CN109291797B - 提供电气保护的装置和方法、电气***和移动充电车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提供电气保护的装置和方法、电气***和移动充电车。按照本发明的一个方面，提供了一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的方法，所述电气***包括与发动机耦合的发电单元和与所述发电单元耦合的充电单元，其中，移动充电过程被划分为多个运行阶段，所述方法包含下列步骤：接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术，特别涉及用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置和方法、包含该装置的电气***以及移动充电车。
背景技术
近年来随着电动车汽车市场急速发展，城市充电设施建设不到位，中长途/特定线路和大型活动后勤等充电保障日益困难，因而移动充电车逐渐成为充电保障网络的重要一环。
按照运行模式划分，移动充电车通常包括燃油车带储能电池型、电动车带储能电池型、纯取力发电型和取力发电加储能电池型等多种类型。基于取力发电加储能电池的移动充电车很好地兼顾了续航里程、携能多和高充电功率的要求，因此受到用户的青睐。但是由于需要同时考虑发动机效率、电池寿命和充电服务的满足度，因此这种模式对于***控制的要求较高。
移动充电车包括发电单元和与发电单元耦合的充电单元，后者利用前者产生的电能对外部车辆或电池进行充电。通常情况下，需要在较短的时间内实现从启动到对外充电的过程。
在启动阶段中，发电机端的瞬时电压、充电侧的瞬时电流以及继电器故障、充电模块故障、充电交互故障、环境状况都可能造成发电单元和充电单元的过压、过温、过载、短路等情况。
在现有技术中，通过对故障进行监测并在检测到故障后切断电源来提供电气保护。随着电气***功能的增加，故障原因和对***的影响也愈加复杂，因此需要以更有效的方式提供电气保护。
发明内容
本发明的其中一个目的是提供一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的方法和装置，其能够在向电气***提供有效的电气保护的同时，提高***运行的鲁棒性和利用率。
按照本发明的一个方面，提供了一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的方法，所述电气***包括与发动机耦合的发电单元和与所述发电单元耦合的充电单元，其中，移动充电过程被划分为多个运行阶段，所述方法包含下列步骤：
接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
可选地，在上述方法中，所述状态参数包含下列中的至少一种：电气***的节点处的电压、电流和功率以及节点处的开关元件的启闭状态。
可选地，在上述方法中，所述多个运行阶段包含下列运行阶段：停机阶段、发电启动阶段、待机阶段、充电阶段和故障处理阶段，在停机阶段，所述发电单元与充电单元均处于未启动状态，在所述发电启动阶段，所述发电单元空载运行而所述充电单元处于未启动状态，在所述待机阶段，所述发电单元处于空载运行状态，所述充电单元处于启动状态但未对外充电，在所述充电阶段，所述发电单元处于带载运行状态并且所述充电单元对外充电，在故障处理阶段，尝试消除所发生的故障。
可选地，在上述方法中，所述全局策略包括电压、电流或功率监测策略，在所述电压、电流或功率监测策略下，如果节点处的电压、电流或功率在设定时长的时间间隔内保持在设定的范围内，则由当前所处的运行阶段进入后续的运行阶段或保持当前所处的运行阶段，否则，则执行相应的故障处理逻辑。
可选地，在上述方法中，所述全局策略包括开关信号量监测策略，在所述开关信号量监测策略下，如果所述开关元件的开关量与期望状态一致，则由当前所处的运行阶段进入后续的运行阶段或保持当前所处的运行阶段，否则，则执行故障处理逻辑。
可选地，在上述方法中，所述故障处理逻辑基于当前所处的运行阶段和故障的严重程度。
可选地，在上述方法中，在所述故障处理阶段，依照下列方式中的一种消除故障：a)自动修复故障；b)中止所述充电单元的充电并复位所述发电单元、开关元件和充电单元；c)断开所述开关元件并进入所述停机阶段。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置，所述电气***包括与发动机耦合的发电单元和与所述发电单元耦合的充电单元，其中，移动充电过程被划分为多个运行阶段，所述装置包含：
第一模块，用于接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
第二模块，用于基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
按照本发明的还有一个方面，提供一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置，所述电气***包括与发动机耦合的发电单元和与所述发电单元耦合的充电单元，其中，移动充电过程被划分为多个运行阶段，所述装置包含存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，执行所述程序以：
接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
按照本发明的还有一个方面，提供了一种电气***，包括：
与发动机耦合的发电单元；
与所述发电单元耦合的充电单元；以及
控制单元，包含存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，执行所述程序以：
接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
可选地，在上述电气***中，所述充电单元为直流或交流充电桩。
按照本发明的还有一个方面，提供一种移动充电车，包括：
发动机；以及
如上所述的电气***。
按照本发明的一个或多个实施例通过启动时序以及动态限值，可将故障点缩小到局部范围，从而避免触发更大的故障；此外，动态限值使得平滑处理导致停机的故障成为可能，从而保证了充电服务的持续性和稳定性。按照本发明的一个或多个实施例还通过考虑发电单元与充电单元的联动操作，进一步保证设备的可靠性和稳定性。
附图说明
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：
图1为按照本发明一个或多个实施例的移动充电车的示意框图。
图2为按照本发明一个或多个实施例的电压、电流或功率监测策略的示意图。
图3为开关信号量监测策略的示意图。
图4为按照本发明一个或多个实施例的电气***在不同运行阶段之间进行切换的示意图。
图5为按照本发明一个或多个实施例的用于向移动充电车的电气***提供电气保护的方法的流程图。
图6为按照本发明一个或多个实施例的用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置的框图。
图7为按照本发明一个或多个实施例的用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置的框图。
具体实施方式
下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。
在本说明书中，诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。
诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
图1为按照本发明一个或多个实施例的移动充电车的示意框图。
如图1所示的移动充电车10包括发动机110和电气***120。电气***120包含发电单元121、充电单元122、开关元件K1、K2和控制单元123。在图1所示的电气***中，发电单元121与发动机110耦合以将机械能转换为电能。充电单元122经开关元件K1和K2(例如继电器和急停按钮)与发电单元121耦合以将发电单元121产生的电能输出至外部(例如对电动汽车20的电池充电)。充电单元122可以是直流或交流充电桩。需要指出的是，这里的开关元件的数量和布置方式仅仅是示例性的，可选地，还可以在电气***121的其它节点处布置开关元件。
参见图1，作为向电气***提供电气保护的装置，控制单元123配置为获取与发电单元121、充电单元122等部件的运行相关联的状态参数，并且基于状态参数和预设策略生成电气***的操作命令。示例性地，控制单元123可以通过CAN总线与电子控制单元(ECU)和充电桩控制板相连以获取电气***的节点处的电压、电流和功率、等状态参数，并且根据预设策略和状态参数生成电气***的操作命令，电子控制单元(ECU)和充电桩控制板基于该操作命令控制发电单元121和充电单元122内各个部件的运行。可选地，控制单元123可以通过DIDO采集开关量信号并且基于预设策略和开关量信号生成操作命令，以及基于该操作命令，通过DIDO控制开关元件的启闭。
可选地，上述状态参数包含下列中的至少一种：电气***的节点处的电压、电流和功率以及节点处的开关元件的启闭状态。节点处的电压、电流和功率的例子包括但不限于：发电单元输出侧的电流、电压、功率；充电单元输入侧的电流、电压、功率；以及充电单元输出侧的电流、电压、功率等。
在本发明的一个或多个实施例中，将移动充电过程划分为多个运行阶段。可选地，多个运行阶段包含下列运行阶段：停机阶段、发电启动阶段、待机阶段、充电阶段和故障处理阶段。特别是，在停机阶段，发电单元与充电单元均处于未启动的状态；在发电启动阶段，发电单元处于空载运行的状态而充电单元处于未启动的状态；在待机阶段，发电单元处于空载运行的状态，充电单元处于启动状态但未对外充电；在充电阶段，发电单元处于带载运行的状态并且充电单元对外充电；在故障处理阶段，尝试消除所发生的故障。
可选地，在所述故障处理阶段，依照下列方式中的一种消除故障：a)自动修复故障；b)中止所述充电单元的充电并复位所述发电单元、开关元件和充电单元；c)断开所述开关元件并进入所述停机阶段。
在本发明的一个或多个实施例中，预设策略包含适合于多个运行阶段的全局策略或适合于单个运行阶段的局部策略。可选地，全局策略可包括电压或电流监测策略和开关信号量监测策略。以下将对此作详细描述。
图2为按照本发明一个或多个实施例的电压、电流或功率监测策略的示意图。如图2所示，在步骤210，控制单元123在一个时间窗口内，对ECU提供的发电单元121或发电机的输出电压的测量信号进行采样和滤波处理。需要指出的是，这里所述的发电机的输出电压仅仅是示例性的，其它节点处(例如充电单元输入侧和输出侧)的电压也可应用于图2所示的策略，并且被监测的状态参数也不局限于电压，还可以是电流和功率等。
随后进入步骤220，控制单元123判断在该时间窗口内，输出电压、电流或功率是否稳定或者是否保持在设定的范围内。如果稳定，则进入步骤230，否则进入步骤240。可选地，不同的运行阶段具有不同的设定范围，并且设定范围可以随时间变化。
在步骤230，控制单元123生成电气***的操作命令。例如，如果当前处于发电启动阶段，则操作命令为进入待机阶段。又如，如果当前处于充电阶段，则操作命令为保持充电阶段不变。
在步骤240，控制单元执行相应的故障处理逻辑。可选地，故障处理逻辑基于当前所处的运行阶段和故障的严重程度。例如，如果当前处于发电启动阶段，则操作命令为进入停机阶段。又如，如果当前处于待机阶段或充电阶段，则操作命令为进入故障处理阶段。
在本发明的一个或多个实施例中，步骤220中的设定范围可以是动态可调的。例如，可以实时监测发电单元与充电单元的输出电压、电流或功率，当输出电压、电流或功率出现触发故障处理逻辑的趋势时，控制单元123可以调整设定的范围以防止故障处理逻辑被触发，从而保证电气***运行的稳定性。
图3为开关信号量监测策略的示意图。如图3所示，在步骤310，控制单元123获取诸如继电器和急停按钮之类的开关元件的状态。对于多个开关元件，可以采用轮询的方式。
随后进入步骤320，控制单元123判断开关元件的开关量与期望状态是否一致。如果一致，则进入步骤330，否则进入步骤340。
在步骤330，控制单元123生成电气***的操作命令。例如，如果当前处于发电启动阶段，则操作命令为进入待机阶段。又如，如果当前处于充电阶段，则操作命令为保持充电阶段不变。
在步骤340，控制单元123执行相应的故障处理逻辑。可选地，故障处理逻辑基于当前所处的运行阶段和故障的严重程度。例如，如果当前处于发电启动阶段、待机阶段或充电阶段，则操作命令为进入故障处理阶段。
图4为按照本发明一个或多个实施例的电气***在不同运行阶段之间进行切换的示意图。
如图4所示，基于各种触发事件，电气***在各个运行阶段之间切换。
例如，当采用图2所示的电压、电流或功率监测策略时，如果在停机阶段检测到发电机的输出电压稳定，则电气***将进入发电启动阶段；如果在发电启动阶段检测到发电机的输出电压稳定，则电气***将进入待机状态；如果在发电启动阶段检测到发电机的输出电压不稳定，则电气***将进入停机阶段；如果在待机阶段检测到发电机的输出电压稳定，则电气***进入充电阶段，此时发电单元与充电单元将耦合；如果在待机阶段和充电阶段检测到发电机或充电单元的输出电压快速跌落，则电气***进入故障处理阶段，并且如果在故障处理阶段无法消除故障，则电气***进入停机阶段；如果在充电阶段检测到充电单元输出侧的负载撤除(即充电停止)，则电气***进入待机状态；如果在待机阶段检测到充电单元关闭，则电气***进入发电启动状态，此时发电单元与充电单元将不再耦合。
又如，当采用图3所示的开关信号量监测策略时，如果在发电启动阶段检测到继电器不吸合或急停按钮被按下，则电气***将进入故障处理阶段，并且如果在故障处理阶段无法消除故障，则电气***进入停机阶段；如果在待机阶段和充电阶段检测到继电器不吸合或急停按钮被按下，则电气***进入故障处理阶段，并且如果在故障处理阶段无法消除故障，则电气***进入停机阶段。
图5为按照本发明一个或多个实施例的用于向移动充电车的电气***提供电气保护的方法的流程图。示例性地，这里以图1所示的电气***作为方法实施的载体。
如图5所示，控制单元123基于当前所处的运行阶段选择相应的预设策略以及需要监测的节点。例如在停机阶段，所选的预设策略可以包括图2所示的电压、电流或功率监测策略，而在发电启动阶段、待机阶段和充电阶段，则可以包括图2所示的电压、电流或功率监测策略和图3所示的开关信号量监测策略。
随后进入步骤520，控制单元123接收所选择的节点处的一个或多个状态参数，如上所述，这些参数与发电单元或充电单元的运行相关联。
接着进入步骤530，控制单元123基于所接收的状态参数和所选择的预设策略，使电气***切换至其它运行阶段或者保持当前运行状态不变。
在完成步骤530之后，图5所示的方法流程返回步骤510。
图6为按照本发明一个或多个实施例的用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置的框图，所示装置其可应用于图1所示的电气***。
图6所示的装置60包括第一模块610和第二模块620。在图6所示的装置60中，第一模块610用于接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数，第二模块620用于基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
图7为按照本发明一个或多个实施例的用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置的框图，所示装置其可应用于图1所示的电气***。
图7所示的装置70包含存储器710、处理器720以及存储在所述存储器710上并可在所述处理器720上运行的计算机程序730，当执行程序730时可实现上面借助图5所述的方法。
提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。
鉴于以上所述，本公开的范围通过以下权利要求书来确定。
Claims (19)
1.一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的方法，所述电气***包括与发动机耦合的发电单元和与所述发电单元耦合的充电单元，其中，移动充电过程被划分为多个运行阶段，所述方法包含下列步骤：
接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述状态参数包含下列中的至少一种：电气***的节点处的电压、电流和功率以及节点处的开关元件的启闭状态。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个运行阶段包含下列运行阶段：停机阶段、发电启动阶段、待机阶段、充电阶段和故障处理阶段，在停机阶段，所述发电单元与充电单元均处于未启动状态，在所述发电启动阶段，所述发电单元空载运行而所述充电单元处于未启动状态，在所述待机阶段，所述发电单元处于空载运行状态，所述充电单元处于启动状态但未对外充电，在所述充电阶段，所述发电单元处于带载运行状态并且所述充电单元对外充电，在故障处理阶段，尝试消除所发生的故障。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述全局策略包括电压、电流或功率监测策略，在所述电压、电流或功率监测策略下，如果节点处的电压、电流或功率在设定时长的时间间隔内保持在设定的范围内，则由当前所处的运行阶段进入后续的运行阶段或保持当前所处的运行阶段，否则，则执行相应的故障处理逻辑。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述全局策略包括开关信号量监测策略，在所述开关信号量监测策略下，如果所述开关元件的开关量与期望状态一致，则由当前所处的运行阶段进入后续的运行阶段或保持当前所处的运行阶段，否则，则执行故障处理逻辑。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中，所述故障处理逻辑基于当前所处的运行阶段和故障的严重程度。
7.如权利要求3所述的方法，其中，在所述故障处理阶段，依照下列方式中的一种消除故障：a)自动修复故障；b)中止所述充电单元的充电并复位所述发电单元、开关元件和充电单元；c)断开所述开关元件并进入所述停机阶段。
8.如权利要求4所述的方法，其中，所述设定的范围是动态可调的。
9.一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置，所述电气***包括与发动机耦合的发电单元和与所述发电单元耦合的充电单元，其中，移动充电过程被划分为多个运行阶段，所述装置包含：
第一模块，用于接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
第二模块，用于基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
10.一种用于向移动充电车的电气***提供电气保护的装置，其特征在于，所述电气***包括与发动机耦合的发电单元和与所述发电单元耦合的充电单元，其中，移动充电过程被划分为多个运行阶段，所述装置包含存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，执行所述程序以：
接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述状态参数包含下列中的至少一种：电气***的节点处的电压、电流和功率以及节点处的开关元件的启闭状态。
12.如权利要求10所述的装置，其中，所述多个运行阶段包含下列运行阶段：停机阶段、发电启动阶段、待机阶段、充电阶段和故障处理阶段，在停机阶段，所述发电单元与充电单元均处于未启动状态，在所述发电启动阶段，所述发电单元空载运行而所述充电单元处于未启动状态，在所述待机阶段，所述发电单元处于空载运行状态，所述充电单元处于启动状态但未对外充电，在所述充电阶段，所述发电单元处于带载运行状态并且所述充电单元对外充电，在故障处理阶段，尝试消除所发生的故障。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述全局策略包括电压、电流或功率监测策略，在所述电压、电流或功率监测策略下，如果被监测的节点处的电压、电流或功率在设定时长的时间间隔内保持在设定的范围内，则由当前所处的运行阶段进入后续的运行阶段或保持当前所处的运行阶段，否则，则执行故障处理逻辑。
14.如权利要求11所述的装置，其中，所述全局策略包括开关信号量监测策略，在所述开关信号量监测策略下，如果所述开关元件的开关量与期望状态一致，则由当前所处的运行阶段进入后续的运行阶段或保持当前所处的运行阶段，否则，则执行故障处理逻辑。
15.如权利要求13或14所述的装置，其中，所述故障处理逻辑基于当前所处的运行阶段和故障的严重程度。
16.如权利要求12所述的装置，其中，在所述故障处理阶段，依照下列方式中的一种消除故障：a)自动修复故障；b)中止所述充电单元的充电并复位所述发电单元、开关元件和充电单元；c)断开所述开关元件并进入所述停机阶段。
17.一种移动充电车的电气***，包括：
与发动机耦合的发电单元；
与所述发电单元耦合的充电单元；以及
控制单元，包含存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，执行所述程序以：
接收一个或多个与所述发电单元或充电单元的运行相关联的状态参数；以及
基于所述状态参数和预设策略生成电气***的操作命令，其中，所述预设策略包含适用于多个运行阶段的全局策略或适用于单个运行阶段的局部策略。
18.如权利要求17所述的电气***，其中，所述充电单元为直流或交流充电桩。
19.一种移动充电车，包括：
发动机；以及
如权利要求17或18所述的电气***。
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