一种充电装置的温度保护系统及温度保护方法

技术领域

本发明属于新能源电动汽车充电装置温度保护技术领域，具体涉及一种充电装置的温度保护系统及温度保护方法。

背景技术

随着社会的不断进步与发展，人们的环境保护意识越来越强烈，而新能源动力汽车作为一类环保出行交通工具应用越来越广泛，新能源电动汽车主要采用电能作为动力源进行驱动。

新能源电动汽车充电装置是一种用于对新能源电动汽车的车用电池进行充电的装置，为了充电装置在对电池的使用安全性，充电装置需要具备良好的过温保护、漏电保护以及防水防尘性能，目前常见的新能源电动汽车充电装置主要采用在充电装置内部设置温度传感器或者在电源插头部位设置温度传感器的方式对充电装置进行温度检测，在充电装置使用过程中，通过温度传感器的检测数据对充电装置是否处于过温状态进行判断，从而对充电装置进行过温保护。

然而，单一的采用温度传感器对充电装置或充电插头检测的方式并不能对充电装置起到准确温度保护的作用，例如：当充电装置在室外温差较大的地区使用时，充电装置以及新能源动力汽车放置在室外，室外温度为-40℃，室内温度为10℃，则当充电装置与新能源动力汽车从外界转移到室内使用时，充电装置的内外温差可以达到50℃，经实验得出，在室外存放的充电装置转移至室内后，需要待机1h或充电20min才可以达到室温，也就是说，在充电装置充电20min达到室温这一过程，充电装置处于温度保护状态，但是实际上，这一阶段是由室内外温差导致的温度保护异常报警，而并非充电异常导致的温度保护。

又例如：充电电流过大或短路的情况下，充电装置的快速升温速率与温度传感器的响应时间的差异，单一的根据温度传感器检测数据进行温度保护的温度保护方法不能进行快速响应，而充电装置在充电电流过大或短路的情况下会出现瞬时温升的情况，经实验得出，在40A的异常电流下，温升速率一般为21℃/min，在40A的异常电流下，充电线缆2min之后将会出现绝缘层破皮现象，以及线缆短路，起火等现象，因此，瞬时的温升会使得充电装置的充电过程具有极大的安全风险。

现有的大部分充电装置的温度保护系统与温度保护方法单一化，在使用过程中容易受环境温差、短路异常快速升温、检测器件失效以及保护开关失效等因素的影响出现过温保护效果准确性差的情况，使得充电装置的温度保护性能较差，使得充电装置的使用安全性低。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种充电装置的温度保护系统及温度保护方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电装置的温度保护系统及温度保护方法，以解决上述充电装置的温度保护安全性差的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种充电装置的温度保护系统，包括充电控制模块、交流电源插头、交流电源插头内部温度传感器、温度开关、充电装置内部温度传感器、开关模块以及TEC制冷器；

所述充电控制模块与交流电源插头内部温度传感器、充电装置内部温度传感器、开关模块和TEC制冷器相连接；

所述温度开关设于交流电源插头内，所述温度开关串接在交流电源插头的接电插片(AC_L)与L线缆之间，所述温度开关具有过温保护以及控制供电回路L线通断功能；

所述开关模块用于对充电过程中供电回路进行通断控制，所述开关模块为一继电器，具有两组触点及控制端，所述两组触点分别串接在交流电源插头的两个接电插片(AC_L、AC_N)与充电装置供电回路之间，所述控制端和充电控制模块连接；

所述TEC制冷器装贴在开关模块表面，所述TEC制冷器具有散热的静音性。

进一步地，所述充电控制模块用于接收并处理交流电源插头内部温度传感器和充电装置内部温度传感器的信息。

进一步地，所述交流电源插头内部温度传感器和充电装置内部温度传感器均为热敏电阻，所述交流电源插头内部温度传感器用于检测充电过程中电源插头的初始温度和即时温度，所述充电装置内部温度传感器用于检测充电过程中充电装置的初始温度和即时温度。

进一步地，所述温度开关初始状态为闭合状态，当温度开关自身及周围环境温度超过保护阈值，温度开关转为断开状态，当温度开关自身及周围环境温度降低至恢复阈值，温度开关转为闭合状态。

一种充电装置的温度保护方法，包括上述温度保护系统，还包括以下步骤：

S1、在对充电装置进行温度保护的过程中，采用充电控制模块控制充电装置内部温度传感器以20ms为一周期，周期性采集充电装置的初始温度与即时温度值，采集到的初始温度与即时温度经充电控制模块的软件滤波处理，得到精确的温度采样结果，根据充电装置的即时温度值的变化对充电装置是否处于充电状态进行检测判断；

S2、当充电装置未处于充电状态时，记录即时温度值，并将即时温度值作为环境参考温度值，当充电装置处于充电状态时，检测充电装置充电时间是否满一个单位时间，当充电装置充电时间满一个单位时间后，判断充电时间是否为第一次满一个单位时间，反之，则对充电装置的充电时间继续进行检测，直到充电装置的充电时间满一个单位时间；

S3、当充电装置的充电时间第一次满一个单位时间时，比较即时温度值与环境参考温度值，判断温升值是否大于设定值，当充电装置的充电时间不是第一次满一个单位时间时，比较即时温度值与上一个单位时间的温度值，同样，判断温升值是否大于设定值；

S4、当温升值大于设定值时，记录温升值大于设定值的次数，并判断温升值大于设定值的次数是否满3次，当温升值未大于设定值时，记录即时温度值，并将记录的即时温度值作为下次比较的上一个单位时间的数据；

S5、当温升值大于设定值的次数满3次后，温度保护系统控制开关模块断开供电回路，并记录即时温度值为上一单位时间的温度值，当温升值大于设定值的次数未满3次时，记录即时温度值为上一单位时间的温度值。

进一步地，所述软件滤波采用递推形式的5字节采样滑动窗采样滤波算法，去掉两个极值计算温度的平均值得到更加准确的温度采样结果，所述精确温度采样结果分别记录：第一次温度信息记录为初始温度值即环境参考温度，每隔一段时间接收一次温度传感器送出的温度信息，并记录即时温度值。

进一步地，所述单位时间为充电控制模块周期判断充电装置开始充电后一小时内，所述单位时间周期判断为30秒，即每隔30秒判断一次累计充电时间是否满一个单位时间。

进一步地，所述温度保护方法是自适应充电装置所处环境温度，即结合环境温度条件判断温度传感器检测部件的温升变化，进行温升保护及过温保护，所述温升保护为充电控制模块比较即时温度值与初始温度值而判断交流电源插头内及充电装置内在单位时间内的温度变化大于温升设定值时，即软件算法根据时间数据及温度数据的二维坐标系描绘温升曲线计算温升速率，当单位时间内的温升速率超过保护阈值进行温升保护，所述充电控制模块判断多次温升速率异常，即多次超过温升速率保护阈值，所述温升保护为充电控制模块触发停止充电动作，所述温升设定值为16～25℃。

进一步地，所述过温保护为充电控制模块判断即时温度超过过温保护阈值时，控制开关模块断开供电回路断开供电回路，所述充电控制模块判断即时温度回落至过温保护恢复阈值时，控制开关模块闭合供电回路断开供电回路。

进一步地，所述充电控制模块判断交流电源插头内及充电装置内在单位时间内的温度变化即温升低于温升恢复值或者所述充电控制模块判断交流电源插头内及充电装置内即时温度低于过温保护恢复阈值时，所述充电控制模块进行主动降额和主动降温，所述充电控制模块开启主动降额及降温设置，所述充电控制模块多次判断温升速率或即时温度仍超过保护阈值，即判断充电装置异常未解除，所述充电控制模块控制开关模块断开供电回路，断开充电，所述温升恢复值为6～15℃，所述温升速率保护阀值为5～6℃/min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过设置温度保护系统与温度保护方法对充电装置进行充电保护，通过对充电装置及电源插头进行初始温度与即时温度进行监测的方式，显著提高了对充电装置进行温度保护的准确性，同时还具有主动降额以及主动降温功能，避免了充电插以及充电装置因过温而带来的安全隐患，提高了充电装置的使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中一种充电装置的温度保护系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中一种充电装置的温度保护方法的流程图；

图3为本发明另一实施例中一种充电装置的温度保护系统及温度保护方法的结构示意图；

图4为图3中A处结构示意图；

图5为图3中B处结构示意图；

图6为图3中C处结构示意图。

图中：1.充电控制模块、2.交流电源插头、3.交流电源插头内部温度传感器、4.温度开关、5.充电装置内部温度传感器、6.开关模块、7.TEC制冷器、8.充电保护外壳、9.冷却降温机构、901.冷却扇、902.连通导线、903.驱动电源、904.电源连接线、905.导热保护罩、906.热膨胀导电开关、10.应急式断电保护机构、1001.感温件、1002.膨胀控制层、1003.压缩储液筒、1004.压缩件、1005.防爆存储罐、1006.喷嘴、1007.封堵件、1008.连接驱动件、1009.控制液压缸、1010.导液管。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

实施例一

本发明公开了一种充电装置的温度保护系统，参图1-图6所示，包括充电控制模块1、交流电源插头2、交流电源插头内部温度传感器3、温度开关4、充电装置内部温度传感器5、开关模块6以及TEC制冷器7。

参图1所示，充电控制模块1与交流电源插头内部温度传感器3、充电装置内部温度传感器5、开关模块6和TEC制冷器7相连接。

其中，温度开关4设于交流电源插头2内，温度开关4串接在交流电源插头2的接电插片(AC_L)与L线缆之间，温度开关4具有过温保护以及控制供电回路L线通断功能。

具体地，开关模块6用于对充电过程中供电回路进行通断控制，开关模块6为一继电器，具有两组触点及控制端，两组触点分别串接在交流电源插头2的两个接电插片(AC_L、AC_N)与充电装置供电回路之间，控制端和充电控制模块1连接。

参图1所示，TEC制冷器7装贴在开关模块表面，TEC制冷器7具有散热的静音性。

具体地，TEC制冷器7包括TEC、连接与TEC冷端的散热铜或者热管，连接与TEC热端的散热器，以及温区隔热材料。

优选地，温区隔热材料优选隔热棉。

其中，充电控制模块1用于接收并处理交流电源插头内部温度传感器3和充电装置内部温度传感器5的信息。

具体地，交流电源插头内部温度传感器3和充电装置内部温度传感器5均为热敏电阻，交流电源插头内部温度传感器3用于检测充电过程中交流电源插头2的初始温度和即时温度，充电装置内部温度传感器5用于检测充电过程中充电装置的初始温度和即时温度。

具体地，温度开关4初始状态为闭合状态，当温度开关4自身及周围环境温度超过保护阈值，温度开关4转为断开状态，当温度开关4自身及周围环境温度降低至恢复阈值，温度开关4转为闭合状态。

参考图2所示，一种充电装置的温度保护方法，包括上述温度保护系统，还包括以下步骤：

S1、在对充电装置进行温度保护的过程中，采用充电控制模块1控制充电装置内部温度传感器5以20ms为一周期，周期性采集充电装置的初始温度与即时温度值，采集到的初始温度与即时温度经充电控制模块1的软件滤波处理，得到精确的温度采样结果，根据充电装置的即时温度值的变化对充电装置是否处于充电状态进行检测判断；

S2、当充电装置未处于充电状态时，记录即时温度值，并将即时温度值作为环境参考温度值，当充电装置处于充电状态时，检测充电装置充电时间是否满一个单位时间，当充电装置充电时间满一个单位时间后，判断充电时间是否为第一次满一个单位时间，反之，则对充电装置的充电时间继续进行检测，直到充电装置的充电时间满一个单位时间；

S3、当充电装置的充电时间第一次满一个单位时间时，比较即时温度值与环境参考温度值，判断温升值是否大于设定值，当充电装置的充电时间不是第一次满一个单位时间时，比较即时温度值与上一个单位时间的温度值，同样，判断温升值是否大于设定值；

S4、当温升值大于设定值时，记录温升值大于设定值的次数，并判断温升值大于设定值的次数是否满3次，当温升值未大于设定值时，记录即时温度值，并将记录的即时温度值作为下次比较的上一个单位时间的数据；

S5、当温升值大于设定值的次数满3次后，温度保护系统控制开关模块6断开供电回路，并记录即时温度值为上一单位时间的温度值，当温升值大于设定值的次数未满3次时，记录即时温度值为上一单位时间的温度值。

参图1-图2所示，软件滤波采用递推形式的5字节采样滑动窗采样滤波算法，去掉两个极值计算温度的平均值得到更加准确的温度采样结果，精确温度采样结果分别记录：第一次温度信息记录为初始温度值即环境参考温度，每隔一段时间接收一次温度传感器送出的温度信息，并记录即时温度值。

其中，单位时间为充电控制模块1周期判断充电装置开始充电后一小时内，单位时间周期判断为30秒，即每隔30秒判断一次累计充电时间是否满一个单位时间。

参图1-图2所示，所述温度保护方法是自适应充电装置所处环境温度，即结合环境温度条件判断温度传感器检测部件的温升变化，进行温升保护及过温保护，温升保护为充电控制模块1比较即时温度值与初始温度值而判断交流电源插头2内及充电装置内在单位时间内的温度变化大于温升设定值时，即软件算法根据时间数据及温度数据的二维坐标系描绘温升曲线计算温升速率，当单位时间内的温升速率超过保护阈值进行温升保护，充电控制模块1判断多次温升速率异常，即多次超过温升速率保护阈值，温升保护为充电控制模块1触发停止充电动作，温升设定值为16～25℃。

具体地，温升异常保护的触发次数优选为3次，触发3次判断确实为温升异常，具有软件鲁棒性。

其中，过温保护为充电控制模块1判断即时温度超过过温保护阈值时，控制开关模块6断开供电回路断开供电回路，充电控制模块1判断即时温度回落至过温保护恢复阈值时，控制开关模块6闭合供电回路断开供电回路。

优选地，过温保护阀值为80℃，过温保护恢复阀值为70℃。

参图1-图2所示，充电控制模块1判断交流电源插头2内及充电装置内在单位时间内的温度变化即温升低于温升恢复值或者充电控制模块1判断交流电源插头2内及充电装置内即时温度低于过温保护恢复阈值时，充电控制模块1进行主动降额和主动降温，充电控制模块1开启主动降额及降温设置，充电控制模块1多次判断温升速率或即时温度仍超过保护阈值，即判断充电装置异常未解除，充电控制模块1控制开关模块断开供电回路，断开充电，温升恢复值为6～15℃，温升速率保护阀值为5～6℃/min。

具体地，主动降额及降温的触发次数优选为5次，即充电控制模块1判断已触发5次，并恢复5次额定功率充电后再次触发，充电控制模块1控制断开充电，并锁止充电装置的状态，即不能恢复充电，具有软件鲁棒性。

实施例二

参图3所示，充电控制模块1的外侧设有充电保护外壳8，充电装置内部温度传感器5和开关模块6均设于充电保护外壳8内，通过充电保护外壳8对充电装置内部温度传感器5和开关模块6进行安装固定，从而便于通过充电保护外壳8对充电装置内部温度传感器5和6起到隔离保护的作用。

参图3-图5所示，充电保护外壳8的一侧设有冷却降温机构9，通过冷却降温机构9对充电保护外壳8起到降温保护的作用，冷却降温机构9包括一对冷却扇901，通过控制一对冷却扇901的运行对充电保护外壳8起到加速空气流通的作用，从而便于对充电保护外壳8内的充电控制模块1、充电装置内部温度传感器5和开关模块6起到降温冷却的作用。

参图3-图5所示，一对冷却扇901之间连接有连通导线902，通过连通导线902对一对冷却扇901起到电性导通的作用，使得一对冷却扇901在连通导线902的作用下进行同步运行。

参图3-图5所示，充电保护外壳8内设有驱动电源903，驱动电源903为冷却扇901的运行提供能源。

参图3-图4所示，驱动电源903与冷却扇901之间设有一对电源连接线904，电源连接线904起到连接驱动电源903与冷却扇901的作用。

参图3-图4所示，一对电源连接线904上均连接有导热保护罩908，导热保护罩908对热膨胀导电开关906起到隔离保护的作用。

参图3-图4所示，一对导热保护罩908内均连接有一对热膨胀导电开关906，一对热膨胀导电开关906之间形成有断电保护区，通过断电保护区对冷却扇901与驱动电源903的导通状态进行控制，通过充电保护外壳8内环境温度对热膨胀导电开关906的膨胀导通状态进行控制，从而对充电保护外壳8内的降温冷却状态进行控制。

优选地，热膨胀导电开关906选用铂导电片。

参图3-图5所示，充电保护外壳8内设有应急式断电保护机构10，通过应急式断电保护机构10对充电保护外壳8起到断电保护的作用，提高了充电装置的充电安全性。

参图3-图5所示，应急式断电保护机构10包括感温件1001，通过感温件1001对热膨胀液体进行存储，感温件1001贴近充电保护外壳8的一侧连接有膨胀控制层1002，通过膨胀控制层1002与感温件1001的相互配合形成感温控制腔，使得膨胀控制层1002在热膨胀液体的作用下进行膨胀。

参图3-图5所示，感温件1001与充电保护外壳8之间设有压缩储液筒1003，压缩储液筒1003对液压流体起到存储的作用，同时通过压缩储液筒1003对压缩件1004起到支撑与移动限位的作用。

参图3-图5所示，压缩储液筒1003内设有压缩件1004，压缩件1004与膨胀控制层1002相匹配，通过压缩件1004随膨胀控制层1002的膨胀进行移动，从而便于对压缩储液筒1003内存储的液压流体进行压缩控制。

参图3-图6所示，感温件1001的两侧均连接有防爆存储罐1005，防爆存储罐1005位于冷却扇901的下方，通过防爆存储罐1005对灭火干粉起到收纳存储的作用。

同时，通过防爆存储罐1005对冷却扇901运行过程中产生的气流起到分散导流的作用，从而提高了对充电保护外壳8内元器件进行降温的效果。

参图3-图6所示，一对防爆存储罐1005远离冷却扇901的一侧连接有喷嘴1006，通过喷嘴1006对防爆存储罐1005内存储的灭火干粉进行喷出，从而便于对充电保护外壳8内的元器件进行断电保护。

参图3-图6所示，喷嘴1006内均设有封堵件1007，封堵件1007与防爆存储罐1005相匹配，通过封堵件1007对喷嘴1006起到导通控制的作用。

参图3-图6所示，封堵件1007的一侧连接有连接驱动件1008，连接驱动件1008对封堵件1007起到支撑固定与移动控制的作用。

参图3-图6所示，连接驱动件1008的外侧设有控制液压缸1009，控制液压缸1009对连接驱动件1008起到移动限位与驱动控制的作用。

参图3-图6所示，控制液压缸1009与压缩储液筒1003之间连接有导液管1010，导液管1010起到连通控制液压缸1009与压缩储液筒1003的作用，使得压缩储液筒1003内的液压流体在导液管1010的作用下输送至控制液压缸1009内，从而对连接驱动件1008的移动收缩状态进行控制。

具体使用时，当充电保护外壳8内温度较高时，热膨胀导电开关906在环境温度作用下进行弯曲膨胀，通过一对热膨胀导电开关906的弯曲膨胀进行解除，从而实现电性导通，当一对热膨胀导电开关906导通时，冷却扇901在电源连接线904与驱动电源903的作用下进行运行，通过冷却扇901的运行加速充电保护外壳8内空气流通速度，从而便于对充电保护外壳8进行冷却降温；

同时，通过感温件1001对充电保护外壳8内的温度进行感温，当充电保护外壳8内温度升高时，膨胀控制层1002在感温件1001内热膨胀液体的作用下进行膨胀移动，通过膨胀控制层1002的膨胀驱动压缩件1004对压缩储液筒1003进行压缩，压缩储液筒1003内的液压流体在导液管1010的作用下输送至控制液压缸1009内，通过输送液压流体的方式控制连接驱动件1008进行移动控制，通过连接驱动件1008的移动驱动封堵件1007移动，此时，喷嘴1006处于导通状态，防爆存储罐1005内存储的灭火干粉通过喷嘴1006排出，同时，防爆存储罐1005对冷却扇901的气流起到分散导流的作用，此外，通过冷却扇901的运行对喷嘴1006导出的灭火干粉进行辅助分散，提高了对充电保护外壳8进行断电保护的效果。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置温度保护系统与温度保护方法对充电装置进行充电保护，通过对充电装置及电源插头进行初始温度与即时温度进行监测的方式，显著提高了对充电装置进行温度保护的准确性，同时还具有主动降额以及主动降温功能，避免了充电插以及充电装置因过温而带来的安全隐患，提高了充电装置的使用安全性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。