CN114475332A - 用于电动化车辆的多充电接口监测和保护系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供“用于电动化车辆的多充电接口监测和保护系统”。本公开涉及配备有多个充电接口的电动化车辆充电系统。一种示例性充电系统可包括：第一充电接口；第二充电接口；车载充电器模块，所述车载充电器模块可操作地耦合到所述第一充电接口和所述第二充电接口；和控制模块，所述控制模块被配置为响应于所述第一充电接口的门的状态变化而命令所述第二充电接口与所述车载充电器模块隔离。所述门的状态可由充电系统的传感器系统监测，以确定是否禁用所述第二充电接口。

Description

用于电动化车辆的多充电接口监测和保护系统
技术领域
本公开总体上涉及电动化车辆，并且更具体地涉及用于监测配备有多个充电接口的电动化车辆上的充电的系统和方法。
背景技术
电动化车辆与常规的机动车辆不同，因为电动化车辆由一个或多个牵引电池组供电的电机选择性地驱动。作为内燃发动机的替代或与其相组合，电机可以推进电动化车辆。一些电动化车辆，诸如插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)，包括充电接口，所述充电接口可连接到电动车辆供电装备(EVSE)以对牵引电池组充电。
发明内容
根据本公开的示例性方面的一种用于电动化车辆的充电系统除了别的之外包括：第一充电接口；第二充电接口；车载充电器模块，所述车载充电器模块可操作地耦合到所述第一充电接口和所述第二充电接口；和控制模块，所述控制模块被配置为响应于所述第一充电接口的门的状态变化而发出用于将所述第二充电接口与所述车载充电器模块隔离的第一关闭信号。
在前述充电系统的另一个非限制性实施例中，电池组被配置为从车载充电器模块接收电力。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述第一充电接口包括充电端口总成并且所述第二充电接口包括免提充电器。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述第一充电接口包括第一充电端口总成并且所述第二充电接口包括第二充电端口总成。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述状态变化包括所述门从关闭位置移动到打开位置。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，充电系统包括被配置为监测门的位置的传感器系统。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述传感器系统包括第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述控制模块被配置为将从所述第一霍尔效应传感器接收的第一信号与从所述第二霍尔效应传感器接收的第二信号进行比较以确定是否发出所述第一关闭信号。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述控制模块被配置为响应于所述门的所述状态变化而将所述第一关闭信号传送到所述车载充电器模块。所述车载充电器模块被配置为响应于接收到所述第一关闭信号而将第二关闭信号传送到与所述第二充电接口相关联的电动车辆供电装备的接触器系统。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述接触器系统被配置为响应于接收到所述第二关闭信号而断开至少一个接触器。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，响应于断开所述接触器系统的所述至少一个接触器，禁用所述电动车辆供电装备的免提地面发射器模块。
在前述充电系统中任一项的另一个非限制性实施例中，所述门是充电端口总成的一部分，所述充电端口总成包括入口端口，所述入口端口被配置为接收电动车辆供电装备的充电耦合器。
根据本公开的另一个示例性方面的方法除了别的之外包括：当经由电动化车辆充电系统的第二充电接口对牵引电池组充电时，监测所述充电系统的第一充电接口的门的位置；以及响应于所述门的状态变化而自动禁用所述第二充电接口。
在前述方法的另一个非限制性实施例中，监测所述门的所述位置包括经由传感器系统感测所述门是关闭还是打开。
在前述方法中任一项的另一个非限制性实施例中，所述传感器系统包括第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器。监测所述门的所述位置包括将从所述第一霍尔效应传感器接收的第一信号与从所述第二霍尔效应传感器接收的第二信号进行比较，以及当所述第一信号不同于所述第二信号时禁用所述第二充电接口。
在前述方法中任一项的另一个非限制性实施例中，所述状态变化包括所述门从关闭位置移动到打开位置。
在前述方法中任一项的另一个非限制性实施例中，禁用所述第二充电接口包括关闭与所述第二充电接口相关联的电动车辆供电装备的免提地面发射器模块。
在前述方法中任一项的另一个非限制性实施例中，关闭所述免提地面发射器模块包括控制接触器系统以防止电力从外部电源传送到所述免提地面发射器模块。
在前述方法中任一项的另一个非限制性实施例中，所述方法包括响应于禁用所述第二充电接口而发出警报。
在前述方法中任一项的另一个非限制性实施例中，发出警报包括鸣喇叭、闪烁灯或向用户的个人电子装置发出通知。
前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一者)可以独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。
附图说明
图1是配备有包括多个充电接口的充电系统的电动化车辆的侧视图。
图2是包括多个充电接口的电动化车辆充电系统的框图。
图3是电动化车辆充电系统的传感器系统的电路图。
图4示意性地示出了用于监测配备有多个充电接口的电动化车辆的充电的示例性方法。
具体实施方式
本公开涉及配备有多个充电接口的电动化车辆充电系统。一种示例性充电系统可包括：第一充电接口；第二充电接口；车载充电器模块，所述车载充电器模块可操作地耦合到所述第一充电接口和所述第二充电接口；和控制模块，所述控制模块被配置为响应于所述第一充电接口的门的状态变化而命令所述第二充电接口与所述车载充电器模块隔离。所述门的状态可由充电系统的传感器系统监测，以确定是否禁用所述第二充电接口。在本具体实施方式的以下段落中更详细地论述本公开的这些和其他特征。
图1示意性地示出了包括牵引电池组12的示例性电动化车辆10。电动化车辆10可以包括能够从电机(例如电动马达)施加扭矩以驱动电动化车辆10的驱动轮14的任何电动化动力传动系统。在实施例中，电动化车辆10是插电式混合动力电动车辆(PHEV)。在另一个实施例中，电动化车辆是电池电动车辆(BEV)。因此，动力传动系统可以在有或没有内燃发动机辅助的情况下电动推进驱动轮14。
图1的电动化车辆10被示意性地示为汽车。然而，本公开的教导可以应用于任何类型的车辆，包括但不限于汽车、卡车、厢式货车、运动型多功能车辆(SUV)等。
尽管示意性地示出，但是牵引电池组12也可以是高压牵引电池组，其包括能够将电功率输出至电动化车辆10的一个或多个电机的多个电池阵列16(即，电池总成或电池单元组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于为电动化车辆10供电。
有时，可能需要或期望对牵引电池组12的能量存储装置进行充电。因此，电动化车辆10可以配备有充电系统15以用于对牵引电池组12的能量存储装置(例如，电池单元)充电。充电系统15可以连接到外部电源22，以用于接收电力并将电力分配到牵引电池组12的电池单元。在实施例中，外部电源22包括公用电网。在另一个实施例中，外部电源22包括替代性能量源，诸如太阳能、风能等。在又一个实施例中，外部电源22包括公用电网和替代性能量源的组合。外部电源22可以位于用户的家、公共充电站等处。
充电系统15可以包括多个充电接口。充电系统15的第一充电接口25可以包括安装在电动化车辆10上的充电端口总成18(有时称为车辆入口总成)。第一电动车辆供电装备(EVSE)20可以可操作地连接在充电端口总成18和外部电源22之间以在它们之间传输电力。第一EVSE 20可以包括充电器耦合器24，所述充电器耦合器可以耦合到充电端口总成18的入口端口26以从外部电源22对电动化车辆10的牵引电池组12充电。第一EVSE 20的电缆28可以连接在充电器耦合器24与可操作地连接到外部电源22的电源插座或充电站之间。
充电端口总成18可以包括充电端口门30，所述充电端口门在电动化车辆10的典型操作期间关闭。当期望从外部电源22对电动化车辆10充电时，充电端口门30可以从关闭位置移动到打开位置，并且用户随后可以将第一EVSE 20的充电器耦合器24连接到充电端口总成18的入口端口26，使得可以将来自外部电源22的电力提供到电动化车辆10的牵引电池组12以对其中包含的电池单元进行充电。
示例性充电端口总成18的入口端口26可以被配置为从外部电源22接收AC电力、DC电力或两者。因此，第一EVSE 20可以被配置为提供任何级别的充电(例如，1级、2级、DC等)。
充电系统15的第二充电接口32可以包括免提充电器34。免提充电器34可以是免提感应充电器或免提传导充电器。免提充电器34可以包括安装在电动化车辆10上的免提车辆接收器模块36。免提车辆接收器模块36被配置为从第二EVSE 40的免提地面发射器模块38无线地接收电力，以从外部电源22对牵引电池组12进行无线充电。
替代地，充电系统15的第二充电接口32可以由包括入口端口26-2和充电端口门30-2的附加充电端口总成18-2建立。如果被提供，则充电端口总成18-2可以设置在相对于充电端口总成18的电动化车辆10的同一侧或不同侧。
在又一个实施例中，电动化车辆10可以包括充电端口总成18、免提充电器34和充电端口总成18-2中的每一者，以便为电动化车辆10配备三个充电接口。在本公开的范围内，电动化车辆10可以包括两个或更多个充电接口。
当经由第二充电接口32对牵引电池组12充电时，可以在电动化车辆10内建立传导路径，从而使第一充电接口25通电。传导路径可能导致充电端口总成18上存在高压电流，这可能是不期望的。因此，本公开描述了用于监测配备有多个充电接口的电动化车辆的充电的系统和方法，以便确保当用户已经指示期望经由第一充电接口25充电时，充电端口总成18上不存在高电压。例如，如下面更详细地解释的，当用户已经打开第一充电接口25的充电端口总成18的充电端口门30时，第二充电接口32可以自动地与电动化车辆10隔离，并且因此不能向电动化车辆10施加高压电流。
图2中示意性地描绘了图1的电动化车辆10的示例性充电系统15。充电系统15可以包括控制模块42，所述控制模块被配置为监测充电端口总成18的充电端口门30的状态，并且当充电端口门30从其中入口端口26未暴露的关闭位置移动到其中入口端口26暴露以连接到第一EVSE 20的打开位置时，自动命令第二充电接口32关闭。控制模块42可以安装在电动化车辆10上。
充电端口总成18可以包括被配置为监测充电端口门30的状态的传感器系统44。在实施例中，当经由第二充电接口32(例如，免提充电器34)对电动化车辆10充电时，传感器系统44监测充电端口门30是处于关闭位置还是打开位置。当充电端口门30移动到打开位置时，传感器系统44可以将门状态信号46传送到控制模块42。
响应于接收到门状态信号46，控制模块42可以将第一关闭信号48传送到充电系统15的车载充电器模块50。车载充电器模块50安装在电动化车辆10上并且可操作地耦合到第一充电接口25和第二充电接口32。车载充电器模块50可配备有必要的电力电子器件，用于将从第一充电接口25或第二充电接口32接收到的AC电力转换成DC电力以对牵引电池组12的能量存储装置充电。车载充电器模块50还可以被装备为执行各种逆变和整流操作。
响应于接收到来自所述控制模块42的第一关闭信号48，所述车载充电器模块50可将第二关闭信号52传送到与所述第二充电接口32相关联的第二EVSE 40的接触器系统54。替代地，控制模块42可以直接与接触器系统54通信。接触器系统54可以包括多个接触器，所述多个接触器可以被控制以将第二充电接口32与车载充电器模块50隔离。在实施例中，可以响应于接收到第二关闭信号52而自动地将接触器系统54的接触器命令到断开位置。当接触器断开时，第二EVSE 40的免提地面发射器模块38被禁用并且不能从外部电源22接收电力。因此，免提充电器34是不活动的，并且因此不能向车载充电器模块50提供高压电流。因此，不能从第二充电接口32在第一充电接口25上施加高压电流。然而，第一充电接口25保持可用于对牵引电池组12充电。
一旦第二充电接口32已经被关闭/与电动化车辆10隔离，控制模块42就可以发出警报命令信号56。例如，警报命令信号56可以命令向用户发出可听或视觉警报，诸如通过与电动化车辆10的另一个控制模块通信。警报可以包括鸣喇叭、闪烁灯、向用户的个人电子装置发出通知等。
控制模块42可以包括处理单元58和非暂时性存储器60以用于执行充电系统15的各种控制策略和模式。控制模块42可以被配置为接收各种输入，分析这些输入，然后命令充电系统15的各种操作。
处理单元58可以是定制的或可商购的处理器、中央处理单元(CPU)或者一般地是用于执行软件指令的任何装置。存储器60可以包括易失性存储器元件和/或非易失性存储器元件中的任一者或组合。处理单元58被配置为执行存储在存储器60中的一个或多个程序。
继续参考图1和图2，图3示意性地示出了充电系统15的传感器系统44的附加细节。传感器系统44可以包括第一传感器62和第二传感器64。第一传感器62和第二传感器64可以安装到嵌入充电端口总成18的充电端口门30内的其他部件。
第一传感器62和第二传感器64可以可操作地连接到控制模块42。在实施例中，第一传感器62和第二传感器64是霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器被配置为检测磁场的存在以便确定充电端口门30是打开还是关闭。然而，可以替代地使用其他类型的传感器。通过在充电端口门30内植入两个传感器，传感器系统44可以提供冗余门监测系统。
第一传感器62可以将第一传感器信号66周期性地传送到控制模块42，并且第二传感器64可以将第二传感器信号68周期性地传送到控制模块42。在实施例中，第一传感器信号66和第二传感器信号68可以一起建立门状态信号46。
控制模块42可以将第一传感器信号66和第二传感器信号68进行比较，以确定是否应将第一关闭信号48传送到车载充电器模块50。在实施例中，当第一传感器信号66和第二传感器信号68不相同(例如，一个读取“0”并且另一个读取“1”)时，禁用第二充电接口32。在另一个实施例中，当控制模块42不能读取第一传感器信号66和第二传感器信号68时，禁用第二充电接口32。在又一个实施例中，当第一传感器信号66和第二传感器信号68相同时，第二充电接口32未被禁用并且因此能够对牵引电池组12充电。
继续参考图1至图3，图4示意性地示出了用于控制配备有多个充电接口(例如，充电端口总成18和免提充电器34两者)的电动化车辆10的充电的示例性方法70。在实施例中，控制模块42的处理单元58用适于执行示例性方法70的一个或多个算法编程。
当电动化车辆10相对于第二EVSE40的免提地面发射器模块38以充电接近度定位(例如，停放)时，示例性方法70可以在框72处开始。接下来，在框74处，控制模块42可以确定充电端口总成18的充电端口门30是否打开。例如，控制模块42可以基于从传感器系统44的第一传感器62和第二传感器64接收的信号来进行该确定。
如果在框74处返回“是”标志，则在框76处不启用第二充电接口32。因此，牵引电池组12不能使用第二充电接口32进行无线充电。
替代地，如果在框74处返回“否”标志，则可在框78处激活第二充电接口32。因此，牵引电池组12可以经由第二充电接口32进行无线充电。
在框80处，控制模块42可以继续监测充电端口门30的状态。如果充电端口门30保持关闭，则在框82处可以经由第二充电接口32继续充电。替代地，如果在框80处确定充电端口门30打开，则方法70可以继续到框84。在该步骤处，控制模块42可以发出第一关闭信号48，然后导致车载充电器模块50发出第二关闭信号52。因此，在框86处禁用第二充电接口32。在框88处，可以向用户传送警报。然后，方法70可以在框90处结束。
本公开的充电系统为配备有多个充电接口的电动化车辆提供了改进的监测、保护和控制系统。示例性充电系统采用传感器来监测充电端口门的状态，并且可以基于门状态根据需要关闭充电接口，从而显著降低与机动化和/或可锁定的充电端口总成相关联的成本。
尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定组合。可结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征。
应理解，相同的附图标记贯穿若干附图标识对应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了特定的部件布置，但其他布置也可受益于本公开的教导。
前述描述应被解释为说明性的而非具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种用于电动化车辆的充电系统，其包括：
第一充电接口；
第二充电接口；
车载充电器模块，所述车载充电器模块可操作地耦合到所述第一充电接口和所述第二充电接口；和
控制模块，所述控制模块被配置为响应于所述第一充电接口的门的状态变化而发出用于将所述第二充电接口与所述车载充电器模块隔离的第一关闭信号。
2.如权利要求1所述的充电系统，其包括电池组，所述电池组被配置为从所述车载充电器模块接收电力。
3.如权利要求1或2所述的充电系统，其中所述第一充电接口包括充电端口总成并且所述第二充电接口包括免提充电器。
4.如任一项前述权利要求所述的充电系统，其中所述第一充电接口包括第一充电端口总成并且所述第二充电接口包括第二充电端口总成。
5.如任一项前述权利要求所述的充电系统，其中所述状态变化包括所述门从关闭位置移动到打开位置。
6.如任一项前述权利要求所述的充电系统，其包括被配置为监测所述门的位置的传感器系统，并且任选地其中所述传感器系统包括第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器，并且进一步任选地其中所述控制模块被配置为将从所述第一霍尔效应传感器接收的第一信号与从所述第二霍尔效应传感器接收的第二信号进行比较以确定是否发出所述第一关闭信号。
7.如任一项前述权利要求所述的充电系统，其中所述控制模块被配置为响应于所述门的所述状态变化而将所述第一关闭信号传送到所述车载充电器模块，并且进一步地其中所述车载充电器模块被配置为响应于接收到所述第一关闭信号而将第二关闭信号传送到与所述第二充电接口相关联的电动车辆供电装备的接触器系统。
8.如权利要求7所述的充电系统，其中所述接触器系统被配置为响应于接收到所述第二关闭信号而断开至少一个接触器，并且任选地其中响应于断开所述接触器系统的所述至少一个接触器，禁用所述电动车辆供电装备的免提地面发射器模块。
9.如任一项前述权利要求所述的充电系统，其中所述门是充电端口总成的一部分，所述充电端口总成包括入口端口，所述入口端口被配置为接收电动车辆供电装备的充电耦合器。
10.一种方法，其包括：
当经由电动化车辆充电系统的第二充电接口对牵引电池组充电时，监测所述充电系统的第一充电接口的门的位置；以及
响应于所述门的状态变化而自动禁用所述第二充电接口。
11.如权利要求10所述的方法，其中监测所述门的所述位置包括：
经由传感器系统感测所述门是关闭还是打开。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述传感器系统包括第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器，并且进一步地其中监测所述门的所述位置包括：
将从所述第一霍尔效应传感器接收的第一信号与从所述第二霍尔效应传感器接收的第二信号进行比较；以及
当所述第一信号不同于所述第二信号时禁用所述第二充电接口。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述状态变化包括所述门从关闭位置移动到打开位置。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中禁用所述第二充电接口包括：
关闭与所述第二充电接口相关联的电动车辆供电装备的免提地面发射器模块，并且
任选地其中关闭所述免提地面发射器模块包括：
控制接触器系统以防止电力从外部电源传送到所述免提地面发射器模块。
15.如权利要求10至14中任一项所述的方法，其包括：
响应于禁用所述第二充电接口而发出警报，并且
任选地其中发出所述警报包括：
鸣喇叭、闪烁灯或向用户的个人电子装置发出通知。
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