電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置及控制方法
2024-02-21 06:14:15 1
專利名稱：電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及電動汽車技術領域，特別是涉及一種電動汽車直流充電接口安全接插 保護裝置及控制方法。
背景技術：
電動汽車在使用非車載直流充電設備進行充電時，當充電操作人員在未關閉充電設備情況下，帶載插拔快速充電接口時，將產生火花，會對人身及充電設備造成較大的安全 隱患。目前還未有可以有效消除安全隱患的電動汽車直流充電接口的安全接插保護裝置。
發明內容
本發明的目的在於克服已有技術的不足，提供一種可以消除帶載插拔充電接口產 生的安全隱患的電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置及控制方法。本發明的電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置，它包括由充電插頭和充電插 座組成的充電接口、充電設備、電池管理系統及分斷控制器，在所述的充電插頭上設置有三 個通訊插針、兩個直流充電插針、兩個電池管理系統供電插針和一個設備接地插針，在所述 的充電插座上開有與八個所述的插針能夠插合配合的插孔，所述的兩個直流充電插針的一 端能夠分別通過充電插座上的兩個直流充電插孔與充電設備的兩個直流輸出端相連並且 其另一端各自通過一根直流輸出線與所述的分斷控制器的控制觸點端相連；所述的三個通 訊插針的一端能夠分別通過充電插座上的三個通訊插孔與充電設備的三個通訊信號埠 相連並且其另一端各自通過數據通訊線與電池管理系統的三個通訊信號埠相連，所述的 兩個電池管理系統供電插針的一端能夠分別通過充電插座上的電池管理系統供電插孔與 充電設備的兩個電池管理系統供電輸出端相連並且其另一端通過低壓輔助電源線與電池 管理系統的兩個供電輸入端相連，分斷控制器的兩根供電線分別與低壓輔助電源線並聯相 連並且分斷控制器的三根通訊線各自與所述的數據通訊線並聯相連，所述的充電插頭的插 針的長度由長到短依次為直流充電插針、電池管理系統供電插針、通訊插針，所述的通訊插 針與直流充電插針的長度差大於設定距離。一種實現電動汽車直流充電接口安全接插的控制方法，它包括以下步驟電池管 理系統和充電設備通過判斷彼此之間的通訊連接情況來控制充電過程。本發明的有益效果和優點在於當充電插座與充電插頭連接後，電池管理系統與 充電設備建立通訊，說明充電接口已正確連接。電池管理系統控制分斷控制器閉合，並通過 通訊控制充電設備打開直流輸出對電動汽車電池進行充電。充電過程中，充電接口被拔開 過程中，通訊插針先分斷，電池管理系統與充電設備的通訊連接失敗，充電設備關閉直流輸 出，並且分斷控制器將切斷充電設備直流輸出與電動汽車電池的連接。隨後電池管理系統 供電插針分斷，可以確保作分斷控制器切斷作為第二級保護。本發明具有結構簡單、多級保 護、安全防護性能突出的顯著優點。
圖1是本發明的電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置的電氣原理圖；圖2是本發明的電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置的控制方法的控制流程圖；圖3是本發明方法的一種具體實施方式
的流程框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。如圖1所示的電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置，它包括由充電插頭CT 和充電插座CZ組成的充電接口、充電設備、電池管理系統及分斷控制器，在所述的充電插 頭上設置有三個通訊插針C、d、e、兩個直流充電插針a、b、兩個電池管理系統供電插針f、g 和一個設備接地插針h，在所述的充電插座CZ上開有與八個所述的插針能夠插合配合的插 孔，所述的兩個直流充電插針的一端能夠分別通過充電插座上的兩個直流充電插孔與充電 設備的兩個直流輸出端相連並且其另一端各自通過一根直流輸出線與所述的分斷控制器 的控制觸點端相連；所述的三個通訊插針的一端能夠分別通過充電插座上的三個通訊插孔 與充電設備的三個通訊信號埠相連並且其另一端各自通過數據通訊線與電池管理系統 的三個通訊信號埠相連，所述的兩個電池管理系統供電插針的一端能夠分別通過充電插 座上的電池管理系統供電插孔與充電設備的兩個電池管理系統供電輸出端相連並且其另 一端通過低壓輔助電源線與電池管理系統的兩個供電輸入端相連，所述的分斷控制器的兩 根供電線分別與低壓輔助電源線並聯相連，所述的分斷控制器的三根通訊線各自與所述的 數據通訊線並聯相連，所述的充電插頭的插針的長度由長到短依次為直流充電插針、電池 管理系統供電插針、通訊插針，所述的通訊插針與直流充電插針的長度差大於設定距離。該 設定距離通常應滿足在拔開充電插座過程中，從通訊插針斷開到直流充電插針斷開之間時 間不短於2個報文發送周期。優選的從通訊插針斷開到直流充電插針斷開之間時間為2-5 個報文發送周期。每個通訊報文發送周期(該周期指的是相鄰兩個報文發送間隔的時間) 根據標準通常小於等於20ms，因此在通常狀況下，設定距離推薦為大於3mm，優選的通訊插 針與直流充電插針的長度差為3mm-6mm。所述的分斷控制器可以採用現有技術中各種形式 的控制電路，也可是電池管理系統的一部分。充電接口的插座CZ對應直流充電插針a、b的插孔a、b連接於電動汽車分斷控制 器，分斷控制器的引出端連接到車載動力電池。對應通訊插針c、d、e的插孔c、d、e連接於 電池管理系統，對應電池管理系統供電插針f、g的插孔f、g連接於電池管理系統，由充電設 備通過該端子為電池管理系統提供12V，24V等輔助供電。其中分斷控制器可以採用現有技 術中各種形式的控制電路，也可是電池管理系統的一部分。本發明的一種實現電動汽車直流充電接口安全接插的控制方法，它包括以下步 驟電池管理系統和充電設備通過判斷彼此之間的通訊連接情況來控制充電過程。所述的 控制充電過程執行以下步驟(a)判斷電池管理系統與充電設備是否建立通訊；(b)如果步 驟(a)中的判斷結果為是，則電池管理系統控制分斷控制器閉合，並控制充電設備直流輸 出端打開對電動汽車電池進行充電並判斷充電過程是否正常；(c)如果步驟(b)中的判斷 結果為是，則充電直至充電結束；(d)如果步驟(b)中的判斷結果為否，則判斷在充電過程中電池管理系統與充電設備的通訊連接中斷是否等於或超過2個(優選2-5個)報文發送 周期或者所述的電池管理系統是否掉電；(e)如果步驟(d)中的電池管理系統判斷充電設 備通訊脫離等於或超過2個報文(優選2-5個)發送周期，沒有接收到報文，則控制分斷控 制器切斷充電迴路；當充電設備判斷與電池管理系統通訊脫離時，則關閉充電設備的輸出； 當電池管理系統判斷掉電時，則電池管理系統控制分斷控制器切斷充電迴路；(f)如果步 驟(b)中的判斷結果為否，則進行其它故障報警；(e)如果步驟(a)中的判斷結果為否，則 判定充電設備無輸出。下面結合圖2舉一具體實施例，來說明本發明的技術方案。步驟1確認充電插頭插入充電插座。在步驟2的低壓供電階段中，低壓輔助電源 端子連接，電設備通過低壓輔助電源端子向電動汽車電池管理系統供電，電池管理系統進 行自檢，判斷電池管理系統是否上電。在步驟2中如果電池管理系統已上電，則執行步驟3 判斷電池管理系統與充電設備是否建立通訊，在步驟3中的通訊連接階段中，充電設備和 電池管理系統相互發送辨識報文，電池管理系統發送的辨識報文包括電池的充電次數、電 池的ID號和通信協議版本號。充電設備的辨識報文包括充電設備的ID號、位置信息和功 率等級，電池所需求的最高電壓、所能接受的最大電流和功率。同時充電設備向電池管理系 統發送充電設備的最大輸出級別，以便電池管理系統能估算預計的充電時間。如果步驟3 中的判斷是肯定的，則執行步驟4進行充電並判斷充電過程是否正常，如果判斷結果為是， 則充電直至電池管理系統和充電設備有一方結束充電階段後，便進入充電結束階段，充電 設備關閉輸出。在執行步驟4的充電階段中，電池管理系統向充電設備實時發送電池充電 級別需求(包括充電模式，電池所需求的電壓、電流和功率值)和電池充電狀態(包括充電 電流和充電電壓的測量值、電池組最高溫度、電池荷電狀態以及剩餘充電時間)。充電設備 根據電池的充電級別需求調整充電電壓和電流並監控充電過程。如果步驟2、3中的任何一 個檢查結果為否，則判定充電設備無輸出。如果步驟4中的判定結果為否，則執行步驟5，步 驟5包括判斷電池管理系統與充電設備通訊脫離時間是否超過2個報文發送周期或者電池 管理系統是否掉電。步驟6，如果步驟(5)中的電池管理系統判斷充電設備通訊脫離超過2 個報文發送周期，沒有接收到報文，則控制分斷控制器切斷充電迴路；當充電設備判斷與電 池管理系統通訊脫離時，則關閉充電設備的輸出；當電池管理系統判斷掉電時，則電池管理
系統控制分斷控制器切斷充電迴路。如果步驟(5)中的判斷結果為否，則進行其它故障報
m 目。
權利要求
電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置，它包括由充電插頭和充電插座組成的充電接口、充電設備、電池管理系統及分斷控制器，其特徵在於在所述的充電插頭上設置有三個通訊插針、兩個直流充電插針、兩個電池管理系統供電插針和一個設備接地插針，在所述的充電插座上開有與八個所述的插針能夠插合配合的插孔，所述的兩個直流充電插針的一端能夠分別通過充電插座上的兩個直流充電插孔與充電設備的兩個直流輸出端相連並且其另一端各自通過一根直流輸出線與所述的分斷控制器的控制觸點端相連；所述的三個通訊插針的一端能夠分別通過充電插座上的三個通訊插孔與充電設備的三個通訊信號埠相連並且其另一端各自通過數據通訊線與電池管理系統的三個通訊信號埠相連，所述的兩個電池管理系統供電插針的一端能夠分別通過充電插座上的電池管理系統供電插孔與充電設備的兩個電池管理系統供電輸出端相連並且其另一端通過低壓輔助電源線與電池管理系統的兩個供電輸入端相連，分斷控制器的兩根供電線分別與低壓輔助電源線並聯相連並且分斷控制器的三根通訊線各自與所述的數據通訊線並聯相連，所述的充電插頭的插針的長度由長到短依次為直流充電插針、電池管理系統供電插針、通訊插針，所述的通訊插針與直流充電插針的長度差大於設定的距離。
2.根據權利要求1所述的電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置，其特徵在於所 述的通訊插針與直流充電插針的長度差不小於3mm。
3.根據權利要求2所述的電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置，其特徵在於所 述的通訊插針與直流充電插針的長度差為3mm-6mm。
4.一種實現電動汽車直流充電接口安全接插的控制方法，其特徵在於它包括以下步 驟電池管理系統和充電設備通過判斷彼此之間的通訊連接情況來控制充電過程。
5.根據權利要求4所述的實現電動汽車直流充電接口安全接插的控制方法，其特徵在 於所述的控制充電過程執行以下步驟(a)判斷電池管理系統與充電設備是否建立通訊；(b)如果步驟(a)中的判斷結果為是，則電池管理系統控制分斷控制器閉合，並控制充 電設備直流輸出端打開對電動汽車電池進行充電並判斷充電過程是否正常；(c)如果步驟(b)中的判斷結果為是，則充電直至充電結束；(d)如果步驟(b)中的判斷結果為否，則判斷在充電過程中電池管理系統與充電設備 的通訊連接中斷是否不短於2個報文發送周期或者所述的電池管理系統是否掉電；(e)如果步驟(d)中的電池管理系統判斷充電設備通訊脫離不短於2個報文發送周期， 沒有接收到報文，則控制分斷控制器切斷充電迴路；當充電設備判斷與電池管理系統通訊 脫離時，則關閉充電設備的輸出；當電池管理系統判斷掉電時，則電池管理系統控制分斷控 制器切斷充電迴路；(f)如果步驟(b)中的判斷結果為否，則進行其它故障報警；(e)如果步驟(a)中的判斷結果為否，則判定充電設備無輸出。
6.根據權利要求5所述的實現電動汽車直流充電接口安全接插的控制方法，其特徵在 於所述的步驟(d)中的電池管理系統與充電設備的通訊連接中斷為2-5個報文發送周期。
全文摘要
本發明公開了電動汽車直流充電接口安全接插保護裝置及控制方法，該方法包括以下步驟電池管理系統和充電設備通過判斷彼此之間的通訊連接情況來控制充電過程。採用本方法當充電插座與充電插頭連接後，電池管理系統與充電設備建立通訊，說明充電接口已正確連接。電池管理系統控制分斷控制器閉合，並通過通訊控制充電設備打開直流輸出對電動汽車電池進行充電。充電過程中，充電接口被拔開過程中，通訊插針先分斷，電池管理系統與充電設備的通訊連接失敗，充電設備關閉直流輸出，並且分斷控制器將切斷充電設備直流輸出與電動汽車電池的連接。隨後電池管理系統供電插針分斷，可以確保作分斷控制器切斷作為第二級保護。
文檔編號H01R13/02GK101807791SQ201010128329
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者周能輝, 張松波, 李慶, 李磊, 趙春明 申請人:天津清源電動車輛有限責任公司;中國汽車技術研究中心