模块P3和功率输出模块P4；

并联接触器K4连接功率输出模块P4和功率输出模块P5；

并联接触器K5连接功率输出模块P5和功率输出模块P6；

并联接触器K6连接功率输出模块P6和功率输出模块P1；

并联接触器K7连接功率输出模块P1和功率输出模块P4；

并联接触器K8连接功率输出模块P2和功率输出模块P5；

并联接触器K9连接功率输出模块P3和功率输出模块P6；

输出接触器K11连接充电枪M1与功率输出模块P1；

输出接触器K12连接充电枪M2与功率输出模块P2；

输出接触器K13连接充电枪M3与功率输出模块P3；

输出接触器K14连接充电枪M4与功率输出模块P4；

输出接触器K15连接充电枪M5与功率输出模块P5；

输出接触器K16连接充电枪M6与功率输出模块P6。

优选的，步骤1中，开关器件的状态通过充电机控制单元进行检测。

优选的，步骤3中，所述功率互通判定算法具体流程包括以下步骤，

步骤3.1，建立开关器件与功率输出模块和充电枪的模型关系；

步骤3.2，获取开关器件的连接状态；

步骤3.3，计算单枪分配到的功率输出模块；

步骤3.4，判断是否存在多枪功率互通；

当步骤3.3计算的所有充电枪分配到的功率输出模块有重复模块，则判断发生多枪功率互通；

当步骤3.3计算的所有充电枪分配到的功率输出模块无重复模块，则判断未发生多枪功率互通；

步骤3.5，输出步骤3.4中多枪功率互通判断结果。

优选的，步骤1至步骤4在充电机控制单元执行开关器件期望指令之前进行，比对输出开关器件Kx的预警状态提供预警信息，判断是否执行该开关器件期望。

进一步的，具体包括以下过程，

步骤5.1，获取开关器件的期望状态；

步骤5.2，根据预警信息判断开关器件Kx期望是否可以执行；

若开关器件Kx期望断开，则允许执行断开期望；若开关器件Kx期望吸合，则根据预警信息判断该开关器件是否可以吸合，若预警状态为吸合则允许执行吸合期望，若预警信息为不允许吸合则修改该开关器件的吸合期望为断开期望；

步骤5.3，执行经过预警信息判断后的所有开关器件期望状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供一种充电机功率回路异常预警保护方法，能够给出所有接触器的预警状态，为充电机的控制单元提供预警。用于预判即将发生的多枪功率互通情况，为充电系统控制单元提供安全防护预警，可以避免发生车辆间的功率互通。本发明的功率互通安全防护策略，用于拦截即将发生的功率互通。充电机控制单元在控制接触器吸合和断开时，总是先加工出接触器的期望状态，然后才执行接触器的期望，因此，本发明给出的功率互通安全防护策略主要是在充电机控制单元执行接触器期望指令之前，比对功率互通预警策略提供预警信息，来决定是否执行该接触器期望，以此来保护充电机系统安全。

附图说明

图1为一种典型的群充充电机系统功率拓扑示意图；

图2为功率互通判定算法流程图；

图3为一种群充充电机系统接触器实时状态示意图；

图4为一种群充充电机系统接触器实时状态示意图；

图5为一种群充充电机系统接触器实时状态示意图；

图6为本发明的功率互通预警方法实现流程图；

图7为本发明的功率互通防护实现流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，一种典型群充充电机系统功率拓扑包括充电枪M1、充电枪M2、充电枪M3、充电枪M4、充电枪M5、充电枪M6；功率输出模块P1、功率输出模块P2、功率输出模块P3、功率输出模块P4、功率输出模块P5、功率输出模块P6；并联接触器K1、并联接触器K2、并联接触器K3、并联接触器K4、并联接触器K5、并联接触器K6、并联接触器K7、并联接触器K8、并联接触器K9；输出接触器K11、输出接触器K12、输出接触器K13、输出接触器K14、输出接触器K15、输出接触器K16。接触器：功率开关器件的一种，其他的诸如继电器、IGBT、MOS管均可，本发明的实施例中以接触器为例说明。并联接触器与输出接触器本质都是接触器，只是根据所实现的功能，划分为并联接触器和输出接触器，便于说明问题。

充电机控制单元通过控制并联接触器K1～K9和输出接触器K11～K16的开关完成功率输出模块P1～P6的分配和功率输出。

实施例

下面以图1所示的群充充电机系统为例，介绍充电机系统多枪互通预警算法及其防护策略。

如图2所示，本发明的一种充电机功率回路异常预警保护方法，包括以下步骤，

第一步，建模

1）输出接触器K11～K16，与充电枪和功率输出模块的连接关系：

K11连接充电枪M1与功率输出模块P1，记为K11[M1，P1]；

K12连接充电枪M2与功率输出模块P2，记为K12[M2，P2]；

K13连接充电枪M3与功率输出模块P3，记为K13[M3，P3]；

K14连接充电枪M4与功率输出模块P4，记为K14[M4，P4]；

K15连接充电枪M5与功率输出模块P5，记为K15[M5，P5]；

K16连接充电枪M6与功率输出模块P6，记为K16[M6，P6]；

2）并联接触器K1～K9，与功率模块连接关系：

K1连接功率输出模块P1和P2，记为K1[P1，P2]；

K2连接功率输出模块P2和P3，记为K2[P2，P3]；

K3连接功率输出模块P3和P4，记为K3[P3，P4]；

K4连接功率输出模块P4和P5，记为K4[P4，P5]；

K5连接功率输出模块P5和P6，记为K5[P5，P6]；

K6连接功率输出模块P6和P1，记为K6[P6，P1]；

K7连接功率输出模块P1和P4，记为K7[P1，P4]；

K8连接功率输出模块P2和P5，记为K8[P2，P5]；

K9连接功率输出模块P3和P6，记为K9[P3，P6]；

第二步，获取当前系统中各个接触器的状态；

第二步是要获取并联接触器K1～K9和输出接触器K11～K16的吸合/断开状态，这些状态主要由充电机控制单元检测。

第三步，计算单枪分配到的功率输出模块；

根据所有并联接触器和输出接触器的吸合/断开状态，遍历第一步所建立的模型关系就可以得到某把枪Mx(x = 1～6)分配到的功率输出模块编号。

在图1所示的拓扑中，某把枪Mx要充电必须要吸合对应的输出接触器K1x（x = 1～6），才能从充电系统中分配到功率输出模块。因此，认为输出接触器K1x吸合，则K1x连接的功率输出模块分配给该枪。同理，若并联输出接触器Kx(x = 1～9)吸合则可认为并联接触器Kx连接的两个功率输出模块分配给同一把枪。

例如，图3中K11吸合，根据第一步得出的映射关系K11[M1，P1]则可得到，P1分配给M1，K2吸合，根据第一步给出的映射关系K2[P2，P3]，得到P2和P3在同一配组内，被分配给同一把枪，由此，得到充电枪M2分配到的功率输出模块为P2和P3。

第四步，判断是否存在多枪功率互通。

若第三步计算的所有充电枪分配到的功率输出模块有重复模块则判断发生多枪功率互通。

如图4所示，K2和K11吸合，根据第三步可以计算，充电枪M2分配到的功率输出模块为P2，P3，充电枪M3分配到的功率输出模块为P3，P2，M2 和M3分配到的功率输出模块P2和P3重复，则判定该工况下存在多枪功率互通。

若第三步计算的所有充电枪分配到的功率输出模块无重复模块则判断未发生多枪功率互通。

如图5所示，K2，K11和K12吸合，根据第三步可以计算，充电枪M2分配到的功率输出模块为P2，充电枪M3分配到的功率输出模块为P3，充电枪M1、M4、M5、M6未分配到功率输出模块。所有充电枪分配到的功率输出模块无重复，判定系统未发生多枪功率互通。

本发明给出了一种功率互通预警判定策略，用于识别和预警即将发生的功率互通。下面给出计算一个未吸合的接触器Kx(x = 1～9，11～16)的预警状态的方法，流程如图6所示：

第一步，获取当前系统中各个接触器的状态；

第二步，假定接触器Kx状态为吸合；

根据第一步获取到的所有接触器的吸合状态，再假定某个未吸合的接触器Kx吸合，以此作为系统接触器下一个可能的新状态。

第三步，用第二步得到新的接触器状态，调用预警判定算法给出判定结果；

第四步，给出接触器Kx的预警状态

若第三步，得到的判断结果为功率不互通，则Kx吸合对系统无影响，允许Kx吸合；若得到的判断结果为功率互通，则Kx吸合会造成系统功率互通，Kx不允许吸合。

通过以上四个步骤，就可以给出所有接触器的预警状态，为充电机的控制单元提供预警。

功率互通安全防护策略

本发明给出了一种功率互通安全防护策略，用于拦截即将发生的功率互通。充电机控制单元在控制接触器吸合和断开时，总是先加工出接触器的期望状态，然后才执行接触器的期望，因此，本发明给出的功率互通安全防护策略主要是在充电机控制单元执行接触器期望指令之前，比对功率互通预警策略提供预警信息，来决定是否执行该接触器期望，以此来保护充电机系统安全。具体的实施方法如图7所示：

第一步，获取接触器Kx(x = 1～9，11～16)的期望状态；

第二步，根据预警信息判断接触器Kx期望是否可以执行；

若接触器Kx期望断开，则允许执行期望；若接触器Kx期望吸合，则根据预警信息判断该接触器是否可以吸合，若预警信息为可以吸合则允许执行吸合期望，若预警信息为不允许吸合则修改该吸合期望为断开。

第三步，执行经过预警信息判断后的所有接触器期望状态；

期望指根据当前需求，某个模块对应的继电器即将处于闭合或者断开的状态，即继电器下一步操作将是闭合或者断开中的一种，本发明通过充电机功率回路异常预警保护方法，对于接触器的期望状态进行检查，有功率互通时，则进行预警，并修改对应的期望状态。

本发明提供一种充电机功率回路异常预警保护方法，能够给出所有接触器的预警状态，为充电机的控制单元提供预警。用于预判即将发生的多枪功率互通情况，为充电系统控制单元提供安全防护预警，可以避免发生车辆间的功率互通。

Claims (3)

1.一种充电机功率回路异常预警保护方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1，获取当前充电机系统中各个开关器件的状态；充电机系统的功率拓扑结构包括充电枪M1、充电枪M2、充电枪M3、充电枪M4、充电枪M5、充电枪M6；功率输出模块P1、功率输出模块P2、功率输出模块P3、功率输出模块P4、功率输出模块P5、功率输出模块P6；并联接触器K1、并联接触器K2、并联接触器K3、并联接触器K4、并联接触器K5、并联接触器K6、并联接触器K7、并联接触器K8、并联接触器K9；输出接触器K11、输出接触器K12、输出接触器K13、输出接触器K14、输出接触器K15、输出接触器K16；

并联接触器K1连接功率输出模块P1和功率输出模块P2；

并联接触器K2连接功率输出模块P2和功率输出模块P3；

并联接触器K3连接功率输出模块P3和功率输出模块P4；

并联接触器K4连接功率输出模块P4和功率输出模块P5；

并联接触器K5连接功率输出模块P5和功率输出模块P6；

并联接触器K6连接功率输出模块P6和功率输出模块P1；

并联接触器K7连接功率输出模块P1和功率输出模块P4；

并联接触器K8连接功率输出模块P2和功率输出模块P5；

并联接触器K9连接功率输出模块P3和功率输出模块P6；

输出接触器K11连接充电枪M1与功率输出模块P1；

输出接触器K12连接充电枪M2与功率输出模块P2；

输出接触器K13连接充电枪M3与功率输出模块P3；

输出接触器K14连接充电枪M4与功率输出模块P4；

输出接触器K15连接充电枪M5与功率输出模块P5；

输出接触器K16连接充电枪M6与功率输出模块P6；

步骤2，假定步骤1中的开关器件Kx状态为吸合状态，生成新的开关器件状态；

步骤3，依据步骤2中生成的开关器件状态，调用功率互通判定算法判断是否存在多枪功率互通；当不存在多枪功率互通功率时，则Kx吸合对系统无影响，允许Kx吸合；当存在多枪功率互通功率时，则Kx吸合会造成系统功率互通，Kx不允许吸合；所述功率互通判定算法具体流程包括以下步骤，

步骤3.1，建立开关器件与功率输出模块和充电枪的模型关系；

步骤3.2，获取开关器件的连接状态；

步骤3.3，计算单枪分配到的功率输出模块；

步骤3.4，判断是否存在多枪功率互通；

当步骤3.3计算的所有充电枪分配到的功率输出模块有重复模块，则判断发生多枪功率互通；

当步骤3.3计算的所有充电枪分配到的功率输出模块无重复模块，则判断未发生多枪功率互通；

步骤3.5，输出步骤3.4中多枪功率互通判断结果；

步骤4，输出开关器件Kx的预警状态；

步骤1至步骤4在充电机控制单元执行开关器件期望指令之前进行，比对输出开关器件Kx的预警状态提供预警信息，判断是否执行该开关器件期望；具体包括以下过程，

步骤5.1，获取开关器件的期望状态；

步骤5.2，根据预警信息判断开关器件Kx期望是否可以执行；

若开关器件Kx期望断开，则允许执行断开期望；若开关器件Kx期望吸合，则根据预警信息判断该开关器件是否可以吸合，若预警状态为吸合则允许执行吸合期望，若预警信息为不允许吸合则修改该开关器件的吸合期望为断开期望；

步骤5.3，执行经过预警信息判断后的所有开关器件期望状态。

2.根据权利要求1所述的一种充电机功率回路异常预警保护方法，其特征在于，步骤1中，所述开关器件为接触器、继电器、IGBT或MOS管；接触器包括输出接触器和并联接触器。

3.根据权利要求1所述的一种充电机功率回路异常预警保护方法，其特征在于，步骤1中，开关器件的状态通过充电机控制单元进行检测。

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