CN116901769B - 超高压充电桩 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种超高压充电桩，该超高压充电桩用于：进行充电桩自检，自检的过程包括绝缘检测；接收与车辆电池管理系统之间的握手确认信息；如果充电桩自检过程没有出现异常，闭合DC继电器，开始充电，在充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的电池充电需求参数，根据接收的参数调整充电电压和电流，参数包括车辆电池SOC信息；接收电池管理系统发送的达到充满状态的报文，结束充电。本申请超高压充电桩使用更安全，能够保护车辆电池，而且使用更方便。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车领域，具体而言，涉及超高压充电桩。
背景技术
充电桩作为新能源汽车的充电设备，可以类比理解为常规燃油车的油气加油机，充电桩通常安装于公共建设场地，居民社区的停车场或道路旁。充电桩按输出电流方式分为交流充电桩和直流充电桩。目前使用较多的是直流充电桩，直流充电桩，即向汽车输出直流电能。直流充电桩设备外端引入市电(三相电)，交流电在充电桩内部做整流处理(AC-DC转换)，再通过控制中心的监控及各部件的协调工作，桩体向汽车电池传输指定大小和功率的直流电。但目前直流充电桩还不能很好满足用户的需求。
发明内容
本申请提供了超高压充电桩，使用更安全，能够保护车辆电池，使用更方便。
本申请提供了一种超高压充电桩，所述超高压充电桩用于：
进行充电桩自检，自检的过程包括绝缘检测；
接收与车辆电池管理系统之间的握手确认信息；
如果充电桩自检过程没有出现异常，闭合DC继电器，开始充电，在充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的电池充电需求参数，根据接收的参数调整充电电压和电流，所述参数包括车辆电池SOC信息；
接收电池管理系统发送的达到充满状态的报文，结束充电。
其中，所述超高压充电桩用于：充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的最大允许电压，检测充电桩的输出电压是否大于最大允许电压，如果大于，则降低输出电压。
其中，所述超高压充电桩包括波形记录仪，所述波形记录仪用外接入型电压探头采集电压信息，用钳式电流互感器采集电流信息。
其中，所述超高压充电桩用于：结束充电时，在确认充电电流小于5A后断开相应开关，投入泄放电路，然后断开相应开关。
其中，所述超高压充电桩的控制部分包括主控制器、绝缘检测模块、计量模块、刷卡模块、通讯模块、空气开关、主继电器和辅助开关电源。
其中，所述充电桩工作时，辅助电源给主控单元、显示模块、信号采集单元、扫码模块、车辆的电池管理系统进行供电，电池管理系统实时监控动力电池的状态。
其中，所述超高压充电桩包括充电连接器，所述充电连接器包括机械锁和电子锁回路，所述电子锁回路的电磁开关弹出时顶住机械锁，达到锁住充电连接器的目的，所述电磁开关弹回时，达到解锁的目的。
其中，电子锁回路与继电器的常开触点连接；当启动充电后，控制开关K1闭合，继电器通电动作，电子锁回路上电，电磁开关弹出，充电连接器被锁住；充电结束后，控制开关K1断开，继电器断电，继电器的常开触点断开，电子锁回路断电，电磁开关因断电而弹回，达到解锁的目的。
其中，继电器的常闭触点连接有手动触发回路，所述手动触发回路包括依次串联的电容和手动按钮。
其中，还包括WIFI模块。
本申请超高压充电桩具有如下有益效果：
本申请超高压充电桩用于：进行充电桩自检，自检的过程包括绝缘检测；接收与车辆电池管理系统之间的握手确认信息；如果充电桩自检过程没有出现异常，闭合DC继电器，开始充电，在充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的电池充电需求参数，根据接收的参数调整充电电压和电流，参数包括车辆电池SOC信息；接收电池管理系统发送的达到充满状态的报文，结束充电。本申请超高压充电桩使用更安全，能够保护车辆电池，而且使用更方便。
附图说明
图1为本申请超高压充电桩工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。
下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有特征A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
如图1所示，本申请超高压充电桩用于：S101，进行充电桩自检，自检的过程包括绝缘检测；S103，接收与车辆电池管理系统之间的握手确认信息；S105，如果充电桩自检过程没有出现异常，闭合DC继电器，开始充电，在充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的电池充电需求参数，根据接收的参数调整充电电压和电流，参数包括车辆电池SOC信息；S107，接收电池管理系统发送的达到充满状态的报文，结束充电。
电压平台的升高意味着核心三电系统等部件都要能在800V甚至1000V的电压下工作。对于电池包来说，调整电芯串并联的数量就能对电压进行调整，主要的难点在于如何保证高电压、大电流情况下的安全性和使用寿命。过高的充电电压或电流都能导致锂电池电极材料和电解液的稳定性降低，引起电池副反应的增加，并在负极表面出现析锂现象，最终可能造成锂离子电池内阻增大、容量衰减甚至引发火灾、爆炸等安全隐患。
本申请充电桩具有防止电池过压保护的功能。电池过压的危害凸显在两个方面，过高的电压会导致动力电池组电芯过充，从而引起发热，漏液，损坏的情况发生。另外过压充电的同时随着温度升高，电池可能发生爆裂、燃烧等安全事故，危害人身安全与车辆安全。如果输出电压超过车辆报文信息发出的最大电压限制，充电桩应执行紧急关机并断开电源，当输出电压超过动力电池的最大限制电压1秒时，系统应在2s内将直流输出电流降低至小于5A，以防止电池过压的发生。
本申请超高压充电桩还具有保护接地连续性的持续监测功能，接地连续性监测为系统安全运行的基础，接地连续性由充电桩持续监测，在车辆与充电桩之间进行，一旦发生接地故障，整个系统则无法提供Class I类的接地保护，金属外壳与车体金属就有带电的可能性，此时直流充电桩应在50ms内将电流快速降低到5A以内。
本申请超高压充电桩还具有绝缘检测电路，其功能是对充电桩直流输出DC正、负极与接地保护线PE之间的绝缘情况进行实时检测，充电直流回路DC正、负极与PE之间的绝缘电阻R>500Ω/V视为安全；100Ω/V<R≤500Ω/V时，充电桩与车辆BMS通讯报文中进行绝缘异常报警，但应正常充电；R≤100Ω/V视为绝缘故障，充电桩逻辑控制模组应停止桩的输出。
充电系统进行绝缘检测后，应对充电输出电压的能量进行泄放，避免在充电时对动力电池产生冲击。当充电桩充电完成之后，充电系统会对输出残余能量投入泄放回路，避免发生电击。泄放回路应保证在充电枪连接器断开一秒内将电压下降到直流安全电压以下。泄放结束，充电系统确保泄放回路应从直流输出回路中脱离。
本申请中，超高压充电桩用于：充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的最大允许电压，检测充电桩的输出电压是否大于最大允许电压，如果大于，则降低输出电压，避免损坏电池。
本申请超高压充电桩的管理系统包括3层：第1层为现场设备层，即充电桩。充电桩将产生的数据存储并发送给管理系统，同时接收管理系统的各项指令。第2层为网络通信层，包括交换机、光纤转换设备、网线、光纤等，负责充电桩与管理系统之间的传输数据和收发指令，其线路的走向根据现场情况沿就近弱电线槽或穿管敷设。第3层为应用管理层，含管理系统及其后台显示设备。系统向充电桩发出的指令、充电桩回传的数据、充电桩的状态、故障信息、操作记录等均在这里完成并显示。应用管理层设置在有人值班的弱电机房，与大楼的电气综合监控系统留有共享信息接口，还与停车场管理等系统进行信息共享，体现其自动化功能
本申请中，超高压充电桩包括波形记录仪，波形记录仪用外接入型电压探头采集电压信息，用钳式电流互感器采集电流信息。波形记录仪又称多通道暂态记录仪、便携式波形记录仪、录波仪、数字录波仪、电力录波仪、便携式录波仪，具有以下功能：实时绘制试验曲线，并且提供多种曲线分析工具，使用户可以对曲线进行任意缩放和定位操作；可以对当前示波器中的图形进行编辑，包括自由标识，颜色变换等，以方便试验报告的制作；提供了频谱分析工具使用户可以方便的获取信号的频谱图形；可以任意的选择信号作为X轴,Y轴绘制信号的关系曲线。
超高压充电桩用于：结束充电时，在确认充电电流小于5A后断开相应开关，投入泄放电路，然后断开相应开关。超高压充电桩的控制部分包括主控制器、绝缘检测模块、计量模块、刷卡模块、通讯模块、空气开关、主继电器和辅助开关电源。充电桩工作时，辅助电源给主控单元、显示模块、信号采集单元、扫码模块、车辆的电池管理系统进行供电，电池管理系统实时监控动力电池的状态。
本申请中，超高压充电桩包括充电连接器，充电连接器包括机械锁和电子锁回路，电子锁回路的电磁开关弹出时顶住机械锁，达到锁住充电连接器的目的，电磁开关弹回时，达到解锁的目的。电子锁回路与继电器的常开触点连接；当启动充电后，控制开关K1闭合，继电器通电动作，电子锁回路上电，电磁开关弹出，充电连接器被锁住；充电结束后，控制开关K1断开，继电器断电，继电器的常开触点断开，电子锁回路断电，电磁开关因断电而弹回，达到解锁的目的。在一些实施例中，继电器的常闭触点连接有手动触发回路，手动触发回路包括依次串联的电容和手动按钮，充电结束后，如果充电连接器没有正常解锁，电磁开关没有能够正常弹回，这时按下手动按钮，继电器能够上一次电，电磁开关再次执行弹回指令，重新弹回一次，实现充电连接器正常解锁。本申请中充电桩还包括WIFI模块。
超高压充电桩的原理主要是通过电力电子器件将交流电转换为直流电，然后将直流电通过变压器升压至设定的输出电压。由于电动汽车采用直流充电方式，因此经过升压后的直流电可以直接进行快速充电。
超高压充电桩的核心部件包括充电接口、整流器、DC/DC转换器、变压器、输出端子以及控制系统。整流器和DC/DC转换器的作用是将交流电转换为直流电，并且控制输出电压和电流。变压器则是将直流电升压至设定的电压，这里需要注意的是，变压器的质量对于充电效率和电池寿命有着重要的作用。输出端子则提供直流电给电动汽车进行充电。控制系统主要负责监测电池状态、控制输出电压和电流、实现通信和计费等功能。
以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种超高压充电桩，其特征在于，所述超高压充电桩用于：
进行充电桩自检，自检的过程包括绝缘检测；
接收与车辆电池管理系统之间的握手确认信息；
如果充电桩自检过程没有出现异常，闭合DC继电器，开始充电，在充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的电池充电需求参数，根据接收的参数调整充电电压和电流，所述参数包括车辆电池SOC信息；
接收电池管理系统发送的达到充满状态的报文，结束充电；
所述超高压充电桩包括充电连接器，所述充电连接器包括机械锁和电子锁回路，所述电子锁回路的电磁开关弹出时顶住机械锁，达到锁住充电连接器的目的，所述电磁开关弹回时，达到解锁的目的；
电子锁回路与继电器的常开触点连接；当启动充电后，控制开关K1闭合，继电器通电动作，电子锁回路上电，电磁开关弹出，充电连接器被锁住；充电结束后，控制开关K1断开，继电器断电，继电器的常开触点断开，电子锁回路断电，电磁开关因断电而弹回，达到解锁的目的；
继电器的常闭触点连接有手动触发回路，所述手动触发回路包括依次串联的电容和手动按钮；充电结束后，如果充电连接器没有正常解锁，电磁开关没有能够正常弹回，这时按下手动按钮，继电器能够上一次电，电磁开关再次执行弹回指令，重新弹回一次，实现充电连接器正常解锁。
2.根据权利要求1所述超高压充电桩，其特征在于，所述超高压充电桩用于：充电过程中，接收车辆电池管理系统发送的最大允许电压，检测充电桩的输出电压是否大于最大允许电压，如果大于，则降低输出电压。
3.根据权利要求2所述超高压充电桩，其特征在于，所述超高压充电桩包括波形记录仪，所述波形记录仪用外接入型电压探头采集电压信息，用钳式电流互感器采集电流信息。
4.根据权利要求1-3任一项所述超高压充电桩，其特征在于，所述超高压充电桩用于：结束充电时，在确认充电电流小于5A后断开相应开关，投入泄放电路，然后断开相应开关。
5.根据权利要求1-3任一项所述超高压充电桩，其特征在于，所述超高压充电桩的控制部分包括主控制器、绝缘检测模块、计量模块、刷卡模块、通讯模块、空气开关、主继电器和辅助开关电源。
6.根据权利要求1-3任一项所述超高压充电桩，其特征在于，所述充电桩工作时，辅助电源给主控单元、显示模块、信号采集单元、扫码模块、车辆的电池管理系统进行供电，电池管理系统实时监控动力电池的状态。
7.根据权利要求1-3任一项所述超高压充电桩，其特征在于，还包括WIFI模块。
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| GR01 | Patent grant | ||
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