CN218470029U - 充电桩充电回路的测温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电桩充电回路的测温系统，包括至少一个光纤探头、充电桩控制模块和光纤荧光测温模块，所有光纤探头一一对应安装于充电回路的各个温度热失控风险点，充电桩控制模块与光纤荧光测温模块相连，光纤荧光测温模块包括激发光源单元、光电转换单元和控制电路，其中，激发光源单元用于在控制电路的驱动下发出脉冲形式的激发光源。由此，采用荧光光纤测温方法实现充电桩充电回路中各个温度热失控风险点的温度，测量信号不受充电桩内高电压大电流情况下的强电磁干扰、而且无需考虑电气隔离，进而可以避免强电磁和电气隔离导致的温度测量不准、测量滞后的现象，而且适用于长距离传输，适合在充电桩内大量使用。

Description

充电桩充电回路的测温系统

技术领域

本实用新型涉及充电桩技术领域，具体涉及一种充电桩充电回路的测温系统。

背景技术

目前，电动汽车普及率越来越高，电动汽车需要充电，由于充电回路存在各种连接点，这些连接点都存在接触电阻。而目前为了提高充电效率降低充电时间，充电桩和电动汽车都在往高电压高电流的高功率充电发，充电电流的趋势在往500或600安培趋势发展，根据物理原理功率P＝I2R得知，如果R是接触电阻就算是零点几毫欧，那功率P在I电流是几百安培下也有几十瓦，几十瓦的功率大部分都将转换成热量，如果散热不充分热量不断积累最后设备就会烧毁，这就是热失效或者热失控。为了避免热失效或热失控，首先要保证接触电阻最够小，然后通过主动的设备如风扇、液冷等散热保证温度不超标，被动的温度传感器监测温度在达到热失效和热失控阈值前，及时报警降低电流到直至切断电流，保证安全。

相关技术中，充电桩内充电回路各种连接点的温度监测有以下几种方式：通过PT100/PT1000金属铂电阻温度传感器、NTC(Negative Temperature Coefficient，负的温度系数)热敏电阻温度传感器进行测温，其中，PT100/PT1000铂电阻温度传感器是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度的。NTC热敏电阻主要是由氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜及氧化铝等金属氧化物为主要原材料制作而成的，其阻值随温度升高而减小。实际使用中采样电路通过测量PT100/PT1000金属铂电阻温度传感器或NTC热敏电阻温度传感器的电阻值，在对比查表电阻值和温度之间的固定关系间接获取温度值。

然而，采用PT100/PT1000和NTC温度传感器进行充电桩充电回路的测温，存在以下问题：PT100/PT1000和NTC温度传感器的信号都是电信号通过金属导线传播，在充电桩高电压大电流的情况下，信号容易受强电磁干扰，同时还需考虑安全的电气隔离；强电磁的干扰容易导致温度采样不准，影响监测保护；电气安全隔离需要在温度传感器表面包裹绝缘材料，绝缘材料的存在使得被测温度点和传感器之间存在热桥，使得传感器采集温度变化存在滞后性，不能及时反馈温度变化而及时作出安全对策；PT100/PT1000和NTC温度传感器电信号微弱，长距离传输信号容易衰减，不适合在充电桩内大量使用。

实用新型内容

本实用新型为了解决充电桩充电回路测温时存在的容易受强电磁干扰，同时还需考虑安全的电气隔离，强电磁的干扰容易导致温度采样不准、绝缘材料的存在使得传感器采集温度变化存在滞后性，不能及时反馈温度变化的问题，提出了如下技术方案。

本实用新型实施例提出了一种充电桩充电回路的测温系统，包括至少一个光纤探头、充电桩控制模块和光纤荧光测温模块，所述光纤探头具有温度敏感材料，所有所述光纤探头一一对应安装于所述充电回路的各个温度热失控风险点，所述充电桩控制模块与所述光纤荧光测温模块相连，所述光纤荧光测温模块包括激发光源单元、光电转换单元和控制电路，所述光纤探头通过光纤传输线分别与所述激发光源单元和所述光电转换单元相连，所述激发光源单元和所述光电转换单元分别与所述控制电路相连，其中，所述激发光源单元用于在所述控制电路的驱动下发出脉冲形式的激发光源。

另外，根据本实用新型上述实施例的充电桩充电回路的测温系统还可以具有如下附加的技术特征。

在一些示例中，所述光纤荧光测温模块还包括光学结构，所述光学结构分别与所述光纤传输线、所述光电转换单元和所述激发光源单元相连。

在一些示例中，所述光纤荧光测温模块通过对外接口与充电桩控制模块相连。

在一些示例中，所述对外接口支持模拟量输出和通信输出。

在一些示例中，所述温度热失控风险点包括所述充电回路的，电气连接点，其中，所述电气连接点包括电气静态连接点和电气动态连接点。

在一些示例中，所述电气静态连接点包括铜排与铜排之间的连接点、铜排与导线之间的连接点和断路器开关的进出线连接点中的至少一种。

在一些示例中，所述电气动态连接点包括充电接口连接器触点和/或接触器触点。

在一些示例中，所述温度热失控风险点还包括电机、电源和导体中的至少一种。

本实用新型实施例的技术方案，采用荧光光纤测温方法实现充电桩充电回路中各个温度热失控风险点的温度，测量信号不受充电桩内高电压大电流情况下的强电磁干扰、而且无需考虑电气隔离，进而可以避免强电磁和电气隔离导致的温度测量不准、测量滞后的现象，而且适用于长距离传输，适合在充电桩内大量使用。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的充电桩充电回路的测温系统的方框示意图。

图2为本实用新型一个示例的充电桩充电回路的测温的原理示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

图1为本实用新型一个实施例的充电桩充电回路的测温系统的方框示意图。

如图1所示，该充电桩充电回路的测温系统包括：包括至少一个光纤探头1、充电桩控制模块2和光纤荧光测温模块3，光纤探头1具有温度敏感材料(比如稀土)，所有光纤探头1一一对应安装于充电回路的各个温度热失控风险点，充电桩控制模块2与光纤荧光测温模块3相连，光纤荧光测温模块3包括激发光源单元31、光电转换单元32和控制电路33，光纤探头1通过光纤传输线分别与激发光源单元31和光电转换单元32相连，激发光源单元31和光电转换单元32分别与控制电路33相连，其中，激发光源单元31用于在控制电路的驱动下发出脉冲形式的激发光源。

该实用新型实施例主要基于荧光光纤测温方法来监测充电桩内充电回路温度热失控风险点，例如各种电气静态连接点和电气动态连接点的温度，及时发现温度是否异常。

需要说明的是，荧光光纤测温方法原理是利用敏感材料(一般是稀土)在受激励光照射后，敏感材料中的电子吸收光子从低能级跃迁到激发态高能级，激励光源消除之后从高能级返回到低能级的辐射跃迁发出荧光发射，该发射通常以指数级衰弱，衰弱的时间称为荧光寿命，荧光寿命受温度影响具有对应关系。所以只要测量出荧光寿命即可根据温度和荧光寿命的对应关系得出测试点的温度。

该实施例中，温度热失控风险点包括充电回路的电气连接点，其中电气连接点包括电气静态连接点和电气动态连接点、以及其他易热失控风险点。

其中，电气静态连接点如回路中各电气元件之间通过导体相连的连接点，包括但不限于铜排与铜排之间的连接点、铜排与导线之间的连接点和断路器开关的进出线连接点中的只至少一种。电气动态连接点包括但不限于充电接口连接器触点和/或接触器触点。其他易热失控风险点包括但不限于电机、电源、导体等。

具体而言，由于荧光光纤测温不受强电磁干扰、无需考虑电气绝缘安全、以及光衰小，光纤探头1可在充电桩内大量地灵活布置，主要放置在电气静态连接点如：铜排与铜排之间的连接点、铜排与导线之间的连接点、断路器开关的进出线连接点；放置在电气动态连接点如：充电接口连接器触点、接触器触点；以及其他容易温度失效或失控的地方。放置在其他易热失控风险点如：电机、电源。这些监测点获取的温度集中输出给充电桩控制模块2，充电桩控制模块2及时获取这些稳定可靠、准确的温度数据。

在实际应用中，控制电路33驱动激发光源单元31输出脉冲形式的激发光源，激发光源通过光纤传输线到达光纤探头1，进而实现对光纤探头1上的温度敏感材料的激励。具有敏感材料的光纤探头1受激发光源激发，在激发光源脉冲消失的间隙，发出荧光再通过光纤传输线返回光电转换单元32，以将荧光信号转换为电信号，并将电信号输出给控制电路33，控制电路33对电信号进行放大滤波等处理后，根据处理后的电信号得到荧光寿命，根据荧光寿命得到光纤探头1所在的温度热失控风险点处的温度，并将温度热失控风险点处的温度就近输出给充电桩控制模块2。充电桩控制模块2根据连接点处的温度对充电桩进行控制，以使充电桩继续充电或者停止充电。

相较于相关技术，该实用新型实施例具有以下优点：光纤探头及传输光纤传输的都是光学信号，光学信号稳定不受充电桩内高电压大电流情况下的强电磁干扰，温度监测稳定可靠；光纤探头和传输光纤都是绝缘材质，无需考虑电气隔离安全间隙，可以直接和充电桩内的连接点即电气静态连接点和电气动态连接点、以及其他易热失控风险点紧密耦合，这样提高了温度监测反馈的及时性和准确性，不受热桥影响；光纤内光信号传播衰减小传输距离远，荧光光纤测温不受距离限制，因此可以长距离传输；光纤体积小便于走线和布点不占用空间，因此可以在充电桩中大量应用。

本实用新型的充电桩充电回路的测温系统，采用荧光光纤测温方法实现充电桩充电回路中各个温度热失控风险点温度，测量信号不受充电桩内高电压大电流情况下的强电磁干扰、而且无需考虑电气隔离，进而可以避免强电磁和电气隔离导致的温度测量不准、测量滞后的现象，而且适用于长距离传输，适合在充电桩内大量使用。

在本实用新型的一个示例中，如图2所示，光纤荧光测温模块还包括光学结构，光学结构分别与光纤传输线、光电转换单元和激发光源单元相连。光学结构通过光纤传输线与光纤探头1相连。

在该示例中，光纤荧光测温模块3通过对外接口与充电桩控制模块2相连。其中，对外接口支持模拟量输出(电压信号或电流信号)和通信输出，适用于各种充电控制系统对接。

具体而言，控制电路33驱动激发光源单元31输出脉冲形式的激发光源，激发光源通过光学结构进行滤波及聚光使激发光源进入光纤传输线，以到达光纤探头1，光纤探头1受激发光源激发，在激发光源脉冲消失的间隙，发出荧光再通过光纤传输线及光学结构返回光电转换单元32，以将荧光信号转换为电信号，将电信号输出给控制电路33，控制电路33对电信号进行放大滤波等处理后，转换成常用的模拟量信号或通信信号通过对外接口就近输出给充电桩控制模块2。

其中，光纤测温模块3内置的光学结构和控制电路分别对光学信号和电信号进行滤波抗干扰处理，使得的测量信号更稳定可靠容易识别。

测试点获取的温度集中输出给充电桩控制模块2，充电桩控制模块2及时获取这些稳定可靠、准确的温度数据。充电桩控制模块2具有三级响应安全机制，并根据接收到的温度启动三级响应安全机制，三级温度的阈值根据充电桩内产品耐高温性能决定。

第一级正常安全温度，此种情况下控制充电桩正常工作。

第二级异常温度，此种情况下发现检测点温度异常升高，充电桩控制系统首先降低充电输出功率，如果单位时间内温度恢复正常可逐步恢复充电功率，如果恢复充电功率后监测点温度还是异常升高则进入第三级温度安全响应机制，同时如果降低输出功率温度还在升高达到安全阈值，则直接进入第三级温度响应安全机制。

第三级温度响应安全机制即断开充电输出停止充电。

综上所述，本实用新型实施例基于荧光光纤测温方法来监测充电桩内充电回路各种温度热失控风险点的温度，及时发现温度异常，采取报警并降低电流或切断电流来避免热失效和热失控，保护充电设备和车辆财产安全和用户人身安全，可以避免在充电桩内采集温度时易受高电压大电流情况下强电磁干扰测温的现象，以及热桥使得温度传感器不能及时反馈温度变化而及时作出安全对策的现象。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，包括至少一个光纤探头、充电桩控制模块和光纤荧光测温模块，所述光纤探头具有温度敏感材料，所有所述光纤探头一一对应安装于所述充电回路的各个温度热失控风险点，所述充电桩控制模块与所述光纤荧光测温模块相连，所述光纤荧光测温模块包括激发光源单元、光电转换单元和控制电路，所述光纤探头通过光纤传输线分别与所述激发光源单元和所述光电转换单元相连，所述激发光源单元和所述光电转换单元分别与所述控制电路相连，其中，所述激发光源单元用于在所述控制电路的驱动下发出脉冲形式的激发光源。

2.根据权利要求1所述的充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，所述光纤荧光测温模块还包括光学结构，所述光学结构分别与所述光纤传输线、所述光电转换单元和所述激发光源单元相连。

3.根据权利要求1所述的充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，所述光纤荧光测温模块通过对外接口与充电桩控制模块相连。

4.根据权利要求3所述的充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，所述对外接口支持模拟量输出和通信输出。

5.根据权利要求1所述的充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，所述温度热失控风险点包括所述充电回路的电气连接点，其中，所述电气连接点包括电气静态连接点和电气动态连接点。

6.根据权利要求5所述的充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，所述电气静态连接点包括铜排与铜排之间的连接点、铜排与导线之间的连接点和断路器开关的进出线连接点中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，所述电气动态连接点包括充电接口连接器触点和/或接触器触点。

8.根据权利要求5所述的充电桩充电回路的测温系统，其特征在于，所述温度热失控风险点还包括电机、电源和导体中的至少一种。

Images