充电枪及其接触点的温度测量方法、装置与流程

本发明涉及电动汽车充电领域，尤其涉及一种充电枪及其接触点的温度测量方法、装置。

背景技术：

当电动汽车充电电流比较大的时候，充电插头及电缆都可能发生过热，危及操作人员安全。其中，充电插头暴露在自然环境中，长时间运行后，充电插头和插孔的接触点的电阻变大，接触点发热严重，为了确保充电安全，需要对接触点的温度进行监测。但充电插头的结构限定了无法在接触点位置安装温度探头，而在其它位置安装温度探头又不能真实反映接触点的温度。故需要采取特殊的处理，能够准确监测充电过程中充电插头与插孔的连接部位的温度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述无法准确监测充电过程中充电插头与插孔的连接部位的温度的缺陷，提供一种充电枪及其接触点的温度测量方法、装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种充电枪接触点的温度测量方法，充电枪包括枪体及插针，且所述插针具有设置在所述枪体外侧的插头部及设置在所述枪体内的连接部，所述温度测量方法包括以下步骤：

s10.分别对至少两个温度传感器所检测的温度信号进行采样，以获取温度采样信号，所述至少两个温度传感器分别设置在所述连接部的不同位置，且与待测量的接触点位置在同一直线上，所述直线与所述插针的轴线平行；

s20.根据所述温度采样信号，确定所述接触点的温度值。

优选地，所述步骤s20包括：

根据所述温度采样信号、所述至少两个温度传感器的位置及所述接触点的位置，计算所述接触点的温度。

优选地，所述步骤s20包括：

根据所述温度采样信号及预先设置的温度计算模型，计算所述接触点的温度，其中，所述温度计算模型是根据所述至少两个温度传感器的位置及所述接触点的位置所建立的，并根据多组测试数据对所述温度计算模型进行修正。

本发明还构造一种充电枪接触点的温度测量装置，充电枪包括枪体及插针，且所述插针具有设置在所述枪体外侧的插头部及设置在所述枪体内的连接部，包括：

设置在所述连接部不同位置的至少两个温度传感器，且所述至少两个温度传感器的位置与待测量的接触点的位置在同一直线上，所述直线与所述插针的轴线平行；

采样模块，用于对至少两个温度传感器所检测的温度信号进行采样，以获取温度采样信号；

处理模块，用于根据所述温度采样信号，确定所述接触点的温度。

优选地，所述处理模块，用于根据所述温度采样信号、所述至少两个温度传感器的位置及所述接触点的位置，计算所述接触点的温度。

优选地，所述处理模块，用于根据所述温度采样信号及预先设置的温度计算模型，计算所述接触点的温度，其中，所述温度计算模型是根据所述至少两个温度传感器的位置及所述接触点的位置所建立的，并根据多组测试数据对所述温度计算模型进行修正。

优选地，所述温度传感器的数量为两个，且第二温度传感器位于测试点的位置与第一温度传感器的位置之间；

所述处理模块包括：

用于提供基准电压的基准电源；

第一差分电路，用于将从第一温度传感器所采样的温度采样信号与基准电压相减，以获取第一差分信号；

第二差分电路，用于将从第二温度传感器所采样的温度采样信号与基准电压相减，以获取第二差分信号；

减法电路，用于将第二差分信号与第一差分信号相减后，再乘以比例系数，以获取第一中间信号，其中，所述比例系数与第一温度传感器、第二温度传感器及接触点的位置相关；

加法电路，用于将所述第一中间信号与所述第一差分信号叠加，以获取第二中间信号；

单片机，用于对所述第二中间信号进行处理，以获取所述接触点的温度值。

优选地，所述采样模块为桥式采样模块。

本发明还构造一种充电枪，包括枪体及插针，所述插针具有设置在所述枪体外侧的插头部及设置在所述枪体内的连接部，其特征在于，还包括以上任一项所述的温度测量装置。

实施本发明的技术方案，通过在插针的连接部安装至少两个温度传感器，并对所安装的温度传感器所检测的温度值进行处理，可获得插针的插入部不可直接测量的接触点处的温度值，然后可利用所计算的温度值限制充电电流或者进行保护，避免充电过程事故发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。附图中：

图1是本发明充电枪接触点的温度测量方法实施例一的流程图；

图2是本发明充电枪实施例一的结构示意图；

图3是本发明充电枪接触点的温度测量装置实施例一的电路图。

具体实施方式

图1是充电枪接触点的温度测量方法实施例一的流程图，首先说明的是，充电枪包括枪体及插针，且插针具有设置在枪体外侧的插头部及设置在枪体内的连接部，其中，连接部与充电桩的电缆相连，插头部在为电动汽车充电时插入电动汽车上的插座中，形成接触点。通过该实施例的方法，可对该接触点进行温度测量，具体地，该实施例的充电枪接触点的温度测量方法包括以下步骤：

s10.分别对至少两个温度传感器所检测的温度信号进行采样，以获取温度采样信号，所述至少两个温度传感器分别设置在所述连接部的不同位置，且与待测量的接触点位置在同一直线上，该直线与插针的轴线平行，在该步骤中，温度传感器可以采用pt1000或其他测温元件；

s20.根据所述温度采样信号，确定所述接触点的温度值。

在该实施例的技术方案中，首先，由于插针的连接部设置在枪体内，且用于连接电缆，所以，连接部上可安装温度传感器，且安装温度传感器后不影响插头部的插拔。该实施例由于通过将至少两个温度传感器设置在插针的连接部，且温度传感器的位置及接触点在同一直线上，该直线与插针的轴线平行，所以，在插针的结构和材料确定后，多个温度传感器位置与接触点位置之间的热阻满足一定的关系，因此，可根据该多个温度传感器所检测的温度值，确定出接触点处的温度值。

在一个具体实施例中，步骤s20包括：

根据所述温度采样信号、所述至少两个温度传感器的位置及所述接触点的位置，计算所述接触点的温度。

在另一个具体实施例中，步骤s20包括：

根据所述温度采样信号及预先设置的温度计算模型，计算所述接触点的温度，其中，所述温度计算模型是根据所述至少两个温度传感器的位置及所述接触点的位置所建立的，并根据多组测试数据对所述温度计算模型进行修正。

该实施例在计算接触点的温度时，由于是依据预先设置好的温度计算模型来计算的，而该温度计算模型在建立后还根据多组测试数据进行了修正，所以，所计算出的接触点的温度值更准确，相比上一实施例，误差更小。

图2是本发明充电枪实施例一的结构示意图，该实施例的充电枪包括枪体20、插针10及温度测试装置(未示出)，插针10具有设置在枪体20外侧的插头部12及设置在枪体20内的连接部11，其中，连接部11与充电桩的电缆相连。插头部12在充电时插入电动汽车上的插座中，形成接触点，例如，待测量的接触点温度为位置a处的温度。

另外，温度测量装置包括两个温度传感器、采样模块和处理模块，其中，两个温度传感器分别设置在连接部11的位置b、c处，且其安装位置b、c与待测量的接触点的位置a在同一直线上，该直线与插针的轴线平行。采样模块用于对两个温度传感器所检测的温度信号进行采样，以获取各自的温度采样信号。采样模块优选桥式采样模块。处理模块用于根据所述温度采样信号，确定接触点的温度，即，插针的位置a处的温度。

在一些实施例中，处理模块仅包括具有数据运算处理功能的处理器或控制器，即，采样模块输出的温度采样信号直接送入处理模块中，处理模块包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算器、中央处理器、场编程门阵列、可编程逻辑设备等设备。然后，由该处理模块根据所述温度采样信号，确定接触点的温度。具体地，在一个实施例中，处理模块用于根据两个温度传感器的温度采样信号、两个温度传感器的位置及接触点的位置，计算所述接触点的温度。在另一个实施例中，处理模块用于根据所述温度采样信号及预先设置的温度计算模型，计算所述接触点的温度，其中，所述温度计算模型是根据两个温度传感器的位置及所述接触点的位置所建立的，并根据多组测试数据对所述温度计算模型进行修正。

在另一些实施例中，处理模块由逻辑电路与处理器或控制器共同组成。具体地，在一个实施例中，两个温度传感器分别为第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器的电阻为rt1，第二温度传感器的电阻为rt2，而且，第二温度传感器位于接触点的位置与第一温度传感器的位置之间，结合图2，位置c处安装第一温度传感器，位置b处安装第二温度传感器，且假设ac之间的热阻为rt1，bc之间的热阻为rt2。处理模块包括基准电源、第一差分电路、第二差分电路、减法电路、加法电路和单片机。其中，第一差分电路用于将第一温度传感器所对应的温度采样信号与基准电压相减，以获取第一差分信号；第二差分电路用于将第二温度传感器所对应的温度采样信号与基准电压相减，以获取第二差分信号；减法电路用于将第二差分信号与第一差分信号相减后，再乘以比例系数，以获取第一中间信号，其中，所述比例系数与第一温度传感器、第二温度传感器及接触点的位置相关；加法电路用于将所述第一中间信号与所述第一差分信号叠加，以获取第二中间信号；单片机用于对所述第二中间信号进行处理，以获取所述接触点的温度值。下面结合图3说明该处理模块的具体电路：

基准电源包括电阻r1、r2、r3及稳压二极管zd1，电阻r1的一端连接电源(vcc)，其另一端连接稳压二极管zd1的负极，稳压二极管zd1的正极接地，电阻r2、r3串联在稳压二极管zd1的负极和地之间。

采样模块为桥式采样模块，电阻r4与电阻rt1串联后，一端连接稳压二极管zd1的负极，另一端接地。电阻r5与电阻rt2串联后，一端连接稳压二极管zd1的负极，另一端接地。

第一差分电路包括运放u1、电阻r6、r7、r8、r12，而且，运放u1的反相输入端通过电阻r6连接电阻r2、r3的连接点，运放u1的同相输入端通过电阻r7连接电阻r4和电阻rt1的连接点，运放u1的同相输入端还通过电阻r8接地，运放u1的输出端与反相输入端之间连接有电阻r12。当电阻r12、r6、r7的阻值相等时，运放u1及电阻r6、r7、r8、r12构成减法器，通过将所采样的第一温度传感器的温度采样信号与基准电压相减，从而输出第一差分信号。同样地，第二差分电路包括运放u2、电阻r9、r10、r11、r13，而且，运放u2的反相输入端通过电阻r9连接电阻r2、r3的连接点，运放u2的同相输入端通过电阻r10连接电阻r5和电阻rt2的连接点，运放u2的同相输入端还通过电阻r11接地，运放u2的输出端与反相输入端之间连接有电阻r13。当电阻r13、r9、r10的阻值相等时，运放u2及电阻r9、r10、r11、r13构成减法器，通过将所采样的第二温度传感器的温度采样信号与基准电压相减，从而输出第二差分信号。

减法电路包括运放u3、电阻r14、r15、r16，而且，运放u3的反相输入端通过电阻r14接运放u1的输出端，运放u3的同相输入端通过电阻r15接运放u2的输出端，电阻r16连接在运放u3的输出端及反相输入端之间。当电阻r14、r15的阻值相等，且与电阻r16的阻值不等时，运放u3及电阻r14、r15、r16构成减法器，通过将第二差分信号与第一差分信号相减后，再乘以比例系数k(r16/r14)，从而输出第一中间信号。在此需说明的是，在选取r14、r15、r16时，应参考第一温度传感器、第二温度传感器及接触点的位置关系。

加法电路包括运放u4、电阻r17、r18、r19，而且，运放u4的同相输入端接地，其反相输入端通过电阻r18接运放u3的输出端，电阻r17连接在运放u4的反相输入端及运放u1的输出端之间，电阻r19连接在运放u4的输出端及反相输入端之间。当电阻r19、r17、r18的阻值相等时，运放u4、电阻r17、r18、r19构成加法器，将第一中间信号与第一差分信号相加，以输出第二中间信号。

单片机(未示出)连接运放u4的输出端，用于将所输入的第二中间信号处理成温度信号，该温度信号即为接触点a处的温度。

最后需说明的是，关于比例系数k，理想情况下，在充电枪的插针的材料固定，且为圆柱状或长方体形状时，k的取值为bc间的长度与ac间长度的比值。当然，在实际中，为减小误差，在充电枪使用之前，可采用多组测试数据对该k值(初始值)进行校准。另外，还可通过多组测试数据拟合的方式来求取k值。

另外还需说明的是，以上实施例均是以在插针的连接部安装两个温度传感器为例进行说明的，应理解，在其它实施例中，可设置更多数量个温度传感器，然后根据每两个的温度传感器所检测的温度值计算接触点的温度，最后对所获得的所有的温度值进行融合计算。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。