新能源汽车充电控制装置、方法及新能源汽车充电电源与流程

1.本发明属于新能源汽车的充电技术领域，尤其涉及一种新能源汽车充电控制装置、方法及新能源汽车充电电源。


背景技术：

2.目前，能源产业发展是世界各地应对日益严重的环境和能源危机的战略选择。因此，随着科技的发展，出现了能够利用电代替油，实现“零排放”的新能源汽车，而它是解决目前资源匮乏与经济发展矛盾的重要手段，所以新能源汽车作为利用捷径能源，减少依赖能源，降低碳排放量的交通运输工具具有很好的发展前景。
3.新能源汽车可以使用模式二充电器来利用家庭供电网络进行充电，为新能源汽车提供了很大的充电便利性。但是由于家庭适配电源的供电面板的插座质量良莠不齐，将插头插入插座时可能会未完全连接，插头插片表面也可能会存在异物，这些现象会导致随车充电控制装置和电源不能紧密接触，而形成一个较大的接触电阻。而随车充电控制装置在使用大电流充电时，由于插头为金属材质，金属是热的良导体，热量会通过金属片迅速传导给三角插头，因此，会产生很多潜在的风险，例如，烫伤、着火等引发灾难。目前虽然有一些解决方案，但还存在不足，因此需要一种可以准确监测接触电阻的充电装置，当接触电阻过大时可以停止充电。
4.cn201280011388和cn201310627707专利中，虽然在方案中使用了温度传感器，并放置在插头里用来监测插头的温度，但只在插头内部布置了一个温度传感器。只使用一个温度传感器时，如果布置在插头中央，由于插头一般由橡胶制成，导热效率比较差，这会导致插片发热时温度传感器温度与插片实际温度差距较大，测量的精度无法保证，对设置温度阈值也有不利影响，如果设计过高，则起不到保护作用，设置得过低，则容易在环境温度较高时发生误触。如果布置在l或n极附近，则另一极发热时无法检测。
5.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
6.(1)目前使用的控制策略，都采用设置温度阈值，当温度超过阈值时停止充电或降低充电功率的方法。如果阈值设定过高，有可能在停止充电或降低充电功率时插头已经受到一定损伤，长期使用，可能会导致插头热老化，性能下降；如果阈值设定过低，则在正常使用过程中可能会发生误触。会进一步造成接触电阻在充电过程中发热导致烫伤、起火等潜在问题。
7.(2)现有技术中只有一个温度检测模块无法精确感知l、n极温度，使得无法精确控制充电过程的安全状态。
8.解决以上问题及缺陷的难度为：同时解决上述两个问题存在很大的难度，当l、n任意一极在充电过程中发热时不仅能够快速感知，同时还要能够快速做出反应切断电路。
9.解决以上问题及缺陷的意义为：解决上述问题可以在任意l或n极发热时能够切断充电电路，防止发生起火现象，同时采用温升阈值的设置方式，可以在发生过热现象的早期进行防止，可以有效的防止插头热老化变形，提升插头寿命。


技术实现要素：

10.为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种新能源汽车充电控制装置及方法。具体涉及一种新能源汽车模式二充电控制装置及方法。
11.所述技术方案如下：一种新能源汽车充电控制方法，采用计算温升速率的方式估计插头的发热功率和接触电阻，在温升速率超过设定的阈值时，采用降低充电功率和停止充电控制模式关闭充电电路。
12.在一个实施例中，所述新能源汽车充电控制方法进一步包括：利用两个温度传感器，布置贴近插头l、n极，分别感知l和n极的温度。
13.在一个实施例中，所述新能源汽车充电控制方法进一步包括：利用pe检测、ln错相检测方法，在插头中pe线断开时，关闭充电电路；在ln错相时，启动报警灯，进行报警提示。
14.在一个实施例中，所述新能源汽车充电控制方法具体包括以下步骤：
15.步骤一，利用控制模块预设第一温度阈值30℃、第二温度阈值55℃、运行逐级递增模式的第三温度阈值85℃、第一温升阈值0.25k/s和运行递增模式的第二温升阈值0.58k/s；
16.步骤二，第一温度阈值和第二温度阈值为插头正常工作范围内的温度值，在温度大于第二阈值时，计算插头中l或n极(取温度较高者)从第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率，速率的计算方法为：(第二温度阈值-第一温度阈值)/时间；
17.步骤三，该温升速率大于预设的第一温升阈值且小于第二温升阈值时，向下调整pwm信号的占空比，减少电压导通时间进而降低充电电流，减少充电器的发热量；
18.步骤四，第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率大于第二温升阈值时，停止充电令开关模块关闭充电电路；
19.步骤五，温度高于第三温度阈值时，令开关模块关闭充电电路。
20.在一个实施例中，所述步骤五在pe检测模块检测出pe断线时，令所述开关模块关闭充电电路。
21.本发明的另一目的在于提供一种新能源汽车充电控制装置包括：
22.电源插头，用于在充电过程中分别检测电源插头的温度；
23.缆上控制盒，用于对在充电过程中检测电源插头的温度进行控制；
24.充电枪，用于为充电设备进行充电。
25.在一个实施例中，所述电源插头包括第一温度检测模块、第二温度检测模块，分别用于在充电过程中分别检测电源插头l、n极的温度；第一温度检测模块采用第一温度传感器；第二温度检测模块采用第二温度传感器。
26.在一个实施例中，所述缆上控制盒包括：采集模块，用于将温度检测模块的信号转换为计量模块识别的信号；
27.pe检测模块，通过检测n线与pe线之间的电压来检测插头中pe线是否连接正常，l、n是否反接故障，并将采集信号发送给计量模块；
28.计量模块，用于测量温度检测模块和pe检测模块的信号，并把信号传输给控制模块；
29.开关模块，由控制模块控制，用于开启和关闭充电电路；
30.控制模块，用于对开关模块充电电路关闭状态进行控制。
31.在一个实施例中，所述缆上控制盒进一步包括：
32.存储模块，用于记录充电器曾经的故障信息；
33.显示模块，用于显示充电器当前的状态信息。
34.本发明的另一目的在于提供一种新能源汽车充电电源所述新能源汽车充电电源搭载所述的新能源汽车充电控制装置。
35.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
36.本发明提供的电动汽车模式二充电装置通过在电源插头处安装两个温度探测模块，采用温度阈值与温升阈值的双重判定可以准确感知l、n极上接触电阻发热的情况，解决了由于接触电阻在充电过程中发热导致烫伤、起火等潜在问题，解决了传统设计只有一个温度检测模块无法精确感知l、n极温度的问题，解决了由于pe线断开导致触电的潜在问题。
37.当回路中只有一个温度检测模块时(如l极有)，使用电烙铁对l、n极分别进行加热，发现l极能够断开、n极无法断开。试验结果如图3。实验数据见表1。
38.表1
[0039][0040]
相比于现有技术，本发明的优点进一步包括：
[0041]
本发明利用两个温度传感器，布置贴近插头l、n极，来分别感知l和n极的温度，当异常发热情况出现时能够准确感知，快速反应。
[0042]
分别对传统技术方案(仅l极布置温度检测模块)以及新方案(l、n极均布置温度检测模块)的插头进行加热，发现新方案在施加较低功率加热时，还能更快地检知发热并切断电路。具体效果见表2。
[0043]
表2
[0044][0045]
本发明集成pe检测、ln错相检测功能，当充电过程中发生漏电时，因为有pe(接地线)的存在，电流不会流经人体避免触电的发生，所以当插头中pe线断开时，能够关闭充电电路，继而可以减少触电的风险，当ln错相时，能够点亮报警灯，提示用户。具体见效果图4。
[0046]
本发明控制上采用计算温升速率的方式来估计插头的发热功率/接触电阻，当速率过高时降低充电功率或停止充电。
[0047]
当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能
限制本发明的公开。
附图说明
[0048]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0049]
图1是本发明实施例提供的新能源汽车充电控制方法流程图。
[0050]
图2是本发明实施例提供的新能源汽车充电控制装置示意图。
[0051]
图3是本发明实施例提供的当回路中只有一个温度检测模块时(如l极有)，使用电烙铁对l、n极分别进行加热，发现l极能够断开、n极无法断开的试验效果图。
[0052]
图4是本发明实施例提供的集成pe检测、ln错相检测功能，当充电过程中发生漏电时，因为有pe(接地线)的存在，电流不会流经人体避免触电的发生，所以当插头中pe线断开时，能够关闭充电电路，继而可以减少触电的风险，当ln错相时，能够点亮报警灯，提示用户效果图。
具体实施方式
[0053]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0054]
如图1所示，本发明实施例提供的新能源汽车充电控制方法包括：
[0055]
通过控制模块2-5，预设第一温度阈值30℃、第二温度阈值55℃、第三温度阈值85℃逐级递增、第一温升阈值0.25k/s和第二温升阈值0.58k/s递增对ln极均布置温度检测模块的方案进行加热试验得出温升速率；
[0056]
具体包括以下步骤：
[0057]
步骤一，利用控制模块预设第一温度阈值30℃、第二温度阈值55℃、运行逐级递增模式的第三温度阈值85℃、第一温升阈值0.25k/s和运行递增模式的第二温升阈值0.58k/s；
[0058]
步骤二，第一温度阈值和第二温度阈值为插头正常工作范围内的温度值，在温度大于第二阈值时，计算插头中l或n极(取温度较高者)从第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率，速率的计算方法为：(第二温度阈值-第一温度阈值)/时间；
[0059]
步骤三，该温升速率大于预设的第一温升阈值且小于第二温升阈值时，向下调整pwm信号的占空比，减少电压导通时间进而降低充电电流，减少充电器的发热量；
[0060]
步骤四，第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率大于第二温升阈值时，停止充电令开关模块关闭充电电路；
[0061]
步骤五，温度高于第三温度阈值时，令开关模块关闭充电电路。
[0062]
其中第一温度阈值和第二温度阈值为插头正常工作范围内的温度值，当温度大于第二阈值时，计算插头中l或n极(取温度较高者)从第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率；具体见表3。
[0063]
表3
[0064]
样品温度上升数值(℃)切断时间(s)温升速率(k/s)
ꢀꢀꢀꢀ
样品1721250.58样品2811520.53样品3903660.25
[0065]
当该温升速率大于预设的第一温升阈值且小于第二温升阈值时，通过向下调整pwm信号的占空比来降低充电电流，减少充电器的发热量，当第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率大于第二温升阈值时，停止充电；
[0066]
当温度高于第三温度阈值时，令所述开关模块2-4关闭充电电路，另外当pe检测模块2-2检测出pe断线时，令所述开关模块2-4关闭充电电路。
[0067]
如图2所示，本发明实施例提供的新能源汽车充电控制装置(新能源汽车模式二充电器)，包括：电源插头(三眼电源插头)1、缆上控制盒2和连接汽车用的充电枪3。
[0068]
在本发明中，电源插头1中包含第一温度检测模块1-1、第二温度检测模块1-2，分别用于在充电过程中分别检测电源插头l、n极的温度；第一温度检测模块1-1为第一温度传感器；第二温度检测模块1-2采用第二温度传感器。
[0069]
缆上控制盒2中包括：采集模块2-1，用于将温度检测模块的信号转换为计量模块2-3可识别的信号；
[0070]
pe检测模块2-2，通过检测n线与pe线之间的电压来检测插头中pe线是否连接正常，l、n是否反接等故障，并将采集信号发送给计量模块2-3；
[0071]
计量模块2-3，用于测量温度检测模块和pe检测模块的信号，并把信号传输给控制模块；
[0072]
开关模块2-4，由控制模块2-5控制，用于开启和关闭充电电路；
[0073]
控制模块2-5，预设第一温度阈值、第二温度阈值、第三温度阈值(逐级递增)、第一温升阈值和第二温升阈值(递增)，其中第一温度阈值和第二温度阈值为插头正常工作范围内的温度值，当温度大于第二阈值时，计算插头中l或n极(取温度较高者)从第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率，当该温升速率大于预设的第一温升阈值且小于第二温升阈值时，通过向下调整pwm信号的占空比来降低充电电流，减少充电器的发热量，当第一温度阈值升高到第二温度阈值的速率大于第二温升阈值时，停止充电，当温度高于第三温度阈值时，令所述开关模块2-4关闭充电电路，另外当pe检测模块2-2检测出pe断线时，令所述开关模块2-4关闭充电电路；
[0074]
存储模块2-6，用于记录充电器曾经的故障信息，方便维修，发生问题时方便溯源；
[0075]
显示模块2-7，用于显示充电器目前的状态信息。
[0076]
下面结合具体实验对本发明的积极效果作进一步描述。
[0077]
当回路中只有一个温度检测模块时(如l极有)，使用电烙铁对l、n极分别进行加热，发现l极能够断开、n极无法断开。试验结果如图3。实验数据见表1。
[0078]
分别对传统技术方案(仅l极布置温度检测模块)以及新方案(l、n极均布置温度检测模块)的插头进行加热，发现新方案在施加较低功率加热时，还能更快地检知发热并切断电路。具体效果见表2.
[0079]
本发明集成pe检测、ln错相检测功能，当充电过程中发生漏电时，因为有pe(接地
线)的存在，电流不会流经人体避免触电的发生，所以当插头中pe线断开时，能够关闭充电电路，继而可以减少触电的风险，当ln错相时，能够点亮报警灯，提示用户。具体见效果图4。
[0080]
实验表明：本发明能够分别感知插头l、n极的温度，测量更加准确，方便控制上确定温度阈值与温升阈值。
[0081]
本发明集成pe检测与ln错相检测，使得装置更加安全。
[0082]
本发明控制上采用计算温升速率的方法估计插头发热功率/接触电阻，可以在插头温度还没有上升到对插头有害的温度之前就识别异常发热，并对其做出反应。
[0083]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
[0084]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。