本發(fā)明涉及電動汽車直流充電設(shè)備，具體為一種電動汽車便攜直流充電設(shè)備及其輸入功率限制方法。

背景技術(shù)：

電動汽車便攜充電設(shè)備雖然強調(diào)便攜性，但由于客戶對電動汽車充電速度的要求使得電動汽車充電設(shè)備在設(shè)計時會盡可能壓榨輸入功率，即盡可能使用到供電源輸出的最大功率。目前市面上已有的電動汽車便攜充電設(shè)備多數(shù)采用固定某種規(guī)格輸入線纜，同時根據(jù)bms的需求與設(shè)備輸出能力取交集輸出功率，但是由于便攜設(shè)備的安裝使用方式不同于標(biāo)準(zhǔn)電動汽車充電樁，便攜設(shè)備由于便攜的需求，供電源存在隨機性，無法做到輸入端供電能力百分百完全滿足便攜充電設(shè)備用電需求。

在這種應(yīng)用時存在兩個重大問題：一、由于電動汽車便攜充電設(shè)備需求輸入功率超過前級供電源供電能力，導(dǎo)致前級保護設(shè)備動作跳閘，甚至當(dāng)輸入功率超過前級線纜承受能力時將引發(fā)線纜絕緣老化、失效、起火等重大安全事故。二、同時由于此類電動汽車便攜充電設(shè)備輸入線纜規(guī)格固定，造成用戶在使用時受使用場所供電端子類型不兼容限制而無法使用設(shè)備的問題。

同時市面上也有部分廠家設(shè)計的便攜充電設(shè)備會同時配置兩種輸入線纜一般多為國標(biāo)插頭和功率電纜組合，需要客戶在使用時根據(jù)現(xiàn)場使用的線纜通過設(shè)備上的特定按鈕告知設(shè)備此時前級輸入功率。

這種應(yīng)用中存在兩個重大問題：一、如果客戶在設(shè)置時人為操作錯誤，選用小功率線纜但設(shè)備設(shè)置為大功率模式時，就會引起設(shè)備輸入線纜及前級供電線纜出現(xiàn)嚴重過負荷引發(fā)線纜過熱、絕緣失效、甚至起火等重大風(fēng)險。二、由于設(shè)備同時配置兩種輸入線纜，那么沒有接入前級輸入端口而懸空的線纜端子上存在帶電、漏電的風(fēng)險。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在以下四個問題：(一)便攜充電設(shè)備只配置一種規(guī)格輸入線纜時，存在線纜規(guī)格與供電源規(guī)格不一致，導(dǎo)致客戶無法使用。(二)便攜充電設(shè)備沒有限制輸入功率功能時，存在充電設(shè)備實際輸入功率超過前級供電功率，導(dǎo)致輸入線纜過熱、絕緣失效、甚至起火的重大安全隱患。(三)便攜充電設(shè)備同時配置國標(biāo)插頭及功率線纜兩種輸入線纜時，存在沒有接入前級輸入端口而懸空的線纜端子上存在帶電、漏電的風(fēng)險。(四)便攜充電設(shè)備具備輸入限功率功能，但需要使用者現(xiàn)場設(shè)置時，存在使用者設(shè)置錯誤，從而引發(fā)設(shè)備輸入功率超過前級供電功率，導(dǎo)致輸入線纜過熱、絕緣失效、甚至起火的重大安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種電動汽車便攜直流充電設(shè)備及其輸入功率限制方法，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，使用方便，安全可靠。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種電動汽車便攜直流充電設(shè)備，包括充電設(shè)備本體和n種規(guī)格的交流輸入線纜；所述n種規(guī)格的交流輸入線纜一端分別設(shè)置對應(yīng)規(guī)格要求的標(biāo)準(zhǔn)插頭，另一端分別設(shè)置交流輸入功率連接器；交流輸入功率連接器內(nèi)設(shè)置有一個參考電平信號公共端子、n個信號端子和多個功率端子；功率端子用來連接交流輸入線纜；n個信號端子與n種規(guī)格的交流輸入線纜一一對應(yīng)，且與交流輸入線纜對應(yīng)的信號端子分別與參考電平信號公共端子短接；其中，n為正整數(shù)；所述的充電設(shè)備本體包括控制單元，以及依次連接的交流輸入功率連接插座、ac/dc功率模塊單元和直流控制保護及槍頭單元；交流輸入功率連接插座與交流輸入功率連接器插接配合；控制單元分別通過通訊端口連接交流輸入功率連接插座、ac/dc功率模塊單元和直流控制保護及槍頭單元；控制單元用于通過交流輸入功率連接插座檢測交流輸入功率連接器中信號端子的短接狀態(tài)，對比得到交流輸入線纜規(guī)格，并根據(jù)交流輸入線纜規(guī)格控制ac/dc功率模塊單元輸出，以限制充電設(shè)備的輸入功率。

優(yōu)選的，交流輸入功率連接插座上設(shè)置有與交流輸入功率連接器一一對應(yīng)的插座信號公共端子、插座信號端子和插座功率端子。

進一步，插座信號公共端子與控制單元的參考電平信號端電氣連接；插座信號端子分別與控制單元的n個di端口一一對應(yīng)連接。

優(yōu)選的，所述功率端子的數(shù)量為與l、n、pe交流輸入線纜對應(yīng)的三個，或者為與l1、l2、l3、n、pe交流輸入線纜對應(yīng)的五個。

優(yōu)選的，所述的充電設(shè)備本體還包括用于為充電設(shè)備本體中各組件提供低壓供電電源的輔助電源。

優(yōu)選的，所述的充電設(shè)備本體還包括與控制單元交互的人機交互界面，以及串聯(lián)連接在交流輸入功率連接插座與ac/dc功率模塊單元之間的交流計量電表；控制單元還用于通過通訊端口獲取交流計量電表的計量數(shù)據(jù)，并將計量數(shù)據(jù)輸出至所述人機交互界面進行顯示。

一種電動汽車便攜直流充電設(shè)備輸入功率的限制方法，通過識別交流輸入功率連接器與交流輸入電纜一一對應(yīng)的信號標(biāo)識，確定交流輸入電纜規(guī)格；將交流輸入電纜規(guī)格中的傳輸功率與被充電電池包對應(yīng)的bms反饋的需求功率進行比較，以較小的功率控制充電設(shè)備本體的功率輸出，從而限制充電設(shè)備的輸入功率。

優(yōu)選的，基于本發(fā)明所述的電動汽車便攜直流充電設(shè)備，具體包括如下步驟，

步驟1，根據(jù)前級供電電源供電插座，選擇對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)插頭的交流輸入線纜進行連接，并通過交流輸入功率連接器和交流輸入功率連接插座與充電設(shè)備本體連接；充電設(shè)備本體啟動并初始化；

步驟2，控制單元通過交流輸入功率連接插座檢測交流輸入功率連接器中信號端子的短接狀態(tài)，識別出短接的信號端子，并根據(jù)對應(yīng)的信號端子編碼確定出對應(yīng)的交流輸入線纜規(guī)格，及根據(jù)交流輸入線纜規(guī)格確定交流輸入線纜傳輸功率；其中，信號端子編碼作為對應(yīng)交流輸入電纜的信號標(biāo)識；

步驟3，根據(jù)與直流控制保護及槍頭單元連接的被充電電池包對應(yīng)的bms反饋的需求功率，判斷連接的交流輸入線纜傳輸功率是否大于需求功率；

如果大于，則根據(jù)bms反饋的需求功率，由控制單元控制ac/dc功率模塊單元的功率輸出，以限制充電設(shè)備的輸入功率；

如果不大于，則根據(jù)交流輸入線纜的傳輸功率，由控制單元控制ac/dc功率模塊單元的功率輸出，以限制充電設(shè)備的輸入功率。

進一步，控制單元通過交流輸入功率連接插座檢測交流輸入功率連接器中信號端子的短接狀態(tài)，識別出短接的信號端子的具體步驟為：控制單元判斷與信號端子一一對應(yīng)的di端口是否存在參考電平信號；若存在，則存在參考電平信號的信號端子，即為短接的信號端子；若不存在，則重復(fù)步驟1的操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明所述便攜充電設(shè)備將充電設(shè)備本體與交流輸入線纜進行分離設(shè)計，采用對插方式連接，從而可以為一臺便攜充電設(shè)備提供多套不同規(guī)格的輸入線纜，便于客戶根據(jù)實際情況進行輸入線纜定制化選擇。同時，由于交流輸入功率連接插座的唯一性，充電設(shè)備本體每次能且僅能與一套交流輸入線纜連接，不存在多余插頭懸空帶電的風(fēng)險，保證客戶使用人身安全。

本發(fā)明所述方法，通過便攜充電設(shè)備自行識別輸入線纜標(biāo)識位，從而確定出輸入線纜規(guī)格，并通過與充電后級的bms反饋功率相比較，從而能夠?qū)敵龉β蔬M行控制，使得充電設(shè)備本體可以根據(jù)輸入線纜規(guī)格自動限制輸入功率，避免人為操作不當(dāng)導(dǎo)致輸入功率仍超過前級供電規(guī)格導(dǎo)致的使用風(fēng)險。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實例中所述電動汽車便攜直流充電設(shè)備的組成單元框圖；

圖2是本發(fā)明實例中所述電動汽車便攜直流充電設(shè)備各組件電氣與信號連接示意圖；

圖3是本發(fā)明實例中所述交流輸入功率連接器端子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實例中所述控制單元di端口示意圖；

圖5是本發(fā)明實例中所述輸入功率限制方法的邏輯流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

本發(fā)明的核心是將電動汽車便攜直流充電設(shè)備的輸入線纜與設(shè)備本體采用對插方式進行連接，用戶根據(jù)前級供電源供電能力只能從多套輸入線纜中選用一套輸入線纜，通過在對插端子上設(shè)計與線纜規(guī)格唯一對應(yīng)的信號標(biāo)識，本優(yōu)選實例中采用信號端子編碼作為信號標(biāo)識，結(jié)合便攜直流充電設(shè)備中控制單元的對比控制，使便攜直流充電設(shè)備自動識別輸入線纜規(guī)格以限制輸入功率，達到安全使用功能。

本發(fā)明能夠自動識別輸入線纜、限制電動汽車便攜直流充電設(shè)備輸入功率，通過系統(tǒng)自動識別輸入線纜的信號標(biāo)識，結(jié)合控制邏輯限制輸入功率。其中，輸入線纜規(guī)格可以確定線纜的傳輸功率。

具體的，本發(fā)明一種電動汽車便攜直流充電設(shè)備，如圖1所示，其包括交流輸入線纜、交流輸入功率連接器、交流輸入功率連接插座、ac/dc功率模塊單元、直流控制保護及槍頭單元、控制單元、交流計量電表、輔助電源、人機交互界面。各單元電氣連接關(guān)系如圖2。交流輸入功率連接器的輸入端連接交流輸入線纜，輸出端通過交流輸入功率連接插座分別連接ac/dc功率模塊單元和控制單元；交流計量電表串聯(lián)連接在交流輸入功率連接插座與ac/dc功率模塊單元之間；所述控制單元還用于通過通訊端口獲取交流計量電表的計量數(shù)據(jù)，并將計量數(shù)據(jù)輸出至所述人機交互界面進行顯示；ac/dc功率模塊單元輸出端連接直流控制保護及槍頭單元，控制單元與人機交互界面、ac/dc功率模塊單元和直流控制保護及槍頭單元交互；輔助電源輸出端分別連接交流輸入功率連接插座、控制單元和直流控制保護及槍頭單元。

ac/dc功率模塊單元：根據(jù)控制單元的命令，高效可靠的實現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換；

直流控制保護及槍頭單元：實現(xiàn)ac/dc功率模塊單元與車輛之間的直流功率連接及保護功能；

交流計量電表：對交流輸入設(shè)備的電能進行電量計量，并通過通訊接口告知控制單元并在人機交互液晶屏上進行顯示；

控制單元：與各組成單元通過通訊端口對各單元實現(xiàn)邏輯控制，保證充電控制邏輯正確，可靠，安全，在本發(fā)明中控制單元需要識別交流輸入功率連接器中反饋的信號標(biāo)識以識別出輸入線纜規(guī)格，從而限制輸入功率；

人機交互界面：顯示充電設(shè)備相關(guān)信息，完成人機信息與控制交互；本優(yōu)選實例中采用人機交互液晶屏；

輔助電源：為充電設(shè)備中各組件提供合適的低壓供電電源，保證各組件正常工作及通訊；

交流輸入線纜與交流輸入功率連接器輸入端連接，交流輸入功率連接器與交流輸入功率連接插座插接連接：多套不同規(guī)格的輸入線纜與內(nèi)置功率端子連接，每一種不同規(guī)格的輸入線纜對應(yīng)唯一的信號端子。與交流輸入功率連接器對插的交流輸入功率連接插座也有一一對應(yīng)的功率端子與信號端子。交流輸入功率連接器與充電設(shè)備本體上的交流輸入功率連接插座對插，達到輸入功率線纜及連接器內(nèi)部信號節(jié)點與設(shè)備本體電氣連接。每個交流輸入功率連接器中有不同數(shù)量的功率端子和信號端子，功率端子用來連接交流輸入線纜，為充電設(shè)備提供一定功率的輸入電能。根據(jù)輸入線纜規(guī)格數(shù)量n，在連接器及插座上設(shè)置n+1個信號端子，同時在n+1個信號端子上選定一個信號端子作為參考電平信號公共端子，本優(yōu)選實例中采用信號公共地端子作為參考電平信號公共端子，每種不同規(guī)格輸入線纜連接的信號端子中設(shè)置不同，且當(dāng)用戶選擇合適的輸入線纜插入后，則與輸入線纜規(guī)格對應(yīng)的唯一信號端子與信號公共地端子短接。將對插座n+1個信號端子中不為公共地端子的n個信號端子與控制單元中一組n個數(shù)字輸入采樣上拉di端口實現(xiàn)電氣連接，同時將對插座中設(shè)為信號公共地的端子與控制單元中信號電平地實現(xiàn)電氣連接。

在一種優(yōu)選方案中，選用6種規(guī)格的輸入線纜，分別命名為線纜a、線纜b、線纜c、線纜d、線纜e、線纜f，輸入功率線纜由l、n、pe組成，根據(jù)選型設(shè)計功率信號轉(zhuǎn)接器中有3個功率端子、7個信號端子。如圖3所示輸入功率線纜l、n、pe依次連接1、2、3號功率端子，信號端子中10號端子為信號公共地端子，在線纜a匹配的連接器中短接信號端子4和信號公共地端子10，線纜b匹配的連接器中短接信號端子5和信號公共地端子10，以此類推，線纜c對應(yīng)6和10，線纜d對應(yīng)7和10，線纜e對應(yīng)8和10，線纜f對應(yīng)9和10。

其中，功率端子數(shù)目也可以為5個，分別對應(yīng)l1、l2、l3、n、pe，即對應(yīng)三相電源的實施例。

如圖4所示，當(dāng)用戶選定一套輸入線纜通過交流輸入功率連接器與設(shè)備本體對插座相連時，連接器中唯一與信號公共地端子短接的信號端子會通過對插座將控制單元中與其相連的di端口電平拉至低電平，而其他di端口由于沒有電路與地電平相連會在電路中呈現(xiàn)高電平電位。在本發(fā)明中能夠通過參考電平信號公共端子來實現(xiàn)控制單元的檢測電平為高電平或低電平，本優(yōu)選實例以低電平為例進行說明。控制單元通過檢測這一組di端口的電平高低，識別客戶使用的輸入線纜規(guī)格，并根據(jù)編輯好的控制邏輯，判斷與bms需求功率的大小，按提前約定的輸入線纜載流能力給ac/dc功率模塊單元下發(fā)命令，限制輸入功率，從而達到自動識別輸入線纜，限制輸入功率，保護輸入線纜及前級配電單元的作用。如圖3所示，圖3中的交流輸入功率連接器信號端子與圖4控制單元di端口一一對應(yīng)。

如圖5所示，客戶根據(jù)實際供電端口選擇合適的輸入線纜后，將線纜與交流輸入功率連接器對應(yīng)連接，并將交流輸入功率連接器接入設(shè)備本體插座中，系統(tǒng)上電、控制單元上電后，控制單元檢測di口上設(shè)計的各端口高低電平，當(dāng)檢測到有且僅有一個端口電平為低電平時，會根據(jù)預(yù)先設(shè)計的邏輯給ac/dc功率模塊單元下發(fā)限功率命令，進一步地，控制單元識別低電平端口編碼對應(yīng)的交流輸入線纜傳輸功率之后，判斷交流輸入線纜的傳輸功率是否大于bms反饋的需求功率，若大于，則控制ac/dc功率模塊單元的功率輸出，以限制充電設(shè)備的輸入功率為bms反饋的需求功率，若不大于，則限制充電設(shè)備的輸入功率為交流輸入線纜的傳輸功率。需要說明的是，由于實際供電端口的輸出電壓為標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓，因此，通過上述方案達到限制充電設(shè)備輸入功率的同時，也達到了限制充電設(shè)備輸入電流的目的，從而通過上述方案達到限制輸入電流、輸入功率的目標(biāo)。例如，線纜a為220v@10a國標(biāo)線纜，根據(jù)gb/t18487.1-2015要求，10a線纜電流不能超過8a，輸入線纜與交流輸入功率連接器，并與設(shè)備本體連接后，控制單元檢測到4號線對應(yīng)的第7個di端口為低電平后，控制單元通過命令ac/dc功率模塊單元限制輸出功率，若控制單元檢測到bms需求電流小于8a，則控制單元控制輸入電流為bms需求電流，若bms需求電流大于等于8a，則控制輸入電流為8a，以限制輸入功率，達到保護輸入線纜及前級供電電路的目的。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何纂改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。