JP3244024U - 温度制御保護装置及び対応する充電装置 - Google Patents

Abstract

温度制御保護装置及び対応する充電装置であって、温度制御保護装置は、温度取得手段（１０１）と、環境温度信号を、予め設定された基準電圧と比較し、第１の比較結果を出力する比較手段（１０２）と、前記環境温度信号を予め設定された閾値と比較し、第２の比較結果を出力する制御手段（１０３）と、前記第１の比較結果又は前記第２の比較結果に基づいて、スイッチ手段（１０５）をオン又はオフにするための駆動信号を前記スイッチ手段（１０５）に出力する駆動手段（１０４）と、オン時に充電電流を出力するスイッチ手段（１０５）と、を含む。前記温度制御保護装置及び当該温度制御保護装置を応用する充電装置により、充電プロセス中の温度監視に対する多重保護を実現し、充電の安全性を向上させることができる。

Description

本願は２０２０年１１月６日付けで提出した、出願番号が２０２０２２５５０１９２.７、発明の名称が「温度制御保護装置及び対応する充電装置」の中国特許出願の優先権を享受することを主張し、当該特許出願の内容の全てをここに援用する。本明細書は、充電技術分野に関し、特に、温度制御保護装置及び対応する充電装置に関する。

現在の世界と中国市場では、新エネルギー車が絶えず進んで普及しており、その保有量は年々大幅に増加している。新エネルギー車保有量の増加に伴い、新エネルギー車を充電する対応する充電器も急激に増加している。

電力供給技術の発展、電動車両の普及に伴い、電気使用の安全性はユーザが一般に注目される問題となる。現在では、充電装置は温度が高すぎるため内部部品が破損したり、火災を引き起こしたりして、財産の損失や身の安全を脅かす可能性がある。

従来技術において、充電装置はサーミスタにより充電装置の温度が予め設定された温度閾値を超えるか否かを検出し、温度閾値を超えると、車両への充電電流をオフにし、温度が前記温度閾値を下回ると、充電電流を車両に充電したまま保持する。

本明細書の考案者は上記従来技術に少なくとも、単一のモードによる温度制御保護装置によって充電装置に対して温度制御保護を行い、温度制御保護装置が無効化されると、充電装置の温度が高すぎて火災リスクが発生するという不足があることを発見し、したがって、単一のモードで充電装置に対して温度制御保護を行うことをいかに解決するかは、当業者が現在のところ早急に解決すべき課題である。

従来技術における技術課題を解決するため、本明細書の実施例は、従来技術における単一のモードによる温度制御保護が充電装置又は充電プロセスにとって安全性が低い問題を解決するための温度制御保護装置及び対応する充電装置を提供する。

一方、本明細書の実施例は、温度制御保護装置であって、環境温度信号を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段と駆動手段の間に接続され、前記環境温度信号を予め設定された基準電圧と比較し、第１の比較結果を出力するための比較手段と、前記温度取得手段と駆動手段の間に接続され、前記環境温度信号を予め設定された閾値と比較し、第２の比較結果を出力するための制御手段と、入力端が比較手段と制御手段に接続され、出力端がスイッチ手段に接続され、前記第１の比較結果又は前記第２の比較結果に基づいて、前記スイッチ手段をオン又はオフにするための駆動信号を、前記スイッチ手段に出力するための駆動手段と、オン時に充電電流を出力する前記スイッチ手段と、を含む温度制御保護装置を提供する。

他方、本明細書の実施例は上記の温度制御保護装置が設けられた充電装置をさらに提供する。

上記本明細書の実施例に係る温度制御保護装置及び当該温度制御保護装置を応用する充電装置により、充電プロセス中の温度監視に対する多重保護を実現し、充電の安全性を向上させることができる。ヒステリシスコンパレータにより、温度が温度閾値に近接する時にスイッチ手段が頻繁に動作することによる充電装置の不安定を回避することを実現できる。比較手段から出力された第１の比較結果及び制御手段から出力された第２の比較結果を共に駆動手段の入力端に出力することにより、いずれか１つの手段によって環境温度が温度閾値を超えると判断すると、充電電流をオフにすることができることで、充電装置の安全性を保証し、部品の劣化や火災リスクを回避することを実現できる。トランジスタで駆動手段を実現することにより、実施コストを低減し、システムの安定性を保証するとともに、反応が素早くとなることが可能となる。基準電圧への監視及び補償により、長時間使用しても温度制御保護装置の精確性を自動的に調整することができる。充電装置のリアルタイムな温度に基づいて、出力される充電電流の電力を調整することにより、従来技術における、充電装置は、温度が高すぎることを検出すると、充電を停止し、充電装置の基本的な正常に充電するのを保障する要求を満たすことができず、ユーザの体験を大幅に低下させ、電気自動車オーナーが正常に充電できないと訴えているという問題を解決し、充電装置を、温度が所定の許可範囲内に達すると、安全に使用し続けるように制御することができ、火災の発生を防止できるだけでなく、充電ガンの正常な動作効率を最大限に向上させ、充電時間を短縮し、ユーザの使用体験を向上させることができる。当然のことながら、本明細書のいずれかの製品及び／又は方法を実施するのは、必ずしも以上に述べた利点の全てを同時に達成する必要がない。

本明細書の実施例又は従来技術における技術案をより一層明確に説明するため、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に説明する図面は本明細書のいくつかの実施例だけであり、当業者にとって、創造的な労力を払わないことを前提として、これらの図面に基づいて他の図面を取得することもできる。

図１は、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置の構造を示す図である。 図２は、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置の具体的な回路構造を示す図である。 図３ａは、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置と電動車両充電構造を示す図である。 図３ｂは、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置と電動車両充電構造を示すもう一つの図である。 図４ａは、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置が充電装置に設けられる構造を示す図である。 図４ｂは、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置が充電装置に設けられるもう一つの構造を示す図である。 図４ｃは、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置が充電装置に設けられるもう一つの構造を示す図である。

１０１：温度取得手段、１０２：比較手段、１０３：制御手段、１０４：駆動手段、１０５：スイッチ手段、１０６：補償手段、３００：温度制御保護装置、３０１：温度取得手段、３０２：比較手段、３０３：制御手段、３０４：駆動手段、３０５：スイッチ手段、３０６：補償手段、３０７：電力調整手段、３０８：フィードバック手段、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８：抵抗、ＲＴ１：サーミスタ、Ｕ１：オペアンプ、Ｄ１、Ｄ２：ダイオード、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３：トランジスタ、Ｋ１：スイッチ、ＶＣＣ：電源、ＶＲＥＦ：基準電圧、Ｖｉ：温度電圧、Ｖｏｕｔ：出力端。

以下、本明細書の実施例における図面を参酌して、本明細書の実施例における技術案を明確で、完全に説明し、無論、説明された実施例は実施例の全てではなく、本明細書の実施例の一部だけである。本明細書の実施例に基づいて、当業者は創造的労力をしないことを前提として得られた他の実施例の全ては、いずれも本明細書の保護範囲に収まっている。

図１に示すように、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置の構造を示す図であり、この図では、リダンダンシー設計により電動車両の充電プロセスを検出、保護する装置を実現し、例えば、電気自動車、電動自転車又は電動二輪車などの電動車両の充電安全に多重保護を提供し、具体的には、
使用環境温度を表す環境温度信号を取得する温度取得手段１０１と、
前記温度取得手段と駆動手段の間に接続され、前記環境温度信号を予め設定された基準電圧と比較し、第１の比較結果を出力するための比較手段１０２と、
前記温度取得手段と駆動手段の間に接続され、前記環境温度信号を予め設定された閾値と比較し、第２の比較結果を出力するための制御手段１０３と、
入力端が比較手段１０２と制御手段１０３に接続され、出力端がスイッチ手段１０５に接続され、前記第１の比較結果又は前記第２の比較結果に基づいて、前記スイッチ手段１０５をオン又はオフにするための駆動信号を、前記スイッチ手段１０５に出力するための駆動手段１０４と、
オン時に充電電流を出力するスイッチ手段１０５と、
を含む。

ここで、当該環境温度信号は、センサから取得された使用環境温度の電圧、電流などの信号を含んでもよく、前記第１の比較結果、第２の比較結果は、電圧の形態であってもよいし、電流の形態であってもよい。

上記本明細書の実施例に係る比較手段及び制御手段から出力された比較結果により、スイッチ手段への制御を実現し、そのうちの１つの比較結果がオフ信号であると、前記スイッチ手段をオフにし、外部に充電電流を出力することを停止することで、充電プロセス中の温度監視に対する多重保護を実現し、充電の安全性を向上させる。

図２に示すように、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置の具体的な回路構造を示す図であり、この図では、温度制御保護装置の具体的な回路構造を表しており、前記温度取得手段１０１は、サーミスタ、熱電対、抵抗温度検出器、デジタルセンサなどであってもよく、ここで、サーミスタにおいて、正の温度係数のサーミスタ（ＰＴＣ）や負の温度係数のサーミスタ（ＮＴＣ）を選択してもよく、例えば、図２におけるＮＴＣ型サーミスタＲＴ１が挙げられ、異なる温度取得手段毎に現れた使用環境温度情報、又は充電装置における電気素子の温度情報は、いずれも異なる温度電圧として表されてもよい。本実施例において、温度取得手段１０１の電源入力端には、後端比較手段１０２の要求に合致するように該温度取得手段１０１から出力される温度電圧を設置するための分圧抵抗Ｒ３がさらに接続されている。

本明細書の実施例の一態様として、前記比較手段１０２は、第１の入力端が、前記温度取得手段１０１に接続され、第２の入力端が基準電圧に接続され、出力端が、前記駆動手段１０４に接続されるコンパレータであってもよい。

本明細書の実施例の一態様として、前記比較手段１０２は、ヒステリシス型コンパレータであり、該ヒステリシス型コンパレータは、第１の入力端が、前記温度取得手段１０１から出力された温度電圧に接続され、第２の入力端が、基準電圧に接続される前に抵抗Ｒ７に接続されており、出力端が、前記駆動手段１０４の入力端に接続され、前記第１の比較結果を前記駆動手段１０４に出力し、前記出力端は、抵抗Ｒ６に直列接続された後に前記第２の入力端に接続される。

本実施例において、上記のヒステリシス型のコンパレータとは、前記比較手段が、１つの基準電圧のみである場合、第１の入力端から入力された温度電圧の幅が基準電圧に近づくと、第１の入力端のノイズ干渉が大きく、かつ比較応答速度が十分に速ければ、出力電圧エラーのジャンプを引き起こす可能性があることを指す。比較手段の耐干渉能力を向上させるために、基準電圧を２つに変更する。入力された温度電圧がローレベルからハイレベルへ遷移すると、温度電圧が第１の基準電圧に達する場合に限り、比較手段の出力が変化する。そして、入力された温度電圧がハイレベルからローレベルへ遷移すると、入力された温度電圧が第２の基準電圧まで低下する場合に限り、比較手段の出力が変化する。したがって、上記実施例における比較手段の構造はヒステリシス性を有し、即ち、慣性を有し、従って、入力温度電圧の僅かな変化は比較手段の出力電圧のジャンプを引き起こすことがなく、この際の比較手段は耐干渉能力を有する。

ここで、比較手段１０２から出力された第１の比較結果はハイレベルであってもよいし、ローレベルであってもよく、前記駆動手段１０４の構造によって決められる上に、後述する制御手段１０３は、温度電圧と予め設定された閾値に基づいて比較して出力された第２の比較結果のハイ・ローレベルの意味と同じであり、即ち、例えば、比較手段１０２から出力された第１の比較結果は使用環境温度（温度電圧）が予め設定された温度（基準電圧）より高いことを表すと、ハイレベルの第１の比較結果を出力し、このとき、制御手段１０３は、使用環境温度（温度電圧）が予め設定された温度（予め設定された閾値）より高いと判断すると、ハイレベルの第２の比較結果も出力すべきであり、逆も同様である。このようにして、出力された比較結果のハイ・ローレベルの意味が同じになり、これにより、多重温度制御保護を実現することができる。

本明細書の実施例の一態様として、前記制御手段１０３は前記温度取得手段１０１に接続され、前記温度電圧を取得し、前記制御手段１０３は前記駆動手段１０４の入力端に接続され、前記第２の比較結果を前記駆動手段１０４に出力する。

本実施例において、制御手段１０３はマイクロプロセッサ（ＭＣＵ）であってもよく、ＩＮピン（ＩＮ１～ＩＮ３）により信号を受信し、ＯＵＴピン（ＯＵＴ１～ＯＵＴ３）により信号を出力し、温度電圧をデジタル形式に変換した後、予め設定された閾値と比較し、例えば、前記温度電圧が代表する数値が前記予め設定された閾値より大きいと、ＯＵＴ１ピンは、スイッチ手段１０５をオフにすることを代表する第２の比較結果を出力し、前記温度電圧が代表する数値が前記予め設定された閾値より小さいと、ＯＵＴ１ピンは、スイッチ手段１０５をオンにすることを代表する第２の比較結果を出力し、前記第２の比較結果は、ハイレベルでもローレベルでもあり得、駆動手段１０４の構造によって決められる。

本明細書の実施例の一態様として、図２に比べて第２のトランジスタＱ２を省略し、前記駆動手段１０４は第１のトランジスタＱ１を含む。第１のトランジスタＱ１は、コレクターが電源ＶＣＣに接続され、ベースが、前記比較手段１０２及び制御手段１０３に接続され、前記比較手段１０２から出力された第１の比較結果及び制御手段１０３から出力された第２の比較結果を一緒に受信し、エミッタが接地される。ここで、前記コレクターは前記スイッチ手段１０５にさらに接続され、前記第１のトランジスタＱ１がオンにされると、前記スイッチ手段１０５はオンにされ、前記第１のトランジスタＱ１がオフにされると、前記スイッチ手段１０５はオフにされる。図２に基づいて複数の構造のスイッチ手段１０５を設計することにより、スイッチ手段１０５が、第１のトランジスタＱ１のオン又はオフによって、オフ又はオンを実現することができる。

本実施例において、前記ベースは、前記比較手段１０２及び制御手段１０３に接続され、前記比較手段１０２から出力された第１の比較結果及び制御手段１０３から出力された第２の比較結果を一緒に受信する場合、前記第１の比較結果と第２の比較結果のいずれか１つがハイレベルであると、前記第１のトランジスタＱ１はいずれもオンになり、即ち、比較手段１０２は、現在の使用環境温度が予め設定された温度を超えると判断して、ハイレベルの第１の比較結果を出力する場合、又は、制御手段１０３は、現在の使用環境温度が予め設定された温度を超えると判断して、ハイレベルの第２の比較結果を出力する場合、いずれも、第１のトランジスタＱ１のベースは、ハイレベルを受信されることで、第１のトランジスタＱ１がオンになり、スイッチ手段１０５をオンにする。

本明細書の実施例の一態様として、前記駆動手段１０４は、第１のトランジスタＱ１と第２のトランジスタＱ２と、を含む。第１のトランジスタＱ１は、コレクターが電源ＶＣＣに接続され、ベースが前記比較手段１０２と制御手段１０３に接続され、前記比較手段１０２から出力された第１の比較結果及び制御手段１０３から出力された第２の比較結果を一緒に受信し、エミッタが接地される。第２のトランジスタＱ２は、コレクターが前記スイッチ手段１０５に接続され、ベースが前記第１のトランジスタＱ１のコレクターに接続され、エミッタが接地される。前記第１のトランジスタＱ１がオンにされると、前記第２のトランジスタＱ２はオフにされ、前記スイッチ手段１０５はオフにされ、前記第１のトランジスタＱ１がオフにされると、前記第２のトランジスタＱ２はオンにされ、前記スイッチ手段１０５はオンにされる。

上記実施例において、さらに他の形式を採用して駆動手段１０４の功能を実現することができ、さらにＰＮＰ型トランジスタ又はｍｏｓ管などを採用して前記スイッチ手段１０５を駆動することができ、ここで、前記スイッチ手段は例えばリレーであり、例えば、比較手段１０２から出力された第１の比較結果をデジタル形式に変換し、前記制御手段１０３から出力されたデジタル形式の第２の比較結果と「ＯＲ」動作を行い、両者のうちの１つがハイレベルであると、環境温度が予め設定された温度を超えることを代表し、スイッチ手段１０５をオフにし、デジタル回路中のゲート回路により上記判断と動作を実現することを可能とし、また、他の形式の判断と動作回路を採用することも可能とし、ここで説明を省略する。

本明細書の実施例の一態様として、前記温度制御保護装置は、前記比較手段１０２と制御手段１０３との間に接続される補償手段１０６をさらに含み、前記制御手段１０３は、前記基準電圧に偏差があることを検出すると、前記基準電圧を調整するための調整電圧を前記補償手段１０６に出力する。

本実施例において、前記比較手段１０２に基準電圧を出力する電気素子が劣化するか、又は環境温度が変化した後にこの部分の電気素子の変化を引き起こすので、基準電圧がシフトすると、制御手段１０３により基準電圧を調整して、基準電圧をより一層精確にさせ、比較手段１０２による温度判断の精度を向上させる。制御手段１０３は前記基準電圧を取得し、前記温度電圧と前記予め設定された閾値との比較に基づいて、前記基準電圧に対する調整電圧を生成し、前記基準電圧に印加する。

本明細書の実施例の一態様として、前記補償手段１０６は、さらに、第３のトランジスタＱ３を含み、第３のトランジスタＱ３のコレクターが、電源ＶＣＣ及び前記比較手段１０２の基準電圧に接続され、ベースが前記制御手段１０３に接続され、エミッタが接地されており、前記制御手段１０３は、前記受信された基準電圧が予め設定された閾値と等しくないと判断すると、前記制御手段１０３のＯＵＴ２ピンは、前記第３のトランジスタＱ３のコレクターにおける基準電圧を制御するための調整電圧を前記第３のトランジスタＱ３のベースに出力する。

本実施例において、制御手段１０３の入力ピンは比較手段１０２の第２の入力端の基準電圧に接続され、比較手段１０２の第２の入力端の基準電圧を取得し、基準電圧は電気素子の変化によりシフトすると、制御手段１０３が取得した基準電圧は予め設定された閾値と等しくなく、例えば、設置された基準電圧が０.５Ｖであり、設けられた予め設定された閾値が同様に０.５Ｖであるが、シフトした後の基準電圧が０.４８Ｖとなり、このとき、制御手段１０３は、取得した基準電圧が予め設定された閾値と異なると比較すると、出力ピンが調整電圧を出力するように制御して、第３のトランジスタＱ３をオンにすることにより、比較手段１０２の第２の入力端に入力された基準電圧を調整し、０.４８Ｖから、設置された０.５Ｖに戻るように調整することを可能としている。

本明細書の実施例の一態様として、前記制御手段１０３は、充電電流を出力する電力を調整するように、前記温度電圧に基づいてパルス変調信号（ＰＷＭ）を出力し、電動車両に接続されたインタフェースにより前記パルス変調信号を前記電動車両に出力するための第１の出力ピンをさらに含む。

本実施例において、制御手段１０３は、充電装置の温度が上昇するか、あるいは、低下するため、温度が上昇するか、あるいは、低下する程度（温度が上昇しても予め設定された閾値に達せず、即ち、温度が安全充電温度を超えない）に応じて、出力される充電電流の電力を低下又は上昇させることができ、例えば、交流充電装置に対して、温度が上昇するため充電電流を８Ａから６ＡのＰＷＭ信号に調整し、当該出力充電電力を調整するＰＷＭ信号を電動車両の電池管理システム（ＢＭＳ）に送信することにより、ＢＭＳシステムは電動車両の電力調整手段により相応の充電電流を採用して電池を充電する。これにより、充電電流強度の制御を低下させ、充電装置の温度が上昇しても、従来技術のように充電装置から電動車両への充電を直接停止することなく、電動車両へ充電したままを保持することができることを実現でき、これにより、充電效率を向上させ、ユーザによる電動車両に対する充電の使用体験を向上させることができる。

本明細書の実施例の一態様として、前記制御手段１０３は、前記温度電圧に基づいて充電電力調整信号（ＣＡＮ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）を出力し、電動車両に接続されたインタフェースにより前記充電電力調整信号を前記電動車両に出力するための第２の出力ピンをさらに含む。

前記温度制御保護装置は、制御手段１０３とスイッチ手段１０５との間に接続され、前記充電電力調整信号に基づいて、出力される充電電流の電力を調整するための電力調整手段をさらに含む。

本実施例において、制御手段１０３は、充電装置の温度が上昇するか、あるいは、低下するため、温度が上昇するか、あるいは、低下する程度（温度が上昇しても予め設定された閾値に達せず、即ち温度が安全充電温度を超えない）に応じて、出力される充電電流の電力を低下又は上昇させることができ、例えば、直流充電装置に対して、制御手段１０３は、電力調整手段に充電電力調整信号を出力し、前記電力調整手段から出力される充電電流の電力を低下又は上昇させることにより、制御手段１０３又は比較手段１０２は、充電装置の温度が予め設定された閾値を超え、即ち、安全充電温度を超えると、スイッチ手段１０５をオフに駆動する駆動信号を出力し、前記スイッチ手段１０５がオフにされた後、前記電力調整手段は、電動車両に充電電流の出力を停止し、これにより、充電装置内部及び電動車両電池の温度を低下させ、充電プロセスの安全を確保することができる。ここで、前記制御手段１０３から出力された充電電力調整信号は、さらに充電装置における充電ガンのＣＡＮバス又はイーサネットバスにより電動車両のＢＭＳシステムに送信し、ＢＭＳシステムにより充電電力調整信号に基づいて前記充電装置スイッチ手段１０５から出力された充電電流を採用して電池に対して相応の電力の充電を行ってもよい。これにより、充電電流強度を低下させる制御を実現することができ、充電装置の温度が上昇しても、従来技術のように充電装置から電動車両への充電を直接停止することなく、電動車両に充電したまま保持することができ、これにより、充電效率を向上させ、ユーザの電動車両充電に対する使用体験を向上させることができる。

引き続き図２を参照し、図中、ＶＣＣは給電電圧源の正極端子（以下、電源と略称する）であり、ＧＮＤは給電電圧源の負極端子であり、ＶＲＥＦは基準電圧即ち設定された温度閾値であり、抵抗Ｒ７に接続され、抵抗Ｒ７の他端はオペアンプの正方向入力ピン（第２の入力端）に接続される。基準電圧ＶＲＥＦは固定値であってもよいし、制御手段１０３の内部の予め設定された閾値であってもよく、この場合、温度制御保護装置が温度閾値を自動的に調整することを実現できる。サーミスタＲＴ１は感熱素子であり、サーミスタＲＴ１は一端がグランドに接続され、他端が抵抗Ｒ３に接続されて温度取得手段１０１を構成し、温度取得手段１０１は比較手段１０２の入力端に接続され、即ち、抵抗Ｒ３とサーミスタＲＴ１との接続点はオペアンプＵ１の反転入力端ピン（第１の入力端）に接続される。サーミスタＲＴ１と抵抗Ｒ３は分圧回路を構成し、サーミスタＲＴ１はＮＴＣ型サーミスタであってもよく、環境温度が上昇すると、サーミスタＲＴ１は抵抗値が減少し、その分圧値の温度電圧Ｖｉの電圧値が減少し、逆に、温度が低下すると、Ｖｉ値が上昇する。抵抗Ｒ６は、オペアンプＵ１の出力ピン（出力端）が正方向ピン（第２の入力端）に接続された帰還抵抗である。

Ｖｉ＜ＶＲＥＦの場合、式中、ＶｏｕｔはオペアンプＵ１の出力端であり、オペアンプＵ１はハイレベルを出力する。Ｖｉ＞ＶＲＥＦの場合、Ｕ１はローレベルを出力する。ＶｏｕｔはダイオードＤ１の一端に接続され、Ｄ１の他端は抵抗Ｒ４に接続され、抵抗Ｒ４の他端は駆動手段１０４の第１のトランジスタＱ１のベースに接続され、抵抗Ｒ５は、一端が電源ＶＣＣに接続され、他端が第１のトランジスタＱ１のコレクターに接続され、第２のトランジスタＱ２のベースは第１のトランジスタＱ１のコレクターと抵抗Ｒ５の接続点に接続され、第２のトランジスタＱ２のエミッタはＧＮＤに接続され、第２のトランジスタＱ２のコレクターはスイッチ手段１０５の制御端に接続される。Ｖｏｕｔがハイレベルである場合、第１のトランジスタＱ１がオンにされ、第２のトランジスタＱ２がオフにされ、給電ネットワークのスイッチＫ１（スイッチＫ１の作用は電動車両に入る充電電流通路を制御し、スイッチＫ１がオフにされると、電動車両への充電電流を直接オフにし、充電プロセスを終了する）がオフにされ、充電装置が電動車両に出力する充電電流がオフにされる。Ｖｏｕｔがローレベルを出力する場合、第１のトランジスタＱ１がオフにされ、第２のトランジスタＱ２がオンにされ、前記給電ネットワークスイッチＫ１が閉じられ、電動車両に充電電流を出力するように保持し、Ｌ_ＩＮ、Ｋ１及びＬ_ＯＵＴが主給電ネットワークにおける通路であり、充電装置の使用環境温度又は充電装置における電気素子の温度が予め設定された温度閾値を超えると、Ｖｏｕｔがハイレベルを出力し、給電ネットワークをオフにし、Ｌ_ＯＵＴから出力された充電電流が０となる。

ここで、サーミスタＲＴ１はオペアンプＵ１などの他の電気素子と集積化されてもよいし、別々に配置されてもよく、サーミスタＲＴ１の数は１つであってもよいし、複数であってもよく、充電装置の異なる箇所に設けられてもよく、充電装置における異なる箇所の環境温度又は電気素子の温度を取得するために用いられる（本明細書の他の部分はいずれも環境温度と呼ばれる）。

前記オペアンプＵ１はヒステリシスコンパレータであってもよく、スイッチＫ１は環境温度が温度閾値近傍にある場合、スイッチ手段１０５がオン、オフという二種類の状態において頻繁に切り替えることを回避する。環境温度≧Ｔ１の場合、スイッチ手段１０５はオフにされ、環境温度≦Ｔ２の場合、スイッチ手段１０５はオンにされ、その中で、Ｔ１＞Ｔ２、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の抵抗値を調整することによりＴ１～Ｔ２の差分値を変更することができる。ヒステリシス電圧幅△Ｖ＝（Ｒ７／Ｒ６)×（ＶＨ－ＶＬ)、その中で、ＶＨはＶＣＣ、ＶＬは０Ｖ、ヒステリシスコンパレータの２つの閾値電圧はｕ＋＝（ＶＨ－ＶＲＥＦ）×Ｒ７／（Ｒ７＋Ｒ６)、ｕ－＝（ＶＬ－ＶＲＥＦ）×Ｒ７／（Ｒ７＋Ｒ６)である。ヒステリシスコンパレータの出力電圧Ｖｏｕｔ＝ＶＨの場合、このとき、ＶＲＥＦ＝ｕ＋となる。温度電圧ＶｉがＶＲＥＦより大きい場合、ヒステリシスコンパレータ出力電圧ＶｏｕｔをＶＬに変更し、ＶＲＥＦ点電圧もｕ－となり、この条件において、Ｖｉの電圧がＶＲＥＦより小さい場合、出力電圧ＶｏｕｔをＶＨに変更し、ｕ＋－ｕ－＝△Ｖであるので、普通のコンパレータに比べてヒステリシスコンパレータの感度が低いが、耐干渉能力が大幅に向上する。

充電装置の安全性を向上させるために、制御手段１０３は温度電圧Ｖｉ及び基準電圧ＶＲＥＦを取得し、基準電圧ＶＲＥＦが予め設定された閾値に偏差があり、即ち、基準電圧ＶＲＥＦが変化すると検出すると、補償手段１０６により基準電圧ＶＲＥＦの値を調整し、基準電圧ＶＲＥＦの値を補正し、温度判断の精度を向上させる。ここで、制御手段１０３の一方の出力端が抵抗Ｒ１に接続され、抵抗Ｒ１の他端が第３のトランジスタＱ３のベースに接続され、第３のトランジスタＱ３のエミッタがＧＮＤに接続され、第３のトランジスタＱ３のコレクターが抵抗Ｒ２の一端に接続され、そして、基準電圧ＶＲＥＦに接続され、抵抗Ｒ２の他端が電源ＶＣＣに接続され、制御手段１０３は調整電圧を出力することにより第３のトランジスタＱ３がオンにされるデューティ比を制御し、基準電圧ＶＲＥＦに対する調整を実現する。

制御手段１０３は、さらに、それに接続される抵抗Ｒ８のフィードバックによりスイッチＫ１状態の検出を実現し、環境温度が予め設定された閾値を超え、スイッチＫ１がオン状態のまま保持すると検出すると、比較手段１０２がスイッチＫ１に対する制御を失うことを示しており、制御手段１０３はＶｉを介して予め設定された閾値と比較し、予め設定された閾値に達する場合及び超える場合、ハイレベルを出力し、ダイオードＤ２により、第１のトランジスタＱ１をオンにし、第２のトランジスタＱ２をオフにし、これにより、給電ネットワークをオフにする。比較手段１０２及び制御手段１０３により温度取得手段１０１に対する二重検出及び駆動手段１０４に対する二重制御を実現し、充電装置の安全性を向上させる。

図３ａに示すように、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置と電動車両充電構造を示す図であり、本実施例において、充電装置は交流充電システムであり、環境温度が上昇しても設置された温度閾値を超えない場合、温度制御保護装置３００は制御手段３０３が通信信号のデューティ比値を補正し、例えば、充電電流が８Ａである場合に対応するデューティ比値（ＰＷＭ信号）は１３.３％であり、充電電流が６Ａである場合に対応するデューティ比値（ＰＷＭ信号）は１０％であり、充電電流の電力を調整し、制御手段３０３は補正された通信信号を電動車両の電力調整手段３０７に出力し、電力調整手段３０７は電動車両のＢＭＳシステムの制御下で充電電流強度を低下させ、前記スイッチ手段３０５がオフにされると、電動車両への充電を停止する。他の実施例において、制御手段３０３はさらに充電電流を調整する電圧の制御信号を出力してもよい。

この図３ａにおいて、フィードバック手段３０８をさらに含み、駆動手段３０４の駆動信号を取得することにより、制御手段３０３は駆動手段３０４がスイッチ手段３０５を正しく駆動するか否かを判断することができる。

図３ｂに示すように、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置と電動車両充電構造を示すもう一つの図であり、本実施例において、充電装置は直流充電システムであり、環境温度が上昇しても設置された温度閾値を超えない場合、温度制御保護装置３００は制御手段３０３が充電電流の電力を調整し、充電電力調整信号を生成し、電動車両に接続された充電ガン中のＣＡＮバスインタフェースにより当該充電電力調整信号をＣＡＮメッセージの方式で電動車両に送信し、これにより、充電電流の電力を低下させる。そして、当該充電電力調整信号を温度制御保護装置における電力調整手段３０７にさらに出力し、当該電力調整手段３０７は、充電電力調整信号に基づいて、出力される充電電流の電力を調整して（電流又は電圧を調整し、又は、電流及び電圧を一緒に調整する）電動車両の電池へ充電する。

ここで、電力調整手段３０７は充電装置の充電電流を受信し、当該充電電流の電力を調整した後、スイッチ手段３０５により電動車両に出力する。

以上の実施例において、充電電流の電力を低下させて電動車両電池を充電し、充電装置及び電動車両電池（及び充電部件）の温度を低下させることができ、充電装置の温度が他の温度閾値（低温閾値）より低い場合、温度取得手段に基づいて環境温度を取得し、次に、制御手段は環境温度に基づいて電力調整手段に制御コマンドを出力して充電電流の電力を回復し、充電速度を向上させることができる。

図４ａに示すように、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置が充電装置に設けられる構造を示す図であり、ここで、本明細書に係る上記温度制御保護装置を充電装置の電源コネクタ部に設け、当該電源コネクタ部の電気素子の温度又は環境温度を検出するために用いられることが説明され、例えば、充電装置の電源入力部に設けてもよい。図４ｂに示すように、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置が充電装置に設けられるもう一つの構造を示す図であり、ここで、本明細書に係る上記温度制御保護装置を充電装置の充電制御手段部に設け、当該充電制御手段部の電気素子の温度又は環境温度を検出するために用いられることが説明される。図４ｃに示すように、本明細書の実施例に係る温度制御保護装置が充電装置に設けられるもう一つの構造を示す図であり、ここで、本明細書に係る上記温度制御保護装置を充電装置の車両コネクタ部に設け、当該車両コネクタ部の電気素子の温度又は環境温度を検出するために用いられることが説明され、ここで、車両コネクタは例えば充電ガン又は充電プラグなどであってもよい。当然のことながら、温度制御保護装置における温度取得手段を充電装置の異なる箇所に設けることに応じて、温度制御保護装置が充電装置のどの箇所に設けられても、充電装置の各箇所の電気素子温度又は環境温度を検出することができる。

上記本明細書の実施例の温度制御保護装置及び当該温度制御保護装置を応用する充電装置により、充電プロセス中の温度監視に対する多重保護を実現し、充電の安全性を向上させることができる。ヒステリシスコンパレータにより、温度が温度閾値に近づく時にスイッチ手段が頻繁に動作することによる充電装置の不安定を回避することを実現できる。比較手段から出力された第１の比較結果及び制御手段から出力された第２の比較結果を共に駆動手段の入力端に出力することにより、いずれか１つの手段によって環境温度が温度閾値を超えると判断すると、充電電流をオフにすることができることで、充電装置の安全性を保証し、部品の劣化や火災リスクを回避することを実現できる。トランジスタで手段の駆動を実現することにより、実施コストを低減し、システムの安定性を保証するとともに、反応が素早くとなることが可能となる。基準電圧への監視及び補償により、長時間使用しても温度制御保護装置の精確性を自動的に調整することができる。充電装置のリアルタイムな温度に基づいて、出力される充電電流の電力を調整することにより、従来技術における温度が高すぎると充電装置が検出すると、充電を停止し、充電装置の基本的な正常に充電するのを保障する要求を満たすことができず、ユーザ体験を大幅に低下させ、電気自動車オーナーが正常に充電できないと訴えているという問題を解決し、温度が所定の許可範囲内に達すると充電装置を安全に使用し続けるように制御することができ、火災の発生を防止できるだけでなく、充電ガンの正常な動作効率を最大限に向上させ、充電時間を短縮し、ユーザの使用体験を向上させることができる。

本明細書の実施例において、用語「及び／又は」は関連対象を説明する関連関係だけであり、三種類の関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在し、ＡとＢが同時に存在し、Ｂが単独で存在するという三種類の場合を表すことができる。なお、本明細書における文字「／」は、一般的に前後関連対象が「又は」の関係であることを表す、とも理解されている。

本明細書において、具体的な実施例を応用して本明細書の原理及び実施方式を説明し、以上の実施例の説明は本明細書の方法及びその核心思想の理解を助けるためだけである。同時に、当業者にとって、本明細書の思想に基づいて、具体的な実施形態及び応用範囲にいずれも変更箇所があり、以上によると、本明細書の内容は本明細書を限定するものであると理解すべきではない。

Claims (12)

1. 温度制御保護装置であって、
   環境温度信号を取得する温度取得手段と、
   前記温度取得手段と駆動手段の間に接続され、前記環境温度信号を予め設定された基準電圧と比較し、第１の比較結果を出力するための比較手段と、
   前記温度取得手段と駆動手段の間に接続され、前記環境温度信号を予め設定された閾値と比較し、第２の比較結果を出力するための制御手段と、
   入力端が比較手段と制御手段に接続され、出力端がスイッチ手段に接続され、前記第１の比較結果又は前記第２の比較結果に基づいて、前記スイッチ手段をオン又はオフにするための駆動信号を、前記スイッチ手段に出力するための駆動手段と、
   オン時に電流を出力する前記スイッチ手段と、
   を含むことを特徴とする温度制御保護装置。
2. 前記比較手段はコンパレータであり、前記コンパレータの第１の入力端が、前記温度取得手段に接続され、前記コンパレータの第２の入力端が、基準電圧に接続され、前記コンパレータの出力端が、前記駆動手段に接続されることを特徴とする請求項１に記載の温度制御保護装置。
3. 前記温度取得手段は環境温度信号を出力し、
   前記比較手段は、ヒステリシス型コンパレータであり、前記第２の入力端が基準電圧に接続される前に抵抗Ｒ７が接続されており、出力端が、前記駆動手段の入力端に接続され、前記第１の比較結果を前記駆動手段に出力し、
   前記出力端は、抵抗Ｒ６に直列接続された後に前記第２の入力端に接続されることを特徴とする請求項２に記載の温度制御保護装置。
4. 前記駆動手段は、
   コレクターが電源ＶＣＣに接続され、ベースが、前記比較手段と制御手段に接続され、前記比較手段から出力された第１の比較結果及び制御手段から出力された第２の比較結果を一緒に受信し、エミッタが接地される第１のトランジスタＱ１を含み、
   前記コレクターは、前記スイッチ手段にさらに接続され、
   前記第１のトランジスタＱ１がオンにされると、前記スイッチ手段はオフにされ、前記第１のトランジスタＱ１がオフにされると、前記スイッチ手段はオンにされることを特徴とする請求項１に記載の温度制御保護装置。
5. 前記駆動手段は、
   コレクターが電源ＶＣＣに接続され、ベースが、前記比較手段と制御手段に接続され、前記比較手段から出力された第１の比較結果及び制御手段から出力された第２の比較結果を一緒に受信し、エミッタが接地される第１のトランジスタＱ１と、
   コレクターが前記スイッチ手段に接続され、ベースが前記第１のトランジスタＱ１のコレクターに接続され、エミッタが接地される第２のトランジスタＱ２とを含み、
   前記第１のトランジスタＱ１がオンにされると、前記第２のトランジスタＱ２はオフにされ、前記スイッチ手段はオフにされ、前記第１のトランジスタＱ１がオフにされると、前記第２のトランジスタＱ２はオンにされ、前記スイッチ手段はオンにされることを特徴とする請求項１に記載の温度制御保護装置。
6. 前記温度制御保護装置は、前記比較手段と制御手段との間に接続される補償手段をさらに含み、前記制御手段は、前記基準電圧に偏差があることを検出すると、前記基準電圧を調整するための調整電圧を前記補償手段に出力することを特徴とする請求項１に記載の温度制御保護装置。
7. 前記補償手段は、
   コレクターが電源ＶＣＣ及び前記比較手段の基準電圧に接続され、ベースが前記制御手段に接続され、エミッタが接地される第３のトランジスタＱ３をさらに含み、
   前記制御手段は、受信された前記基準電圧が前記予め設定された閾値と等しくないと判断すると、前記第３のトランジスタＱ３のコレクターにおける前記基準電圧を制御するための調整電圧を、前記第３のトランジスタＱ３のベースに出力することを特徴とする請求項６に記載の温度制御保護装置。
8. 前記温度制御保護装置が交流充電装置に応用される場合、前記制御手段は、さらに、充電電流を出力する電力を調整するように、前記環境温度信号に基づいてパルス変調信号を出力し、電動車両に接続されたインタフェースにより前記パルス変調信号を前記電動車両に出力するための第１の出力ピンを含むことを特徴とする請求項１に記載の温度制御保護装置。
9. 前記温度制御保護装置が直流充電装置に応用される場合、前記制御手段は、さらに、前記環境温度信号に基づいて充電電力調整信号を出力し、電動車両に接続されたインタフェースにより前記充電電力調整信号を前記電動車両に出力するための第２の出力ピンを含み、
   前記温度制御保護装置は、さらに、制御手段とスイッチ手段との間に接続され、前記充電電力調整信号に基づいて、出力される充電電流の電力を調整するための電力調整手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の温度制御保護装置。
10. 前記制御手段が電動車両に接続されるインタフェースはＣＡＮバス又はイーサネットを含むことを特徴とする請求項９に記載の温度制御保護装置。
11. 上記請求項１～１０のいずれか一項に記載の温度制御保護装置を含むことを特徴とする充電装置。
12. 前記温度制御保護装置は前記充電装置の電源コネクタに設けられ、又は、
    前記温度制御保護装置は前記充電装置の充電制御手段に設けられ、又は、
    前記温度制御保護装置は前記充電装置の車両コネクタに設けられることを特徴とする請求項１１に記載の充電装置。

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