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CN106712209A - 一种直流充电设备安全充电的多重保护装置及保护方法 - Google Patents

一种直流充电设备安全充电的多重保护装置及保护方法 Download PDF

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何若虚
郭永亮
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Abstract

本发明公开了一种直流充电设备安全充电的多重保护装置及保护方法，包括控制单元、急停检测单元、温度检测单元、电源模块组、过流检测单元和过压检测单元，控制单元同时与急停检测单元、温度检测单元、过流检测单元、过压检测单元、电源模块组相连接，控制单元还通过CAN BUS1与车辆BMS相连接，控制单元还通过CANBUS2与控制电源模块组的空开相连接。通过三重保护机制，使电动汽车充电过程的安全性大大提高，且本发明结构简单、实用性强。

Description

一种直流充电设备安全充电的多重保护装置及保护方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电设备设计技术，尤其是指一种直流充电设备安全充电的多重保护装置及保护方法。
背景技术
目前，电动汽车以低污染，高环保的特点成为越来越多消费者的选择，但是，电动汽车现在仍然存在一些安全隐患，例如充电过程中安全事故频发，缺乏有效的保护手段，成为该制约电动汽车行业发展最重要的屏障。所以通过改善充电设备给电动汽车的充电安全性，可以提高消费者使用电动汽车的安全性和积极性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中充电过程中安全事故频发，缺乏有效的保护手段的缺陷，提供一种直流充电设备安全充电的多重保护装置及保护方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种直流充电设备安全充电的多重保护装置，包括控制单元、急停检测单元、温度检测单元、电源模块组、过流检测单元和过压检测单元，控制单元同时与急停检测单元、温度检测单元、过流检测单元、过压检测单元、电源模块组相连接，控制单元还通过CAN BUS1与车辆BMS相连接，控制单元还通过CANBUS2与控制电源模块组的空开相连接。
一种直流充电设备安全充电的多重保护装置的保护方法，多重保护装置通过三重保护对充电设备进行保护，具体为：
1)第一级保护：根据检测到的系统状态进行保护
A、急停保护：系统检测到急停信号后50ms内断开充电设备与电动汽车的物理连接并切断电源模块供电，结束本次充电流程。
B、过压保护：设置系统电压保护阀值Vp，在充电过程中，持续检测充电电压值是否大于Vp，若是则切断供电，结束本次充电流程。
C、过流保护：设置系统电流保护阀值Ip，在充电过程中，持续检测充电电流值是否大于Ip，若是则切断供电，结束充电流程。
D、过温度保护：设置系统过温度保护阀值Tp，恢复阀值Tpr，充电过程中，持续检测系统温度是否大于Tp，若是则减小1/2充电电流，检测到系统温度小于Tpr时，恢复系统需求充电电流。其中Tp大于Tpr。
E、系统绝缘异常保护和高压接触器粘连保护：在系统准备启动充电过程中，系统会自检，如果检查出系统绝缘异常或者高压接触器粘连，则结束本次充电流程。
F、通讯失败保护：充电过程中，各监控单元间通讯失败或者和电池管理系统通讯失败，则结束本次充电流程。
2)第二级保护：通过与电池管理系统交互的阀值进行保护
A、电池组最大允许充电电压保护：充电过程中，持续检测充电电压值是否大于电池管理系统传送的电池组最大允许充电电压值，若是则结束本次充电流程。
B、电池组最大允许充电电流保护：充电过程中，持续检测充电电流值是否大于电池管理系统传送的电池组最大允许充电电流值，若是则结束本次充电流程。
3)第三级保护：通过实时充电数据进行冗余保护
A、过充保护：根据握手阶段电池管理系统传送的电池总电量Qm和电池荷电状态(SOC)D，计算得出电池可充电量Qs＝(1-D)*Qm，充电过程中实时获取电表电量，判断已充电量是否大于电池可充电量，若是则结束本次充电流程。
B、充电时间过长保护：充电过程中，已充电量Q＝∫(Vt*It)dt，其中Vt、It分别为t时刻的充电电压、充电电流。在T时刻已充电量Q大于电池可充电量时，结束本次充电流程。
作为一种优选方案，直流充电设备安全充电的多重保护装置还包括辅助电源，辅助电源给控制单元供电。
作为一种优选方案，直流充电设备安全充电的多重保护装置还包括车辆BMS，控制单元通过CANBUS1与车辆BMS相连接。
在第三级保护中，还包括：
C、BMS传输电池数据异常保护：充电过程中，电池管理系统实时的传送电池的荷电状态(SOC)，若已充电量在增加，但荷电状态不增加或者减小或者等于100％，则电池管理系统传送数据异常，结束本次充电流程。
本发明的有益效果是，通过三重保护机制，使电动汽车充电过程的安全性大大提高，且本发明结构简单、实用性强。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理框图。
其中：1、控制单元，2、急停检测单元，3、温度检测单元，4、电源模块组，5、过流检测单元，6、过压检测单元，7、空开，8、辅助电源，9、车辆BMS。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：一种直流充电设备安全充电的多重保护装置，如图1所示，包括控制单元1、急停检测单元2、温度检测单元3、电源模块组4、车辆BMS9、过流检测单元5和过压检测单元6，控制单元同时与急停检测单元、温度检测单元、过流检测单元、过压检测单元、电源模块组相连接，控制单元还通过CAN BUS1与车辆BMS相连接，控制单元还通过CANBUS2与控制电源模块组的空开7相连接。控制单元通过CANBUS1与车辆BMS相连接。多重保护装置还包括辅助电源8，辅助电源给控制单元供电。
一种直流充电设备安全充电的多重保护装置的保护方法，多重保护装置通过三重保护对充电设备进行保护，具体为：
1)第一级保护：根据检测到的系统状态进行保护
A、急停保护：系统检测到急停信号后50ms内断开充电设备与电动汽车的物理连接并切断电源模块供电，结束本次充电流程。
B、过压保护：设置系统电压保护阀值Vp，在充电过程中，持续检测充电电压值是否大于Vp，若是则切断供电，结束本次充电流程。
C、过流保护：设置系统电流保护阀值Ip，在充电过程中，持续检测充电电流值是否大于Ip，若是则切断供电，结束充电流程。
D、过温度保护：设置系统过温度保护阀值Tp，恢复阀值Tpr，充电过程中，持续检测系统温度是否大于Tp，若是则减小1/2充电电流，检测到系统温度小于Tpr时，恢复系统需求充电电流。其中Tp大于Tpr。
E、系统绝缘异常保护和高压接触器粘连保护：在系统准备启动充电过程中，系统会自检，如果检查出系统绝缘异常或者高压接触器粘连，则结束本次充电流程。
F、通讯失败保护：充电过程中，各监控单元间通讯失败或者和电池管理系统通讯失败，则结束本次充电流程。
2)第二级保护：通过与电池管理系统交互的阀值进行保护
A、电池组最大允许充电电压保护：充电过程中，持续检测充电电压值是否大于电池管理系统传送的电池组最大允许充电电压值，若是则结束本次充电流程。
B、电池组最大允许充电电流保护：充电过程中，持续检测充电电流值是否大于电池管理系统传送的电池组最大允许充电电流值，若是则结束本次充电流程。
3)第三级保护：通过实时充电数据进行冗余保护
A、过充保护：根据握手阶段电池管理系统传送的电池总电量Qm和电池荷电状态(SOC)D，计算得出电池可充电量Qs＝(1-D)*Qm，充电过程中实时获取电表电量，判断已充电量是否大于电池可充电量，若是则结束本次充电流程。
B、充电时间过长保护：充电过程中，已充电量Q＝∫(Vt*It)dt，其中Vt、It分别为t时刻的充电电压、充电电流。在T时刻已充电量Q大于电池可充电量时，结束本次充电流程。
C、BMS传输电池数据异常保护：充电过程中，电池管理系统实时的传送电池的荷电状态(SOC)，若已充电量在增加，但荷电状态不增加或者减小或者等于100％，则电池管理系统传送数据异常，结束本次充电流程。

Claims (5)

1.一种直流充电设备安全充电的多重保护装置，其特征是，包括控制单元、急停检测单元、温度检测单元、电源模块组、过流检测单元和过压检测单元，控制单元同时与急停检测单元、温度检测单元、过流检测单元、过压检测单元、电源模块组相连接，控制单元还通过CAN BUS1与车辆BMS相连接，控制单元还通过CANBUS2与控制电源模块组的空开相连接。
2.根据权利要求1所述的一种直流充电设备安全充电的多重保护装置，其特征是，还包括辅助电源，辅助电源给控制单元供电。
3.根据权利要求1或2所述的一种直流充电设备安全充电的多重保护装置，其特征是，还包括车辆BMS，控制单元通过CANBUS1与车辆BMS相连接。
4.一种直流充电设备安全充电的多重保护装置的保护方法，其特征是，多重保护装置通过三重保护对充电设备进行保护，具体为：
1）第一级保护，根据检测到的系统状态进行保护：
A、急停保护：系统检测到急停信号后50ms内断开充电设备与电动汽车的物理连接并切断电源模块供电，结束本次充电流程；
B、过压保护：设置系统电压保护阀值Vp，在充电过程中，持续检测充电电压值是否大于Vp，若是则切断供电，结束本次充电流程；
C、过流保护：设置系统电流保护阀值Ip，在充电过程中，持续检测充电电流值是否大于Ip，若是则切断供电，结束充电流程；
D、过温度保护：设置系统过温度保护阀值Tp，恢复阀值Tpr，充电过程中，持续检测系统温度是否大于Tp，若是则减小1/2充电电流，检测到系统温度小于Tpr时，恢复系统需求充电电流，其中Tp大于Tpr；
E、系统绝缘异常保护和高压接触器粘连保护：在系统准备启动充电过程中，系统会自检，如果检查出系统绝缘异常或者高压接触器粘连，则结束本次充电流程；
F、通讯失败保护：充电过程中，各监控单元间通讯失败或者和电池管理系统通讯失败，则结束本次充电流程；
2）第二级保护，通过与电池管理系统交互的阀值进行保护：
A、电池组最大允许充电电压保护：充电过程中，持续检测充电电压值是否大于电池管理系统传送的电池组最大允许充电电压值，若是则结束本次充电流程；
B、电池组最大允许充电电流保护：充电过程中，持续检测充电电流值是否大于电池管理系统传送的电池组最大允许充电电流值，若是则结束本次充电流程；
3）第三级保护，通过实时充电数据进行冗余保护：
A、过充保护：根据握手阶段电池管理系统传送的电池总电量，计算得出电池可充电量，充电过程中实时获取电表电量，判断已充电量是否大于电池可充电量，若是则结束本次充电流程；
B、充电时间过长保护；
作为一种优选方案，直流充电设备安全充电的多重保护装置还包括辅助电源，辅助电源给控制单元供电。
5.根据权利要求4中所述的一种直流充电设备安全充电的多重保护装置的保护方法，其特征是，在第三级保护中，还包括：
C、BMS传输电池数据异常保护：充电过程中，电池管理系统实时的传送电池的荷电状态（SOC），若已充电量在增加，但荷电状态不增加或者减小或者等于100%，则电池管理系统传送数据异常，结束本次充电流程。
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