本發(fā)明屬于新能源客車電器控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動客車充電保護系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近幾年，新能源客車飛速發(fā)展，但是其安全性能，尤其是充電安全存在較多隱患。新能源客車充電時線路高溫、短路，甚至充電槍未拔出就上電行駛的現(xiàn)象時有發(fā)生，相關(guān)媒體也報道了多起充電時客車自燃、爆炸等事故，嚴重危害社會安全和個人人身安全，嚴重影響社會公眾對新能源客車的認可度，影響新能源客車的市場推廣，違背了國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種安全、可靠的新能源客車充電保護系統(tǒng)，可以充分消除充電安全隱患。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

一種電動客車充電保護系統(tǒng)，包括動力電池、電池管理系統(tǒng)和充電插座；非車載充電機通過充電插座，在電池管理系統(tǒng)的控制下向動力電池充電，在充電插座的正負極接線柱旁設(shè)有溫濕度傳感器，溫濕度傳感器探測正負極接線柱周圍的溫度k和濕度并發(fā)送給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)將所述溫度k和濕度與溫度設(shè)定值k1、濕度設(shè)定值進行比較，若k>k1或則減小向動力電池的充電電流，其有益效果是可以檢測充電環(huán)境的溫濕度，當(dāng)此時的充電環(huán)境不宜采用大電流充電時，及時控制向動力電池的充電電流，以保護充電過程的安全。

所述在充電插座的正負極接線柱旁設(shè)有溫濕度傳感器，是指溫濕度傳感器的感應(yīng)面與充電插座的正負極接線柱之間在設(shè)定距離范圍內(nèi)。

進一步的，電池管理系統(tǒng)還設(shè)有溫度設(shè)定值k2和濕度設(shè)定值若k>k2或則停止向動力電池充電，其有益效果是當(dāng)此時的充電環(huán)境，也就是溫濕度已經(jīng)超過必要限度時，不應(yīng)該繼續(xù)向動力電池充電，我們可以控制停止繼續(xù)充電，用以保護充電安全。

進一步的，所述充電插座內(nèi)還具有電子鎖，電子鎖由非車載充電機供電，在其供電回路中設(shè)有常閉開關(guān)kb，可通過斷開該常閉開關(guān)kb控制電子鎖停止鎖止功能，其有益效果是在充電槍插入充電插座后，電子鎖得電控制機械開關(guān)閉合，當(dāng)電子鎖未可靠鎖止時，充電設(shè)備不能充電或停止充電。當(dāng)發(fā)生意外時可手動斷開電子鎖的開關(guān)kb，拔下充電槍。

進一步的，充電插座的正極與動力電池的正極之間設(shè)有逆流保護單元，用于防止動力電池逆流放電；所述逆流保護單元采用逆流保護二極管，防止非車載充電機內(nèi)部二極管損壞時電池逆流放電損壞非車載充電機。

進一步的，還包括一直流絕緣監(jiān)測儀，通過實時監(jiān)測充電插座內(nèi)高壓母線的對地阻抗，得到所述電動客車充電保護系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，并將電動客車充電保護系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)發(fā)送給電池管理系統(tǒng)，其有益效果是可以及時檢測系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，如果絕緣電阻值過小，電池管理系統(tǒng)可以發(fā)出指令禁止充電。

進一步的，動力電池和電池管理系統(tǒng)通過充電接觸器相連，所述絕緣監(jiān)測儀還通過檢測并比較充電插座高壓母線電壓和動力電池兩端的電壓，判斷所述充電接觸器的狀態(tài)，如果發(fā)生接觸器粘連故障，絕緣監(jiān)測儀會及時將故障信息傳送給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)發(fā)出指令禁止充電；

進一步的，絕緣監(jiān)測儀將采集的電池端電壓實時發(fā)送給電池管理系統(tǒng)，比較動力電池兩端的電壓和電池管理系統(tǒng)設(shè)定的電壓值，判斷動力電池是否過充，如果存在過充現(xiàn)象，則禁止充電；

進一步的，本系統(tǒng)還包括整車控制器，在整車控制器與油門使能端之間設(shè)有繼電器ka1，ka1使整車控制器與油門使能端之間處于長連狀態(tài)，且ka1與電池管理系統(tǒng)相連，當(dāng)電動汽車正在充電時，電池管理系統(tǒng)控制ka1使整車控制器與油門使能端斷開；另外，在整車控制器與擋位使能端之間設(shè)有繼電器ka2，ka2使整車控制器與擋位使能端之間處于長連狀態(tài)，且ka2與電池管理系統(tǒng)相連，當(dāng)電動汽車正在充電時，電池管理系統(tǒng)控制ka2使整車控制器與擋位使能端斷開，其有益效果是當(dāng)車輛正在充電時，電池管理系統(tǒng)控制斷開油門信號ka1和踏板信號ka2，駕駛員忘記拔充電槍時，車輛不能行駛。

進一步的，所述溫濕度傳感器為一體式插針型傳感器，充電插座的正負極接線柱旁設(shè)有相應(yīng)的插孔，所述溫濕度傳感器的感應(yīng)體一側(cè)靠近正負極接線柱，但與正負極接線柱不接觸，采用一體式插針型傳感器，體積構(gòu)造小，固定位置牢固，不易在車輛使用過程中產(chǎn)生偏移，避免了正負極接線柱旁的溫濕度檢測不準確。

本發(fā)明還提出了一種電動客車充電保護方法，包括以下步驟：

開始進行充電時，非車載充電機和電池管理系統(tǒng)進行物理連接，電池管理系統(tǒng)得電，控制電子鎖動作，保證鎖止可靠，同時斷開繼電器ka1和ka2，整車控制器無法接收到行車信號，保證車輛充電靜止；

絕緣監(jiān)測儀得電后對充電高壓系統(tǒng)的絕緣狀況進行監(jiān)測，并根據(jù)充電接觸器前后端壓差判斷接觸器是否粘連，如果有絕緣故障或充電接觸器粘連故障，絕緣監(jiān)測儀及時向電池管理系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)報文，電池管理系統(tǒng)控制禁止充電；

在充電握手階段，非車載充電機向電池管理系統(tǒng)發(fā)送最大輸出能力的報文，電池管理系統(tǒng)根據(jù)非車載充電機播報的充電能力發(fā)送充電請求；

在恒流階段，當(dāng)電池當(dāng)前允許充電電流大于充電機的最大輸出電流時，電池管理系統(tǒng)按照非車載充電機的最大輸出電流發(fā)送充電請求；

充電過程中，電池管理系統(tǒng)實時向非車載充電機發(fā)送充電請求，非車載充電機根據(jù)充電請求調(diào)整充電電流和充電電壓，同時，溫濕傳感器將周圍溫度和濕度信息反饋給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)根據(jù)溫濕狀況判斷是否需要減小充電電流或停止充電；

當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到當(dāng)前電池狀態(tài)滿足充電終止條件時，電池管理系統(tǒng)向非車載充電機發(fā)送充電終止報文，停止充電。

本發(fā)明的有益效果：

1、車輛在露天場地充電時，如遇雨雪天氣導(dǎo)致濕度降低，可自動控制斷開充電接觸器，停止充電，避免充電插座內(nèi)滲入水珠，引起短路，損壞充電機和車輛充電系統(tǒng)；

2、車輛正在充電時，bms控制斷開油門信號開關(guān)和踏板信號開關(guān)，駕駛員忘記拔充電槍時，車輛不能行駛；

3、當(dāng)充電插座端溫度高于控制策略中設(shè)定值時，bms控制減小充電電流或停止充電，以減小溫升，杜絕充電自燃現(xiàn)象；

4、絕緣監(jiān)測儀參與到充電控制系統(tǒng)中，如有絕緣故障，會控制停止充電，避免高壓電與車身短路，危害人身安全，損壞低壓控制系統(tǒng)；

5、本發(fā)明提出的充電保護系統(tǒng)及方法可進行充電限流保護、短路保護、車輛充電靜止保護、過充保護，充電安全可靠，可以大批量應(yīng)用于電動客車。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：

一種電動客車充電保護系統(tǒng)，包括動力電池、電池管理系統(tǒng)和充電插座；非車載充電機通過充電插座，在電池管理系統(tǒng)的控制下向動力電池充電，在充電插座的正負極接線柱旁設(shè)有溫濕度傳感器：溫濕度傳感器探測正負極接線柱周圍的溫度k和濕度并發(fā)送給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)將所述溫度k和濕度與溫度設(shè)定值k1、濕度設(shè)定值進行比較，若k>k1或則減小向動力電池的充電電流，若k>k2或則停止向動力電池充電，其有益效果是可以檢測充電環(huán)境的溫濕度，當(dāng)此時的充電環(huán)境不宜采用大電流充電時，及時控制向動力電池的充電電流，或溫濕度已經(jīng)超過必要限度時，不應(yīng)該繼續(xù)向動力電池充電，我們可以控制或停止充電，以保護充電過程的安全。

充電插座內(nèi)具有電子鎖，電子鎖由非車載充電機供電，在其供電回路中設(shè)有常閉開關(guān)kb，可通過斷開該常閉開關(guān)kb控制電子鎖停止鎖止功能，當(dāng)電子鎖未可靠鎖止時，充電設(shè)備不能充電或停止充電。當(dāng)發(fā)生意外時可手動斷開電子鎖的開關(guān)kb，拔下充電槍。

充電插座的正極與動力電池的正極之間設(shè)有逆流保護單元，用于防止動力電池逆流放電；所述逆流保護單元采用逆流保護二極管，該逆流保護二極管設(shè)在充電正極主電路中，一端連接車輛充電插座，一端連接動力電池，可以防止當(dāng)非車載充電機內(nèi)部二極管損壞時電池逆流放電損壞充電機。

實施例2：

作為上述實施例的優(yōu)化，在本實施例中設(shè)置一直流絕緣監(jiān)測儀，通過實時監(jiān)測高壓系統(tǒng)的對地阻抗(當(dāng)r<r1時，應(yīng)當(dāng)禁止充電；r為母線的對地阻抗，r1為設(shè)定值)，得到系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，并將系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)發(fā)送給電池管理系統(tǒng)。

絕緣監(jiān)測儀具有兩組正負高壓接線口，一組連接在充電插座端，一組連接在動力電池端，不僅可以對高壓正負極進行絕緣檢測，也可以通過對電池端電壓和充電插座端電壓進行采集來判斷充電接觸器km1和km2是否粘連，如果發(fā)生接觸器粘連故障，絕緣監(jiān)測儀會及時將故障信息傳送給bms，bms發(fā)出指令禁止充電。

絕緣監(jiān)測儀將采集的電池端電壓實時發(fā)送給bms，比較動力電池兩端的電壓和bms設(shè)定的電壓值，當(dāng)u＞u1，(u為動力電池兩端的電壓，u1為bms設(shè)定的電壓值)；則動力電池發(fā)生過充現(xiàn)象，停止充電。

實施例3：

本發(fā)明還可以納入整車控制器，在整車控制器與油門使能端之間設(shè)有繼電器ka1，ka1使整車控制器與油門使能端之間處于長連狀態(tài)，且ka1與電池管理系統(tǒng)相連，當(dāng)電動汽車正在充電時，電池管理系統(tǒng)控制ka1使整車控制器與油門使能端斷開；另外，在整車控制器與擋位使能端之間設(shè)有繼電器ka2，ka2使整車控制器與擋位使能端之間處于長連狀態(tài)，且ka2與電池管理系統(tǒng)相連，當(dāng)電動汽車正在充電時，電池管理系統(tǒng)控制ka2使整車控制器與擋位使能端斷開，其有益效果是當(dāng)車輛正在充電時，電池管理系統(tǒng)控制斷開油門信號ka1和踏板信號ka2，駕駛員忘記拔充電槍時，車輛不能行駛。

所述溫濕度傳感器為一體式插針型傳感器，充電插座的正負極接線柱旁設(shè)有相應(yīng)的插孔，所述溫濕度傳感器的感應(yīng)體一側(cè)靠近正負極接線柱，但與正負極接線柱不接觸。

車輛充電接口是連接電池和充電機的橋梁，對外直接通過物理線與充電機相連，對內(nèi)有連接動力電池的主電路dc+、dc-端子、can線正負、低壓電源正負、充電確認線cc，溫度傳感器信號線w+w-、電子鎖的電源線ds。

車輛充電接口包括充電插頭和充電插座，在進行充電時，人工將外部充電插頭插入充電插座內(nèi)，ds觸點首先接觸，得電后給機械鎖供電，進行機械鎖止，bms也控制斷開ka1和ka2，開始進行充電。

充電過程中，電池管理系統(tǒng)、非車載充電機、絕緣監(jiān)測儀構(gòu)成充電系統(tǒng)can網(wǎng)絡(luò)，實時進行信息交換，電池管理系統(tǒng)根據(jù)電池當(dāng)前狀態(tài)、非車載充電機、絕緣監(jiān)測儀、溫濕傳感器、電子鎖反饋的信息協(xié)調(diào)控制充電電流、充電接觸器、油門信號繼電器ka1、擋位信號繼電器ka2，對充電系統(tǒng)進行限流保護、短路保護、靜止充電保護、過充保護，保證車輛充電安全。

充電保護的具體控制方式如下：

(1)充電限流保護的控制邏輯：當(dāng)溫度值k>k1或相對濕度電池管理系統(tǒng)發(fā)出減小充電電流的命令。

(2)禁止充電的控制邏輯：①溫度值k>k2；②相對濕度③絕緣阻值r<r1；④充電接觸器粘連；⑤電池總電壓u＞u1，滿足其中任意一種，電池管理系統(tǒng)發(fā)出停止充電的命令；

(3)車輛靜止充電的控制邏輯：①電池管理系統(tǒng)與整車控制器通訊正常；②繼電器ka1斷開；③繼電器ka2斷開；④絕緣阻值r<r1；⑤電子鎖處于鎖止狀態(tài)，滿足任意一項車輛無法行駛；

(4)過充保護的控制邏輯：電池管理系統(tǒng)的電壓采集模塊正?；蚪^緣監(jiān)測儀檢測電池電壓u＞u1，u為動力電池兩端的電壓，u1為電池管理系統(tǒng)設(shè)定電壓值；

(5)其中，k1<k2，

實施例4：一種電動客車充電保護方法：包括：

開始進行充電時，非車載充電機和電池管理系統(tǒng)進行物理連接，電池管理系統(tǒng)得電，控制電子鎖動作，保證鎖止可靠，同時斷開繼電器ka1和ka2，整車控制器無法接收到行車信號，保證車輛充電靜止；

絕緣監(jiān)測儀得電后對充電高壓系統(tǒng)的絕緣狀況進行監(jiān)測，并根據(jù)充電接觸器前后端壓差判斷接觸器是否粘連，如果有絕緣故障或充電接觸器粘連故障，絕緣監(jiān)測儀及時向電池管理系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)報文，電池管理系統(tǒng)控制禁止充電；

在充電握手階段，非車載充電機向電池管理系統(tǒng)發(fā)送最大輸出能力的報文，電池管理系統(tǒng)根據(jù)非車載充電機播報的充電能力發(fā)送充電請求；

在恒流階段，當(dāng)電池當(dāng)前允許充電電流大于充電機的最大輸出電流時，電池管理系統(tǒng)按照非車載充電機的最大輸出電流發(fā)送充電請求；

充電過程中，電池管理系統(tǒng)實時向非車載充電機發(fā)送充電請求，非車載充電機根據(jù)充電請求調(diào)整充電電流和充電電壓，同時，溫濕傳感器將周圍溫度和濕度信息反饋給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)根據(jù)溫濕狀況判斷是否需要減小充電電流或停止充電；

當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到當(dāng)前電池狀態(tài)滿足充電終止條件時，電池管理系統(tǒng)向非車載充電機發(fā)送充電終止報文，停止充電。

該方法可進行充電限流保護、短路保護、車輛充電靜止保護、過充保護，充電安全可靠，可以大批量應(yīng)用于新能源客車。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。