一种直流充电机和电动汽车短路保护装置及方法及系统与流程

1.本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种直流充电机和电动汽车短路保护装置及方法及系统。


背景技术：

2.随着电动汽车技术的发展，电动汽车生产厂家越来越多、电动汽车种类也越来越多。各个电动汽车车型参数也千差万别，最重要的一个参数就是电动汽车的充电电流，各个车型的最大充电电流各不一样。充电电流的不一样进而导致与之相应的电动汽车内部的短路保护熔断器规格也就各不一样。
3.直流充电机的国家标准对充电枪电流也做了规定，分为：80a、125a、200a、250a。
4.由于充电机选择了固定电流规格的充电枪，与之充电机保护对应的熔断器规格也基本确定范围，即熔断器额定电流＝充电枪电流值*k(系数k>1)。目前充电机市场上面主流的充电枪规格是250a，充电机生产厂家根据充电枪的电流规格选取响应的短路保护熔断器，熔断器额定电流＝250a*k。
5.但是实际电动汽车最大充电电流目前市场上面能够达到250a的少之又少，这样电动汽车在设计时，内部短路保护熔断器额定电流一般都小于250a或者小于充电机250a充电枪对应的充电机内部熔断器额定电流(250a*k)。与之带来的问题是市场上面发生短路问题时充电机内部的熔断器动作的概率几乎为零，而电动汽车内部的熔断器则每次大概率发生熔断。
6.目前市场上针对充电机和电动汽车充电短路保护的熔断器匹配性方面没有什么有效措施和技术研究。因为两者熔断器选择参考的最大电流不一致，这样容易导致每次都是电动汽车内部熔断器发生熔断，而电动汽车熔断器发生故障进行更换，其维修成本相当高。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种直流充电机和电动汽车短路保护装置及方法及系统，以解决上述问题。
8.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
9.一种直流充电机和电动汽车短路保护装置，包括充电机主控制器cmu、电动车bms和保护装置；保护装置设置在充电枪和dc输入端之间，充电枪连接电动车bms，电动车bms连接充电机主控制器cmu，充电机主控制器cmu连接保护装置。
10.进一步的，保护装置包括若干熔断器和若干接触器；若干接触器形成接触器阵列，若干熔断器形成熔断器阵列，每个接触器对应串联有熔断器。
11.进一步的，dc输入端连接接触器阵列，熔断器阵列通过主接触器连接充电枪。
12.进一步的，保护装置还包括控制器，控制器连接接触器阵列。
13.进一步的，充电机主控制器cmu与控制器连接。
14.进一步的，一种直流充电机和电动汽车短路保护装置的保护方法，包括以下步骤：
15.启动充电前，充电机的主控制器cmu与电动汽车的bms首先进行握手通信，握手成功后，建立正常通信，彼此获取相关信息；在bms上传给cmu的电池信息中，其中就包含电池的最大充电电流和最大允许充电电流，cmu在获取到bms的最大允许充电电流后，进行记录；
16.cmu和bms的整个通信交互完成后，cmu根据bms的最大允许充电电流以及k1、k2...kn对应的熔断器f1、f2...fn的额定电流进行计算比对，然后cmu与保护装置的控制器进行通信，通过闭合某个接触器从中选择合适规格电流的熔断器；
17.通过以上动作完成了与当前电动汽车充电电流相匹配的熔断器的选择，待接触器k1、k2...kn中的某个吸合后，cmu再控制充电机进行自检及绝缘检测直至进入充电状态；
18.充电完成后，充电机关闭充电模块后，再断开主接触器kz,然后再断开熔断器前端的接触器k1、k2...kn中之前闭合的那个；完成整个动作后进入待机状态，等待下个充电循环的启动。
19.进一步的，计算比对具体包括：
[0020][0021]
其中：i_fn代表某个熔断器的额定电流；
[0022]
i_bms代表电动汽车bms的最大允许充电电流；
[0023]
cmu按照上述计算方法可以针对某个具体的电动汽车选定合适的kn以及对应的fn，从而闭合选定的kn，把fn投入保护电路。
[0024]
进一步的，一种直流充电机和电动汽车短路保护系统，包括：
[0025]
通信建立模块，用于启动充电前，充电机的主控制器cmu与电动汽车的bms首先进行握手通信，握手成功后，建立正常通信，彼此获取相关信息；在bms上传给cmu的电池信息中，其中就包含电池的最大充电电流和最大允许充电电流，cmu在获取到bms的最大允许充电电流后，进行记录；
[0026]
计算对比模块，用于cmu和bms的整个通信交互完成后，cmu根据bms的最大允许充电电流以及k1、k2...kn对应的熔断器f1、f2...fn的额定电流进行计算比对，然后cmu与保护装置的控制器进行通信，通过闭合某个接触器从中选择合适规格电流的熔断器；
[0027]
通过以上动作完成了与当前电动汽车充电电流相匹配的熔断器的选择，待接触器k1、k2...kn中的某个吸合后，cmu再控制充电机进行自检及绝缘检测直至进入充电状态；
[0028]
待机准备模块，用于充电完成后，充电机关闭充电模块后，再断开主接触器kz,然后再断开熔断器前端的接触器k1、k2...kn中之前闭合的那个，完成整个动作后进入待机状态，等待下个充电循环的启动。
[0029]
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
[0030]
本发明其基本原理：现有的充电桩只有固定的熔断器，其规格根据充电枪的额定电流进行选取，实际电动汽车最大充电电流又小于充电枪额定电流。这样在发生短路故障时，车内的熔断器往往会发生熔断，而充电桩的熔断器由于规格过大，导致保护失效。关系如下：
[0031]
i_bms<i_fuse_ev<i_fuse_charger/k1
[0032]
其中：i_bms电动汽车最大允许充电电流
[0033]
i_fuse_ev电动汽车熔断器额定电流
[0034]
i_fuse_charger充电桩熔断器额定电流
[0035]
k1比例系数，k1>1
[0036]
本发明通过充电桩的自动计算和kn
‑
fn的选择，增加熔断器适配的灵活性。使得不同充电电流的电动汽车都能够适配到合适的保护熔断器，利用其熔断器过载和短路保护特性在充电过程中发生短路时及时熔断，保护电动汽车不受损坏。
[0037]
关系如下：
[0038]
i_bms<i_fuse_charger≤i_fuse_ev
[0039]
其中：i_bms电动汽车最大允许充电电流
[0040]
i_fuse_ev电动汽车熔断器额定电流
[0041]
i_fuse_charger充电桩熔断器额定电流
[0042]
k1比例系数，k1>1
[0043]
本发明可以最大程度的发挥充电机内部熔断器的保护作用，避免现在市场上面大功率充电机内部的熔断器变成一个摆设，每次充电短路故障时都是靠电动汽车内部的熔断器发生动作来进行保护，而且电动汽车熔断器故障时也有可能烧毁其他部件，同时进行维修时其维修成本很高。
[0044]
本发明充分发挥充电机的熔断器保护作用，提高充电机和电动汽车充电过程中的安全性保护，降低电动汽车的维修成本。
附图说明
[0045]
图1是充电机内部短路保护装置的原理图
具体实施方式
[0046]
以下结合附图对本发明进一步说明：
[0047]
请参阅图1，保护装置根据熔断器行业规格及电动汽车常用规格进行选择安装，熔断器阵列f1、f2...fn其额定电流由小到大为i1、i2...in。接触器阵列k1、k2...kn其电流规格对应熔断器电流规格进行选择。kz是主接触器，其规格按照充电枪电流进行匹配选择。
[0048]
启动充电前，充电机的主控制器cmu与电动汽车的bms首先进行握手通信，握手成功后，建立正常通信，彼此获取相关信息。在bms上传给cmu的电池信息中，其中就包含电池的最大充电电流和最大允许充电电流。cmu在获取到bms的最大允许充电电流后，进行记录。cmu和bms的整个通信交互完成后，cmu根据bms的最大允许充电电流以及k1、k2...kn对应的熔断器f1、f2...fn的额定电流进行计算比对，然后cmu与保护装置的控制器进行通信，通过闭合某个接触器从中选择合适规格电流的熔断器。通过以上动作完成了与当前电动汽车充电电流相匹配的熔断器的选择，可以充分起到短路保护作用。
[0049]
待接触器k1、k2...kn中的某个吸合后，cmu再控制充电机进行自检及绝缘检测直至进入充电状态。
[0050]
充电完成后，充电机关闭充电模块后，再断开主接触器kz,然后再断开熔断器前端的接触器k1、k2...kn中之前闭合的那个。完成整个动作后进入待机状态，等待下个充电循环的启动。
[0051]
实施例：
[0052]
一种直流充电机和电动汽车短路保护装置，包括充电机主控制器cmu、电动车bms和保护装置；保护装置设置在充电枪和dc输入端之间，充电枪连接电动车bms，电动车bms连接充电机主控制器cmu，充电机主控制器cmu连接保护装置。
[0053]
保护装置包括10个熔断器和10个接触器；10个接触器形成接触器阵列，10个熔断器形成熔断器阵列，每个接触器对应串联有熔断器。
[0054]
dc输入端连接接触器阵列，熔断器阵列通过主接触器连接充电枪。
[0055]
保护装置还包括控制器，控制器连接接触器阵列。
[0056]
充电机主控制器cmu与控制器连接。
[0057]
一种直流充电机和电动汽车短路保护装置的保护方法，包括以下步骤：
[0058]
启动充电前，充电机的主控制器cmu与电动汽车的bms首先进行握手通信，握手成功后，建立正常通信，彼此获取相关信息；在bms上传给cmu的电池信息中，其中就包含电池的最大充电电流和最大允许充电电流，cmu在获取到bms的最大允许充电电流后，进行记录；
[0059]
cmu和bms的整个通信交互完成后，cmu根据bms的最大允许充电电流以及k1、k2...kn对应的熔断器f1、f2...fn的额定电流进行计算比对，然后cmu与保护装置的控制器进行通信，通过闭合某个接触器从中选择合适规格电流的熔断器；
[0060]
计算比对具体包括：
[0061][0062]
其中：i_fn代表某个熔断器的额定电流；
[0063]
i_bms代表电动汽车bms的最大允许充电电流；
[0064]
cmu按照上述计算方法可以针对某个具体的电动汽车选定合适的kn以及对应的fn，从而闭合选定的kn，把fn投入保护电路。
[0065]
通过以上动作完成了与当前电动汽车充电电流相匹配的熔断器的选择，待接触器k1、k2...kn中的某个吸合后，cmu再控制充电机进行自检及绝缘检测直至进入充电状态；
[0066]
充电完成后，充电机关闭充电模块后，再断开主接触器kz,然后再断开熔断器前端的接触器k1、k2...kn中之前闭合的那个。完成整个动作后进入待机状态，等待下个充电循环的启动。