[發明專利]一種充電模塊輸出關鍵器件故障自識別保護方法

有效

• 申請號: 202011558128.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112477669B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 張凱旋;李晨光;付加友;謝謙;張煌玉;彭信圓;朱建國
• 申請（專利權）人: 深圳市永聯科技股份有限公司
• 主分類號: B60L53/60
• 分類號: B60L53/60
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

本發明提出一種充電模塊輸出關鍵器件故障自識別保護方法，通過充電模塊主動使能模塊內部輸出的泄放電路，當泄放電路工作后，實時檢測輸出逆止二極管內側的輸出電壓，通過檢測到的輸出電壓下降斜率，精確識別泄放電路是否發生故障斷路，同時也能識別出輸出逆止二極管是否出現短路直通。本發明提出的多次判斷檢測輸出電壓進行判斷，極大的降低了誤判風險，避免了充電模塊輸出關鍵器件故障帶來的安全隱患。

技術領域

本發明涉及高頻數字電源領域，尤其涉及一種充電模塊輸出關鍵器件故障自識別保護方法。

背景技術

隨著電動汽車行業的快速發展，電動汽車的充電設施也越來越趨于標準化、統一化。目前電動汽車充電電壓基本采用幾百伏甚至上千伏的直流電壓，遠遠高于安全電壓。為了保證電動汽車充電的安全性、充電電壓的可控性，一般會在充電設施中輸出電壓兩端增加泄放電路，在充電過程中能迅速的控制輸出電壓，在充電結束后能將輸出電壓迅速降到安全電壓范圍內，以保證充電安全；同時為了防止模塊內部輸出短路造成電動汽車電池端短路，在充電模塊輸出側增加了逆止二極管，極大的提升了電動汽車充電的安全性。

輸出泄放電路和輸出逆止二極管對于電動汽車充電來說至關重要，輸出泄放電路發生故障，在充電結束后充電電壓沒法迅速下降到安全電壓，這會給現場維護和充電人員帶來極大的安全隱患；輸出逆止二極管故障后，一旦充電模塊再發生內部短路故障，該模塊無法立即脫離充電，導致電動汽車電池端短路，這將給電動汽車帶來更大的安全隱患。在充電設施中，泄放電路一般設計在充電模塊中，每個充電模塊都有單獨的泄放電路。如圖1所示，充電模塊的泄放電路由泄放電阻Rs和泄放開關管Qs組成，通常設計在逆止二極管的前端，用于泄放輸出母線電容Cout中殘留虛電壓。所以每臺充電模塊的泄放電路都有失效的風險，一旦泄放電路出現失效，基本都是Rs+Qs泄放通路出現斷路，這樣導致Cout上的殘留虛電壓無法及時泄放到安全電壓。同時在充電系統中，由于所有的充電模塊都是并聯工作模式，當有一臺充電模塊出現泄放故障后，Cout上的殘留虛電壓會經過逆止二極管傳到輸出總線上，直接將輸出母線的電壓抬升到殘留電壓。這給充電系統故障也排查照成了很大的困擾。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種充電模塊輸出關鍵器件故障自識別保護方法，通過充電模塊自檢識別，主動使能模塊內部的輸出泄放電路，在泄放電路使能工作的過程中，通過實時檢測逆止二極管前端的輸出母線電容上的殘余電壓Vo+，得到該輸出母線電容上的殘余電壓的下降斜率，與泄放電路正常工作時的殘余電壓的下降斜率進行比較，精準識別定位充電模塊輸出關鍵器件故障。同時，當充電模塊識別出單次故障后，上報故障告警并且閃燈提示故障模塊，隨后智能退出本次充電，消除輸出關鍵器件故障帶來的風險，以及提高充電系統故障排查的便捷度。

充電模塊在識別到單次泄放故障后，模塊內部的泄放電路仍持續工作一段安全時間Tsafe(該安全時間確定需要考慮高溫下，在輸出最高電壓并且逆止二極管短路的情況下，泄放電路所能工作的安全時間)，在安全時間Tsafe內充電模塊多次識別輸出母線殘余電壓Vo+的下降斜率，最終確認輸出關鍵器件是否故障，當確認輸出關鍵器件故障后將故障告警保存到EEPROM中，下次上電模塊不需要重新判斷泄放故障而自動進入保護，直到充電模塊被修復故障后，EEPROM信息復位。

如圖2所示：充電模塊為三相電輸入，通道AC/DC功率校正電路，將輸入三相交流轉換成三電平直流輸出Vbus+/0V/Vbus-；然后通過DC/DC隔離變壓電路，轉化成需求的輸出直流電壓Vo+，再通過逆止二極管Dr輸出到充電直流母線中。

可以利用充電模塊關機泄放電路工作的過程，加入輸出關鍵器件故障檢測自識別。在充電模塊關機后需要保證1s內將模塊端口的輸出電壓降到安全電壓范圍內，所以增加了泄放電路Rs+Qs，泄放電路能及時泄放輸出母線電容Cout中的殘留虛電壓，保證充電系統的輸出電壓安全可控。