CN207603238U - 一种具有充电保护功能的直流充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有充电保护功能的直流充电装置，用于给车辆端直流充电，车辆端包括车辆充电控制单元和电池单元，直流充电装置包括充电管理模块和通信连接充电管理模块的电量统计模块、电源转换模块和人机交互模块；充电管理模块通信连接车辆充电控制单元用于与车辆进行信息交互，充电管理模块控制直流充电过程；电量统计模块用于统计计算电源转换模块的输入电量和输出电量；电源转换模块用于将输入电源转换为车辆端的规定电源并提供电源至车辆端的电池单元。为车辆的充电过程提供冗余保护，避免在车辆失控的情况下造成过充事故，大大降低了充电事故的发生概率。

Description

一种具有充电保护功能的直流充电装置

技术领域

本实用新型涉及汽车无线充电装置领域，尤其涉及一种具有充电保护功能的直流充电装置。

背景技术

直流充电系统由于输出功率大，电动汽车在直流充电桩上充电时间要远远快于车载交流充电，因此绝大多数电动汽车都具备直流充电功能。国家对直流充电也提出了很多相应标准。但是由于充电功率大，充电安全问题也日益凸显，现有直流充电系统只有在接收到车辆报出故障时才能停止充电，当车辆出现功能失效时，例如，车辆动力电池系统的电压检测出现问题，不能将电池真实状态上报给充电桩，导致电池过充，最终车辆出现过充起火，造成人身财产损失。

GBT 27930-2015《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》中规定，充电管理模块与车辆进行通信，充电时充电装置和车辆的电池管理系统要按照固定的格式和内容进行信息交互。

国标规定的通信内容包括：整车动力蓄电池系统额定容量、整车动力蓄电池系统额定总电压、单体动力蓄电池最高允许充电电压、动力蓄电池标称总能量、最高允许充电总电压、整车动力蓄电池荷电状态等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有充电保护功能的直流充电装置，以解决充电过程中电池过充的安全问题，以及解决车辆充电管理系统出现故障时的充电安全问题。

为实现以上目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种具有充电保护功能的直流充电装置，用于给车辆端直流充电，车辆端包括车辆充电控制单元和电池单元，所述直流充电装置包括充电管理模块和通信连接充电管理模块的电量统计模块、电源转换模块和人机交互模块；

所述充电管理模块通信连接所述车辆充电控制单元用于与车辆进行信息交互，所述充电管理模块控制直流充电过程；

所述电量统计模块用于统计计算电源转换模块的输入电量和输出电量；

所述人机交互模块用于显示充电管理模块的输出数据和状态数据以及车辆端的状态信息；

所述电源转换模块用于将输入电源转换为车辆端的规定电源并提供电源至车辆端的所述电池单元。

其中，所述充电管理模块包括分析计算模块，所述分析计算模块用于将电量统计模块数据与车辆电池单元的预定阈值进行分析比较，并输出充电关闭指令和/或充电警告数据。

所述电量统计模块根据输出电压、输出电流和/或输出时间计算出充电总容量和/或充电总能量。

所述充电关闭指令控制电源转换模块停止向车辆端的电池单元充电，所述充电警告数据发送至人机交互模块和/或车辆充电控制单元。

所述预定阈值为车辆端的电池单元的额定电压和额定电量。

所述充电管理模块通信连接所述车辆充电控制单元获取车辆电池单元的所述额定电压和额定能量。

所述直流充电装置还包括连接充电管理模块的故障检测模块，所述故障检测模块用于检测充电管理模块的故障信息，所述电源转换模块根据所述故障信息自动停止充电。

优选地，直流充电装置包括两个以上数目的电源转换模块，并同时给相应数目的车辆端进行直流充电。

与现有技术相比，本实用新型具有充电保护功能的直流充电装置，具有以下有益效果：

该具有充电保护功能的直流充电装置，通过在国标规定的通信信息的基础上增加电量统计模块实现充电保护功能，在现有的充电装置和车辆基础上不需要增加额外的通信内容就能实现，不需要增加成本。本实用新型能为车辆的充电过程提供冗余保护，避免在车辆失控的情况下造成过充事故，大大降低了事故发生概率，能将低充电事故的发生概率降低至没有充电保护装置的50％，在电动汽车数量日益庞大的现状下，具有很大的实用价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型实施例中具有充电保护功能的直流充电装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中具有充电保护功能的直流充电装置的充电过程的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

下面结合附图和示例性实施例对本实用新型作进一步地描述，其中如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。

实施例1

图1是本实用新型实施例中具有充电保护功能的直流充电装置的结构示意图。具有充电保护功能的直流充电装置1用于给车辆端2直流充电，车辆端2包括车辆充电控制单元21和电池单元22。直流充电装置1 包括充电管理模块11和通信连接充电管理模块11的电量统计模块13、电源转换模块14和人机交互模块12。

充电管理模块11通信连接车辆充电控制单元21用于与车辆进行信息交互，充电管理模块11控制直流充电过程；电量统计模块13用于统计计算电源转换模块14的输入电量和输出电量；人机交互模块12用于显示充电管理模块11的输出数据和状态数据以及车辆端2的状态信息；电源转换模块14用于将输入电源转换为车辆端2的规定电源并提供电源至车辆端2的电池单元22，具体的电源转换模块14为电池单元22提供电压或电流。

具体的，电量统计模块13根据输出电压、输出电流和/或输出时间计算出充电总容量和/或充电总能量。

充电装置的电量统计模块13根据直流充电装置输出的直流电流、充电时间来实时估算输出的总容量Q(Ah)，

Q＝∫idt

其中，i为充电装置输出直流电流，单位为A，t为充电时间；充电装置将计算出的输出总容量和电池额定容量进行对比，当超过额定容量一定值时即停止充电，通过人机交互模块12的界面提示用户；

根据输出的电压、电流、时间来实时估算输出的总能量W(wh)，

W＝∫uidt

其中，u为充电装置输出电压，单位为V，i为充电装置输出直流电流，单位为A，t为充电时间；充电装置将计算出的输出总能量与电池的标称总能量进行对比，当超过额定总能量一定值时即停止充电，通过人机交互模块12的界面提示用户。

充电管理模块11包括分析计算模块，分析计算模块用于将电量统计模块13的数据和电源转换模块14的数据与车辆电池单元22的预定阈值进行分析比较，并输出充电关闭指令和/或充电警告数据。

预定阈值包括车辆端的电池单元22的额定电压和额定电量，充电管理模块11通信连接车辆充电控制单元21获取车辆电池单元22的额定电压和额定能量。例如：当电源转换模块14的充电电压高于或者低于电池单元22的额定电压时，进行显示提醒；当电量统计模块统计的充电电量达到额定电量或者设定的电量时，进行显示提醒即充电警告，提醒同时可控制电源转换模块14关闭充电。

具体的，充电关闭指令控制电源转换模块停止向车辆端的电池单元充电，充电警告数据发送至人机交互模块进行显示提醒，也可以发送至车辆充电控制单元进行显示提醒。

直流充电装置通过电量统计模块14实时计算直流输出端输出的容量和能量，将计算出的输出容量和能量分别与电池额定容量和能量相比较，当超过一定阈值时，充电控制模块和电源转换模块即停止充电，并通过人机交互模块提示用户，从而避免车辆过充。

图2是本实用新型实施例中具有充电保护功能的直流充电装置的充电过程的流程图。直流充电装置与车辆端进行通信时，获得电池的额定容量、额定能量等信息，充电开始后，电量统计模块13开始实时计算输出的容量和能量，同时与电池单元22的额定容量、额定能量进行对比，超过一定阈值后，本实施例中设定预定阈值为1.5倍额定容量或1.5倍额定能量，充电装置就结束充电并通过人机交互界面12提示用户。

正常状态下，充电管理模块11实时监控电池状态并上传至直流充电装置，当电池充电到满电状态或电池出现故障时，充电管理模块11即请求停止充电，充电结束，从而保护充电过程的安全。

本实用新型的具有充电保护功能的直流充电装置在国标中规定的通信信息的基础上增加电量统计模块实现充电保护功能，在现有的充电装置和车辆基础上不需要增加额外的通信内容就能实现，不需要增加成本。本实用新型能为车辆的充电过程提供冗余保护，避免在车辆失控的情况下造成过充事故，能将低充电事故的发生概率降低至没有充电保护装置的50％，在电动汽车数量日益庞大的现状下，具有很大的实用价值。

实施例2

实施例2与实施例1区别在于直流充电装置还包括连接充电管理模块11的故障检测模块，故障检测模块用于检测充电管理模块11的故障信息，当检测到充电管理模块11出现异常、故障时，电源转换模块14 自动停止充电。当充电管理模块11出现问题时，充电桩不能知晓动力蓄电池的充电状态，如电池电压采集出现问题、动力蓄电池荷电状态估算偏低都会导致电池管理系统不发送停止充电命令，充电桩不能得知电池真实状态，会继续充电，最终导致过充发生。本实施例2的充电装置除为车辆充电还能提供充电过程的冗余保护，当电池管理系统出现故障时，充电装置能自动停止充电避免电池出现过充。

实施例3

实施例3与实施例1区别在于直流充电装置包括两个以上数目的电源转换模块14，通过多个电源转换模块14可以同时给相应数目的车辆端 2进行直流充电，电量统计模块13可分别对至少一个电源转换模块14的电量进行统计计算。

以上仅为本实用新型较佳实施例，并不用于局限本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有充电保护功能的直流充电装置，用于给车辆端直流充电，车辆端包括车辆充电控制单元和电池单元，其特征在于，所述直流充电装置包括充电管理模块、通信连接充电管理模块的电量统计模块、电源转换模块和人机交互模块；

所述充电管理模块通信连接车辆充电控制单元，用于与车辆进行信息交互，所述充电管理模块控制直流充电过程；

所述电量统计模块用于统计计算电源转换模块的输入电量和输出电量；

所述人机交互模块用于显示充电管理模块的输出数据和状态数据以及车辆端的状态信息；

所述电源转换模块用于将输入电源转换为车辆端的规定电源并提供电源至车辆端的所述电池单元。

2.根据权利要求1所述具有充电保护功能的直流充电装置，其特征在于，所述电量统计模块根据输出电压、输出电流和/或输出时间计算出充电总容量和/或充电总能量。

3.根据权利要求1所述具有充电保护功能的直流充电装置，其特征在于，所述充电管理模块包括分析计算模块，所述分析计算模块用于将电量统计模块数据和电源转换模块数据与车辆电池单元的预定阈值进行分析比较，并输出充电关闭指令和/或充电警告数据。

4.根据权利要求3所述具有充电保护功能的直流充电装置，其特征在于，所述充电关闭指令控制电源转换模块停止向车辆端的电池单元充电，所述充电警告数据发送至人机交互模块和/或车辆充电控制单元。

5.根据权利要求3所述具有充电保护功能的直流充电装置，其特征在于，所述预定阈值为车辆端的电池单元的额定电压和额定电量。

6.根据权利要求5所述具有充电保护功能的直流充电装置，其特征在于，所述充电管理模块通信连接所述车辆充电控制单元获取车辆电池单元的所述额定电压和额定能量。

7.根据权利要求1所述具有充电保护功能的直流充电装置，其特征在于，所述直流充电装置还包括连接充电管理模块的故障检测模块，所述故障检测模块用于检测充电管理模块的故障信息，所述电源转换模块根据所述故障信息自动停止充电。

8.根据权利要求1所述具有充电保护功能的直流充电装置，其特征在于，包括两个以上的电源转换模块，并同时给相对应的车辆端进行直流充电。